第七章脂类代谢 脂类是脂肪及类脂的总称,是一类不溶于水而易溶于有机溶剂,并能为机体利用的 有机化合物。脂肪是三脂肪酸甘油酯或称甘油三酯( triglyceride),脂肪的生理功能是储 存能量及氧化供能。类脂包括固醇及其酯、磷脂及糖脂等,是细胞的膜结构重要组分, 脂酸在体内主要与醇结合成酯。与脂酸结合的醇有甘油(丙三醇)、鞘氨醇及胆固醇 等。1分子甘油与3分子脂酸通过酯键结合生成的甘油三酯,即脂肪,是机体储存能量 的主要形式。甘油还可与2分子脂酸、1分子磷酸及含氮化合物结合成甘油磷脂 ( phosphoglycerides)。甘油磷脂包括磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、 磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇及二磷脂酰甘油(心磷脂)等,是构成生物膜脂双层的基本 骨架,含量恒定。脂酸与鞘氨醇通过酰胺键结合的脂称为鞘脂,含磷酸者为鞘磷脂,含 糖者称为鞘糖脂,是生物膜的重要组分,参予细胞识别及信息传递。 第一节不饱和脂酸的命名及分类 自然界存在的不饱和脂酸按含双键数目分为单及多不饱脂酸。习惯上将含2个或2 个以上双键的不饱和脂酸称为多不饱和脂酸 不饱和脂酸命名常用系统命名法以标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。 如从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序,则这种编码体系为△编码体系。如从脂酸的甲 基碳起计算其碳原子顺序则为ω或n编码体系。按ω或n编码体系命名,哺乳动物体内 的各种不饱和脂酸可分为四族:即ω7、ω9、ω6、和ω3四族(表7-1及表7-2)。 哺乳动物体内缺乏在脂酸C9碳原子处引入双键的去饱和酶系,因此不能合成 族的亚油酸(18: 12)及ω-3族的α-亚麻酸(18:3,△”121),这两种多不饱 和脂酸必需由食物中植物油提供。只要供给亚油酸(ω6,n-6)则动物即能合成ω6族 的花生四烯酸及其衍生物。长链多不饱和脂酸如二十碳五烯酸( eicosapentaenoic acid, EPA),二十二碳六烯酸( docosahexaenoic acid,DHA)在脑及睾丸中含量丰富,是脑及 精子正常生长发育不可缺少的组分。这类脂酸以ω-3族的α-亚麻酸(18:3,ω-3)为 原料可在体内合成,而亚油酸(18:2,ω-6)不能代替α-亚麻酸 近十多年来的研究发现,在海水鱼油中亦含丰富的EPA及DHA,属ω-3族多不饱 和脂酸。这类脂酸具有降血脂、抗血小板聚集、延缓血栓形成、保护脑血管、抗癌等特 殊生物效应,对心脑血管疾病的防治具有重要价值 第二节脂类的消化和吸收 膳食中的脂类主要为脂肪,此外还含少量磷脂、胆固醇等。脂类不溶于水,必须在 小肠经胆汁中胆汁酸盐的作用,乳化并分散成细小的微团( micelles)后,才能被消化酶 消化。胰液及胆汁均分泌入十二指肠,因此小肠上段是脂类消化的主要场所。胆汁酸盐 是较强的乳化剂,能降低油与水相之间的界面张力,使脂肪及胆固醇酯等疏水的脂质乳 化成细小微团,增加消化酶对脂质的接触面积,有利于脂肪及类脂的消化及吸收。胰腺 分泌入十二指肠中消化脂类的酶有胰脂酶( pancreatic lipase)、磷脂酶A2( phospholipase A2)、胆固醇酯酶( cholesteryl esterase)及辅脂酶( colipase)。胰脂酶特异催化甘油三酯
第七章 脂类代谢 脂类是脂肪及类脂的总称，是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的 有机化合物。脂肪是三脂肪酸甘油酯或称甘油三酯（triglyceride），脂肪的生理功能是储 存能量及氧化供能。类脂包括固醇及其酯、磷脂及糖脂等，是细胞的膜结构重要组分。 脂酸在体内主要与醇结合成酯。与脂酸结合的醇有甘油（丙三醇）、鞘氨醇及胆固醇 等。1 分子甘油与 3 分子脂酸通过酯键结合生成的甘油三酯，即脂肪，是机体储存能量 的主要形式。甘油还可与 2 分子脂酸、1 分子磷酸及含氮化合物结合成甘油磷脂 （phosphoglycerides）。甘油磷脂包括磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、 磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇及二磷脂酰甘油（心磷脂）等，是构成生物膜脂双层的基本 骨架，含量恒定。脂酸与鞘氨醇通过酰胺键结合的脂称为鞘脂，含磷酸者为鞘磷脂，含 糖者称为鞘糖脂，是生物膜的重要组分，参予细胞识别及信息传递。 第一节 不饱和脂酸的命名及分类 自然界存在的不饱和脂酸按含双键数目分为单及多不饱脂酸。习惯上将含 2 个或 2 个以上双键的不饱和脂酸称为多不饱和脂酸。 不饱和脂酸命名常用系统命名法以标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。 如从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序，则这种编码体系为△编码体系。如从脂酸的甲 基碳起计算其碳原子顺序则为ω或 n 编码体系。按ω或 n 编码体系命名，哺乳动物体内 的各种不饱和脂酸可分为四族：即ω7、ω9、ω6、和ω3 四族（表 7-1 及表 7-2）。 哺乳动物体内缺乏在脂酸 C9 碳原子处引入双键的去饱和酶系，因此不能合成ω-6 族的亚油酸（18：2，△9，12）及ω-3 族的α-亚麻酸（18：3，△ 9，12，15），这两种多不饱 和脂酸必需由食物中植物油提供。只要供给亚油酸（ω6，n-6）则动物即能合成ω6 族 的花生四烯酸及其衍生物。长链多不饱和脂酸如二十碳五烯酸（eicosapentaenoic acid, EPA），二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid, DHA）在脑及睾丸中含量丰富，是脑及 精子正常生长发育不可缺少的组分。这类脂酸以ω-3 族的α-亚麻酸（18：3，ω-3）为 原料可在体内合成，而亚油酸（18：2，ω-6）不能代替α-亚麻酸。 近十多年来的研究发现，在海水鱼油中亦含丰富的 EPA 及 DHA，属ω-3 族多不饱 和脂酸。这类脂酸具有降血脂、抗血小板聚集、延缓血栓形成、保护脑血管、抗癌等特 殊生物效应，对心脑血管疾病的防治具有重要价值。 第二节 脂类的消化和吸收 膳食中的脂类主要为脂肪，此外还含少量磷脂、胆固醇等。脂类不溶于水，必须在 小肠经胆汁中胆汁酸盐的作用，乳化并分散成细小的微团（micelles）后，才能被消化酶 消化。胰液及胆汁均分泌入十二指肠，因此小肠上段是脂类消化的主要场所。胆汁酸盐 是较强的乳化剂，能降低油与水相之间的界面张力，使脂肪及胆固醇酯等疏水的脂质乳 化成细小微团，增加消化酶对脂质的接触面积，有利于脂肪及类脂的消化及吸收。胰腺 分泌入十二指肠中消化脂类的酶有胰脂酶（pancreatic lipase）、磷脂酶 A2（phospholipase A2）、胆固醇酯酶（cholesteryl esterase）及辅脂酶（colipase）。胰脂酶特异催化甘油三酯
的1及3位酯键水解,生成2-甘油一酯(2- monoglyceride)及2分子脂酸。胰脂酶必须 吸附在乳化脂肪微团的水油界面上,才能作用于微团内的甘油三酯。辅脂酶是胰脂酶对 脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。胰磷脂酶A2催化磷脂2位酯键水解,生成脂酸及溶 血磷脂:胆固醇酯酶促进胆固醇酯水解生成游离胆固醇及脂酸。脂肪及类脂的消化产物 包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等可与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团(mied micelles)。这种微团体积更小,极性更大,易于穿过小肠粘膜细胞表面的水屏障,为肠 粘膜细胞吸收 脂类消化产物主要在十二指肠下段及空肠上段吸收。中链脂酸(6~10C)及短链脂 酸(2~4C)构成的甘油三酯,经胆汁酸盐乳化后即可被吸收。在肠粘膜细胞内脂肪酶 的作用下,水解为脂肪酸及甘油,通过门静脉进入血循环。长链脂酸(12~26C)及2- 甘油一酯吸收入肠粘膜细胞后,在光面内质网脂酰CoA转移酶( acyl CoA transferase) 的催化下,由ATP供给能量,2-甘油一酯加上2分子脂酰CoA,再合成甘油三酯。后者 再与粗面内质网合成的载脂蛋白( apolipoprotein,apo)B48、C、AI、AIV等以及磷脂 胆固醇结合成乳糜微粒,经淋巴进入血循环。在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途 径称为甘油一酯合成途径。 第三节甘油三酯代谢 、甘油三酯的合成代谢 甘油三酯是机体储存能量的形式。机体摄入糖、脂肪等食物均可合成脂肪在脂肪组 织储存,以供禁食、饥饿时的能量需要 (一)合成部位 肝、脂肪组织及小肠是合成甘油三酯的主要场所,以肝的合成能力最强。上述三种 组织、细胞均有合成甘油三酯的脂酰CoA转移酶 脂肪组织是机体合成脂肪的另一重要组织。它可利用从食物脂肪而来的乳糜微粒 (CM)或ⅥLDL中的脂酸合成脂肪,更主要以葡萄糖为原料合成脂肪。脂肪细胞可以 大量储存脂肪,是机体合成及储存脂肪的“仓库”。小肠粘膜细胞主要利用脂肪消化产物 再合成脂肪,以乳糜微粒形式经淋巴进入血循环。 (二)合成原料 合成甘油三酯所需的甘油及脂酸主要由葡萄糖代谢提供。食物脂肪消化吸收后以 CM形式进入血循环,运送至脂肪组织或肝,其脂酸亦可用以合成脂肪。 三)合成基本过程 1.甘油一酯途径小肠粘膜细胞主要利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油 酯。 2.甘油二酯途径肝细胞及脂肪细胞主要按此途径合成甘油三酯。葡萄糖循糖酵 解途径生成3-磷酸甘油,在脂酰CoA转移酶的作用下,依次加上2分子脂酰CoA生成 磷脂酸( phosphatidic acid。后者在磷脂酸磷酸酶的作用下,水解脱去磷酸生成1,2-甘 油二酯,然后在脂酰CoA转移酶的催化下,再加上1分子脂酰基即生成甘油三酯
的 1 及 3 位酯键水解，生成 2-甘油一酯（2-monoglyceride）及 2 分子脂酸。胰脂酶必须 吸附在乳化脂肪微团的水油界面上，才能作用于微团内的甘油三酯。辅脂酶是胰脂酶对 脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。胰磷脂酶 A2 催化磷脂 2 位酯键水解，生成脂酸及溶 血磷脂；胆固醇酯酶促进胆固醇酯水解生成游离胆固醇及脂酸。脂肪及类脂的消化产物 包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等可与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团（mixed micelles）。这种微团体积更小，极性更大，易于穿过小肠粘膜细胞表面的水屏障，为肠 粘膜细胞吸收。 脂类消化产物主要在十二指肠下段及空肠上段吸收。中链脂酸（6～10C）及短链脂 酸（2～4C）构成的甘油三酯，经胆汁酸盐乳化后即可被吸收。在肠粘膜细胞内脂肪酶 的作用下，水解为脂肪酸及甘油，通过门静脉进入血循环。长链脂酸（12～26C）及 2- 甘油一酯吸收入肠粘膜细胞后，在光面内质网脂酰 CoA 转移酶（acyl CoA transferase） 的催化下，由 ATP 供给能量，2-甘油一酯加上 2 分子脂酰 CoA，再合成甘油三酯。后者 再与粗面内质网合成的载脂蛋白（apolipoprotein, apo）B48、C、AI、AIV 等以及磷脂、 胆固醇结合成乳糜微粒，经淋巴进入血循环。在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途 径称为甘油一酯合成途径。 第三节 甘油三酯代谢 一、甘油三酯的合成代谢 甘油三酯是机体储存能量的形式。机体摄入糖、脂肪等食物均可合成脂肪在脂肪组 织储存，以供禁食、饥饿时的能量需要。 （一）合成部位 肝、脂肪组织及小肠是合成甘油三酯的主要场所，以肝的合成能力最强。上述三种 组织、细胞均有合成甘油三酯的脂酰 CoA 转移酶。 脂肪组织是机体合成脂肪的另一重要组织。它可利用从食物脂肪而来的乳糜微粒 （CM）或 VLDL 中的脂酸合成脂肪，更主要以葡萄糖为原料合成脂肪。脂肪细胞可以 大量储存脂肪，是机体合成及储存脂肪的“仓库”。小肠粘膜细胞主要利用脂肪消化产物 再合成脂肪，以乳糜微粒形式经淋巴进入血循环。 （二）合成原料 合成甘油三酯所需的甘油及脂酸主要由葡萄糖代谢提供。食物脂肪消化吸收后以 CM 形式进入血循环，运送至脂肪组织或肝，其脂酸亦可用以合成脂肪。 （三）合成基本过程 1．甘油一酯途径 小肠粘膜细胞主要利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油 三酯。 2．甘油二酯途径 肝细胞及脂肪细胞主要按此途径合成甘油三酯。葡萄糖循糖酵 解途径生成 3-磷酸甘油，在脂酰 CoA 转移酶的作用下，依次加上 2 分子脂酰 CoA 生成 磷脂酸（phosphatidic acid）。后者在磷脂酸磷酸酶的作用下，水解脱去磷酸生成 1，2-甘 油二酯，然后在脂酰 CoA 转移酶的催化下，再加上 1 分子脂酰基即生成甘油三酯
合成脂肪的三分子脂酸可为同一种脂酸,亦可是三种不同的脂酸。合成所需的3- 磷酸甘油主要由糖代谢提供。肝、肾等组织含有甘油激酶,能利用游离甘油,使之磷酸 化生成3-磷酸甘油。脂肪细胞缺乏甘油激酶因而不能利用甘油合成脂肪 、甘油三酯的分解代谢 (一)脂肪的动员 储存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解为游离脂酸( free fatty acid,FFA)及 甘油并释放入血以供其他组织氧化利用,该过程称为脂肪的动员。在脂肪动员中,脂肪 细胞内激素敏感性甘油三酯脂肪酶( hormone- . sensitive triglyceride lipase,HSL)起决定性 作用,它是脂肪分解的限速酶。 当禁食、饥饿或交感神经兴奋时,肾上腺素、去甲肾上腺素、胰髙血糖素等分泌增 加,作用于脂肪细胞膜表面受体,激活腺苷酸环化酶,促进cAMP合成,激活依赖cAMP 的蛋白激酶,使胞液内HSL磷酸化而活化。后者使甘油三酯水解成甘油二酯及脂酸。这 步反应是脂肪分解的限速步骤,HSL是限速酶,它受多种激素的调控,故称为激素敏感 性脂肪酶。能促进脂肪动员的激素称为脂解激素,如肾上腺素、胰高血糖素,ACIH及 TSH等。胰岛素、前列腺素E2及烟酸等抑制脂肪的动员,对抗脂解激素的作用 脂解作用使储存在脂肪细胞中的脂肪分解成游离脂酸及甘油,然后释放入血。血浆 白蛋白具有结合游离脂酸的能力,每分子白蛋白可结合10分子FFA。FFA不溶于水,与 白蛋白结合后由血液运送至全身各组织,主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。甘油溶于 水,直接由血液运送至肝、肾、肠等组织。主要是在肝甘油激酶( glycerokinase)作用下, 转变为3-磷酸甘油:然后脱氢生成磷酸二羟丙酮,循糖代谢途径进行分解或转变为糖。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低,故不能很好利用甘油 (二)脂酸的β氧化 脂酸是人及哺乳动物的主要能源物质。在O2供给充足的条件下,脂酸可在体内分 解成CO2及H2O并释出大量能量,以AP形式供机体利用。除脑组织外,大多数组织 均能氧化脂酸,但以肝及肌肉最活跃。 1.脂酸的活化一一脂酰CoA的生成脂酸进行氧化前必须活化,活化在线粒体外 进行。内质网及线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶( acyl-CoA synthetase)在ATP、 COASH Mg2+存在的条件下,催化脂酸活化,生成脂酰CoA 脂酸活化后不仅含有高能硫酯键,而且增加了水溶性,从而提高了脂酸的代谢活性。 反应过程中生成的焦磷酸(PPi)立即被细胞内的焦磷酸酶水解,阻止了逆向反应的进行。 故1分子脂酸活化,实际上消耗了2个高能磷酸键。 2.脂酰CoA进入线粒体脂酸的活化在胞液中进行,而催化脂酸氧化的酶系存在 于线粒体的基质内,因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。实验证明,长链 脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜。它进入线粒体需肉碱[ carnitine L-(CH3)3NCH2CH(OHCH2COO,L-β羟-y-三甲氨基丁酸]的转运 线粒体外膜存在肉碱脂酰转移酶I( carnitine acyl transferase I),它能催化长链脂酰
合成脂肪的三分子脂酸可为同一种脂酸，亦可是三种不同的脂酸。合成所需的 3- 磷酸甘油主要由糖代谢提供。肝、肾等组织含有甘油激酶，能利用游离甘油，使之磷酸 化生成 3-磷酸甘油。脂肪细胞缺乏甘油激酶因而不能利用甘油合成脂肪。 二、甘油三酯的分解代谢 （一）脂肪的动员 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸（free fatty acid, FFA）及 甘油并释放入血以供其他组织氧化利用，该过程称为脂肪的动员。在脂肪动员中，脂肪 细胞内激素敏感性甘油三酯脂肪酶（hormone-sensitive triglyceride lipase, HSL）起决定性 作用，它是脂肪分解的限速酶。 当禁食、饥饿或交感神经兴奋时，肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等分泌增 加，作用于脂肪细胞膜表面受体，激活腺苷酸环化酶，促进 cAMP 合成，激活依赖 cAMP 的蛋白激酶，使胞液内 HSL 磷酸化而活化。后者使甘油三酯水解成甘油二酯及脂酸。这 步反应是脂肪分解的限速步骤，HSL 是限速酶，它受多种激素的调控，故称为激素敏感 性脂肪酶。能促进脂肪动员的激素称为脂解激素，如肾上腺素、胰高血糖素，ACTH 及 TSH 等。胰岛素、前列腺素 E2 及烟酸等抑制脂肪的动员，对抗脂解激素的作用。 脂解作用使储存在脂肪细胞中的脂肪分解成游离脂酸及甘油，然后释放入血。血浆 白蛋白具有结合游离脂酸的能力，每分子白蛋白可结合 10 分子 FFA。FFA 不溶于水，与 白蛋白结合后由血液运送至全身各组织，主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。甘油溶于 水，直接由血液运送至肝、肾、肠等组织。主要是在肝甘油激酶（glycerokinase）作用下， 转变为 3-磷酸甘油；然后脱氢生成磷酸二羟丙酮，循糖代谢途径进行分解或转变为糖。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。 （二）脂酸的β-氧化 脂酸是人及哺乳动物的主要能源物质。在 O2 供给充足的条件下，脂酸可在体内分 解成 CO2 及 H2O 并释出大量能量，以 ATP 形式供机体利用。除脑组织外，大多数组织 均能氧化脂酸，但以肝及肌肉最活跃。 1．脂酸的活化——脂酰 CoA 的生成 脂酸进行氧化前必须活化，活化在线粒体外 进行。内质网及线粒体外膜上的脂酰 CoA 合成酶（acyl-CoA synthetase）在 ATP、CoASH、 Mg 2+存在的条件下，催化脂酸活化，生成脂酰 CoA。 脂酸活化后不仅含有高能硫酯键，而且增加了水溶性，从而提高了脂酸的代谢活性。 反应过程中生成的焦磷酸（PPi）立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻止了逆向反应的进行。 故 1 分子脂酸活化，实际上消耗了 2 个高能磷酸键。 2．脂酰 CoA 进入线粒体 脂酸的活化在胞液中进行，而催化脂酸氧化的酶系存在 于线粒体的基质内，因此活化的脂酰 CoA 必须进入线粒体内才能代谢。实验证明，长链 脂 酰 CoA 不 能 直 接 透 过 线 粒 体 内 膜 。 它 进 入 线 粒 体 需 肉 碱 [carnitine, L-(CH3)3N+CH2CH(OH)CH2COO- , L-β羟- -三甲氨基丁酸]的转运。 线粒体外膜存在肉碱脂酰转移酶 I（carnitine acyl transferase I），它能催化长链脂酰
CoA与肉碱合成脂酰肉碱( acyl carnitine),后者即可在线粒体内膜的肉碱-脂酰肉碱转位 酶( carnitine- acylcarnitine translocase)的作用下,通过内膜进入线粒体基质内。此转位 酶实际上是线粒体内膜转运肉碱及脂酰肉碱的载体。它在转运1分子脂酰肉碱进入线粒 体基质内的同时,将1分子肉碱转运出线粒体内膜外膜间腔。进入线粒体内的脂酰肉碱 则在位于线粒体内膜内侧面的肉碱脂酰转移酶∏的作用下,转变为脂酰CoA并释出肉碱。 脂酰CoA即可在线粒体基质中酶体系的作用下,进行B氧化(图7-1)。 肉碱脂酰转移酶I是脂酸β氧化的限速酶,脂酰CoA进入线粒体是脂酸β一氧化的 主要限速步骤。当饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时,机体不能利用糖,需脂酸供能,这 时肉碱脂酰转移酶Ⅰ活性增加,脂酸氧化增强。相反,饱食后,脂肪合成及丙二酰CoA 增加,后者抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ活性,因而脂酸的氧化被抑制 3.脂酸的β-氧化 脂酰CoA进入线粒体基质后,在线粒体基质中疏松结合的脂酸β-氧化多酶复合体 的催化下,从脂酰基的β-碳原子开始,进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应 脂酰基断裂生成1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA及1分子乙酰CoA(图7-2) 脂酸β-氧化的过程如下 (1)脱氢:脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下,a、β碳原子各脱下一氢原子 生成反△2烯酰CoA。脱下的2H由FAD接受生成FADH2 (2)加水:反△2烯酰CoA在△2烯酰水化酶的催化下,加水生成L(+)-B-羟脂 酰CoA (3)再脱氢:L(+)-B-羟脂酰CoA在β-羟脂酰CoA脱氢酶的催化下,脱下2H 生成β-酮脂酰CoA,脱下的2H由NAD接受,生成NADH及H (4)硫解:β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下,加 COASH使碳链断 裂,生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA 以上生成的比原来少2个碳原子的脂酰CoA,可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解 反应。如此反复进行,直至最后生成丁酰CoA,后者再进行一次β-氧化,即完成脂酸 的β-氧化 脂酸经β-氧化后生成大量的乙酰CoA。乙酰CoA一部分在线粒体内通过三羧酸循 环彻底氧化,一部分在线粒体中缩合生成酮体,通过血液运送至肝外组织氧化利用。 4.脂酸氧化的能量生成脂酸氧化是体内能量的重要来源。以软脂酸为例,进行7 次B-氧化,生成7分子FADH2、7分子 NADH+H及8分子乙酰CoA。每分子FADH2 通过呼吸链氧化产生2分子ATP,每分子NADH+H氧化产生3分子ATP,每分子乙酰 CoA通过三羧酸循环氧化产生12分子ATP。因此1分子软脂酸彻底氧化共生成(7×2) (7×3)+(8×12)=131个ATP。减去脂酸活化时耗去的2个高能磷酸键,相当于2 个ATP,净生成129分子ATP或129×51.6=6656kJ/mol。lmol软脂酸在体外彻底氧化 成CO2及H2O时的自由能为9791kJ。故其能量利用效率为 6656 ×100=68% 9791
CoA 与肉碱合成脂酰肉碱（acyl carnitine），后者即可在线粒体内膜的肉碱-脂酰肉碱转位 酶（carnitine-acylcarnitine translocase）的作用下，通过内膜进入线粒体基质内。此转位 酶实际上是线粒体内膜转运肉碱及脂酰肉碱的载体。它在转运 1 分子脂酰肉碱进入线粒 体基质内的同时，将 1 分子肉碱转运出线粒体内膜外膜间腔。进入线粒体内的脂酰肉碱， 则在位于线粒体内膜内侧面的肉碱脂酰转移酶II 的作用下，转变为脂酰CoA并释出肉碱。 脂酰 CoA 即可在线粒体基质中酶体系的作用下，进行β氧化（图 7-1）。 肉碱脂酰转移酶 I 是脂酸β氧化的限速酶，脂酰 CoA 进入线粒体是脂酸β-氧化的 主要限速步骤。当饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时，机体不能利用糖，需脂酸供能，这 时肉碱脂酰转移酶 I 活性增加，脂酸氧化增强。相反，饱食后，脂肪合成及丙二酰 CoA 增加，后者抑制肉碱脂酰转移酶 I 活性，因而脂酸的氧化被抑制。 3．脂酸的β-氧化 脂酰 CoA 进入线粒体基质后，在线粒体基质中疏松结合的脂酸β-氧化多酶复合体 的催化下，从脂酰基的β-碳原子开始，进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应， 脂酰基断裂生成 1 分子比原来少 2 个碳原子的脂酰 CoA 及 1 分子乙酰 CoA（图 7-2）。 脂酸β-氧化的过程如下： （1）脱氢：脂酰 CoA 在脂酰 CoA 脱氢酶的催化下，α、β碳原子各脱下一氢原子， 生成反△2 烯酰 CoA。脱下的 2H 由 FAD 接受生成 FADH2。 （2）加水：反△2 烯酰 CoA 在△2 烯酰水化酶的催化下，加水生成 L（+）-β-羟脂 酰 CoA。 （3）再脱氢：L（+）-β-羟脂酰 CoA 在β-羟脂酰 CoA 脱氢酶的催化下，脱下 2H 生成β-酮脂酰 CoA，脱下的 2H 由 NAD+接受，生成 NADH 及 H+。 （4）硫解：β-酮脂酰 CoA 在β-酮脂酰 CoA 硫解酶催化下，加 CoASH 使碳链断 裂，生成 1 分子乙酰 CoA 和少 2 个碳原子的脂酰 CoA。 以上生成的比原来少 2 个碳原子的脂酰 CoA，可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解 反应。如此反复进行，直至最后生成丁酰 CoA，后者再进行一次β-氧化，即完成脂酸 的β-氧化。 脂酸经β-氧化后生成大量的乙酰 CoA。乙酰 CoA 一部分在线粒体内通过三羧酸循 环彻底氧化，一部分在线粒体中缩合生成酮体，通过血液运送至肝外组织氧化利用。 4．脂酸氧化的能量生成 脂酸氧化是体内能量的重要来源。以软脂酸为例，进行 7 次β-氧化，生成 7 分子 FADH2、7 分子 NADH+H+及 8 分子乙酰 CoA。每分子 FADH2 通过呼吸链氧化产生 2 分子 ATP，每分子 NADH+H+氧化产生 3 分子 ATP，每分子乙酰 CoA 通过三羧酸循环氧化产生 12 分子 ATP。因此 1 分子软脂酸彻底氧化共生成（7×2） +（7×3）+（8×12）=131 个 ATP。减去脂酸活化时耗去的 2 个高能磷酸键，相当于 2 个 ATP，净生成 129 分子 ATP 或 129×51.6=6656kJ/mol。1mol 软脂酸在体外彻底氧化 成 CO2 及 H2O 时的自由能为 9791kJ。故其能量利用效率为： 6656 9791 ╳ 100 = 68%
(四)酮体的生成及利用 乙酰乙酸( acetoacetate)、β-羟丁酸(β- hydroxybutyrate)及丙酮( acetone)三者 统称酮体( ketone bodies)。酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物,这是因为肝 具有活性较强的合成酮体的酶系,而又缺乏利用酮体的酶系 1.酮体的生成脂酸在线粒体中经β-氧化生成的大量乙酰CoA是合成酮体的原 料。合成在线粒体内酶的催化下,分三步进行。 (1)2分子乙酰CoA在肝线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶( thiolase)的作用下,缩合 成乙酰乙酰CoA,并释出1分子 COASH。 (2)乙酰乙酰CoA在羟甲基戊二酸单酰CoA( HMG COA)合成酶的催化下,再 与1分子乙酰CoA缩合生成羟甲基戊二酸单酰CoA(3- hydroxy-3- methyl glutaryl COA HMG COA),并释出1分子 COASH (3)羟甲基戊二酸单酰CoA在 HMG COA裂解酶的作用下,裂解生成乙酰乙酸和 乙酰CoA 乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟丁酸脱氢酶的催化下,被还原成β-羟丁酸,所需的氢 由NADH提供,还原的速度由 NADH/NAD的比值决定。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱 羧而成丙酮 肝线粒体内含有各种合成酮体的酶类,尤其是 HMG COA合成酶,因此生成酮体是 肝特有的功能。但是肝氧化酮体的酶活性很低,因此肝不能氧化酮体。肝产生的酮体 透过细胞膜进入血液运输到肝外组织进一步分解氧化(图7-3)。 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)琥珀酰CoA转硫酶:心、肾、脑及骨骼肌的线粒体具有较高的琥珀酰CoA 转硫酶活性。在有琥珀酰CoA存在时,此酶能使乙酰乙酸活化,生成乙酰乙酰CoA。 (2)乙酰乙酰CoA硫解酶:心、肾、脑及骨骼肌线粒体中还有乙酰乙酰CoA硫解 酶,使乙酰乙酰CoA硫解,生成2分子乙酰CoA,后者即可进入三羧酸循环彻底氧化。 (3)乙酰乙酰硫激酶:肾、心和脑的线粒体中尚有乙酰乙酰硫激酶,可直接活化 乙酰乙酸生成乙酰乙酰CoA,后者在硫解酶的作用下硫解为2分子乙酰CoA β-羟基丁酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下,脱氢生成乙酰乙酸:然后再转变成乙酰 CoA而被氧化。部分丙酮可在一系列酶作用下转变为丙酮酸或乳酸,进而异生成糖。这 是脂酸的碳原子转变成糖的一个途径。 总之,肝是生成酮体的器官,但不能利用酮体:肝外组织不能生成酮体,却可以利 用酮体。 3.酮体生成的生理意义酮体是脂酸在肝内正常的中间代谢产物,是肝输出能源 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血胞壁,是肌肉尤其是 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 体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源 正常情况下,血中仅含有少量酮体,为0.03~0.5mmol/L(0.3~5mgd)。在饥饿、 高脂低糖膳食及糖尿病时,脂酸动员加强,酮体生成增加。尤其在未控制糖尿病患者, 血液酮体的含量可高出正常情况的数十倍,这时丙酮约占酮体总量的一半。酮体生成超 过肝外组织利用的能力,引起血中酮体升高,可导致酮症酸中毒,并随尿排出,引起酮
（四）酮体的生成及利用 乙酰乙酸（acetoacetate）、β-羟丁酸（β-hydroxybutyrate）及丙酮（acetone）三者 统称酮体（ketone bodies）。酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，这是因为肝 具有活性较强的合成酮体的酶系，而又缺乏利用酮体的酶系。 1．酮体的生成 脂酸在线粒体中经β-氧化生成的大量乙酰 CoA 是合成酮体的原 料。合成在线粒体内酶的催化下，分三步进行。 （1）2 分子乙酰 CoA 在肝线粒体乙酰乙酰 CoA 硫解酶（thiolase）的作用下，缩合 成乙酰乙酰 CoA，并释出 1 分子 CoASH。 （2）乙酰乙酰 CoA 在羟甲基戊二酸单酰 CoA（HMG CoA）合成酶的催化下，再 与 1 分子乙酰 CoA 缩合生成羟甲基戊二酸单酰 CoA（3-hydroxy-3-methyl glutaryl CoA, HMG CoA），并释出 1 分子 CoASH。 （3）羟甲基戊二酸单酰 CoA 在 HMG CoA 裂解酶的作用下，裂解生成乙酰乙酸和 乙酰 CoA。 乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟丁酸脱氢酶的催化下，被还原成β-羟丁酸，所需的氢 由 NADH 提供，还原的速度由 NADH/NAD+的比值决定。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱 羧而成丙酮。 肝线粒体内含有各种合成酮体的酶类，尤其是 HMG CoA 合成酶，因此生成酮体是 肝特有的功能。但是肝氧化酮体的酶活性很低，因此肝不能氧化酮体。肝产生的酮体， 透过细胞膜进入血液运输到肝外组织进一步分解氧化（图 7-3）。 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）琥珀酰 CoA 转硫酶：心、肾、脑及骨骼肌的线粒体具有较高的琥珀酰 CoA 转硫酶活性。在有琥珀酰 CoA 存在时，此酶能使乙酰乙酸活化，生成乙酰乙酰 CoA。 （2）乙酰乙酰 CoA 硫解酶：心、肾、脑及骨骼肌线粒体中还有乙酰乙酰 CoA 硫解 酶，使乙酰乙酰 CoA 硫解，生成 2 分子乙酰 CoA，后者即可进入三羧酸循环彻底氧化。 （3）乙酰乙酰硫激酶：肾、心和脑的线粒体中尚有乙酰乙酰硫激酶，可直接活化 乙酰乙酸生成乙酰乙酰 CoA，后者在硫解酶的作用下硫解为 2 分子乙酰 CoA。 β-羟基丁酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下，脱氢生成乙酰乙酸；然后再转变成乙酰 CoA 而被氧化。部分丙酮可在一系列酶作用下转变为丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。这 是脂酸的碳原子转变成糖的一个途径。 总之，肝是生成酮体的器官，但不能利用酮体；肝外组织不能生成酮体，却可以利 用酮体。 3．酮体生成的生理意义 酮体是脂酸在肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能源 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血胞壁，是肌肉尤其是 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 体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源。 正常情况下，血中仅含有少量酮体，为 0.03～0.5mmol/L（0.3～5mg/dl）。在饥饿、 高脂低糖膳食及糖尿病时，脂酸动员加强，酮体生成增加。尤其在未控制糖尿病患者， 血液酮体的含量可高出正常情况的数十倍，这时丙酮约占酮体总量的一半。酮体生成超 过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可导致酮症酸中毒，并随尿排出，引起酮
4.酮体生成的调节 (1)饱食及饥饿的影响:饱食后,胰岛素分泌增加,脂解作用抑制、脂肪动员减 少,进入肝的脂酸减少,因而酮体生成减少。饥饿时,胰高血糖素等脂解激素分泌增多 脂酸动员加强,血中游离脂酸浓度升高而使肝摄取游离脂酸增多,有利于脂酸β-氧化及 酮体生成 (2)肝细胞糖原含量及代谢的影响:进入肝细胞的游离脂酸主要有两条去路 是在胞液中酯化合成甘油三酯及磷脂:一是进入线粒体内进行β-氧化,生成乙酰COA 及酮体。饱食及糖供给充足时,肝糖原丰富,糖代谢旺盛,此时进入肝细胞的脂酸主要 与3-磷酸甘油反应,酯化生成甘油三酯及磷脂。饥饿或糖供给不足时,糖代谢减弱,3 磷酸甘油及AP不足,脂酸酯化减少,主要进入线粒体进行β氧化,酮体生成增多 (3)丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体:饱食后糖代谢正常进行时所生成的乙 酰CoA及柠檬酸能别构激活乙酰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 脂酸的合成代谢 (一)软脂酸的合成 1.合成部位脂酸合成酶系存在于肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织,位于线 粒体外胞液中。肝是人体合成脂酸的主要场所。 2.合成原料乙酰CoA是合成脂酸的主要原料,主要来自葡萄糖。细胞内的乙酰 CoA全部在线粒体内产生,而合成脂酸的酶系存在于胞液。线粒体内的乙酰CoA必须进 入胞液才能成为合成脂酸的原料。实验证明,乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜,主要 通过柠檬酸-丙酮酸循环( citrate pyruvate cycle)完成。在此循环中,乙酰CoA首先在线 粒体内与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,通过线粒体内膜上的载体转运即可进入胞液:胞液 中AP柠檬酸裂解酶,使柠檬酸裂解释出乙酰CoA及草酰乙酰。进入胞液的乙酰CoA 即可用以合成脂酸,而草酰乙酸则在苹果酸脱氢酶的作用下,还原成苹果酸,再经线粒 体内膜载体转运入线粒体内。苹果酸也可在苹果酸酶的作用下分解为丙酮酸,再转运入 线粒体,最终均形成线粒体内的草酰乙酸,再参与转运乙酰CoA 脂酸的合成除需乙酰CoA外,还需ATP、 NADPH、HCO3(CO2)及Mn2等。脂 酸的合成系还原性合成,所需之氢全部由 NADPH提供。 NADPH主要来自磷酸戊糖通 路。胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶(二者均以NADP为辅酶)催化的反应也可提供 少量的 NADPH 脂酸合成酶系及反应过程 (1)丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化成丙二酰CoA是脂酸合成的第一步反应 此反应由乙酰CoA羧化酶( acetyl CoA carboxylase)所催化,这是一种别构酶,是脂酸 合成的限速酶。该酶存在于胞液中,辅基为生物素,Mn2+为激活剂。有两种存在形式, 是无活性的单体,分子量约为4万,另一是有活性的多聚体,分子量为60万~80万 通常由10~20个单体枃成,呈线状排列,催化活性增加10~20倍。柠檬酸、异柠檬酸
尿。 4．酮体生成的调节 （1）饱食及饥饿的影响：饱食后，胰岛素分泌增加，脂解作用抑制、脂肪动员减 少，进入肝的脂酸减少，因而酮体生成减少。饥饿时，胰高血糖素等脂解激素分泌增多， 脂酸动员加强，血中游离脂酸浓度升高而使肝摄取游离脂酸增多，有利于脂酸β-氧化及 酮体生成。 （2）肝细胞糖原含量及代谢的影响：进入肝细胞的游离脂酸主要有两条去路，一 是在胞液中酯化合成甘油三酯及磷脂；一是进入线粒体内进行β-氧化，生成乙酰 CoA 及酮体。饱食及糖供给充足时，肝糖原丰富，糖代谢旺盛，此时进入肝细胞的脂酸主要 与 3-磷酸甘油反应，酯化生成甘油三酯及磷脂。饥饿或糖供给不足时，糖代谢减弱，3- 磷酸甘油及 ATP 不足，脂酸酯化减少，主要进入线粒体进行β氧化，酮体生成增多。 （3）丙二酰 CoA 抑制脂酰 CoA 进入线粒体：饱食后糖代谢正常进行时所生成的乙 酰 CoA 及柠檬酸能别构激活乙酰 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。 三、脂酸的合成代谢 （一）软脂酸的合成 1．合成部位 脂酸合成酶系存在于肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织，位于线 粒体外胞液中。肝是人体合成脂酸的主要场所。 2．合成原料 乙酰 CoA 是合成脂酸的主要原料，主要来自葡萄糖。细胞内的乙酰 CoA 全部在线粒体内产生，而合成脂酸的酶系存在于胞液。线粒体内的乙酰 CoA 必须进 入胞液才能成为合成脂酸的原料。实验证明，乙酰 CoA 不能自由透过线粒体内膜，主要 通过柠檬酸-丙酮酸循环（citrate pyruvate cycle）完成。在此循环中，乙酰 CoA 首先在线 粒体内与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，通过线粒体内膜上的载体转运即可进入胞液；胞液 中 ATP 柠檬酸裂解酶，使 柠檬酸裂解释出乙酰 CoA 及草酰乙酰。进入胞液的乙酰 CoA 即可用以合成脂酸，而草酰乙酸则在苹果酸脱氢酶的作用下，还原成苹果酸，再经线粒 体内膜载体转运入线粒体内。苹果酸也可在苹果酸酶的作用下分解为丙酮酸，再转运入 线粒体，最终均形成线粒体内的草酰乙酸，再参与转运乙酰 CoA。 脂酸的合成除需乙酰 CoA 外，还需 ATP、NADPH、HCO3 -（CO2）及 Mn 2+等。脂 酸的合成系还原性合成，所需之氢全部由 NADPH 提供。NADPH 主要来自磷酸戊糖通 路。胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶（二者均以 NADP 为辅酶）催化的反应也可提供 少量的 NADPH。 3．脂酸合成酶系及反应过程 （1）丙二酰 CoA 的合成：乙酰 CoA 羧化成丙二酰 CoA 是脂酸合成的第一步反应。 此反应由乙酰 CoA 羧化酶（acetyl CoA carboxylase）所催化，这是一种别构酶，是脂酸 合成的限速酶。该酶存在于胞液中，辅基为生物素，Mn 2+为激活剂。有两种存在形式， 一是无活性的单体，分子量约为 4 万，另一是有活性的多聚体，分子量为 60 万～80 万， 通常由 10～20 个单体构成，呈线状排列，催化活性增加 10～20 倍。柠檬酸、异柠檬酸
可使此酶发生别构,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。 最近证明,乙酰CoA羧化酶也受磷酸化、去磷酸化的调节。此酶可被一种依赖于 AMP(而不是cAMP)的蛋白激酶磷酸化(79,1200及1215位丝氨酸残基磷酸化)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,而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。高糖膳食可促进酶蛋 白的合成,因而可促进乙酰CoA的羧化反应。 生物素是乙酰CoA羧化酶的辅基,在羧化反应中起了转移羧基的作用,其反应过 程如下: 1.酶生物素+HCO3+ATP一酶生物素-CO2+ADP+Pi 2.酶生物素-CO2+乙酰CoA→酶一生物素+丙二酰CoA 总反应:ATP+HCO3+乙酰CoA→丙二酰CoA+ADP+Pi (2)脂酸合成:从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸,实际上是一个重复加成 反应过程,每次延长2个碳原子。16碳软脂酸的生成,需经过连续的7次重复加成反应 各种生物合成脂酸的过程基本相似,大肠杆菌中,此种加成过程是由7种酶蛋白聚合在 起构成的多酶体系所催化的:而在高等动物,这7种酶活性都在一条多肽链上,属多 功能酶,由一个基因所编码 大肠杆菌的脂肪酸合成酶系中,有酰基载体蛋白( acyl carrier protein,ACP),其辅 基与CoA-SH相同,为4’磷酸泛酰氨基乙硫醇[4’- phosphopantotheine,HSCH2 CH2 NHCOCH2- CH2NHCOCHOHC(CH)CH2-OPO32],是脂酸合成过程中脂酰基的载体 脂酸合成的各步反应均在ACP的辅基上进行 哺乳类动物中,7种酶活性均在分子量为250kD的一条多肽链上,属多功能酶。具 有活性的酶是由两个完全相同的多肽链(亚基)首尾相连组成的二聚体,此二聚体解聚 则活性丧失。每一亚基均有一ACP结构域,其丝氨酸残基连有4’'磷酸泛酰氨基乙硫醇, 作为脂酸合成过程中脂酰基的载体,可与脂酰基相连,用E1-泛SH表示。此外,在每 亚基的酮脂酰合成酶结构域中的一半胱氨酸残基的SH基亦很重要,它也能与脂酰基相 连,用E2半胱SH表示 软脂酸合成的总反应式为 CH3 COSCoA+7HOOCCH2 COSCoA+14NADPH+14H CH3(CH2)14CO0H+7CO2+6H20-+8HSCoA+14NADP (三)不饱和脂酸的合成 人体含有的不饱和脂酸主要有软油酸(16:1,△9)、油酸(18:1,△◇)、亚油酸 (18:2,△◇12),α-亚麻酸(18:3,△15)及花生四烯酸(20:4,△58114)
可使此酶发生别构，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。 最近证明，乙酰 CoA 羧化酶也受磷酸化、去磷酸化的调节。此酶可被一种依赖于 AMP（而不是 cAMP）的蛋白激酶磷酸化（79，1200 及 1215 位丝氨酸残基磷酸化）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，而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。高糖膳食可促进酶蛋 白的合成，因而可促进乙酰 CoA 的羧化反应。 生物素是乙酰 CoA 羧化酶的辅基，在羧化反应中起了转移羧基的作用，其反应过 程如下： 1．酶-生物素+HCO— 3 +ATP 酶-生物素-CO2+ADP+Pi 2．酶-生物素-CO2+乙酰 CoA→酶-生物素+丙二酰 CoA （2）脂酸合成：从乙酰 CoA 及丙二酰 CoA 合成长链脂酸，实际上是一个重复加成 反应过程，每次延长 2 个碳原子。16 碳软脂酸的生成，需经过连续的 7 次重复加成反应。 各种生物合成脂酸的过程基本相似，大肠杆菌中，此种加成过程是由 7 种酶蛋白聚合在 一起构成的多酶体系所催化的；而在高等动物，这 7 种酶活性都在一条多肽链上，属多 功能酶，由一个基因所编码。 大肠杆菌的脂肪酸合成酶系中，有酰基载体蛋白（acyl carrier protein, ACP），其辅 基与 CoA-SH 相同，为 4’磷酸泛酰氨基乙硫醇[4’-phosphopantotheine, HSCH2 CH2NHCOCH2-CH2NHCOCHOHC(CH3)2CH2-OPO3 2- ]，是脂酸合成过程中脂酰基的载体， 脂酸合成的各步反应均在 ACP 的辅基上进行。 哺乳类动物中，7 种酶活性均在分子量为 250kD 的一条多肽链上，属多功能酶。具 有活性的酶是由两个完全相同的多肽链（亚基）首尾相连组成的二聚体，此二聚体解聚 则活性丧失。每一亚基均有一 ACP 结构域，其丝氨酸残基连有 4’磷酸泛酰氨基乙硫醇， 作为脂酸合成过程中脂酰基的载体，可与脂酰基相连，用 E1-泛-SH 表示。此外，在每一 亚基的酮脂酰合成酶结构域中的一半胱氨酸残基的 SH 基亦很重要，它也能与脂酰基相 连，用 E2-半胱 SH 表示。 软脂酸合成的总反应式为： CH3COSCoA+7HOOCCH2COSCoA+14NADPH+14H+ CH3(CH2)14COOH+7CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+ （三）不饱和脂酸的合成 人体含有的不饱和脂酸主要有软油酸（16：1，△9）、油酸（18：1，△9）、亚油酸 （18：2，△9、12），α-亚麻酸（18：3，△9、12、15）及花生四烯酸（20：4，△5、8、11、14） 总反应：ATP+HCO— 3 +乙酰CoA→丙二酰 CoA+ADP+Pi
等。前两种单不饱和脂酸可由人体自身合成,而后三种多不饱和脂酸,必须从食物摄取 这是因为动物只有△4,△8及△去饱和酶( desaturase),缺乏△以上的去饱和酶,而植 物则含有△°,△12及△15去饱和酶 (四)脂酸合成的调节 1.代谢物的调节作用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: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AP増多,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。此外,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.激素的调节作用胰岛素是调节脂肪合成的主要激素。它能诱导乙酰CoA羧化 酶、脂酸合成酶、乃至AP-柠檬酸裂解酶等的合成,从而促进脂酸合成。同时,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 胰高血糖素通过増加蛋白激酶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,此外也抑制甘油三酯的合成,甚至减少肝脂肪向血中释放。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, 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 肪而贮存,故易导致肥胖。 四、多不饱和脂酸的重要衍生物—一前列腺素、血栓嗯烷及白三烯 20世纪30年代瑞典 Von euler等发现人精液中含有一种可使平滑肌收缩的物质,认 为来自前列腺,故称之为前列腺素( prostaglandin,PG)。现知前列腺素来源广泛,种类 繁多,但均为廿碳多不饱和脂酸的衍生物。1973年 Hamberg及 Samuelsson从血小板提 取了血栓嗯烷( thromboxane a2,TXA2),证明也是廿碳多不饱和脂酸的衍生物。1979年 Samuelsson及 Borgreat从白细胞分离出一类活性物质,具有三个共轭双键,也是廿碳多 不饱和脂酸衍生而来,称之为白三烯( leukotrienes,LIs)。近年来发现,PG、TXA2及 LTs几乎参与了所有细胞代谢活动,并且与炎症、免疫、过敏、心血管病等重要病理过 程有关,在调节细胞代谢上具有重要作用 (一)前列腺紊、血栓哪烷、白三烯的化学结构及命名 前列腺素是一类具有廿个碳原子的多不饱和脂酸衍生物,以前列腺酸( prost acid)为基本骨架,具有一个五碳环和两条侧链(R1及R2)。 根据五碳环上取代基团和双键位置不同,PG分为9型,分别命名为PGA、B、C、 D、E、F、G、H及I,体内PGA,E及F较多。PGG2和PGH2是FG合成过程中的中间 物,在Cφ和C1之间有过氧化键相连。PGl2是带双环的PG,除五碳环外,还有一个含 氧的五碳环,因此又称为前列腺环素( prostacyclin)。前列腺素F第9位碳原子上的羟基 有两种立体构型。OH基位于五碳环平面之下为a,用虚线连接;位于平面之上为B-型, 用实线表示。天然前列腺素均为α-型,不存在β-型 根据其R1及R2两条侧链中双健数目的多少,PG又分为1,2,3类,在字母的右
等。前两种单不饱和脂酸可由人体自身合成，而后三种多不饱和脂酸，必须从食物摄取。 这是因为动物只有△4，△8 及△9 去饱和酶（desaturase），缺乏△9 以上的去饱和酶，而植 物则含有△9，△12 及△15 去饱和酶。 （四）脂酸合成的调节 1．代谢物的调节作用 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；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。此外，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．激素的调节作用 胰岛素是调节脂肪合成的主要激素。它能诱导乙酰 CoA 羧化 酶、脂酸合成酶、乃至 ATP-柠檬酸裂解酶等的合成，从而促进脂酸合成。同时，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。 胰高血糖素通过增加蛋白激酶 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，此外也抑制甘油三酯的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。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。 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 肪而贮存，故易导致肥胖。 四、多不饱和脂酸的重要衍生物——前列腺素、血栓噁烷及白三烯 20 世纪 30 年代瑞典 Von Euler 等发现人精液中含有一种可使平滑肌收缩的物质，认 为来自前列腺，故称之为前列腺素（prostaglandin, PG）。现知前列腺素来源广泛，种类 繁多，但均为廿碳多不饱和脂酸的衍生物。1973 年 Hamberg 及 Samuelsson 从血小板提 取了血栓噁烷（thromboxane A2, TXA2），证明也是廿碳多不饱和脂酸的衍生物。1979 年 Samuelsson 及 Borgreat 从白细胞分离出一类活性物质，具有三个共轭双键，也是廿碳多 不饱和脂酸衍生而来，称之为白三烯（leukotrienes，LTs）。近年来发现，PG、TXA2 及 LTs 几乎参与了所有细胞代谢活动，并且与炎症、免疫、过敏、心血管病等重要病理过 程有关，在调节细胞代谢上具有重要作用。 （一）前列腺素、血栓噁烷、白三烯的化学结构及命名 前列腺素是一类具有廿个碳原子的多不饱和脂酸衍生物，以前列腺酸（prostanoic acid）为基本骨架，具有一个五碳环和两条侧链（R1 及 R2）。 根据五碳环上取代基团和双键位置不同，PG 分为 9 型，分别命名为 PGA、B、C、 D、E、F、G、H 及 I，体内 PGA，E 及 F 较多。PGG2 和 PGH2 是 PG 合成过程中的中间 物，在 C9 和 C11 之间有过氧化键相连。PGI2 是带双环的 PG，除五碳环外，还有一个含 氧的五碳环，因此又称为前列腺环素（prostacyclin）。前列腺素 F 第 9 位碳原子上的羟基 有两种立体构型。OH 基位于五碳环平面之下为α，用虚线连接；位于平面之上为β-型， 用实线表示。天然前列腺素均为α-型，不存在β-型。 根据其 R1 及 R2 两条侧链中双健数目的多少，PG 又分为 1，2，3 类，在字母的右
下角标示 血栓嗯烷也是廿碳不饱和脂酸的衍生物,它有前列腺酸样骨架但又不相同,分子中 的五碳环为含氧的嗯烷所取代。 白三烯是不含前列腺酸骨架的廿碳多不饱和脂酸。一般LT有4个双键,所以在LT 字母的右下方标以4。LT合成的初级产物为LTA4,在5,6位上有一氧环。如在12位加 水引入羟基,并将5,6位的环氧键断裂,则为LTB4。如LTA4的5,6环氧键打开,在 6位与谷胱甘肽反应则生成LTC4,LTD4及LTE4等衍生物。过敏反应的慢反应物质(sow reacting substances of anaphy laxis)现已证明就是三者的混合物。 (二)PG、TX及LT的合成 三)PG、TX及LT的生理功能 PG等在细胞内含量很低,仅101mol,但具有很强的生理活性, 1. PG PGE2能诱发炎症,促进局部血管扩张,毛细血管通透性增加,引起红、肿、 痛、热等症状。PGE2、PGA2使动脉平滑肌舒张,有降低血压的作用。PGE2及PGl2抑制 胃酸分泌,促进胃肠平滑肌蠕动。卵泡产生的PGE2及PGF2a在排卵过程中起重要作用 PGF2α可使卵巢平滑肌收缩,引起排卵。子宫释放的PGF2α能使黄体溶解。分娩时子 内膜释出的PGF2a能引起子宫收缩加强,促进分娩 2.TX血小板产生的TXA2及PGE2促进血小板聚集,血管收缩,促进凝血及血栓 形成。而血管内皮细胞释放的PGl则有很强的舒血管及抗血小板聚集,抑制凝血及血栓 形成的作用,与ⅨXA2的作用对抗。北极地区爱斯基摩人摄食富含廿碳五烯酸(EPA) 的海水鱼类食物,因而能在体内合成PGE3,PGl3及TXA3等三类化合物。PGl3能抑制花 生四烯酸从膜磷脂释放,因而抑制PGl2及XA2的合成。由于PGl3的活性与PGlz2相同, 而ⅨXA3则较ⅨXA2弱得多,因此爱斯基摩人抗血小板聚集及抗凝血作用较强,被认为 是他们不易患心肌梗死的重要原因之 3.LT已证实过敏反应的慢反应物质(SRS-A)是LTC4、LTD4及LTE4的混合物 其使支气管平滑肌收缩的作用较组胺及PGF2α强100~1000倍,作用缓慢而持久。此外, LIB还能调节白细胞的功能,促进其游走及趋化作用,刺激腺苷酸环化酶,诱发多形核 白细胞脱颗粒,使溶酶体释放水解酶类,促进炎症及过敏反应的发展 lgE与肥大细胞表面受体结合,可引起肥大细胞释放LTC4、LTD4及LTE4,三者引 起支气管及胃肠平滑肌剧烈收缩。LTD4还使毛细血管通透性增加,LTB4使中性及嗜酸 性粒细胞游走,引起炎症浸润。 第四节磷脂的代谢 含磷酸的脂类称磷脂。由甘油构成的磷脂统称甘油磷脂,由鞘氨醇构成的磷脂称鞘 磷脂。体内含量最多的磷脂是甘油磷脂。因与磷酸相连的取代基团的不同,甘油磷脂分 为磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、磷脂酰丝氨酸,磷脂酰甘油,二磷 脂酰甘油(心磷脂)及磷脂酰肌醇等,每一类磷脂可因组成的脂酸不同而有若干种。 、甘油磷脂的代谢
下角标示。 血栓噁烷也是廿碳不饱和脂酸的衍生物，它有前列腺酸样骨架但又不相同，分子中 的五碳环为含氧的噁烷所取代。 白三烯是不含前列腺酸骨架的廿碳多不饱和脂酸。一般 LT 有 4 个双键，所以在 LT 字母的右下方标以 4。LT 合成的初级产物为 LTA4，在 5，6 位上有一氧环。如在 12 位加 水引入羟基，并将 5，6 位的环氧键断裂，则为 LTB4。如 LTA4 的 5，6 环氧键打开，在 6 位与谷胱甘肽反应则生成 LTC4，LTD4 及 LTE4 等衍生物。过敏反应的慢反应物质（slow reacting substances of analphylaxis）现已证明就是三者的混合物。 （二）PG、TX 及 LT 的合成 （三）PG、TX 及 LT 的生理功能 PG 等在细胞内含量很低，仅 10-11mol/L，但具有很强的生理活性。 1．PG PGE2 能诱发炎症，促进局部血管扩张，毛细血管通透性增加，引起红、肿、 痛、热等症状。PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张，有降低血压的作用。PGE2 及 PGI2 抑制 胃酸分泌，促进胃肠平滑肌蠕动。卵泡产生的 PGE2 及 PGF2 在排卵过程中起重要作用。 PGF2 可使卵巢平滑肌收缩，引起排卵。子宫释放的 PGF2 能使黄体溶解。分娩时子 宫内膜释出的 PGF2 能引起子宫收缩加强，促进分娩。 2．TX 血小板产生的 TXA2 及 PGE2 促进血小板聚集，血管收缩，促进凝血及血栓 形成。而血管内皮细胞释放的 PGI2 则有很强的舒血管及抗血小板聚集，抑制凝血及血栓 形成的作用，与 TXA2 的作用对抗。北极地区爱斯基摩人摄食富含廿碳五烯酸（EPA） 的海水鱼类食物，因而能在体内合成 PGE3，PGI3 及 TXA3 等三类化合物。PGI3 能抑制花 生四烯酸从膜磷脂释放，因而抑制 PGI2及 TXA2 的合成。由于 PGI3 的活性与 PGI2 相同， 而 TXA3 则较 TXA2 弱得多，因此爱斯基摩人抗血小板聚集及抗凝血作用较强，被认为 是他们不易患心肌梗死的重要原因之一。 3．LT 已证实过敏反应的慢反应物质（SRS-A）是 LTC4、LTD4 及 LTE4 的混合物， 其使支气管平滑肌收缩的作用较组胺及 PGF2α强 100～1000 倍，作用缓慢而持久。此外， LTB4 还能调节白细胞的功能，促进其游走及趋化作用，刺激腺苷酸环化酶，诱发多形核 白细胞脱颗粒，使溶酶体释放水解酶类，促进炎症及过敏反应的发展。 IgE 与肥大细胞表面受体结合，可引起肥大细胞释放 LTC4、LTD4 及 LTE4，三者引 起支气管及胃肠平滑肌剧烈收缩。LTD4 还使毛细血管通透性增加，LTB4 使中性及嗜酸 性粒细胞游走，引起炎症浸润。 第四节 磷脂的代谢 含磷酸的脂类称磷脂。由甘油构成的磷脂统称甘油磷脂，由鞘氨醇构成的磷脂称鞘 磷脂。体内含量最多的磷脂是甘油磷脂。因与磷酸相连的取代基团的不同，甘油磷脂分 为磷脂酰胆碱（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）、磷脂酰丝氨酸，磷脂酰甘油，二磷 脂酰甘油（心磷脂）及磷脂酰肌醇等，每一类磷脂可因组成的脂酸不同而有若干种。 一、甘油磷脂的代谢
(一)甘油磷脂的组成、分类及结构 甘油磷脂由甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物等组成,其基本结构为: 在甘油的1位和2位羟基上各结合1分子脂酸,通常2位脂酸为花生四烯酸,在3 位羟基再结合1分子磷酸,即为最简单的甘油磷脂——磷脂酸。与磷酸羟基相连的取代 基团不同,即X的不同,可将甘油磷脂分为六类(表74)。 每一类磷脂又因脂酸的不同分为若干种,红细胞就有100种以上的不同磷脂。磷脂 含有2条疏水的脂酰基长链(疏水尾),又含有极性强的磷酸及取代基团(极性头),因 此它是双性化合物,当它分散在水溶液中,其亲水的极性头趋向于水相,而疏水尾则互 相聚集,避免与水接触,形成稳定的微团或自动排列成双分子层。磷脂双分子层是生物 膜的最基本结构。 二)甘油磷脂的合成 1.合成部位和脂肪的合成不同,全身各组织细胞内质网均有合成磷脂的酶系, 因此均能合成甘油磷脂,但以肝、肾及肠等组织最活跃。 2.合成的原料及辅因子除脂酸、甘油主要由葡萄糖代谢转化而来外,其2位的 多不饱和脂酸必须从植物油摄取。另外还需磷酸盐、胆碱( choline)、丝氨酸、肌醇( inositol 等。胆碱可由食物供给,亦可由丝氨酸及甲硫氨酸在体内合成。丝氨酸本身是合成磷脂 酰丝氨酸的原料,脱羧后生成的乙醇胺又是合成磷脂酰乙醇胺的前体。乙醇胺由S-腺苷 甲硫氨酸获得3个甲基即可合成胆碱。合成除需ATP外,还需CTP参加。CTP在磷脂 合成中特别重要,它为合成CDP-乙醇胺、CDP-胆碱及CDP-甘油二酯等活化中间物所必 3.合成基本过程 (1)甘油二酯合成途径:磷脂酰胆碱及磷脂酰乙醇胺主要通过此途径合成。这两 类磷脂在体内含量最多,占组织及血液中磷脂的75%以上。甘油二酯是合成的重要中间 物。胆碱及乙醇胺由活化的CDP胆碱及CDP-乙醇胺提供 磷脂酰胆碱亦可由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成,通过这种方式合 成占人肝的10%~15%。磷脂酰丝氨酸可由磷脂酰乙醇胺羧化或其乙醇胺与丝氨酸交换 成 甘油磷脂的合成在内质网膜外侧面进行。最近发现,在胞液中存在一类能促进磷脂 在细胞内膜之间进行交换的蛋白质,称磷脂交换蛋白( phospholipid exchange proteins), 分子量在16000~3000之间,等电点大多在pH50左右。不同的磷脂交换蛋白催化不同 种类磷脂在膜之间进行交换。合成的磷脂即可通过这类蛋白的作用转移至不同细胞器膜 上,从而更新其磷脂。例如在内质网合成的心磷脂可通过这种方式转至线粒体内膜,而 构成内膜特征性磷脂。 Ⅱl型肺泡上皮细胞可合成由2分子软脂酸构成的特殊磷脂酰胆碱,其1,2位均为 软脂酰基,称为二软脂酰胆碱,是较强的乳化剂,能降低肺泡的表面张力,有利于肺泡 的伸张,如新生儿肺泡上皮细胞合成障碍,则引起肺不张。 三)甘油磷脂的降解 生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类( phospholipase),分别作用于甘油
（一）甘油磷脂的组成、分类及结构 甘油磷脂由甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物等组成，其基本结构为： 在甘油的 1 位和 2 位羟基上各结合 1 分子脂酸，通常 2 位脂酸为花生四烯酸，在 3 位羟基再结合 1 分子磷酸，即为最简单的甘油磷脂——磷脂酸。与磷酸羟基相连的取代 基团不同，即 X 的不同，可将甘油磷脂分为六类（表 7-4）。 每一类磷脂又因脂酸的不同分为若干种，红细胞就有 100 种以上的不同磷脂。磷脂 含有 2 条疏水的脂酰基长链（疏水尾），又含有极性强的磷酸及取代基团（极性头），因 此它是双性化合物，当它分散在水溶液中，其亲水的极性头趋向于水相，而疏水尾则互 相聚集，避免与水接触，形成稳定的微团或自动排列成双分子层。磷脂双分子层是生物 膜的最基本结构。 （二）甘油磷脂的合成 1．合成部位 和脂肪的合成不同，全身各组织细胞内质网均有合成磷脂的酶系， 因此均能合成甘油磷脂，但以肝、肾及肠等组织最活跃。 2．合成的原料及辅因子 除脂酸、甘油主要由葡萄糖代谢转化而来外，其 2 位的 多不饱和脂酸必须从植物油摄取。另外还需磷酸盐、胆碱（choline）、丝氨酸、肌醇（inositol） 等。胆碱可由食物供给，亦可由丝氨酸及甲硫氨酸在体内合成。丝氨酸本身是合成磷脂 酰丝氨酸的原料，脱羧后生成的乙醇胺又是合成磷脂酰乙醇胺的前体。乙醇胺由 S-腺苷 甲硫氨酸获得 3 个甲基即可合成胆碱。合成除需 ATP 外，还需 CTP 参加。CTP 在磷脂 合成中特别重要，它为合成 CDP-乙醇胺、CDP-胆碱及 CDP-甘油二酯等活化中间物所必 需。 3．合成基本过程 （1）甘油二酯合成途径：磷脂酰胆碱及磷脂酰乙醇胺主要通过此途径合成。这两 类磷脂在体内含量最多，占组织及血液中磷脂的 75%以上。甘油二酯是合成的重要中间 物。胆碱及乙醇胺由活化的 CDP-胆碱及 CDP-乙醇胺提供。 磷脂酰胆碱亦可由磷脂酰乙醇胺从 S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成，通过这种方式合 成占人肝的 10%～15%。磷脂酰丝氨酸可由磷脂酰乙醇胺羧化或其乙醇胺与丝氨酸交换 生成。 甘油磷脂的合成在内质网膜外侧面进行。最近发现，在胞液中存在一类能促进磷脂 在细胞内膜之间进行交换的蛋白质，称磷脂交换蛋白（phospholipid exchange proteins）， 分子量在 16000～30000 之间，等电点大多在 pH5.0 左右。不同的磷脂交换蛋白催化不同 种类磷脂在膜之间进行交换。合成的磷脂即可通过这类蛋白的作用转移至不同细胞器膜 上，从而更新其磷脂。例如在内质网合成的心磷脂可通过这种方式转至线粒体内膜，而 构成内膜特征性磷脂。 II 型肺泡上皮细胞可合成由 2 分子软脂酸构成的特殊磷脂酰胆碱，其 1，2 位均为 软脂酰基，称为二软脂酰胆碱，是较强的乳化剂，能降低肺泡的表面张力，有利于肺泡 的伸张，如新生儿肺泡上皮细胞合成障碍，则引起肺不张。 （三）甘油磷脂的降解 生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类（phospholipase），分别作用于甘油