脂肪在体内的消化吸收和转运

关于脂肪在体内的消化吸收和转运脂类的种类第一节脂肪在体内的消化吸收和转运第2页,共99页,2024年2月25日，星期天酰基甘油酯CH2—O—C—R1OCH2CH—O—C—R2O—O—C—R3O第3页,共99页,2024年2月25日，星期天几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1--D-葡萄糖-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油第4页,共99页,2024年2月25日，星期天一、脂类的消化和吸收1、脂类的消化脂肪的消化和吸收主要在小肠中进行。另外，肝脏还产生磷脂酰胆碱，它的亲水和疏水基分居于分子的两端，也有助于脂肪的消化。胃产生胃脂肪酶，它在胃的低pH环境中是稳定，有活性的。脂肪的消化实际开始于胃中的胃脂肪酶，彻底的消化是在小肠中的胰脂肪酶完成。胰脂肪酶消化三脂酰甘油，使它转化为2-单酰甘油和脂肪酸。辅脂肪酶是一个小的蛋白质，相对分子质量为12000，它产生于胰脏，是胰脂肪酶活性所必需的。还含有酯酶，它作用于单酰甘油，胆固醇酯和VA的酯。另外，胰脏还分泌磷脂酶，它催化磷脂的2-酰基的水解。胰脂肪酶对三酰甘油催化的作用位点在1-和3-位，随之形成1,2-二酰甘油和2-单酰甘油，与此同时得到脂肪酸的Na+和K+盐。辅脂肪酶与脂肪酶形成1:1的复合物，可以抑制脂肪酶在界面的变性，并把它固定到脂质-水界面上。脂质中的磷脂可被磷脂酶A2催化降解，水解发生在C(2)处，产生脂肪酸和相应的溶血磷脂。脂类的消化吸收和运转第5页,共99页,2024年2月25日，星期天2、脂类的吸收

脂肪经消化后的产物脂肪酸和2-单酰甘油由小肠上皮粘膜细胞吸收后又经粘膜细胞转化为三脂酰甘油，后者和蛋白质一起包装成乳糜微粒（血尘），释放到血液，又通过淋巴系统运送到各种组织．在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中在脂蛋白脂肪酶的作用下，乳糜微粒的组分三脂酰甘油被水解为游离脂肪酸和甘油。产生的游离脂肪酸被这些组织吸收，同时甘油被运送到肝和肾脏，在这里经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为糖酵解的中间产物二羟基丙酮磷酸．当三酰甘油被逐渐水解后，乳糜颗粒收缩成富含胆固醇的乳糜颗粒残留物，该残留物脱离毛细血管重新进入循环系统被肝脏吸收．储存在脂肪组织内的三脂酰甘油的转移包含有以下内容：在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下，被水解为甘油和游离脂肪酸．被释放的游离脂肪酸进入血液，并与清蛋白结合．第6页,共99页,2024年2月25日，星期天二、脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类第7页,共99页,2024年2月25日，星期天第二节脂肪的分解代谢一、脂肪动员及脂肪的降解

贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormonesensitivetri-glyceridelipase,HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。

激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。

第8页,共99页,2024年2月25日，星期天激素对脂代谢的调节甘油三脂脂肪动员激素（肾上腺素、生长激素等）受体修饰受体腺苷酸环化酶（无活性）腺苷酸环化酶（有活性）ATPcAMP蛋白质激酶（无活性）蛋白质激酶（有活性）激素敏感性脂酶（无活性）激素敏感性脂酶（有活性）脂肪酸+甘油（第一信使）（第二信使）第9页,共99页,2024年2月25日，星期天脂肪动员的基本过程

脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（freefattyacid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。

第10页,共99页,2024年2月25日，星期天（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶

脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（freefattyacid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。磷酸二羟丙酮是联系甘油代谢和糖代谢的关键物质。甘油的转化二、甘油（代谢）第11页,共99页,2024年2月25日，星期天三、脂肪酸的分解代谢β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用2、不饱和脂肪酸的氧化3、奇数碳链脂肪酸的氧化CH3-(CH2)n-

CH2-

CH2-COOH

1、饱和脂肪酸的氧化分解途径第12页,共99页,2024年2月25日，星期天

(一)、饱和偶数碳脂肪酸的β-氧化过程β-氧化概念：在一系列酶的作用下,脂肪酸的α,β碳原子上脱氢氧化并断裂,生成一分子乙酰CoA和少二个碳原子的脂酰CoA的过程,通过上述氧化方式不断进行,脂肪酸最后被完全氧化生成乙酰CoA。第13页,共99页,2024年2月25日，星期天试验证据

1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。第14页,共99页,2024年2月25日，星期天1.脂肪酸的活化（细胞质中）

脂酰CoA合成酶RCH2CH2COOH+HSCoA==RCH2CH2COSCoA

ATP

AMP+PPi第15页,共99页,2024年2月25日，星期天

脂酰-CoA合成酶实际是一个家族，至少有三种：其一激活乙酸和丙酸生成相应的乙酰-CoA和丙酰-CoA；其二C4-C11；其三C10-C20，这些酶或与内质网(endoplasmicreticulum,SER)，或与线粒体外膜相联（前两种酶存在于线粒体外膜中，第三种合成酶则与微粒体联系在一起）．同位素示踪研究表明，此反应经过一个脂酰腺苷酸混合酐的中间体，它被CoA的巯基进攻，形成了硫酯的产物．正是由于18O标记了两个产物脂酰-CoA和AMP，证明了这个中间体的存在．

脂酰-CoA是高能化合物，水解成脂肪酸和CoA时，放出大量的热（△Go≈-31kJ/mol）；若把脂肪酸直接和CoA相联，需吸收热量，但当把脂酰-CoA的形成与ATP的水解相偶联，则脂酰-CoA的形成便成为释放能量的过程．ATP的分解分两步．以软脂酸为例，第一步，ATP提供腺苷一磷酸，从而形成软脂酰腺苷酸，并释放出PPi，它立即被无机焦磷酸酶水解，第二步，活化了的脂酰基即转移到CoA上，形成脂酰-CoA．

以上全部反应，其一是ATP的放能，释放出AMP和PPi（△Go≈-32.5kJ/mol），其二是形成脂酰-CoA的吸能反应(△Go≈31.5kJ/mol)．在细胞内，全部反应完成的驱动力是产物焦磷酸发生的高度放能的水解(exergonichydrolysis)，这是由广泛存在的无机焦磷酸酶（inorganicpyrophosphatase）的催化实现的．

第16页,共99页,2024年2月25日，星期天第17页,共99页,2024年2月25日，星期天进入线粒体：

在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱）携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。肉毒碱：HOOC-CH2-CH(OH)-CH2-N+-(CH3)3

脂酰CoA进入线粒体的过程分四步：①.细胞溶胶中的脂酰CoA转移到肉碱上，释放CoA到细胞溶胶；②.经传送系统，上述产物脂酰-肉碱进入线粒体基质；③.在这里，脂酰基转移到来自线粒体的CoA分子上；④.同时释放的肉碱又回到细胞溶胶中。第18页,共99页,2024年2月25日，星期天酯酰CoA进入线粒体基质示意图

N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱

OR-C

N+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASH

OR-C-S-CoA

OR-C-OHATPCoASHAMP+PPiβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体酯酰肉毒碱肉毒碱

OR-C-S-CoACoASH第19页,共99页,2024年2月25日，星期天2.β-氧化的生化历程

a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||

d、硫解||||第20页,共99页,2024年2月25日，星期天β-氧化化学历程

(1)脱氢（以下反应在线粒体中）

HO

脂酰CoA脱氢酶

│‖RCH2CH2COSCoARC=C-C-SCoA│

FAD

H

FADH2△2-反式烯脂酰CoA第21页,共99页,2024年2月25日，星期天脱氢：脂酰CoA的羧基邻位（β-位）被脂酰CoA脱氢酶（acyl-CoAdehydrogenase）脱下两个氢原子，转化为反式-△2-烯酰-CoA（trans-△2-enonylCoA），同时产生一个FADH2．根据线粒体基质中脂酰CoA碳氢链的不同长度，有三种各自的特异酶，分别催化C4-C6，C6-C14，C6-C18，它们均以FAD为辅基．第22页,共99页,2024年2月25日，星期天(2).水化

HOHO

HO│‖烯脂酰CoA水化酶││‖RC=C-C-SCoARC–C–C-SCoA│││HH2OHHL-(+)β-羟脂酰CoA第23页,共99页,2024年2月25日，星期天水化：在烯酰-CoA水合酶(enoylCoAhydratase）的作用下，反式-△2-烯酰-CoA加水生成L-3-羟脂酰-CoA．该酶专一性甚强，仅能使顺式或反式△2-不饱和脂酰辅酶A水化；催化反式时得到的产物为L-β-羟脂酰辅酶A，催化顺式时得到的产物为D-β-羟脂酰辅酶A。第24页,共99页,2024年2月25日，星期天(3).再脱氢

HOHOOO││‖羟脂酰CoA脱氢酶

‖‖RC–C–C–SCoARCCH2C-SCoA││

HHNAD+

NADH+H+β-酮脂酰CoA

再脱氢：L-3-羟脂酰-CoA在L-3-羟脂酰-CoA脱氢酶（L-3-hydroxyacylCoAdehydrogenase）的作用下，转化为3-酮脂酰-CoA，并产生一个NADH．第25页,共99页,2024年2月25日，星期天(4).硫解

OOOO‖‖

β-酮脂酰CoA硫解酶‖‖RCCH2CSCoARCSCoA+CH3CSCoA

HSCoA(

脂酰CoA)第26页,共99页,2024年2月25日，星期天在β-酮硫解酶（β-keto-thiolase）催化下，3-酮脂酰-CoA受第二个CoA的作用，发生硫解（thiolysis），断裂为乙酰-CoA和一个缩短了两个碳原子单元的脂酰CoA.

硫解酶反应的第一步：使底物β-酮脂酰-CoA形成硫酯键；第二步：碳-碳键断裂，形成乙酰-CoA的负碳离子中间体。这步反应类型为克莱森酯解（Claisenestercleavage),即克莱森缩合的逆反应。反应的第三步：在酶的作用下，酶持有的羧基对上述中间体提供质子，形成了乙酰-CoA及酶-硫酯中间体。最后一步：在CoAS-H的作用下形成脂酰-CoA。

以上反应形成脂肪酸降解的一个循环（round），其结果是脂肪酸以乙酰-CoA形式自羧基端脱下两个碳原子单元；缩短了的脂肪酸以脂酰CoA形式残留，进入下一轮的β-氧化．第27页,共99页,2024年2月25日，星期天β-氧化的反应过程小结第28页,共99页,2024年2月25日，星期天脂肪酸的彻底氧化

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoA

RCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA第29页,共99页,2024年2月25日，星期天3）β-氧化的产物为CH3CO-SCoA，除可氧化供能外，还可作为合成脂肪、糖和某些氨基酸的原料。乙酰CoA→脂肪酸↓乙醛酸循环(植、微)琥珀酸↓OAA→PEP→糖(糖异生)↓Asp关于β-氧化的几个问题

1）β-氧化的细胞定位：线粒体

2）脂酰CoA经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱（carnitine）的作用第30页,共99页,2024年2月25日，星期天4）β-氧化的能量平衡（CH3CO-SCoA氧化供能）

计算1摩尔软脂酸C15H31COOH经β-氧化生成ATP的摩尔数

活化C15H31COOH→C15H31COSCoA

-2ATP

C15H31COSCoA需经过7次β-氧化，生成8个CH3COSCoA第31页,共99页,2024年2月25日，星期天C15H31COSCoA形成：-2ATPβ-氧化阶段：7（NADH+H+）×3=21ATP7FADH2×2=14ATP8个CH3COSCoA→TCA8×3（NADH+H+）×3=72ATP8×FADH2×2=16ATP12×88次底物水平磷酸化8ATP=96

129ATP第32页,共99页,2024年2月25日，星期天(二)α-氧化（植物种子和叶子中）RCH2COOH→RCHOHCOOH→RCOOH+CO2这种特殊类型的氧化系统，首先发现于植物种子和叶子组织中，也在脑和肝细胞中发现．在这个系统中，仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，它降解的第一步是由另一个线粒体酶来催化的的，即脂肪酸α-羟化酶，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可以是少一个碳原子的脂肪酸．这个机制说明自然界存在α-羟基脂肪酸和奇数碳原子脂肪酸.

第33页,共99页,2024年2月25日，星期天脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。RCH2COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOOHCO2O2NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHCO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化H2O第34页,共99页,2024年2月25日，星期天

关于α-氧化作用机理问题，有人认为，在有H2O2存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化，形成D-α-羟基脂肪酸，它可氧化成醛类，进而为以NADH+为辅酶的，专一的醛脱氢酶氧化成酸．

第35页,共99页,2024年2月25日，星期天

(三)

ω-氧化（动物，12个碳以上）CH3（CH2）9COOH→HOOC（CH2）9COOH→两边β-氧化

对于十二碳以下的脂肪酸，Verkade等人发现，是在远离羧基的末段碳上（称为ω碳原子）发生氧化，形成α,ω二羧酸，故把这种作用称为ω-氧化．Verkade等人将制备的辛酸，壬酸和十一碳酸的三酰甘油酯给食动物，收集并检验尿中的脂肪酸降解产物，发现十一碳酸能产生C11，C9和C7的二碳酸。第36页,共99页,2024年2月25日，星期天脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶第37页,共99页,2024年2月25日，星期天

目前已从油浸土壤中分离出许多种需氧细菌，它们能迅速降解烃或脂肪酸成水溶性产物，这种反应起始步骤本质上即是ω-氧化．如溢出到海洋表面的大量石油，可经浮游细菌氧化，把烃转变为脂肪酸，据估计，其氧化作用速率可达0.5克/天/平方米．第38页,共99页,2024年2月25日，星期天在ω-氧化中，细菌以rubridoxin（特异的非正铁血红素铁蛋白）为中间电子传递体，动物以细胞色素P450为中间电子传递体．两个系统均涉及羟化作用，产物为RCH2OH,它被醇脱氢酶氧化成醛，继而被脱氢酶氧化成对于十二碳以下的羧酸．

第39页,共99页,2024年2月25日，星期天(四).不饱和脂肪酸的氧化

需要两种附加的酶，即：异构酶（顺、反异构酶）还原酶（2,4-二烯脂酰还原酶）来解决这两个特殊问题。第40页,共99页,2024年2月25日，星期天1.油脂酰CoA的氧化第41页,共99页,2024年2月25日，星期天2.十八碳二烯脂酰CoA的氧化原推测的反应过程：第42页,共99页,2024年2月25日，星期天现认为的反应过程：第43页,共99页,2024年2月25日，星期天第44页,共99页,2024年2月25日，星期天不饱和脂肪酸的氧化产生的ATP数目比同碳数的饱和脂肪酸产生的ATP数目少。每多一个双键，β-氧化就少一步以FAD为辅酶的脱氢反应，少产生2个ATP。所以亚油酸C18比同碳原子数饱和脂肪酸硬脂酸C18少生成4个ATP。第45页,共99页,2024年2月25日，星期天(五).奇数碳脂肪酸的β-氧化

奇数碳脂肪酸的β-氧化

→琥珀酰CoA→TCA脂肪酸→丙酰CoA（奇数碳）→

β-羟丙酸→乙酰CoA第46页,共99页,2024年2月25日，星期天

大多数哺乳动物组织中奇数碳脂肪酸是罕见的，但在反刍动物中，如牛、羊中，奇数碳脂肪酸提供的能量占它们所需能量的25%．具有17个碳的直链脂肪酸可经正常的β-氧化途径，产生七个乙酰-CoA和一个丙酰-CoA．它也是氨基酸缬氨酸和异亮氨酸的降解产物．此外，脂肪酸经反复的α-或β-氧化后，可能产生出丙酸．因反刍动物能利用一般单胃动物不能利用的纤维素和其它多糖和约含30％的丙酸，以及由简单有机酸和短链脂肪酸组成的混合物，因此，丙酸代谢对反刍动物显得特别重要．丙酸遵循下列途径进行代谢：丙酸先形成丙酸-CoA，最后转化为琥珀酰-CoA，从而进入TCA．第47页,共99页,2024年2月25日，星期天

丙酰-CoA经三步酶反应转化为琥珀酰-CoA．

第一步，在丙酰-CoA羧化酶催化下，转变成D-甲基丙二酰-CoA，催化本反应的丙酰-CoA羧化酶是以生物素作为辅助因子的；

第二步，在甲基丙二酰-CoA差向异构酶（methylmalonyl-CoAracemase）催化下，D-甲基丙二酰-CoA转化为Ｌ-甲基丙二酰-CoA；

最后一步反应是在需钴胺素（VB12）的酶------甲基丙二酰-CoA变位酶（methylmalonyl-CoAmutase）的作用下，发生一个少见的羰基-CoA基团转移到甲基并置换一个氢的反应．产物琥珀酰-CoA可以进入TCA进一步代谢．第48页,共99页,2024年2月25日，星期天ATP、CoASH丙酸的代谢甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoA硫激酶羧化酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2

生物素CoB12第49页,共99页,2024年2月25日，星期天(六)、

酮体的代谢

动物肝脏乙酰乙酸乙酰CoA→酮体β-羟丁酸↓↓丙酮肝外组织氧化肝脏线粒体中乙酰-CoA有4种去向

(1)柠檬酸循环（2）合成胆固醇（3）合成脂肪酸（4）酮体代谢（ketonebody)乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。只有少量乙酰CoA可以进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。第50页,共99页,2024年2月25日，星期天1.酮体的生成(1).酮体的生成（肝组织）第51页,共99页,2024年2月25日，星期天酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH第52页,共99页,2024年2月25日，星期天第53页,共99页,2024年2月25日，星期天2.酮体的氧化（肝外组织）乙酰乙酰CoA乙酰乙酸硫解酶转移酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羟丁酸琥珀酸第54页,共99页,2024年2月25日，星期天丙酮去路（1）随尿排出（2）直接从肺部呼出（3）转变为丙酮酸或甲酰基及乙酰基计算1mol甘油彻底氧化能生成多少molATP？第55页,共99页,2024年2月25日，星期天

酮体生成的生理意义酮体是肝输出能量的一种形式,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，为肝外组织提供的第二能源(Fuel)物质，是肌肉和大脑等组织的重要能源；（酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁。脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。）

正常情况下血中仅含少量酮体，但饥饿、高脂低糖或糖尿病时，酮体生成过多，可引起酮血症

、酮尿症或酮症酸中毒，Theoverallconditioniscalledketosis(酮病)。第56页,共99页,2024年2月25日，星期天酮体生成的调节第57页,共99页,2024年2月25日，星期天

（1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。

饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于β氧化及酮体的生成。（2）肝细胞糖原含量及其代谢的影响：肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入β—氧化，酮体生成增多。（3）丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二酰CoA的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，从而阻止脂酰CoA进入线粒体内进行β氧化。第58页,共99页,2024年2月25日，星期天第三节脂肪的合成

生物体从糖代谢的中间产物磷酸丙糖合成α-磷酸甘油，又从乙酰CoA合成长链脂肪酸，最后以α-磷酸甘油及脂肪酰CoA作为原料合成脂肪。第59页,共99页,2024年2月25日，星期天一、α-磷酸甘油的合成CH2OHCH2OH│甘油激酶│CHOH+ATPCHOH+ADP+Pi││CH2OHCH2OPα-磷酸甘油CH2OHCH2OH│α-磷酸甘油脱氢酶│C=O+NADH+H+

CHOH+NAD+││CH2OPCH2OPα-磷酸甘油第60页,共99页,2024年2月25日，星期天甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶第61页,共99页,2024年2月25日，星期天二、脂肪酸的生物合成

a.从头合成（细胞质）b.碳链延长途径（线粒体、内质网中）c.不饱和脂肪酸的合成1.从头合成1）定义指以二碳物CH3CO-SCoA为原料，在乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用逐步延长碳连合成脂肪酸的过程。第62页,共99页,2024年2月25日，星期天2）条件A）原料乙酰CoA；辅助因子：反应需要ACP、ATP、CO2、Mn2+和NADPH2B)酶系a)乙酰CoA羧化酶（大肠杆菌）生物素羧化酶，生物素羧基载体蛋白BCCP，羧基转移酶.第63页,共99页,2024年2月25日，星期天第64页,共99页,2024年2月25日，星期天b)脂肪酸合成酶系ACP酰基转移酶ACP-丙二酸单酰转移酶β-酮脂酰-ACP合成酶β-酮脂酰-ACP还原酶羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶第65页,共99页,2024年2月25日，星期天ACP（酰基载体蛋白）：一种对热稳定的小分子蛋白质，是脂肪酸合成酶系的核心部分，起携带和转移酰基的作用。第66页,共99页,2024年2月25日，星期天3)产物：软脂肪（棕榈酸，16C饱和脂肪酸）

4）化学历程（以大肠杆菌为例）a)

丙二酰CoA的形成

乙酰CoA羧化酶

COOHCH3COSCoA+CO2│

ATP

生物素CH2COSCoAMn2+第67页,共99页,2024年2月25日，星期天b)

酰基转移反应

ACP酰基转移酶CH3COSCoA+ACP-SH==CH3CO-SACP+HSCoACOOHCOOH│+ACP-SH==│+CoASHCH2COSCoACH2COSACP

ACP丙二酸单酰转移酶第68页,共99页,2024年2月25日，星期天c)

缩合反应

COOH│β-酮脂酰ACP合成酶CH3COSACP+CH2COSACPCH3COCH2COSACP+CO2+

ACPSHβ-酮脂酰ACP（乙酰乙酰ACP）第69页,共99页,2024年2月25日，星期天d)

第一次还原OOOHO‖‖β-酮脂酰ACP还原酶

│‖CH3CCH2CSACP==========CH3CHCH2CSACP

NADPH+H+

β-羥丁酰ACP

NADP+第70页,共99页,2024年2月25日，星期天e)脱水

OHOO│‖羟脂酰ACP脱水酶

‖CH3CHCH2CSACP===CH3CH=CH2CSACP

α,β-反式-烯丁酰ACP

H2O第71页,共99页,2024年2月25日，星期天f)再还原

OO‖烯脂酰ACP还原酶

‖CH3CH=CH2CSACP=====CH3CH2CH2CSACP

NADPH+H+

丁酰ACPNADP+

第72页,共99页,2024年2月25日，星期天脂肪酸合成全过程

第73页,共99页,2024年2月25日，星期天5）讨论a)

脂肪酸生物合成的原料是乙酰辅酶A，但丙二酰辅酶A才是二碳单位直接供体，除末端二个碳原子来源于乙酰辅酶A，其他均来自丙二酰辅酶A，合成为偶数碳脂肪酸，终止于16碳。b)脂肪酸合成中间过程以ACP为载体，还原反应以NADPH2为辅酶，它来自于HMP途径。C）脂肪酸的从头合成途径位于细胞质中进行，线粒体中形成的乙酰辅酶A是通过柠檬酸—丙酮酸穿梭作用运送到细胞质中参加反应。第74页,共99页,2024年2月25日，星期天柠檬酸—丙酮酸穿梭作用第75页,共99页,2024年2月25日，星期天d)脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同相同：都要活化第76页,共99页,2024年2月25日，星期天

对比脂肪酸合成与分解代谢,说明脂肪酸生物合成并非β-氧化的简单逆转。脂肪酸生物合成并非β-氧化的简单逆转，脂肪酸生物合成与CoA存在以下区别：(1)．细胞内部位不同，脂肪酸合成在细胞质，而分解在线粒体。(2)．能量变化上，合成耗能，分解产能。(3)．酰基载体不同，合成时为ACP，分解时为CoA。(4)．二碳片断的形式不同，合成时延长加入的时丙二酸单酰CoA，分解时断裂的二碳单位是乙酰CoA。(5)．氧化还原辅酶不同，合成时为NADPH，分解时为NAD+和FAD。第77页,共99页,2024年2月25日，星期天e)脂肪酸合成的调控步骤的酶是什么？该酶在高等动物中如何调节？1）步骤：乙酰CoA羧化成丙二酰CoA。2）关键酶：乙酰CoA羧化酶所催化，这是一种别(变)构酶，是脂酸合成的限速酶。3）部位和辅基：存在于胞质中，辅基为生物素，Mn2+为激活剂。4）有两种存在形式，一是无活性的单体，另一是有活性的多聚体，呈线状排列。5）柠檬酸、异柠檬酸可使关键酶发生别构，由无活性的单体聚合成有活性的多聚体，而软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA则能使多聚体解聚成单体，抑制乙酰CoA羧化酶的催化活性。6）关键酶可被一种依赖于AMP（而不是cAMP）的蛋白激酶磷酸化而失活。胰高血糖素能激活此激酶，而抑制乙酰CoA羧化酶的活性，胰岛素则能通过蛋白质磷酸酶的作用使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脱去磷酸而恢复活性。7）高糖膳食可促进酶蛋白合成，因而可促进乙酰CoA的羧化反应。第78页,共99页,2024年2月25日，星期天f)脂酸合成的调节1．代谢物（1）进食高脂肪食物以后，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰CoA增多，可别构抑制乙酰CoA羧化酶，从而抑制体内脂酸的合成。（2）进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢加强使细胞内ATP增多，可抑制异柠檬酸脱氢酶，造成异柠檬酸及柠檬酸堆积，透出线粒体，可别构激活乙酰CoA羧化酶，使脂酸合成增加。（3）大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。2．激素（1）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素

1）能诱导乙酰CoA羧化酶、脂酸合成酶、乃至ATP-柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸合成。

2）由于胰岛素还能促进脂酸合成磷脂酸，因此还增加脂肪的合成。

3）胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂肪而储存，故易导致肥胖。（2）胰高血糖素1）通过增加蛋白激酶A活性使乙酰CoA羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。

2）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。（3）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰CoA羧化酶，从而影响脂酸合成。

第79页,共99页,2024年2月25日，星期天（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是β-氧化逆过程。（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位动物

植物线粒体内质网叶绿体、前质体内质网加入的一碳单位酯酰基载体电子供体乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙二酸单酰CoACoACoAACPNAD(P)HNADPHNADPH不明确2.

线粒体和内质网中脂肪酸的延长

由胞质合成的软脂酸，可在线粒体或内质网中延长成C18、C20、C24等高级脂肪酸。第80页,共99页,2024年2月25日，星期天

CH3COSCoACH3（CH2）14COSCoA还原脱水CH3（CH2）14COCH3COSCoA再还原NADPH+H+CH3（CH2）16COSCoA→→→NADPH+H+(1)线粒体脂肪酸延长酶系

1）在线粒体脂酸延长酶体系的催化下，软脂酰CoA与乙酰CoA缩合，生成β-酮硬脂酰CoA，然后由NADPH+H+供氢，还原为β-羟硬脂酰CoA，又脱水生成α,β-硬脂烯酰CoA，再由NADPH+H+供氢，即还原为硬脂酰CoA，其过程与β-氧化的逆反应基本相似，但需a,β-烯酰还原酶及NADPH+H+2）每一轮反应可加上2个碳原子，一般可延长脂酸碳链至24或26个碳原子，而以硬脂酸最多。第81页,共99页,2024年2月25日，星期天2）内质网脂肪酸延长酶系（1）以丙二酰CoA为二碳单位(C2)的供给体；(2)由NADPH+H+供氢，通过缩合、加氢、脱水及再加氢等反应，每一轮可增加2个碳原子，反复进行可使碳链逐步延长；（3）合成过程与软脂酸的合成相似（即中间过程与从头合成相近），但脂酰基连在CoASH上进行反应，而不是ACP为载体(即辅酶A代替ACP为脂酰基载体)；（3）一般可将脂酸碳链延长至24碳，以18碳的硬脂酸为最多。第82页,共99页,2024年2月25日，星期天动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白(1)需氧途径（2）厌氧途径

是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、-羟葵酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-