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1、第六章第六章 脂类代谢脂类代谢 脂类概述脂类概述 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 脂肪的生物合成脂肪的生物合成一、脂类概述一、脂类概述1. 1. 概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。2. 分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯）真脂或中性脂肪（甘油三酯） 蜡蜡类脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂脑磷脂n n贮藏物质贮藏物质/
2、 /能量物质能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。体利用。n n提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分（1 1）必需脂肪酸）必需脂肪酸 亚油酸亚油酸 18 18碳脂肪酸，含两个不饱和键；碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸亚麻酸 18 18碳脂肪酸，含三个不饱和键；碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸花生四烯酸 20 20碳脂肪酸，含四个不饱和键；碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2 2）生物活性物质）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。激素、胆固醇、维生素等。3. 脂类的功能脂类的功能n
3、 n生物体结构物质生物体结构物质 （1 1）作为细胞膜的主要成分）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。组成成分。 （2 2）保护作用）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。对器官起保护作用。n n用作药物用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。粥样硬化的治疗等。二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢1.1.
4、脂肪的水解脂肪的水解 n n乳化乳化 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种脂酶水解成甘油和脂肪酸。n n甘油的分解甘油的分解 2. 2. 脂肪酸的氧化分解（脂肪酸的氧化分解（-氧化）氧化）n n脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 n n穿膜（脂酰穿膜（脂酰CoACoA进入线
5、粒体）进入线粒体） 脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。 n n脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰CoA，再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反应过程如下： （1 1）脱氢）脱氢 脂酰脂酰CoACoA经脂酰经脂酰CoACoA脱氢酶催化，在其脱氢酶催化，在其和和碳原子上脱氢，生成碳原子上脱氢，生成22反烯脂酰反烯脂酰CoACoA，该，该脱氢反应的辅基为脱氢反应的辅基为FADFA
6、D。（2 2）加水（水合反应）加水（水合反应） 2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA在在22反反烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶催化下，在双键上加水生成水合酶催化下，在双键上加水生成L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA。（3 3）脱氢）脱氢 L- L-羟脂酰羟脂酰CoACoA在在L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱脱氢酶催化下，脱去氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生碳原子与羟基上的氢原子生成成-酮脂酰酮脂酰CoACoA，该反应的辅酶为，该反应的辅酶为NADNAD+ +。（4 4）硫解）硫解 在在-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶催化下，硫解酶催化下，-酮酮脂酰脂酰CoACoA与与CoACoA作用，硫
7、解产生作用，硫解产生 1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和比和比原来少两个碳原子的脂酰原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。n n 总结：总结： 脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰CoACoA、NADHNADH和和FADHFADH2 2。假如碳原子数为。假如碳原子数为CnCn的脂肪酸进行的脂肪酸进行氧化，氧化，则需要作（则需要作（n/2n/21 1）次循环才能完全分解为）次循环才能完全分解为n/2n/2个个乙酰乙酰CoACoA，产生，产生n/2n/2个个NADHNADH和和n/2n/2个个FADHFADH2 2；生成的；生成的乙酰乙酰CoACoA通过通过TCATCA循环彻底氧化
8、成二氧化碳和水并循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而释放能量，而NADHNADH和和FADHFADH2 2则通过呼吸链传递电子则通过呼吸链传递电子生成生成ATPATP。至此可以生成的。至此可以生成的ATPATP数量为：数量为： 以软脂酸（以软脂酸（18C18C）为例计算其完全氧化所生成的）为例计算其完全氧化所生成的ATPATP分子数：分子数：3. 脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式n n奇数碳原子脂肪酸的分解奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化羧化 脱羧脱羧n n脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化n n脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化n n不饱和脂肪酸的分解不饱和脂肪酸的分解4. 乙酰乙酰CoA的
9、去路的去路n n进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。n n生成酮体参与代谢（动物体内） 脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-羟丁酸和羟丁酸和丙酮，这三者统称为丙酮，这三者统称为酮体酮体。 （1 1）酮体的生成）酮体的生成 A. 2 A. 2分子的乙酰分子的乙酰CoACoA在肝脏线粒体乙酰乙酰在肝脏线粒体乙酰乙酰CoACoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoACoA，并释放，并释放1 1分子的分子的CoASHCoASH。 B. B. 乙酰乙酰乙酰乙酰C
10、oACoA与另一分子乙酰与另一分子乙酰CoACoA缩合成羟甲缩合成羟甲基戊二酸单酰基戊二酸单酰CoACoA（HMG CoAHMG CoA），并释放），并释放1 1分子分子CoASHCoASH。 C. HMG CoA C. HMG CoA在在HMG CoAHMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰酰乙酸和乙酰CoACoA。乙酰乙酸在线粒体内膜。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成丁酸脱氢酶作用下，被还原成-羟丁酸。部分乙羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。（2）酮体的分解 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体
11、进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。n nA. A. 乙酰乙酸在肌肉线粒体中经乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-3-酮脂酰酮脂酰CoACoA转移转移酶催化，能被琥珀酰酶催化，能被琥珀酰CoACoA活化成乙酰乙酰活化成乙酰乙酰CoACoA。n nB. B. 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA被被氧化酶系中的硫解酶裂解成氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰乙酰CoACoA进入三羧酸循环。进入三羧酸循环。 n nC. -C. -羟丁酸在羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢
12、生羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰CoACoA而被氧化。而被氧化。n nD. D. 丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。进而异生成糖。 1. 1. 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰糖酵解产生的乙酰CoACoA。脂肪酸合成步骤。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全
13、不同。脂肪酸的生物与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要合成是在细胞液中进行，需要CO2CO2和柠檬和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。三、脂肪的生物合成三、脂肪的生物合成合成过程可以分为三个阶段：合成过程可以分为三个阶段：（1 1）原料的准备）原料的准备乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。 乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基：生物素羧化酶（BC）生物素羧基载体蛋白（BCCP）羧基转移酶（CT）乙酰CoA的穿膜转运： 柠檬酸穿梭系统 肉毒碱转运 （2
14、 2 2 2）合成阶段）合成阶段）合成阶段）合成阶段 以软脂酸（以软脂酸（1616碳）的合成碳）的合成为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACPACP）为中心，组成）为中心，组成一簇。一簇。n n原初反应（初始反应）原初反应（初始反应）n n原初反应原初反应 n n缩合反应缩合反应 n n还原反应还原反应 n n脱水反应脱水反应 n n还原反应还原反应 至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；
15、然后丁酰基再从ACP上转移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。 （3 3）延长阶段（在线粒体和微粒体中进行）延长阶段（在线粒体和微粒体中进行）生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙内质网中的延长酶系。n n线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。n n内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH
16、作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。 （4 4）不饱和脂肪酸的合成）不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸（酸（16C16C，一个不饱和键）、油酸（，一个不饱和键）、油酸（18C18C，一个不，一个不饱和键）、亚油酸（饱和键）、亚油酸（18C18C，两个不饱和键）、亚麻，两个不饱和键）、亚麻酸（酸（18C18C，三个不饱和键）以及花生四烯酸（，三个不饱和键）以及花生四烯酸（20C20C，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂肪酸可，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸，必由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有99以上以上的去饱和酶。的去饱和酶。 本章小结本章小结1.脂类概述脂类概述2.脂肪的分解脂肪的分解3.脂肪的合成脂肪的合成脂肪与类脂，脂肪酸（饱和，不饱和，必需）脂肪酸的 氧化，酮体乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA脂肪酸的从头合成
