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 GIc 168kJ 脂肪的热值:1g脂肪产生的热量,是等量蛋白质或糖的23倍 脂类的消化、吸收和转运 脂类的消化和吸收 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% 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,刺激肠促胰浟肽的分泌,引起胰脏分泌HCO3至小肠(碱性)。脂 肪间接刺溦胆汁及胰液的分泌。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 ①三脂酰甘油脂肪酶(水解三酰甘油的C、C3酯键,生成2-单酰甘油和两个游离的脂眆酸。胰脏分泌 的脂肪酶原要在小肠中激活) ②磷脂酶A(水解磷脂,产生溶血磷酸和脂肪酸) ③胆固醇脂酶(水解胆固醇脂,产生胆固醇和脂肪酸) ④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), 这种微团极性増大,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。被吸攸的脂类,在 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
１ 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% 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： ① 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） ②磷脂酶 A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸） ③胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸） ④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 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。 脂类转运和脂蛋白的用 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醋的分解代谢 甘油三酯的水解 甘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、胰髙血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶,使cAM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,脂肪酶活性急剧増髙,脂肪迅速水解。 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-羟丙酮,进λ糖酵解途径或糖异生途径
２ 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。 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β氧化 1、β氧化学说 早在1904年,Famz和Kmoo就提出了脂肪酸β氧化学说。 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸,饲隈喂动物,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β碳原子开始,每次分解出个二碳片断。 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G反应,生成马尿酸和苯乙尿酸,排出 体外 B一氧化发生在肝及其它细胞的线粒体内 2、脂肪酸的β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 P 生成一个高能硫脂键,需消耗两个髙能磷酸键,反应平衡常数为1,由于PP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4~1C的中、短链脂肪酸 (2)、脂肪酸向线粒体的转运 中、短链脂肪酸(410C)可直接进入线粒体,并在线粒体内活化生成脂酰CoA。 长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA,经肉碱转运至线粒体内 肉(毒碱:L-B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 线粒体内膜外侧(胞质侧)ε肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化,脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的β羟基,生成脂 酰肉碱。 线粒体内膜:线粒体内膜的移位酮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Ⅱ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β氧化作用,包括4个循环的步骤聚
３ P152 反应式： 三、 脂肪酸的氧化 （一） 饱和偶数碳脂肪酸的β氧化 1、 β氧化学说 早在 1904 年，Franz 和 Knoop 就提出了脂肪酸β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β-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。 β－氧化发生在肝及其它细胞的线粒体内。 2、 脂肪酸的β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4~10C 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。 长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA，经肉碱转运至线粒体内。 肉(毒)碱：L-β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 线粒体内膜外侧（胞质侧）：肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化，脂酰CoA 将脂酰基转移给肉碱的β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Ⅱ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β氧化作用，包括4 个循环的步骤
(3)、脂酰CoA脱氢生成B-反式烯脂CoA P154反应式: 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C4C6,C6Cμ,CeC18 的脂酰CoA脱氢 (4)、△2反式烯脂酰CA水化生成LB羟脂酰CoA P155反应式: β-烯脂酰CoA水化酶 (5)、L-β羟脂酰CA脱氢生成β酮脂统CoA P155反应式 L-β羟脂酸CoA脱氢酶 (6)、β酮脂酰CA硫解生成乙酰CoA和(n-2)脂酰跣CoA P155反应式 酮脂酰硫解酶 3、脂肪酸β氧化用小结 结合P154图15-1和P156图15-2,回顾脂肪酸β氧化过程。 (1)脂肪酸β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)β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤 (4)β-氧化的产物是乙酰CoA,可以进入TCA 脂肪酸β氧化产生的能量 以硬脂酸为例,18碳饱和脂肪酸 胞质中:(1)活化:消耗2ATP,生成硬脂酰CoA 线粒体内 (2)脂酰CoA脱氢:FADH,产生2ATP (3)B羟脂酰CoA脱氢:NADH,产生3AP (4)β-酮脂酰CoA硫解:乙酰CoA→TCA,12AIP (n-2)脂酰CoA→第二轮β氧化 活化消耗: -2ATP B氧化产生 8×(2+3)ATP=40
４ （3）、 脂酰 CoA 脱氢生成β-反式烯脂酰 CoA P154 反应式： 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-β-羟脂酰CoA P155 反应式： β-烯脂酰CoA 水化酶 （5）、 L-β-羟脂酰CoA 脱氢生成β-酮脂酰 CoA P155 反应式： L-β羟脂酸CoA 脱氢酶 （6）、 β-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 β-氧化作用小结 结合 P154 图15-1 和P156 图15-2，回顾脂肪酸β氧化过程。 （1） 脂肪酸 β-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） β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4 个重复步骤 （4） β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA 4、 脂肪酸β-氧化产生的能量 以硬脂酸为例，18 碳饱和脂肪酸 胞质中： ⑴活化：消耗2ATP，生成硬脂酰CoA 线粒体内： ⑵脂酰 CoA 脱氢：FADH2 ，产生2ATP ⑶β-羟脂酰 CoA脱氢：NADH，产生3ATP ⑷β-酮脂酰 CoA硫解：乙酰CoA → TCA，12ATP (n-2)脂酰CoA → 第二轮β氧化 活化消耗： -2ATP β氧化产生： 8×（2+3）ATP = 40
9个乙酰CoA:9×12ATP=108 净生成 146ATP 饱和脂酸完全氧化净生成ATP的数量:(8.5n7AIP(n为偶数) 硬脂酸燃烧热值:-2651kcal B-氧化释放:146AP×(73Kca)10658Kcl 转换热效率 1065.8 2651 5、阝-氧化的调节 (1)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Ⅰ,限制脂肪氧化。 (2 NADHVNAD比率高时,β一羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制 (3)乙酰CoA浓度高时;可抑制硫解酶,抑淛氧化(脂酰CoA有两条去路:①氧化。②合成甘油三酯) (二) 不饱和脂酸的β氧化 1、单不饱和脂肪酸的氧化 P157油酸的β氧化 △3顺一△2反烯脂酰跣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β氧化 △3顺一△2反烯脂酰CoA异构酶(改变双键位置和顺反构型) β-羟脂酰OoA差向酶(改变β羟基构型:D→L型) (1462-2)ATP 奇数碳脂肪酸的β氧化 奇数碳脂肪酸经反复的β氧化,最后可得到丙酰CoA,丙酰COA有两条代谢途径: 1、丙酰CoA转化成琥酰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COoA,参加糖异生作用
５ 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 β-氧化释放：146ATP×(-7.3Kcal)=-1065.8Kcal 转换热效率 5、 β-氧化的调节 ⑴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Ⅰ，限制脂肪氧化。 ⑵[NADH]/[NAD+ ]比率高时，β—羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。 ⑶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： ①氧化。②合成甘油三酯） （二） 不饱和脂酸的β氧化 1、 单不饱和脂肪酸的氧化 P157 油酸的β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β氧化 △3顺—△2反烯脂酰CoA 异构酶（改变双键位置和顺反构型） β-羟脂酰CoA 差向酶（改变β-羟基构型：D→L型） （146—2—2）ATP （三） 奇数碳脂肪酸的β氧化 奇数碳脂肪酸经反复的β氧化，最后可得到丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径： 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。 40.2% 2651 1065.8 =
2、丙酰CA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β氧化后,最后产生丙酰CoA。 (四) 脂酸的其它氯化途径 1、a一氧化(不需活化,直接氧化游离脂酸) 植物种子、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+CO α一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C、C4)有重要侑用 2、ω-氧化(ω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β氧化, 但少数的1C以下的脂酸可通过ω一氧化途径,产生二羧酸,如1C脂酸可产生1C、9、和7C的 羧酸(在生物体内并不重要)。 ω—氧化涉及末端甲基的羟基化,生成级醇,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ω氧化,把烃转变成脂肪酸,然后 经β氧化降解 四、酮体的代谢 脂肪酸β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 条去路:生成乙酰乙酸、Dβ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%,β一羟酸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 TCA,用于异生合成Gk。当草酰乙酸浓农度很低时,只有少量乙酰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155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 6
６ 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β氧化后，最后产生丙酰CoA。 （四） 脂酸的其它氧化途径 1、 α—氧化（不需活化，直接氧化游离脂酸） 植物种子、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 α—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、 ω—氧化（ω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β氧化， 但少数的 12C以下的脂酸可通过ω—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）。 ω—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。 ω—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ω氧化，把烃转变成脂肪酸，然后 经β氧化降解。 四、 酮体的代谢 脂肪酸 β-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-β-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%，β—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 TCA，用于异生合成 Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰 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)、乙酰乙酸被珖珀酰CoA转碗酶(β-酮脂酰CoA转移醇)活化成乙酰乙酰CoA 心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较髙的酶活性,可活化乙酰乙酸。 乙酰乙酸+琥珀酰CoA→乙酰乙酰CoA+琥珀酸 然后,乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶硫解,生成2分子乙酰CoA,进入TCA (2)、β一羟基J酸由β-羟基J醱脱經酶催化,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TA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β一酮脂酰CoA转移酶),而肝外组织在脂眆氧化时 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Gk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,是肝输出能量的种形式。 酮体溶于水,分子小,能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁,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Gc,成为脑组织及肌肉的主要能源。 正常情况下,血中酮体00305mmal2。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、β一羟丁酸)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,血中游离脂酸农度升髙,利于β氧化及酮体的生成。 (2)肝细胞糖原含量及代谢的景响向: 进入肝细胞的游离脂酸,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β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β一氧化,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) 7
７ 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（β-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+琥珀酸 然后，乙酰乙酰CoA 被β 氧化酶系中的硫解酶硫解，生成2 分子乙酰CoA，进入TCA。 （2）、 β—羟基丁酸由β—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β—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 0.03~0.5 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、β—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β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β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 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 HCO 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156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CA的生成(限速步骤 脂肪合成时,乙酰CaA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的形式参与合 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 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
８ B. 延长途径——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 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β酮脂酰AQ合成薄上 ACP酰基转移酶 乙酰CoA+ ACPSH 乙酰SACP+ COA-SH β-酮脂酰ACP合成酶 乙酰SACP 乙酰S合成酶+ ACP-SH (2)、丙二酸酰基转移反应:生成丙二酸单酰SACP ACP丙二酸单酰转移酶 丙二酸单酰CoA+ ACP-SH 丙二酸单酰SACP+ COA-SH 此时一个丙二酸单酰基与ACP相连另一个脂酰基乙酰基)与β-酮脂酰ACP合成酶相连。 (3)、缩合反应:生成β酮脂酰SACP β-酮脂酰ACP合成 丙二酸单酰SACP+乙酰S合成酶 乙酰-乙酰SACP+合成酶SH+CO2 同位素实验证明,释放的COz来自形成丙二酸单酰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。 (4)、第一次还原反应:生成β羟脂S-AP β-酮脂酰ACP还原酶/ NADPH β-酮脂酰SACP β羟丁酰SACP 注意:形成的是D型β羟丁酰SACP,而脂肪分解氧化时形成的是L型
９ 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β-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β-酮脂酰-ACP 合成酶相连。 （3）、 缩合反应：生成β-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 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。 （4）、 第一次还原反应：生成β-羟脂酰-S-ACP 注意：形成的是D型β羟丁酰-S-ACP，而脂肪分解氧化时形成的是L型。 乙酰 CoA + ACP-SH ACP-酰基转移酶 乙酰-S-ACP + CoA-SH β-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 β-酮脂酰ACP 合成酶 β-酮脂酰-S-ACP β-酮脂酰-ACP 还原酶／NADPH β羟丁酰-S-ACP
(5)、脱水反应:形成β烯脂酰SACP 羟脂酰-ACP脱水酶 β羟丁酰SACP β-烯脂酰SACP (6)、第二次还原反应:形成(n2)脂酰SAP 烯脂酰-ACP还原酶/ NADPH 烯脂酰S-ACP (n+2)脂酰SACP 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β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SACP,而不是乙酰S-ACP,逐 加的二碳单位也来自丙二酸单酰SACP 多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸(l6C)。经过7次循环后,合成的软脂酰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β酮脂酰ACP合成酶,它不能接受16C酰基 由乙酰SCOA合成软脂酸的总反应: 8乙酰CoA+14NADH+14H+7ATP+H2O→软脂酸+8 COASH+14NADP+7ADP+7Pi 5、各类细胞中脂肪酸合成薄系 (1)、细菌、植物(多酶复合体 Pl68图159 6种酶+ACP (2)、酵母(a6B 电镜下直径为25n a:β酮脂酰合成酶、β酮脂酰还原酶 β:脂酰转移酶、丙二酸单酰转移酶、β-羟脂酰脱水酶、β-烯脂酰还原酶 (3)、哺乳动物(a2,多酶融合体) P17图1511 结构域I:底物进入酶系进行缩合的单元,乙酰转移酶活性、丙二酸单酰转穩酶、缩合酶 结构域I:还原反应物的单元,ACP、β-酮脂酰还原酶、β-羟脂酰脱水酶、β烯脂酰还原酶 结构域Ⅲ:释放软脂酸的单元,硫脂酶。 10
１０ （5）、 脱水反应：形成β-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β-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-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β-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(α6β6) 电镜下直径为 25nm α：β-酮脂酰合成酶、β-酮脂酰还原酶 β：脂酰转移酶、丙二酸单酰转移酶、β-羟脂酰脱水酶、β-烯脂酰还原酶 （3）、 哺乳动物(α2 ，多酶融合体) P171 图 15-11 结构域 I：底物进入酶系进行缩合的单元，乙酰转移酶活性、丙二酸单酰转移酶、缩合酶 结构域 II：还原反应物的单元，ACP、β-酮脂酰还原酶、β-羟脂酰脱水酶、β-烯脂酰还原酶 结构域 III：释放软脂酸的单元，硫脂酶。 β-烯脂酰-S-ACP 烯脂酰-ACP还原酶／NADPH （n+2）脂酰-S-ACP β羟丁酰-S-ACP 羟脂酰-ACP脱水酶 β-烯脂酰-S-ACP