1、第 10章 脂类代谢 metabolism of lipids 本章主要内容 脂质的酶促水解 三酰甘油的分解代谢（ 重点：脂肪酸的 氧化 ） 三酰甘油的合成代谢（ 重点：脂肪酸的生物合成 ） 生物体内的脂类 脂类 单纯脂类单纯脂类 复合脂类复合脂类 非皂化脂类非皂化脂类 酰基甘油酯酰基甘油酯 蜡蜡 磷脂磷脂 糖脂、硫脂糖脂、硫脂 萜萜 类类 甾醇类甾醇类 含有脂肪酸含有脂肪酸 不含脂肪酸不含脂肪酸 脂类的结构通式脂类的结构通式 甘甘 油油 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 甘甘 油油 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 脂肪（三酯酰甘油）脂肪（三酯酰甘油） 有机碱：胆胺有机碱：胆胺 -脑磷脂脑
2、磷脂 有机碱：胆碱有机碱：胆碱 -卵鳞脂卵鳞脂 胆胆 固固 醇醇 HO MG: 一酯酰甘油一酯酰甘油 DG: 二酯酰甘油二酯酰甘油 TG: 三酯酰甘油三酯酰甘油 有机碱有机碱P (环戊烷高氢菲环戊烷高氢菲 ) 脂类的分布 脂类 甘油三酯 类脂 分布：脂库 储存脂（可变脂） 分布：各种生物膜 基本脂（固定脂） lipids triacylglycerol lipoid （ 磷脂、胆固醇（酯）等 ） 脂类的生理功能 n 脂肪 (fat) 储能和供能 防止散热保持体温 保护固定内脏 提供必需脂肪酸 有助于脂溶性维生素的吸收 n 类脂 lipoid 各种生物膜的重要组分 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员
3、甘油（ glycerol) 脂肪酸 (fatty acid) CO2+H2O +ATP 糖 原 CO2+H2O +ATP -氧化 乙酰 CoA （肝） 酮体 （肝外） 一、三酰甘油的酶促降解 甘油三酯 甘油、脂肪酸 脂肪酶 (lipase) TG TG脂肪酶 DG + HOOC-R1 DG DG脂肪酶 MG + HOOC-R2 MG MG脂肪酶 甘油 + HOOC-R3 激素敏感脂肪酶（ HSL） 脂肪的酶促水解 磷脂的酶促水解 R2-C-O-CH O CH2O-C- R1 CH2O-P X O O OH 磷脂酶 A1（ B1） 磷脂酶 A2（ B2） 磷脂酶 C 磷脂酶 D 二、三酰甘油的分
4、解代谢 （一）甘油 (glycerol)的氧化 葡萄糖 或糖原 丙酮酸乙酰 CoACO2+H2O 甘油激酶 （二）脂肪酸 - 氧化 脂肪酸的活化 （胞液） 脂酰 CoA进入 线粒体 脂肪酸的 - 氧化 （线粒体） 乙酰 CoA进入三羧酸循环彻底氧化 （线粒体） - 氧化作用的概念及试验证据 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 - 氧化学说 。 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的 - 碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂， 每次断下一个二碳单位，既乙酰 CoA， 该过程称作 - 氧化。 -CH2-(CH2)2n+1-COOH -CH2-(CH2)2n-C
5、OOH -COOH（ 苯甲酸） -CH2COOH（ 苯乙酸） 奇数碳原子： 偶数碳原子： RCOOH + HSCoA RCo SCoA 脂酰 CoA合成酶 ATP AMP+PPi 2Pi 1、脂肪酸的活化 n 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 和酶 ） 催化的移换反应 才能完成。其中 肉碱脂肪酰转移酶 是脂 肪酸 - 氧化的关键酶 。 HOOC-CH2-CH（ OH） -CH2-N+-（ CH3） 3 2、脂肪酸转入线粒体 肉毒碱 (3-羟基 -4-三甲氨基丁酸 ) 酯酰 CoA进入线粒体基
6、质示意图 N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO- 肉毒碱 酯酰肉毒碱 O R-C N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- 酯酰肉毒碱CoASH O R-C-S-CoA O R-C-OH ATP CoASH ADP+PPi CoASH 肉毒碱 O R-C-S-CoA - 氧化 线粒体内膜 内侧外侧 载 体肉毒碱脂酰转移酶 肉毒碱脂酰转移酶 短碳链脂肪酸可以直接穿过线 粒体膜进入线粒体内膜。 10碳以上的脂酰 CoA不能透过 线粒体内膜 3、脂肪酸的 -氧化 n 脂肪酸的 -氧化作用是指脂肪酸在氧化分 解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的 -位， 即脂肪酸碳链的断裂方式是 每次切除
7、2个碳 原子。 n 脂肪酸的 -氧化是含偶数碳原子或奇数碳 原子 饱和 脂肪酸的主要分解方式。 n 脂肪酸的 -氧化在线粒体中进行 脱氢 再脱氢 水化硫解 脂酰 CoA脱氢酶 - 羟脂酰 CoA脱氢酶 水化酶硫解酶 - 氧化的生化历程 脂肪酸氧化是高度的放能过程 - 氧化过程在线粒体基质内进行； - 氧化为一循环反应过程，由脂肪酸 氧化酶系催化，反应不可逆； 需要 FAD， NAD， CoA为辅助因子； 每循环一次，生成 一分子 FADH2， 一分子 NADH， 一分子乙酰 CoA 一分子减少两个碳原子的脂酰 CoA。 肉碱脂肪酰转移酶肉碱脂肪酰转移酶 是脂肪酸是脂肪酸 - 氧化的关键酶。氧化
8、的关键酶。 软脂酸共需进行 次 - 氧化， 最终完全分解为 分子乙酰辅酶 A 7 8 * - 氧化中的能量转变（以软脂酸为例） 乙酰 CoA 三羧酸循环 CO2 + H2O CH3Co SCoA彻底氧化 奇数碳原子的脂肪酸： 经 -氧化产生 若干分子的乙酰辅酶 A和 一分子丙酰辅酶 A。 - 氧化中的能量转变（以 1mol软脂酸为例） （ 47） + （ 108） - 2 = 106mol ATP 1.5 ： FADH2 2.5： NADH 乙酰辅酶 A经三羧酸 循环产生的 ATP数 ？次 -氧化 ？分子乙 酰辅酶 A 消耗？ 1mol软脂酸（ 256g）完全氧化成二氧化碳和 水时，可释放出能
9、量 9790.56kJ。 由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量利用率 : 30.541069790.56100%=33.1% ， ATP的生成（偶数碳脂肪酸） n 2 1（ ） 4 + 2 n 10 2 -氧化的次数 生成的乙酰 CoA数 脂肪酸活化 消耗的 ATP数 为机体提供比糖氧化更多的为机体提供比糖氧化更多的 能量能量 乙酰乙酰 CoA还可作为脂肪酸和某些还可作为脂肪酸和某些 AA的的 合成原料合成原料 产生大量的水可供陆生动物对产生大量的水可供陆生动物对 水水 的需要的需要 脂肪酸脂肪酸 -氧化的生理意义氧化的生理意义 (三 )、脂肪酸的 - 氧化 长链脂肪酸 单氧酶 -羟脂酸 脱氢酶
10、-酮酸 CO2 比原来少 一个碳原子 数的脂肪酸 (四 )、脂肪酸的 - 氧化 脂肪酸 -羟脂酸 、 二羧酸 -氧化 （五）酮体的生成和利用 酮体： 脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的 乙酰乙酸 - 羟丁酸 丙酮 原料： 乙酰 CoA 部位： 肝（线粒体） 乙酰 -CoA的代谢结局 进入柠檬酸循环；合成固醇类；合成脂肪酸；合成酮体。 n 当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草 酰乙酸将所有的乙酰 CoA带入 TCA循环。在肝 脏中脂肪酸经氧化分解生成 乙酰乙酸、 - 羟 丁酸和丙酮 三种中间代谢产物，统称为酮体 。 CH3COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3CH(OH)CH2COOH - 羟丁酸 C
11、H3COCH3 丙酮 乙酰乙酸 丙酮 -羟丁酸 key enzyme 羟甲基戊二酸单酰 CoA（ HMGCoA） 心、肾、脑 、骨骼肌细 胞 心、肾、 脑细胞 酮体的氧化 (1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的 一种形式； (2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要 器官提供必要的能源。 酮体生成及利用的生理意义 酮体生成及利用的生理意义 饥饿、糖尿病时 脂肪动员加强 酮体生成过多，超出肝外组织利用能力 酮血症 (ketonemia) 酮尿症 (ketonuria) 酮症酸中毒等 酮体是脑组织的重要 能源物质 酮体记忆口诀 n 酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸， 再加 - 羟丁酸， 生成部位
12、是在肝， 肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送， 容易摄入组织中，氧化分解把能供。 酮体主要在肝脏中生成，但肝脏中缺少分 解酮体的酶，酮体转运至肝外组织被利用 甘油三酯 （肝脏、脂肪组织） 磷酸甘油 脂肪酸 甘油的磷酸化 乙酰 CoA 糖代谢 磷酸二羟丙酮 三、三酰甘油的合成代谢 软脂酸的合成 原料： 乙酰 CoA、 NADPH、 ATP 部位： 胞液 柠檬酸 -丙酮酸循环： 1、合成的原料和部位 （三羧酸转运系统） 线粒体：乙酰 CoA 胞液：乙酰 CoA （一）胞浆中饱和脂肪酸的 “从头合成 ” 柠檬酸 -丙酮酸循环 1、乙酰辅酶 A的转运 2、乙酰 CoA的活化 CH3-Co SCoA + C
13、O2 乙酰 CoA羧化酶 生物素 Mn2+ HOOC-CH2-CO SCoA ATP ADP+Pi key enzyme 乙酰 CoA 丙二酰 CoA 3、软脂酸（ 16C） 生物合成 脂肪酸合成酶系 是由 一条多肽链构成的多功能 酶， 通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个 脂 酰基载体蛋白（ ACP） 和 7个活性酶的催化部位 。 一个多肽链上具有 7种 酶活性，依次重复进行 缩合、还原、脱水、再还原 的过程合成软脂酸 乙酰辅酶 A + 酰基载体 蛋白 ACP 乙酰 ACP 丙二酰 ACP + 辅酶 A 丙二酰辅酶 A 软脂酸合成过程 缩合 还原 脱水 再还原 乙酰乙酰 ACP 丙二酰
14、ACP乙酰 ACP -羟丁酰 -ACP ,-烯丁酰 ACP 丁酰 ACP 7HOOCCH2CO SCoA + CH3CO SCoA + 14NADPH + 14H+ 脂肪酸合成酶系 CH3（ CH2） 14COOH + 7CO2 + 14NADP+ + 8HSCoA + 6H2O 丙二酰 CoA (acetyl CoA) 软脂酸合成的总反应 软脂酸 脂肪酸合成总结 1、原料为乙酰 CoA， 直接产物是软脂酸，合成一分 子软脂酸，需七分子丙二酸单酰 CoA和一分子乙 酰 CoA； 2、经柠檬酸 -丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙 酰 CoA运至胞液。 3、 1mol乙酰 CoA直接参与脂肪酸的合
15、成，其余 7mol乙酰 CoA羧化成丙二酸单酰 CoA 4、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成 一分子软脂酸，重复 4步进行碳链延长反应， 需消耗 23分子 ATP（ 16分子用于转运， 7分子 用于活化）。 5、需 14分子 NADPH作为供氢体， 6分子 NADPH 来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径， 8分子 NADPH来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪 酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。 6、脂肪酸合酶系的结构（ 多功能酶 、 脂酰基载体蛋白（ ACP） 、 7种酶活性 ） 脂肪酸的 氧化和从头合成的异同 不饱和脂肪酸的合成 动物组织很容易在脂肪酸的 9部位引入双键 ，但不能在脂肪酸
16、链的 9双键与末端甲基间再 引入双键 ，因此不能合成具有多个双键的脂肪 酸 （必须脂肪酸） 。 （二）磷酸甘油的合成 CH2-OH C=O CH2-O-P 3-磷酸甘油脱氢酶 CH2-OHCH-OH CH2-O-PNADH+H+ NAD+ CH2-OH CH-OH CH2-OH 甘油激酶 ATP ADP 磷酸甘油磷酸二羟丙酮 glycerol 甘油 主要来自糖代谢 甘油的磷酸化 CH2OH CHOH CH2-O- P - 磷酸甘油脂酰基转移酶 CH2-O-C-R1 O= CH-O-C-R2 O= CH2-O- P 磷脂酸磷酸酶 Pi2RCO SCoA 2HSCoA H2O CH2-O-C-R1
17、 O= CH-O-C-R2 O= CH2-OH 脂酰基转移酶 CH2-O-C-R1 O= CH-O-C-R2 O= CH2-O-C-R3 O= RCO SCoA HSCoA 磷酸甘油 磷脂酸 甘油二酯 甘油三酯 （三）甘油三酯的合成 部位：肝、脂肪组织 脂类代谢紊乱 高脂血症（高脂蛋白血症） 动脉粥样硬化 肥胖症 高脂血症 空腹血脂浓度持续高于正常 主要是血浆胆固醇及甘油三酯含量超过正常 原发性：遗传基因缺陷、家族史、肥胖等 继发性：糖尿病、肾病、甲状腺功能减退等 易引起心血管疾病 动脉粥样硬化 血浆胆固醇 动脉血管 粥样斑块 沉积 官腔狭窄 动脉内皮细胞损伤 冠心病 控制饮食、适当运动、服降
18、脂药 肥胖症 n 肥胖症： 全身性脂肪堆积过多，导致体内一系列病理生理变化 n 肥胖度的衡量标准： 体重指数（ body mass index） BMI = 体重（ kg） / 身高 2（ M2） 2426： 轻度肥胖 2628：中度肥胖 28：重度肥胖 n 肥胖症常伴有 高血糖、高血脂、高血压、高胰岛素血症 体脂率（ BFR）计算公式 女性的身体脂肪公式 参数 a = 腰围 (腰部的周长 cm) x 0.74 参数 b = (总体重 kgx 0.082) + 34.89 身体脂肪总重量 kg = a - b 身体脂肪百分比 = (身体脂肪总重量 体重 ) x 100% 男性的身体脂肪公式 参数 a = 腰围 cm x 0.74 参数 b = (体重 kg x 0.082) + 44.74 身体脂肪总重量 kg= a - b 体脂率 (身体脂肪百分比 ) = (身体脂肪总重量 体重 ) x 100% 理想的体脂肪率 性别 理想体脂率范围 肥胖 30岁以下 30岁以上 男性 14 20 17 23 25 女性 17 24 20 27 30 作 业 一、 Page 284.2： 什么是 - 氧化？ 1mol硬脂酸彻底氧化可 净产生多摩尔 ATP? 二、 Page 284.7： 1mol三辛脂酰甘油在生物体内分解成 CO2 和 H2O时，可净产生多少摩尔 ATP?
