【考研必备】王镜岩生物化学笔记 第九章脂代谢.doc

1、 移动硬盘什么牌子好 第九章 脂代谢 脂类的生理功能 a. 生物膜的骨架成分 磷脂、糖脂 b. 能量贮存形式 甘油三酯 c. 参与信号识别、免疫 糖脂 d. 激素、维生素的前体 固醇类激素，维生素 D、 A、 K、 E e. 生物体表保温防护 脂肪贮存量大，热值高， 39KJ。 70kg人体，贮存的脂肪可产生： 2008320kJ 蛋白质 105000kJ 糖原 2520kJ Glc 168kJ 脂肪的热值： 1g脂肪产生的热量，是等量蛋白质或糖的 2.3倍。 第一节 脂类的消化、吸收和转运 一、 脂类的消化和吸收 1、 脂类的消化（主要在十二指肠中） 食物中的脂类主要是甘油三酯 80-90%

2、 还有少量的磷脂 6-10% 胆固醇 2-3% 胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌 HCO-3 至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶 作用下水解。 胰腺分泌的脂类水解酶： 三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的 C1、 C3酯键，生成 2-单酰甘油和两个游离的脂肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原要在小肠中激活） 磷脂酶 A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸） 胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸） 辅脂酶（ Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原） 2、 脂类的吸收 脂类的消化产物，甘油单

3、脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（ 20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。被吸 收的脂类，在移动硬盘什么牌子好 柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（ CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。 小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴系统，直接进入门静脉血液中。 二、 脂类转运和脂蛋白的作用 甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。 脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形式。 载脂蛋白：（已发现 18 种，主要的有 7种）在肝脏及小肠中合

4、成，分泌至胞外，可使疏水脂类增溶，并且具有信号识别、调控及转移功能，能将脂类运至特定的靶细胞中。 脂蛋白 的分类及功能： P151表 15-1各种脂蛋白的组成、理化性质、生理功能 三、 贮脂的动用 皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，产生脂肪酸，经血浆白蛋白运输至各组织细胞中。 血浆白蛋白占血浆蛋白总量的 50%，是脂肪酸运输蛋白，血浆白蛋白既可运输脂肪酸，又可解除脂肪酸对红细胞膜的破坏。 贮脂的降解受激素调节。 促进：肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素 抑制：胰岛素 植物种子发芽时，脂肪酶活性升高，能利用脂肪的微生物也能产生脂肪酶。 第二节 脂肪酸和甘油三 酯 的分解代谢 一、 甘油三酯的水解 甘

5、油三酯的水解由脂肪酶催化。 组织中有三种脂肪酶 ，逐步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。 这三种酶是： 脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶） 甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶 肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使 cAMP浓度升高，促使依赖 cAMP的蛋白激酶活化，后者使无活性的脂肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。 胰岛素、前列腺素 E1作用相反，可抗脂解。 油料种子萌发早期，脂肪酶活性急剧增高，脂肪迅速水解。 移动硬盘什么牌子好 二、 甘油代谢 在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏 后才能被

6、甘油激酶磷酸化为 3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。 P152 反应式： 三、 脂肪酸的氧化 （一） 饱和偶数碳脂肪酸的氧化 1、 氧化学说 早在 1904年， Franz 和 Knoop就提出了脂肪酸氧化学说。 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。 用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸。 结论：脂肪酸的氧化是从羧基端 -碳原子开始，每次分解出一个二碳片断。 产生的终产物苯甲酸、苯乙酸对动物有毒害，在肝脏中分 别与 Gly反应，生成马尿酸和苯乙尿酸，排出体外。 氧化发生在肝及其它细胞的

7、线粒体内。 2、 脂肪酸的氧化过程 脂肪酸进入细胞后，首先被活化成酯酰 CoA，然后再入线粒体内氧化。 （ 1）、 脂肪酸的活化（细胞质） RCOO- + ATP + CoA-SH RCO-S-CoA + AMP + Ppi 生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为 1，由于 PPi水解，反应不可逆。 细胞中有两种活化脂肪酸的酶： 内质网脂酰 CoA合成酶，活化 12C 以上的长链脂肪酸 线粒体脂酰 CoA合成酶，活化 410C的中、短链脂肪酸 （ 2）、 脂肪酸向线粒体的转运 中、短链脂肪酸（ 4-10C）可直接进入线粒体，并在线粒体内活化生成脂酰 CoA。 长链脂肪酸先在胞

8、质中生成脂酰 CoA，经肉碱转运至线粒体内。 肉 (毒 )碱： L-羟基 -r-三甲基铵基丁酸 P154.图 15-1脂酰 CoA以脂酰肉碱形式转运到线粒体内 移动硬盘什么牌子好 线粒体内膜外侧（胞质侧）：肉碱脂酰转移酶催化，脂酰 CoA将脂酰基转移给肉碱的羟基，生成脂酰肉碱。 线粒体内膜：线粒体内膜的移位酶将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。 线粒体内 :膜内侧：肉碱脂酰 转移酶催化，使脂酰基又转移给 CoA，生成脂酰 CoA和游离的肉碱。 脂酰 CoA进入线粒体后，在基质中进行氧化作用，包括 4个循环的步骤。 （ 3）、 脂酰 CoA脱氢生成 -反式烯脂酰 CoA P154 反应式

9、： 线粒体基质中，已发现三种脂酰 CoA脱氢酶，均以 FAD为辅基，分别催化链长为 C4-C6， C6-C14， C6-C18的脂酰 CoA脱氢。 （ 4）、 2反式烯脂酰 CoA水化生成 L- -羟脂酰 CoA P155 反应式： -烯脂酰 CoA水化酶 （ 5）、 L- -羟脂酰 CoA脱氢生成 -酮脂酰 CoA P155 反应式： L-羟脂酸 CoA脱氢酶 （ 6）、 -酮脂酰 CoA硫解生成乙酰 CoA和（ n-2）脂酰 CoA P155 反应式： 酮脂酰硫解酶 3、 脂肪酸 -氧化作用小结 结合 P154图 15-1和 P156图 15-2，回顾脂肪酸氧化过程。 （ 1） 脂肪酸 -

10、氧化时仅需活化一次，其代价是消耗 1个 ATP 的两个高能键 （ 2） 长链脂肪酸由线粒体外的脂酰 CoA 合成酶活化，经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰 CoA合成酶活化。 （ 3） -氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解 4个重复步骤 （ 4） -氧化的产物是乙酰 CoA，可以进入 TCA 4、 脂肪酸 -氧化产生的能量 以硬脂酸为例， 18 碳饱和脂肪酸 胞质中： 活化：消耗 2ATP，生成硬脂酰 CoA 线粒体内： 移动硬盘什么牌子好 脂酰 CoA脱氢： FADH2 ，产生 2ATP -羟脂酰 CoA脱氢： NADH，产生 3ATP -酮脂酰 CoA硫解：乙酰

11、 CoA TCA， 12ATP (n-2)脂酰 CoA 第二轮氧化 活化消耗： -2ATP 氧化产生： 8（ 2+3） ATP = 40 9 个乙酰 CoA： 9 12 ATP = 108 净生成： 146ATP 饱和脂酸完全氧化净生成 ATP的数量： (8.5n-7)ATP (n 为偶数 ) 硬脂酸燃烧热值： 2651 kcal -氧化释放： 146ATP (-7.3Kcal)=-1065.8Kcal 转换热效率 5、 -氧化的调节 脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰 CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪氧化。 NADH/NAD+比率高时，

12、羟脂酰 CoA脱氢酶便受抑制。 乙酰 CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰 CoA有两条去路 ： 氧化。合成甘油三酯） （二） 不饱和脂酸的氧化 1、 单不饱和脂肪酸的氧化 P157 油酸的氧化 3顺 2反烯脂酰 CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型） （ 146-2） ATP 2、 多不饱和脂酸的氧化 P158 亚油酸的氧化 3顺 2反烯脂酰 CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型） -羟脂酰 CoA差向酶（改变 -羟基构型： D L型） （ 146 2 2） ATP （三） 奇数碳脂肪酸的氧化 奇数碳脂肪酸经反复的氧化，最后可得到丙酰 CoA，丙酰 CoA有两条代谢途径： %2.40

13、26518.1065 移动硬盘什么牌子好 1、 丙酰 CoA 转化成琥珀酰 CoA，进入 TCA。 详细过程 P158 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。 反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸，进入宿主细胞，在硫激酶作用下产丙酰 CoA，转化成琥珀酰 CoA，参加糖异生作用。 2、 丙酰 CoA 转化成乙酰 CoA，进入 TCA P159 这条途径在植物、微生物中较普遍。 有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳脂肪酸，经氧化后，最后产生丙酰 CoA。 （四） 脂酸的其它氧化途径 1、 氧化（不需活化，直接氧化游离脂酸） 植

14、物种子、叶子、动物的脑、肝细 胞，每次氧化从脂酸羧基端失去一个 C原子。 RCH2COOH RCOOH+CO2 氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中 C22、 C24）有重要作用 2、 氧化（ 端的甲基羟基化，氧化成醛，再氧化成酸） 动物体内多数是 12C 以上的羧酸，它们进行氧化， 但少数的 12C 以下的脂酸可通过 氧化途径，产生二羧酸，如 11C脂酸可产生 11C、 9C、和 7C 的二羧酸（在生物体内并不重要）。 氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸。 氧化在脂肪烃的生物降解中有重要作 用。泄漏的石油，可被细菌 氧化，把烃转变成脂肪

15、酸，然后经氧化降解。 四、 酮体的代谢 脂肪酸 -氧化产生的乙酰 CoA，在肌肉和肝外组织中直接进入 TCA，然而在肝、肾脏细胞中还有另外一条去路：生成乙酰乙酸、 D-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称酮体。 酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。 1、 酮体的生成 酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内。 形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰 CoA转移出去，乙酰乙酸占 30%， 羟丁酸 70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外） 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，草酰乙酸离开移动硬盘什么牌子好 TCA，用于异生合成 Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有

16、少量乙酰 CoA 进入 TCA，大多数乙酰 CoA用于合成酮体。 当乙酰 CoA不能再进入 TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。 酮体的生成途径： P164 图 15-5酮体的生成过程 肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。 2、 酮体的利用 肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。 （ 1）、 乙酰乙酸被琥珀酰 CoA转硫酶（ -酮脂酰 CoA转移酶）活化成乙酰乙酰 CoA 心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较高的酶活性，可活化乙酰乙酸。 乙酰乙酸 +琥珀酰 CoA乙酰乙酰 CoA+琥珀

17、酸 然后，乙酰乙酰 CoA被 氧化酶系中的硫解酶硫解，生成 2分子乙酰 CoA，进入 TCA。 （ 2）、 羟基丁酸由 羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸，然后进入上述途径。 （ 3）、 丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入 TCA或异生成糖。 肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺少 酮脂酰 CoA 转移酶），而肝外组织在脂肪氧化时不产生酮体，但能利用肝中输出的酮体。 在正常情况下 ，脑组织基本上利用 Glc 供能，而在严重饥饿状态， 75%的能量由血中酮体供应。 3、 酮体生成的生理意义 酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。 酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障

18、及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，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，血中酮体 0.030.5 mmal/2。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症酸（乙酰乙酸、 羟丁 酸）中毒，引起酮尿。 4、 酮体生成的调节。 （ 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，利于氧化及酮体的生成。 （ 2）肝细胞糖原含量及代谢的影响： 进入肝细胞的游离脂

19、酸，有两条去路：一条是在胞液中酯化，合成甘油三酯及磷脂；一是条进入线粒体进行氧化，生成乙酰 CoA及酮体。 肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。 肝细胞糖供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入 氧化，酮体生成增多。 移动硬盘什么牌子好 （ 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，从而阻止脂酰 CoA进入线粒体内进行氧化。 第三节 脂肪酸及甘油三脂的合成代谢 所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。 A. 从头合成（乙酰 CoA） 在胞液中（ 16 碳以下） B. 延长

20、途径 在线粒体或微粒体中 高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。 一、 饱和脂肪酸的从头合成 合成部位：细胞质中 合成的原料：乙酰 CoA（主要来自 Glc 酵解） NADPH （磷酸戊糖途径） ATP HCO3 1、 乙酰 CoA 的转运 细胞内的乙酰 CoA几乎全部在线粒体中产生，而合成脂肪酸的酶系在胞质中，乙酰 CoA必须转运出来。 转运方式：柠檬酸 -丙酮酸循环 P165 图 15-6 循环图示：乙酰 CoA从线粒体内到胞液中的转运 2、 丙二酸单酰 CoA 的生成（限速步骤） 脂肪合成时，乙酰 CoA是脂肪酸的起始物质（引物），其余链的延长都以丙二酸单酰 CoA的形式参与

21、合成。 P165 反应式： 所用的碳来自 HCO3 （比 CO2活泼），形成的羧基是丙二酸单酰 CoA的远端羧基 乙酰 CoA 羧化酶：（辅酶是生物素）为别构酶，是脂肪酸合成的限速酶，柠檬酸可激活此酶，脂肪酸可抑制此酶。 3、 脂酰基载体蛋白（ ACP） 脂肪酸合成酶系有 7种蛋白质，其中 6种是酶， 1种是脂酰基载体蛋白（ ACP），它们组成了脂肪酸合成酶复合体 移动硬盘什么牌子好 ACP 上的 Ser 羟基与 4-磷酸泛酰巯基乙胺上的磷酸基团相连， 4-磷酸泛酰巯基乙胺是 ACP 和 CoA的共同活性基团。 P167 图 15-8 磷酸泛酰巯基乙胺是 CoA和 ACP的活性基团。 脂肪酸

22、合成过程中的中间产物，以共价键与 ACP 辅基上的 -SH 基相连， ACP 辅基就象一个摇臂，携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位置上。 4、 脂肪酸的生物合成步骤 P170 图 15-10 脂肪酸生物合成的程序 第一阶段：缩合 第二阶段：还原 第三阶段：释放 （ 1）、 原初反应：乙酰基连到 -酮脂酰 ACP合成酶上 （ 2）、 丙二酸酰基转移反应：生成丙二酸单酰 -S-ACP 此时一个丙二酸单酰基与 ACP相连 ,另一个脂酰基 (乙酰基 )与 -酮脂酰 -ACP合成酶相连。 （ 3）、 缩合反应：生成 -酮脂酰 -S-ACP 同位素实验证明，释放的 CO2来自形成丙二酸单酰

23、 CoA时所羧化的 HCO3 ，羧化上的 C原子并未掺入脂肪酸， HCO3 在脂酸合成中只起催化作用。 乙酰 CoA + ACP-SH ACP-酰基转移酶 乙酰 -S-ACP + CoA-SH -酮脂酰 ACP合成酶 乙酰 -S-ACP 乙酰 -S-合成酶 + ACP-SH 丙二酸单酰 CoA + ACP-SH 丙二酸单酰 -S-ACP + CoA-SH ACP 丙二酸单酰转移酶 丙二酸单酰 -S-ACP + 乙酰 -S-合成酶 乙酰 -乙酰 -S-ACP + 合成酶 -SH + CO2 -酮脂酰 ACP合成酶 移动硬盘什么牌子好 （ 4）、 第一次还原反应：生成 -羟脂酰 -S-ACP 注意

24、：形成的是 D型羟丁酰 -S-ACP，而脂肪分解氧化时形成的是 L型。 （ 5）、 脱水反应：形成 -烯脂酰 -S-ACP （ 6）、 第二次还原反应：形成（ n+2）脂酰 -S-ACP 第一次循环，产生丁酰 -S-ACP。 第二次循环，丁酰 -S-ACP 的丁酰基由 ACP 转移至 -酮脂酰 -ACP 合成酶上，再接受第 二个丙二酸单酰基，进行第二次缩合。 奇数碳原子的饱和脂肪酸也由相此途径合成，只是起始物为丙二酸单酰 -S-ACP，而不是乙酰 -S-ACP，逐加的二碳单位也来自丙二酸单酰 -S-ACP。 多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸（ 16C）。经过 7 次循环后，合成的软脂酰

25、 -S-ACP 经硫脂酶催化生成游离的软脂酸，或由 ACP转到 CoA上生成软脂酰 CoA，或直接形成磷脂酸。 对链长有专一性的酶是 -酮脂酰 ACP合成酶，它不能接受 16C酰基。 由乙酰 -S-CoA合成软脂酸的总反应 ： 8 乙酰 CoA + 14NADPH + 14H+ + 7ATP + H2O 软脂酸 + 8CoASH + 14NADP+ + 7ADP + 7Pi 5、 各类细胞中脂肪酸合成酶系 （ 1）、 细菌、植物 (多酶复合体 ) P168 图 15-9 6 种酶 + ACP （ 2）、 酵母 ( 6 6) 电镜下直径为 25nm ： -酮脂酰合成酶、 -酮脂酰还原酶 -酮脂酰 -S-ACP -酮脂酰 -ACP还原酶 NADPH 羟丁酰 -S-ACP -烯脂酰 -S-ACP 烯脂酰 -ACP还原酶 NADPH （ n+2）脂酰 -S-ACP 羟丁酰 -S-ACP 羟脂酰 -ACP脱水酶 -烯脂酰 -S-ACP