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1、第28章 脂肪酸的分解代谢(Fatty acid catabolism)一、脂质的消化、吸收和传送二、脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化四、酮体五、磷脂的代谢六、鞘脂类的代谢七、甾醇的代谢八、脂肪酸代谢的调节脂质的定义 脂质（lipid）也称为脂类或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是脂肪酸与醇形成的酯类及其衍生物。参与脂质组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元羧酸，醇的成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇及固醇。脂质的分类1. 单纯脂质（simple lipid）单纯脂质是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三酯和蜡，蜡是长链脂肪酸和长链醇或固醇形成的酯。2
2、. 复合脂质（compound lipid）复合脂质包括磷脂和糖脂。3. 衍生脂质（derived lipid）脂肪酸、高级醇、脂肪醛、脂肪胺、烃；固醇、胆酸、强心苷、性激素、肾上腺皮质激素、萜及其它高等生物对脂肪的需求 脊椎动物从食物中获得脂肪，动员贮存在脂肪组织中的脂肪，在肝中将过量的食物中的碳水化合物转变成脂肪运输到其它组织。对于某些器官来说，三酰甘油提供了过半的能量需求，特别是在肝、心和静息的骨骼肌中。在冬眠的动物和迁徙的鸟中，贮存的脂肪实际上是惟一的能量来源。维管植物在种子萌发时动员贮存的脂肪，但其它时候不依赖脂肪提供能量。一、脂质的消化、吸收和传送 甘油三酯在人类的饮食脂肪中，以及
3、作为代谢能量的主要贮存形式中约占90%。脂肪可完全氧化成CO2和H2O，由于脂肪分子中绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因此脂肪氧化代谢产生的能量按同等重量计算比糖类和蛋白质要高出2倍以上。 三脂酰甘油的结构1软脂酰2,3二油酰甘油 当3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时，称为简单三脂酰甘油，当3个脂肪酸至少有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。 各种脂肪酸的名称和结构见上册P 83 表 2-2三脂酰甘油（三酰甘油）（甘油三酯）脂肪酸结构与熔点的关系通俗名系统统名简简写符号熔点月桂酸n-十二酸12:044.2软软脂酸n-十六酸16:063.1花生酸n-二十酸20:076.5棕榈榈油酸十六碳
4、-9-烯烯酸（顺顺）16:19C-0.50.5鳕鳕油酸二十碳-9-烯烯酸（顺顺）20:19C2323.5亚亚油酸十八碳-9,12-二烯烯酸（顺顺，顺顺）18:29C ,12C-5-亚亚麻酸十八碳-9,12,15-三烯烯酸（全顺顺）18:39C,12C,15C-11花生四烯烯酸二十碳-5,8,11,14-四烯烯酸（全顺顺）20:45C,8C,11C,14C-49EPA二十碳-5,8,11,14,17-五烯烯酸（全顺顺）cis （顺顺式）-54 -53DHA二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯烯酸（全顺顺）trans（反式）-45.5 -44.1棕榈酸不饱和脂肪酸的顺反结构 棕榈酸 硬脂
5、酸 油酸 亚油酸 -亚麻酸 花生四烯酸食物成分含有的能量成 分H（kJ/g干重）糖 类类16脂 肪37蛋白质质17H=U+PV H=U+PV = Qp（恒压反应热）脂肪的乳化 由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的酶却是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂质水的界面处发生的。若要消化迅速，必须尽量增大脂质水界面的面积。人摄入的脂肪在肝脏分泌的胆汁盐及磷脂酰胆碱等物质（表面活性剂）的作用下，经小肠蠕动而乳化，大大地增大了脂质水的界面面积，促进了脂肪的消化和吸收 。 胆汁酸的结构胆酸甘氨胆酸牛磺胆酸消化脂肪的酶 消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰脏分泌的胰脂肪酶，它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水解下
6、来。胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白质在一起，存在于脂质水界面上。胰脂肪酶催化1、3位脂肪酸的水解，生成2单酰甘油。胰液中还有酯酶，它催化单酰甘油、胆固醇酯和维生素A的酯水解。另外，胰脏还分泌磷脂酶，它催化磷脂的2酰基水解。 脂肪的消化和吸收 脂肪消化后的产物脂肪酸和2单酰甘油由小肠上皮粘膜细胞吸收后，又转化为三脂酰甘油，然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒，乳糜微粒释放到淋巴管中，再进入血液，运送到肌肉和脂肪组织。短的和中等长度的脂肪酸被吸收进入门静脉血液，直接送入肝脏。 脂肪的消化与吸收图解脂肪酸和单酯酰甘油在细胞中重新合成三酯酰甘油乳糜微粒乳糜微粒的结构Apolipoproteins（载脂蛋
7、白）CholesterolPhospholipidsTriacylglycerols and cholesteryl esters脂肪的消化和吸收 在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，细胞外的脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase）被载脂蛋白apoC-活化，催化三脂酰甘油水解成脂肪酸和甘油，产生的脂肪酸由靶组织的细胞吸收。在肌肉中，脂肪酸被氧化以提供能量；在脂肪组织中，它们被重新合成三脂酰甘油贮存起来被这些组织吸收；甘油被运送到肝脏和肾脏，转变成二羟丙酮磷酸（脱氢反应），进入糖酵解途径。 脂肪的消化和吸收 被去除大多数三酰甘油的乳糜微粒仍含有胆固醇和载脂蛋白，随血液运送到肝脏，经apoE
8、受体介导吞入肝细胞，释放出其中的胆固醇，残体在溶酶体中降解。三酰甘油或氧化供能，或作为酮体合成的前体。当食物提供的脂肪酸超过当时氧化供能及合成酮体所需时，肝脏将它们转变成三酰甘油，与特异的载脂蛋白组装成VLDL，经血液运送到脂肪组织贮藏。 脂肪的动员 中性脂（neutral lipid）以脂滴的形式贮存在脂肪细胞（以及合成固醇的肾上腺皮质、卵巢、睾丸细胞）中。脂滴的结构是以固醇和三脂酰甘油为核心，外面包裹着一层磷脂。脂滴的表面还覆盖着围脂滴蛋白（perilipin，油滴包被蛋白，围脂素）。围脂滴蛋白能够阻止脂滴被不适时地动员。当需要代谢能量的激素信号到达时，贮存在脂肪组织中的三脂酰甘油被动员，
9、运输到需要的组织（骨骼肌、心脏和肾皮质）中作为燃料。 脂肪的动员 肾上腺素和胰高血糖素通过细胞质膜上的受体、G蛋白、腺苷酸环化酶、蛋白激酶A通路，使围脂滴蛋白及激素敏感的脂肪酶磷酸化，磷酸化的围脂滴蛋白引起磷酸化的脂肪酶运动到脂滴表面，催化三脂酰甘油水解成游离脂肪酸和甘油。激素敏感的脂肪酶被磷酸化后，活性提高1-2倍，同时在磷酸化的围脂滴蛋白作用下，活性提高50倍。围脂滴蛋白基因缺陷的细胞不能对cAMP浓度的增加作出响应，激素敏感的脂肪酶也不能与脂滴结合。 动员产生的脂肪酸的运输 脂肪细胞中的脂肪酸进入血液，与清蛋白非共价键结合运输。清蛋白分子量66000，约占血清总蛋白的50%，每个清蛋白单
10、体分子结合多达10个脂肪酸分子。通过与可溶性的血清清蛋白结合，水不溶性的脂肪酸得以经血液运输。到达靶组织后，脂肪酸与清蛋白解离，进入靶细胞氧化供能。 脂肪动员图解豚鼠脂肪细胞横切脂肪细胞的电镜扫描照片拟南芥子叶横切蛋白体油体脂质的运输形式 简单的、非酯化的脂肪酸与血清清蛋白及血浆中的其他蛋白质结合而转运。 磷脂、三脂酰甘油、胆固醇和胆固醇酯是以脂蛋白的形式转运的。在机体的各个部位，脂蛋白与特异的受体和酶作用而被吸收和利用。脂蛋白的不同密度 大多数蛋白质的密度为1.31.4g/ml，脂的密度一般为0.8g/ml。脂蛋白的密度取决于蛋白质和脂质的比例，蛋白质比例越大则密度越大。主要的人血浆脂蛋白的
11、组成和性质脂蛋白类别类别密度（g /cm3）颗颗粒直径（nm）主要载载脂蛋白乳糜微粒（chylomicrons)0.920.95100500B-48,A,C,EVLDL（very low density lipoproteins）0.951.0063080B-100,C,EIDL（intermediate-density lipoproteins）1.0061.0192550B-100,ELDL（low-density lipoproteins）1.0191.0631828B-100HDL（high-density lipoproteins）1.0631.21515A-1,A-2,C,E也有些
12、书上将IDL和LDL合并为LDL，其密度范围为1.006-1.063。人血浆脂蛋白中的载脂蛋白载载脂蛋白分子量存在于脂蛋白的类类型（功能）ApoA-28,331HDLActivates LCAT; interacts with ABC transporterApoA-17,380HDLApoA-44,000Chylomicrons, HDLApoB-48240,000ChylomicronsApoB-100513,000VLDL, LDLBinds to LDL receptorApoC-7,000VLDL, HDLApoC-8,837Chylomicrons, VLDL, HDLActiva
13、tes lipoprotein lipaseLCAT：卵磷脂胆固醇酰基转移酶人血浆脂蛋白中的载脂蛋白（续）载载脂蛋白分子量存在于脂蛋白的类类型（功能）ApoC-8,751Chylomicrons, VLDL, HDLInhibits lipoprotein lipaseApoD32,500HDLApoE34,145Chylomicrons, VLDL, HDLTriggers clearance of VLDL and chylomicronremnants各种脂蛋白的大小主要的人血浆脂蛋白的组成和性质脂蛋白类别类别组组成 （%干重）蛋白质质胆固醇胆固醇酯酯磷脂三酰酰甘油乳糜微粒1224884
14、85VLDL108141850IDL188222230LDL25940215HDL50317273VLDL的形成部位和功能 VLDL主要在肝脏的内质网上形成，肠中也有少量形成。VLDL在目的部位被脂蛋白脂肪酶作用，将三脂酰甘油水解利用，VLDL逐渐转变成IDL和LDL，LDL又返回到肝脏重新加工，或将胆固醇转运到脂肪组织和肾上腺。LDL似乎是胆固醇和胆固醇酯的主要运输形式，而乳糜微粒的主要任务是运输三脂酰甘油。LDL通过受体被胞吞入细胞ACAT: 脂酰CoA:胆固醇脂酰基转移酶细胞表面LDL受体的结构LDL受体缺陷会导致高胆固醇血症HDL的形成部位和功能 HDL在肝脏和小肠里刚形成时，体积小，
15、富含蛋白质的颗粒，含有少量的胆固醇，不含胆固醇酯。它含有卵磷脂胆固醇酰基转移酶（lecithin-cholesterol acyl transferase，LCAT），催化胆固醇酯形成。存在于初生HDL表面的LCAT将乳糜微粒残体（remnant）和VLDL残体中的胆固醇和卵磷脂转变成胆固醇酯，形成核心，使得碟状的初生HDL转变成成熟的、球状的HDL颗粒。这个富含胆固醇的脂蛋白回到肝脏，卸下胆固醇，其中一些胆固醇转变成胆酸盐。 HDL的形成部位和功能 HDL可以通过受体介导的内吞作用吸收进入肝细胞，但是也有些HDL的胆固醇由另一个机制输入其它组织。HDL能够结合到肝脏和产生类固醇的组织如肾上腺
16、的质膜受体蛋白SR-BI上，这些受体并不介导内吞作用，而是将HDL中的胆固醇和其它脂部分地、选择性地运入细胞。耗尽的HDL然后解离到血液中重新循环，从乳糜微粒和VLDL残体中吸收脂质。 HDL的形成部位和功能 耗尽的HDL也能够吸收贮存在肝外组织中的胆固醇，把它们携带到肝脏，产生反向胆固醇运输途径。一种反向运输途径是，新生的HDL与富含胆固醇细胞的SR-BI受体相互作用，触发胆固醇从细胞表面到HDL的被动运动，然后携带它返回肝脏。第二个途径是，耗尽的HDL的apoA-与富含胆固醇细胞的主动运输蛋白（ABC1）相互作用，HDL由内吞作用吸收，装载着胆固醇重新分泌出来，运输到肝脏。 脂蛋白的循环HDL和LDL与心血管疾病的关系 HDL和LDL的相对量对于胆固醇在体内的去向和动脉蚀斑的形成是重要的。高水平的HDL有助于降低心血管疾病的危险，而高水平的LDL会增加冠状动脉及心血管疾病的危险。脂蛋白的形成与分泌二、脂肪酸的氧化脂肪酸的活化 脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。脂肪酸在进入线粒体前，必须先与CoA形成脂酰CoA，这个反应是由脂酰CoA合成酶（acyl-CoA
