脂类代谢-甘油三酯的代谢（生物化学）

脂类代谢生物化学甘油三酯的代谢

生物化学一、甘油三酯的分解代谢

(一)脂肪动员1.定义

储存的脂肪，被脂肪酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。2.关键酶

激素敏感性甘油三酯脂肪酶

(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)3.脂解激素

能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH等。4.抗脂解激素

可抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2等。5.脂肪动员过程脂解激素-受体ACATPcAMP

PKA+HSLa(无活性)

HSLb(有活性)

甘油二酯

(DAG)

甘油一酯

甘油

FFA

FFA

FFA

甘油二酯脂肪酶

甘油一酯脂肪酶

HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶

+胰岛素-受体CH-OHCH2-OHCH2O-C-R1O

甘油三酯

(TG)

CHO-C-R2OCH2O-C-R3OCH2O-C-R1OCH2-OHCH2O-C-R1OCHO-C-R2O脂肪酸氧化的反应过程脂肪酸氧化的反应部位

除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。第一阶段：脂肪酸的活化第二阶段：脂酰CoA进入线粒体第三阶段：β-氧化过程第四阶段：乙酰CoA的彻底氧化(二)脂肪酸的氧化亚细胞定位胞液、线粒体。1.脂肪酸的活化

——脂酰CoA的生成(胞液)(1)脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。(2)消耗2个高能磷酸键能量。(3)此反应为不可逆反应。

脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA合成酶

ATP

AMPPPi

OH

RCH2CH2CO+HSCoARCH2CH2CO～SCoA2.脂酰CoA进入线粒体胞浆基质线粒体内膜转位酶肉碱N+(CH3)3CH2CHCH2COOHRCO-O-脂酰肉碱RCOSCoAHSCoACAT-IICAT-IN+(CH3)3CH2CHCH2COOHHO-脂酰肉碱RCOSCoAHSCoA肉碱CAT-I:脂酰肉碱转移酶-I为限速酶。3.脂酰CoA的

-氧化过程

(1)

-氧化定义：脂酰CoA进入线粒体后逐步氧化分解，经过脱氢、加水、再脱氢、硫解

生成少两个碳原子的脂酰CoA和一分子乙酰CoA的过程，由于此氧化过程主要发生在脂酰基的

-碳原子上，故称

-氧化。(2)

-氧化过程①脱氢

HRC

CC～SCoAHHαHFADFADH2

脂酰CoA脱氢酶脂酰CoAα,β-烯脂酰CoAO呼吸链1.5ATPH2OHOH②加水

RC

CC～SCoAHαHHOH

β-羟脂酰CoAH2O水化酶α,β-烯脂酰CoAO(2)

-氧化过程③再脱氢

RC

CC～SCoAHαHOHHOβ-羟脂酰CoA脱氢酶β-酮脂酰CoAβ-羟脂酰CoANAD+NADH+H+呼吸链2.5ATP(2)

-氧化过程④硫解

ORCαHHOCC～SCoASCoAHHSCoASCoAH~β-酮脂酰CoA

乙酰CoA辅酶A硫解酶脂酰CoA++少2个碳原子(2)

-氧化过程4.乙酰CoA的彻底氧化(1)乙酰CoA彻底氧化

三羧酸循环生成酮体

肝外组织氧化利用

FADH2

H2O呼吸链

1.5ATP

H2O

NADH+H+

呼吸链

2.5ATP

(2)β-氧化产生的乙酰CoA绝大部分进入TAC彻底氧化，生成的FADH2和NADH+H+氧化磷酸化产生ATP。肉碱转运载体线粒体膜βα=βα脂肪酸O=RCH2CH2C-OH脂酰CoA合成酶ATPHSCoAAMPPPiORCH2CH2C~SCoA脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶FADH2H2O呼吸链

1.5ATP

脱氢O=RCH=CHC~SCoAβαα,β-烯脂酰CoAH2O水化酶再脱氢加水NADH+H+H2O呼吸链

2.5ATP

β-羟脂酰CoA脱氢酶NAD+HSCoA硫解O=R-C~SCoAO=CH3C~SCoA

脂酰CoA乙酰CoA+TCA循环O=RCH2CH2C~SCoAβα脂酰CoAFAD

关键酶肉碱脂酰转移酶Ⅰ线粒体胞液O=RCHCH2C~SCoAβαβ-羟脂酰CoAHO硫解酶O=RC-CH2C~SCoAβαβ-酮脂酰CoAO(1)活化：消耗2个高能磷酸键的能量。5.

脂酸氧化的能量生成

——以16碳软脂酸的氧化为例(2)β氧化

7

轮循环产物：

8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2(3)能量计算：

生成ATP

8×10+7×2.5+7×1.5=108

净生成ATP

108–2=106（三）脂肪酸的其他氧化方式1.脂肪酸的α-氧化脂肪酸氧化成α-羟脂肪酸后，再经氧化脱羧，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸的过程。

2.脂肪酸的ω-氧化脂肪酸末端甲基氧化生成ω-羟脂肪酸，再氧化生成ω，α–二羧酸进行β-氧化的过程。3.不饱和脂肪酸的氧化

机体不饱和脂肪酸超过脂肪酸的50%，由于天然不饱和脂肪酸双键均为顺式结构，而β-氧化酶系只作用反式的脂酰COA。

当不饱和脂肪酸β-氧化进行到分子原有的双键时，在异构酶催化下，由顺式结构转变为反式构象，最终完成不饱和脂肪酸的β-氧化。4.奇数碳原子脂肪酸的氧化13C、15C、17C、19C

β-氧化、β-氧化少量奇数碳原子脂肪酸丙酰COA

血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)。代谢定位：生成：肝细胞线粒体。原料：乙酰CoA。利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体。(四)酮体的生成和利用

酮体是乙酰乙酸(acetoacetate)、β-羟丁酸

(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者的总称。酮体生成的关键酶：

HMGCoA合酶1.

酮体的生成

CO2HSCoAHSCoA

NAD+NADH+H+

β-羟丁酸脱氢酶HMGCoA合酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA

裂解酶CH3CSCoA乙酰CoAOCH3CSCoA乙酰CoAOCH3CCH2CSCoA乙酰乙酰CoAOOHOCCH2CCH2CSCoAOH

羟甲戊二酰CoA(HMGCoA)OOCH3CH3CCH2COH乙酰乙酸OOCH3CHCH2COOHD(-)-β-羟丁酸OHCH3CCH3丙酮O琥珀酰CoA转硫酶(心、肾、脑及骨骼肌的线粒体)CH3CHCH2COOHD(-)-β-羟丁酸OH2.

酮体的利用

NAD+NADH+H+琥珀酰CoA

琥珀酸

HSCoA+ATP

PPi+AMP

HSCoA乙酰乙酰CoA硫激酶(肾、心和脑的线粒体)乙酰乙酰CoA硫解酶(心、肾、脑及骨骼肌线粒体)CH3CCH2COH乙酰乙酸OOCH3CCH2CSCoA乙酰乙酰CoAOOCH3CSCoA乙酰CoAO2×酮体的生成和利用的总示意图2×乙酰CoA

乙酰乙酰CoA乙酰CoA乙酰乙酸

HMGCoA

D(-)-β-羟丁酸

丙酮

乙酰乙酰CoA琥珀酰CoA琥珀酸2×乙酰CoA3.酮体生成和利用的意义(1)酮体是肝输出能源的一种形式，酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。(2)酮体的利用可减少糖的消耗，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。(3)酮体产生过多可导致代谢性酸中毒，丙酮为挥发性物质，可经呼吸排出体外。(4)胰岛素分泌不足时，糖代谢障碍，脂肪动员增加，β-氧化增强，酮体生成增多，可导致酮血症、酸中毒。4.

酮体生成的调节（1）激素的调节（主要通过调节脂肪动员）抑制脂解，脂肪动员饱食

胰岛素

进入肝的脂肪酸

脂酸β氧化

酮体生成饥饿

脂肪动员FFA胰高血糖素等脂解激素

酮体生成

脂酸β氧化

（2）丙二酸单酰COA:CAT-I的抑制剂。（3）肝细胞糖原含量及代谢。(五)甘油的代谢CH2-OHCH2-O-CH-OHPiα-磷酸甘油CH2OHCH2-O-C=OPi磷酸二羟丙酮甘油激酶

ADPATP

CH2-OHCH2-OHCH-OH甘油脱氢酶NAD+

NADH+H+

脂肪分解产生的甘油，随血液循环运往肝、肾等组织被摄取利用。主要生成α-磷酸甘油，再转变为磷酸二羟丙酮，可循糖分解代谢途径氧化分解。也可作为合成脂肪原料再利用。二、甘油三酯的合成代谢原料由葡萄糖转化而来的甘油和脂肪酸。食物脂肪消化吸收的甘油和脂肪酸。脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FFA合成脂肪。

肝：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。部位(一)脂肪酸的合成1.合成部位

肝(主要)、脂肪等组织的胞液中。(2)NADPH的来源

主要来源是磷酸戊糖途径，胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应亦可提供。乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+

2.

合成原料(1)乙酰CoA的主要来源乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环

(citratepyruvatecycle)出线粒体。乙酰CoA

氨基酸

Glc（主要）

乙酰CoA

HSCoA

草酰乙酸

H2O

柠檬酸合酶

线粒体膜胞液

线粒体基质

丙酮酸

丙酮酸

苹果酸草酰乙酸

柠檬酸

柠檬酸

NADPH+H+

NADP+

苹果酸酶

HSCoA

乙酰CoAATPAMPPPi

ATP柠檬酸裂解酶

苹果酸CO2CO2(3)柠檬酸-丙酮酸循环3.

脂肪酸合成过程

①乙酰CoA羧化酶

(acetylCoAcarboxylase)是脂肪酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。催化丙二酰CoA的合成。

(1)

脂肪酸合成酶系②脂肪酸合酶复合体酰基载体蛋白+

大肠杆菌的脂肪酸合成酶系中，有酰基载体蛋白（ACP），是脂肪酸合成过程脂酰基的载体，脂肪酸合成的各步反应均在ACP的辅基上进行。

软脂酸的合成过程是一个连续的酶促反应，每次碳链增加2个碳原子，都要重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。经过7次循环后，最终生成16碳的软脂酸。(2)软脂酸合成过程β-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPβ-烯丁酰ACP丁酰ACP软脂酰ACP软脂酸乙酰CoA丙二酰CoA乙酰ACP丙二酰ACP乙酰CoA羧化酶CO2ATPADP合酶复合体HSCoA转酰酶合酶复合体HSCoA转酰酶ACP+CO2NADP+NADPH+H+H2ONADP+NADPH+H+H2OACPβ-酮脂酰合成酶β-酮脂酰还原酶β-羟脂酰水化酶β-烯脂酰还原酶硫酯酶再经6轮循环

1×CH3COSCoA

7×HOOCCH2COSCoA

14×NADPH+H+1×CH3(CH2)14COOH

7×CO2

6×H2O

8×HSCoA14×NADP+总反应4、脂肪酸碳链的延长和缩短

（2）脂肪酸的碳链缩短脂肪酸的碳链缩短在线粒体内通过

-氧化过程。（二）3-磷酸甘油的来源1、3-磷酸甘油主要由糖类代谢（磷酸二羟丙酮）提供，故进食较多的淀粉类食物可导致肥胖。甘油激酶(肝、肾)ATPADP

CH2-OHCH2-O-CH-OHPi3-磷酸甘油CH2-OHCH2-OHCH-OH游离甘油2、肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油合成3-磷酸甘油。1、甘油一酯途径(小肠黏膜细胞)（三）脂肪合成过程

脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA合成酶

ATPAMPPPi

OH

RCH2CH2CO+HSCoARCH2CH2CO～SCoA脂酰CoA

转移酶R2COCoA

R3COCoAHSCoA

脂酰CoA

转移酶甘油一酯甘油二酯甘油三酯CH2OCH2-OHCH-OH-C-R1OCH2OCH2-OHCHO-C-R1O-C-R2OCH2OCH2OCHO-C-R1O-C-R2O-C-R3O

HSCoA

2、甘油二酯途径(肝、脂肪细胞)CH2-OHCH2-O-CH-OHPi3-磷酸甘油CH2OCH2-O-CH-OHPi1-脂酰-3-磷酸甘油-C-R1O脂酰CoA

转移酶

HSCoA

R2COCoA

脂酰CoA

转移酶HSCoAR1COCoA

CH2OCH2-O-CHOPi磷脂酸-C-R1O-C-R2O磷脂酸磷酸酶PiCH2OCH2-OHCHO-C-R1O-C-R2O甘油二酯

脂酰CoA

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