第九章脂代谢 (Lipid Metabolism)

第九章脂代谢(Lipid Metabolism) 主要内容：脂肪的分解代谢和合成代谢主讲老师：华南师范大学生命科学学院　　　　　陈文利

第一节概述 一、脂类的一般概念脂类分类重要功能二、脂肪的消化和吸收

第二节脂肪的分解代谢 一、体内甘油三酯的分解

甘油三酯的水解 脂肪，又称甘油三酯（triglyceride）。脂肪酶甘油三酯甘油＋R1COOH＋R2COOH＋R3COOH 组织中有三种脂肪酶：脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶

在mt中： • FAD脱H • 磷酸甘油 • CoQ • 呼吸链 • 氧化磷酸化

三、脂肪酸的分解代谢 • 1、脂肪酸的转运 • （1）组织间的转运 • （2）进入线粒体的转运 • 脂肪酸的活化 • 转运机制 • 脂肪酸进行氧化前必须活化， • 脂肪酸的活化在胞液中进行， • 而催化脂肪酸氧化的酶系存在于mt的基质内, • 因此活化的脂酰CoA必须进入mt内才能代谢。

二、脂肪的分解代谢 （一）甘油的分解代谢基本上是糖的分解代谢（二）脂酸的分解代谢 1．β-氧化 2．不饱和脂酸的氧化 3．奇数碳原子脂酸的氧化 4．脂酸的其他氧化途径

1．β-氧化 1904年德国化学家Knoop发现 β-氧化途径的要点

A. 脂酸的活化 细胞质中进行

B. 脂酰CoA的转运 从细胞质转运到线粒体中 rate-limiting step for oxidation of FAs

2、饱和脂肪酸的β－氧化 （在mt和乙醛酸体中进行） β－氧化：FA活化生成脂酰CoA进入线粒体基质后，在脂酰基的β碳原子上依次进行脱氢，加水，再脱氢，硫解，四步反应，生成一分子乙酰CoA和脂酰CoA（比原来少2个C）的过程。 • 脂肪的降解

（1） β－氧化的发现 （2） β－氧化的步骤 P240-241 （3） β－氧化过程中能量的变化

（3） β－氧化过程中能量的变化 若是1个16个C的饱和脂肪酸（软脂酸、棕榈酸）7轮的β－氧化，生成8分子的乙酰CoA。脂肪酸彻底氧化成CO2和H2O放出大量ATP需经过 a、β－氧化. b、TCA循环. c、呼吸链及氧化磷酸化。

（4）奇数碳脂肪酸的氧化 P242

C. 脂酸的β-氧化途径 • 脂酰基的氧化

加水

脱氢

硫解

脂酸β-氧化所产生的能量 • 脂肪酸活化：-2ATP • 一轮β-氧化： 1FADH2， 1NADH， 1乙酰CoA • (2ATP) (3ATP) (TCAcycle: 12ATP) 棕榈酸（i.e.软脂酸 C15H31COOH）彻底氧化产生？ATP

3、不饱和脂肪酸的氧化 （1）单不饱和脂肪酸的氧化（2）多不饱和脂肪酸的氧化

2．不饱和脂酸的氧化

3．奇数碳原子脂酸的氧化 β-OX n CH3COSCoA 奇数FA CH3CH2COSCoA 甲基丙二酸单酰途径

4、脂肪酸的ω-氧化和α-氧化途径 ω-氧化把ω-的C氧化成羧基，生成二羧基的 HOOC—（CH2）n—CH2—CH2—COOH （α，ω二羧酸）机体内存在少量的十二碳以下的脂肪酸，通过ω-氧化途径进行氧化降解，ω-氧化在脂肪酸分解代谢中并不占主要地位。 α-氧化植物种子和植物叶子组织，在脑和肝细胞中有发现。 • 脂肪的降解

R－COOH ＋ CO2 α α RCH－COOH RCH2COOH OH 例: α-OX 水解氧化叶绿素叶绿醇植烷酸（带甲基的支链FA）降植烷酸脂酸的其他氧化途径 • α-氧化： • 存在：首先在植物中观察到，但在动物组织，特别是脑组织中也 • 存在α-氧化。 • 要点 • 意义：带甲基的支链FA、奇数FA或过分长的长链FA

HOH2C(CH2)9COOH - 2H + O2 OHC(CH2)9COOH - H2O，- 2H HOOC(CH2)9COOH • ω-氧化: ω CH3(CH2)9COOH

彻底氧化 合成脂酸合成固醇合成酮体甘油: 按糖分解代谢进行脂肪产生大量CH3COSCoA 有不同的代谢途径（其中最重要的是β-OX）脂酸: 乙酰CoA的去路

四、酮体(Ketone bodies)的代谢 • 乙酰乙酸（acetoacetate） β-羟丁酸（β-hydroxybatyrate）三者统称为酮体丙酮(acetone）

（三）酮体的生成和利用 1. 酮体的生成丙酮乙酰乙酸 β-羟丁酸

2．酮体的利用

第三节脂肪的合成代谢 • （lipid synthesis）

一、磷酸甘油的生物合成 • H2C—OH H2C—OH • EMP途径 ∣ NADH+H+ NAD+ ∣ • 葡萄糖 C=O HO—CH • ∣ 磷酸甘油脱氢酶 ∣ • H2C—O—Pi H2C—O—Pi • CH2OH H2C-OH • ∣ 甘油激酶 ∣ • OH—CH OH—CH • ∣ ATP ADP ∣ • H2C—OH H2C—O—Pi

2C单位 棕榈酸（从头合成途径，胞浆）乙酰CoA 2C单位已合成的FA （C12～C16FA）碳链的延长（线粒体、内质网等） • 一.脂肪酸的生物合成 • (Fatty acid synthesis) 饱和脂酸:

乙酰CoA 丙二酸单酰CoA CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH 起始物（引物） 1．胞浆中饱和脂酸的生物合成（丙二酸单酰CoA途径）棕榈酸中碳原子的来源：

1、饱和脂肪酸的合成 • 定位：细胞质 • （1）乙酰CoA的转运 • 乙酰CoA主要来自葡萄糖。 • 细胞内的乙酰COA全部在线粒体内产生，而合成脂肪酸的酶系存在于胞液。

柠檬酸将乙酰CoA从mt运到胞液 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。 (P245)

（2）丙二酸单酰CoA(malonyl-CoA)的形成 软脂酸需要一个以乙酰CoA形式参与反应 8个乙酰CoA七个以丙二酰CoA形式参与反应乙酰CoA羧化酶（acetyl CoA carboxylase）: 这是一种别构酶受别构调节和共价调节

（3）乙酰ACP和丙二酸单酰ACP的合成 P246 脂肪合成酶系统有7种蛋白质组成，以没有酶活性的酰基载体蛋白为中心，组成一簇。酰基载体蛋白（acyl carrier protein,简称ACP） ACP的磷酸泛酰巯基乙胺（4-phospho pantetheine）在脂肪酸合成的作用与辅酶A在脂肪酸氧化中的作用相似。

（4）合成步骤 ①缩合 ②第一次还原 ③脱水 ④第二次还原每合成1mol软脂酸-ACP需循环7次总反应:8乙酰-S-CoA + 14NADPH + 14H+ + 7ATP 软脂酸+ 8HSCOA + 14NADP+ + 7ADP + 7Pi +6H2O

（5）脂肪酸的延长 多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸，原因： ①对链长有专一性的是β-酮脂酰-ACP合成酶, 它接受14碳酰基的活动力很强,但不能接受16碳酰基。 ②软脂酰CoA对脂肪酸合成有反馈抑制作用。

脂肪酸合成酶系合成软脂酸后， 可由两个酶系进行延长： ⑴ mt内的脂肪酸延长酶系：以乙酰CoA作二碳单位的供体延长途径 ⑵ 微粒体延长酶系：利用丙二酸单酰CoA作二碳单位的供体。其中间过程与脂肪酸的合成相似

一般都是先合成饱和的脂肪酸转变成为不饱和的脂肪酸。一般都是先合成饱和的脂肪酸转变成为不饱和的脂肪酸。从头合成的酰基载体：ACP-SH 还原剂：NADPH 能量：ATP CO2的作用：催化作用，让反应向右进行产物：16个C的软脂酸

饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较 比较项目从头合成β-氧化 ⒈原料产物乙酰COA 软脂酸 ⒉化学性质缩合还原氧化裂解 ⒊进行部位细胞质线粒体,乙醛酸体（植） ⒋酶系统 7种酶蛋白 5种酶不一样组成复合物 ⒌酰基载体ACP-SH COA-SH • 脂肪的降解

饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较 比较项目从头合成β-氧化 ⒍电子的 NADPH + H+ FAD、NAD+ 供体或受体（供体）（受体） (还原剂\氧化剂） ⒎提供或产生的 C2单位的形式丙二酸单酰COA 乙酰COA ⒏CO2的需求需不需 ⒐能量需求消耗ATP 产生ATP （ATP的消耗与产生） • 脂肪的降解返回

（二）脂肪酸的延长和去饱和化P201 脂肪酸合成酶系合成软脂酸后，可由两个酶系进行延长： ⑴ mt内的脂肪酸延长酶系：以乙酰CoA作二碳单位的供体延长途径 ⑵ 微粒体延长酶系：利用丙二酸单酰CoA作二碳单位的供体。其中间过程与脂肪酸的合成相似

第九章脂代谢 (Lipid Metabolism)