Transcript 课件四

第十章 脂类代谢
第一节
脂类的消化吸收与血浆脂蛋白
第二节
甘油三酯（TG）的分解代谢
第三节
第四节
脂肪酸的氧化与酮体形成
脂肪酸及甘油三酯的合成
第五节
第六节
磷脂代谢
胆固醇的代谢与调节
第七节
脂类代谢的调节
第一节
脂类的消化吸收及转运
• 一、脂类的消化吸收
1 . 消化吸收的部位：小肠
2. 参与消化的酶：脂肪酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶
3. 吸收方式：水解产物游离脂肪酸（FFA）、固醇（Ch）、溶血磷脂及
甘油一酯在小肠细胞内重新酯化形成乳糜微粒（CM），再通过淋巴系统
进入血液；小分子FFA也可直接通过门静脉（V）入血。
• 二、脂类转运与血浆脂蛋白
1. 血脂：即血浆中各种脂类物质的总称（有TG、PL、Ch、ChE、FFA等）
2．血浆脂蛋白：是血脂的运输形式
3. 血浆脂蛋白分类：可分为五类
第二节
甘油三酯和脂肪酸的分解代谢
一、TG 的水解
二、甘油的命运
三、脂肪酸的氧化
四、酮体的代谢
一、TG 的水解
•
三种脂肪酶参与：甘油三酯脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油一酯脂肪
限速酶：脂肪酶（甘油三酯脂肪酶）可受多种激素调节，故称为激素敏感性脂肪酶。
二、甘油的命运
糖异生
（磷酸酶）
（还原）
酵解或有氧氧化
（糖、脂代谢联系点之一）
三、脂肪酸的氧化
（一）饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用
（二）不饱和脂肪酸的氧化
（三）奇数碳脂肪酸的β-氧化作用
（四）脂肪酸的其他氧化途径
（一）饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用
给予的化合物： （奇数碳苯脂酸）
尿排出物：
（偶数碳苯脂酸）
Knoop由上述实验推论，脂肪酸的氧化是从
羧基端的β-碳原子开始，每次分解出一个二碳
片段。至1954年，β-氧化过程已基本搞清。后
来通过同位素标记实验证实。脂肪酸的氧化过
程包括以下几个步骤：
1、脂肪酸的活化
2、脂酰辅酶A转运入线粒体
3、脂肪酸β-氧化过程：在线粒体基质中进行的
4个循环步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解。
1、脂肪酸的活化（胞液）
脂酰辅酶A合成酶（硫激酶）
上述反应实际是分两步进行：
（1）形成脂酰腺苷酸
（2）形成脂酰辅酶A
反应特点： A、消耗2个高能磷酸键； B、反应平衡常数几乎等于1，
但由于机体有焦磷酸酶可迅速水解 PPi ，反应产物不断移去，使此反
应自左向右几乎不可逆地进行。
2、脂酰辅酶A转运入线粒体
• 脂肪酸的β－氧化作用是在肝脏及其他
组织的先例体线粒体中进行的。中、短
碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入
线粒体内膜。最近发现肉碱（carnitine）
促进长链脂肪酸在线粒体内的氧化
● 肉碱
肉碱脂酰转移酶
（脂酰肉碱）
酯键
脂酰肉碱通过线粒体内膜上的移位酶穿过内膜，脂
酰基与线粒体基质中的辅酶A结合，重新产生脂酰辅酶A，
释放肉碱。
肉碱脂酰转移酶Ⅰ（限速酶）
线粒体内膜
肉碱脂酰转移酶Ⅱ
转运过程是脂肪酸β-氧化的限速步骤。
3、脂肪酸β-氧化过程
★在线粒体基质中进行的4个循环步骤：脱氢、
水化、再脱氢、硫解。
（1）脱氢：
脂酰辅酶A脱氢酶
（2）水化：
烯脂酰辅酶A水化酶
（3）再脱氢：
β-羟脂酰辅酶A脱氢酶
（4）硫解：
少2C脂酰辅酶A
酮脂酰硫解酶
第二轮循环
乙酰辅酶A
脂肪酸β-氧化的反应特点与总结
（1）4个步骤都是可逆反应，但由于硫解作用是高度放
能反应（ΔG =－28.03千焦耳/焦尔），整个反应平衡
点偏向于裂解方向，难以进行逆向反应。
（2）4个酶作用各有特点
专一性强，只能催化Δ2 反
脂酰辅酶A脱氢酶； 式不饱和脂酰辅酶A水化产
烯脂酰辅酶A水化酶；生 L-(+)-β-羟脂酰辅酶A；
Δ2顺式不饱和脂酰辅酶A水
β-羟脂酰辅酶A脱氢酶；
化产生 D-(-)-β-羟脂酰辅
酮脂酰硫解酶 具有反应性强的-SH
酶A
（3）β-氧化的能量储存
一轮β－氧化循环可产生
1 FADH2
1 NADH
1 乙酰辅酶A
TCA
2 ATP
3 ATP
12ATP
共17ATP
以软脂酸（16C）为例计算β-氧化的能量储存（净生成ATP数）:
（A）软脂酸活化
（B）7 次β-氧化循环
软脂酰辅酶A；
- 2 ATP
7 FADH2
2×7 = 14 ATP
7 NADH
3×7 = 21 ATP
8 乙酰辅酶A 8×12= 96 ATP
净生成；129 ATP
1分子软脂酸体外燃烧，释放标准自由能：ΔG = －2340千卡
有效利能率；7.3×129 = 947千卡， 947 / 2340×100% = 40%
总反应式；
（二）不饱和脂肪酸的氧化
Δ3 顺式烯脂酰辅酶A
Δ2 反式烯脂酰辅酶A
烯脂酰辅酶A水化酶
β-氧化
β-氧化
D-β-羟 8 碳脂酰COA
β-氧化
L（+）-β-羟 8 碳脂酰COA
（三）奇数碳脂肪酸的β-氧化作用
• 虽然大多数脂肪酸为偶数碳原子，
但在许多植物、海洋生物、石油酵
母等体内还有奇数碳脂肪酸。它们
经反复β-氧化作用后，可能产生丙
酰辅酶A
（1）
丙酰CoA羧化酶
差向酶
变位酶 琥珀酰CoA
(VitB12)
TCA
缺乏VitB12变位酶活性降低.
(2)
丙酸代谢还可通过β–羟丙酸支路进行:
丙酰CoA
乙酰CoA
TCA
（四）脂肪酸的其他氧化途径
1、α-氧化：植物种子、叶子、脑、肝细胞中每次氧化
脂肪酸羧基端只失去1个C原子（ CO2 ）。机制尚
不十分清楚。
2、ω-氧化：少量≤12 C 脂肪酸，最终产生二羧酸，
β-氧化
四、酮体的代谢
酮体是三种化合物的总称：
乙酰乙酸
D-β-羟丁酸
（CH3COCH2COOH） （CH3CHOHCH2COOH）
丙酮
（CH3COCH3）
（一）酮体的合成
1.合成部位：主要在肝C线粒体内
2.合成原料：乙酰CoA
3.合成途径：五个酶促反应步骤
（1）硫解酶
（2）β-羟基-β-甲基戊二酰辅酶A合成酶（HMG CoA合成酶）
（3） HMG CoA裂解酶
（4）D-β-羟丁酸脱氢酶
（5）自发进行或乙酰乙酸脱羧酶催化
丙酮是一个挥发性物质，当[血酮]升高时，
呼吸中可嗅出带甜味的丙酮气味。肝C内有活
性强的HMG CoA合成酶，但缺乏分解酮体的酶，
故肝C内合成的酮体经血液循环运送到 肝外
组织C。
（二）酮体分解
可由肝外组织C线粒体中3-酮脂酰CoA转移酶催化
再由β-氧化酶系中 硫解酶
TCA
2 乙酰CoA
（三）生理意义
1、酮体是肝C输出脂肪类能源的一种形式。肝C将长链
脂肪酸分解成分子小、水溶性强的酮体
血循
环
肝外各组织C，提供易被利用的能源。
2、可减少肝外组织C对葡萄糖的利用，维持一定[血
糖]，保证脑、心、肾等对G的需求。
正常代谢时，机体能源主要是糖代谢提供， 此时：
[血酮]：0.3～5 mg % (≤1 mg )
但在某些情况时，
如饥饿（糖来源↓）、糖尿病（糖利用↓）
脂肪酸β-氧化↑
乙酰CoA↑
肝C合成酮体↑，
此时：肝C内合成酮体量 > 肝外C分解酮体量
[血酮]↑
酮血症
[尿酮]↑
酮尿症
第三节
脂肪酸及甘油三酯（TG）的合成
一、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
二、软脂酸的碳链延长
三、不饱和脂肪酸的合成
四、TG的合成
五、各组织脂代谢的相互关系
一、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
（一）合成部位：肝、脂肪组织等C胞液中
（二）合成原料：
1、碳源
2、氢源
NADPH
（三） 合成过程及参与催化的酶
主要由磷酸戊糖途径提供，其
次由苹果酸酶催化的反应提供。
糖、脂代谢联系点之二
1、碳源
乙酰CoA
主要由糖有氧氧化提供，
但线粒体内的乙酰CoA不
能自由穿过线粒体内膜
转运机制是通过柠檬酸—丙酮酸穿梭
（三） 合成过程及参与催化的酶
合成中共需8 乙酰CoA，只有1个乙酰CoA是直接参与，
其余7个均需先形成丙二酸单酰辅酶A
1、丙二酸单酰辅酶A的形成
2、脂肪酸生物合成酶系
3、脂肪酸生物合成程序
4、脂肪酸合成反应要点
1、丙二酸单酰辅酶A的形成
由乙酰CoA羧化酶催化
乙酰CoA羧化酶的辅
基是生物素。生物素
是二氧化碳分子的载
体。其作用机理与丙
酮酸羧化酶一样：
乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，
可受多种因素的调节：
（1）别构调节
（2）共价调节
（1）别构调节
乙酰CoA羧化酶是一个别构酶，可以二种形式存在
别构激活剂： 柠檬酸（异柠檬酸）
单体（无活性）
聚合体（有活性）
别构抑制剂： 终产物－软脂酰CoA
（2）共价调节
有 人 认 为 乙 酰 CoA 羧 化 酶 亦 可 受 [cAMP] 的 调 节
（P267，图29-12、29-13）
[低糖]
胰高血糖素
[cAMP]
（+）
（乙酰CoA羧化酶）
（脱磷酸形式）
（有活性）
[高糖]
胰岛素
柠檬酸裂解酶
低脂高糖膳食
（+）
（+）
（乙酰CoA羧化酶） Pi
（磷酸化形式）
(无活性)
柠檬酸
乙酰CoA羧化酶
体内脂肪酸合成
（别构、共价调节）
而低糖高脂膳食
乙酰CoA羧化酶
（－）
体内脂肪酸合成
2、脂肪酸生物合成酶系
由脂肪酸合酶复合体完成。这个复合体具有多种酶活性和一个酰基
载体蛋白（ACP）。
ACP的重要功能是把脂酰基从一个酶反应转移到另一个酶反应。它
含有一个长链的带巯基的辅基：磷酸泛酰巯基乙胺，其长链犹于
“摆臂”。
酰基载体蛋白最初自E.coli分离得到。研究发现磷酸泛酰巯基乙胺
的磷酸基团与蛋白质的第36位Ser的羟基酯化相接
HS-ACP
2、脂肪酸生物合成酶系
由脂肪酸合酶复合体完成。这个复合体具有多种酶活性和一个酰基
载体蛋白（ACP）。
ACP的装配和脂肪酸合成的酶系因有机体类型不同而异。
在E.coli和植物中，脂肪酸合酶由多酶体系构成，它是由7种不同的多
肽链构成的，其中一链是ACP，其余六链是酶。
在酵母中，脂肪酸合酶也是由ACP及六个酶构成，所不同的是它们定位
为两个多功能的多肽链（二聚体），其中之一具有ACP功能和两种酶活
性，另外一个含有余下的四种酶活性。六个二聚体组合为一个大复合
体。
动物中，脂肪酸合酶含有一个ACP和7个酶，所有这些酶均定位于单一
的多功能多肽链。酶是二聚体（参见P261，图29-7）
3、脂肪酸生物合成程序
在动物体中脂肪酸合成包含有以下7步反应，最初的6步与E.coli
中的脂肪酸合成相同。（参见P262，图29-8）
（1）启动：乙酰－CoA：ACP转酰酶
（2）装载：丙二酸单酰－CoA：ACP转酰酶
（3）缩合：β－酮脂酰－ACP合酶
（4）还原：β－酮脂酰－ACP还原酶
（5）脱水：β－羟脂酰－ACP脱水酶
（6）还原：β－烯脂酰－ACP还原酶
（7）释放：软脂酰－ACP硫酯酶
4、脂肪酸合成反应要点
（1）第一次循环需用 2 乙酰-S-CoA
羧化酶
1 乙酰-S-ACP（引物）
β－酮脂酰－ACP还原酶；
1 丙二酰-S-CoA
1 丙二酰-S-ACP
葡萄糖-6-磷酸脱氢酶；
故合成 1 软脂酸共需用 8 乙酰-S-CoA。 β－烯脂酰－ACP还原酶
6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶
（2）每次循环中有二次还原反应，共需2 NADPH，故合成1软脂酸共需用2 × 7=14
NADPH主要来自
糖代谢 ：磷酸戊糖途径
其次： 苹果酸 + NADP+
苹果酸酶
丙酮酸 + NADPH + CO2
（3）总反应式；
（4）比较软脂酸分解与合成代谢：（ P264）
二、软脂酸的碳链延长
可由二个酶系，经二条途径进行(P265)
1、线粒体脂肪酸延长酶系
2、内质网脂肪酸延长酶系
1、线粒体脂肪酸延长酶系
乙酰-S-CoA为C2供体，NADPH为供氢体，
酶促反应是β-氧化中酶催化的逆反应。从软脂酰-S-CoA羧基端开始
2、内质网脂肪酸延长酶系
丙二酰-S-CoA为C2供体，NADPH为供氢体，
酶促反应与脂肪酸合成酶系相似，但是由HS-CoA代替ACP-SH
从软脂酰-S-CoA羧基端开始；
软脂酰-S-CoA + 丙二酰-S-CoA 缩合
还原
脱水
再还原 ……
三、不饱和脂肪酸的合成
1、单烯脂酸的合成：（需氧途径）
动物肝和脂肪C内有一个复杂的去饱和酶系，由2个内质网膜上的酶及一个电子传递体组
成组成。其反应如下：
某些植物和低等生物可由一种 铁-硫蛋白 代替 细胞色素 b5 起作用。
2、多烯脂酸的形成
哺乳动物多烯脂酸可分为四大类：
棕榈油酸（Δ9-C 16 :1 ） ， 油
酸（ Δ9-C 18:1 ），
亚 油 酸（Δ9,12-C 18 : 2），亚麻酸（ Δ9,12,15-C 18 : 3 ）
以软脂酸为底物，通过延长和去饱和作用形成（ P265，图29-9）
哺乳动物体内缺乏在第9位碳原子以上位置引入不饱和双键的去饱和酶系，
所以不能自身合成亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等，必须由植物获得，故称为
必需脂肪酸。
动物缺乏必需脂肪酸时，生长缓慢，患鳞屑状皮炎等，必须补充。
四、TG的合成
1、合成部位：肝、脂肪、小肠粘膜C、高等植物等组织中
2、合成原料：（前体，P268，图29-14）
（1） 3-磷酸甘油
（2） 脂酰 CoA
3、合成过程（P268，图29-15）
TG
脂酰CoA转酰基酶
甘油二酯
合成 磷脂
酰基转移酶
1-单酰甘油-3-磷酸
1，2-二酰甘油-3-磷酸
五、各组织脂代谢的相互关系
第四节
磷脂代谢
磷酸甘油酯简称磷脂（PL），它们的共同特点都是具有亲水性和疏水性的兼性分子
一、 分子结构特点： 都含甘油分子
二、磷脂的分解代谢：1、磷脂酶；2、共同水解产物
三、磷脂的合成代谢：
1、合成原料
2、活化
3、生物合成
溶血磷脂酶L2
1、磷脂酶
A1
C1位酯键水解
溶血磷脂
C2酯键水解
A2
C2位酯键水解
溶血磷脂
C1酯键水解
B
可同时水解C1、C2位酯键
C
C3 磷酸酯键水解
D
磷酸 X 酯键水解
2、共同水解产物：
磷脂
L1
甘油、 脂肪酸、 磷酸、 氨基醇（如：胆碱、乙醇胺等）
糖代谢
β-氧化
可参与磷脂再合成
三、磷脂的合成代谢
合成TG
葡萄糖
磷脂酸
三者联系的重要中间产物
合成PL
1、合成原料：磷脂酸、氨基醇、ATP、CTP、S-腺苷甲硫氨酸（SAM:甲基供体）
胆碱、乙醇胺可由食物供给、再利用或由丝氨酸转变而来。它们在参与PL合成前：
2、活化：
3、生物合成： （PL合成简图）
CMP
肌醇
磷酯酰肌醇
三磷酸肌醇磷脂
PPi
肌醇三磷酸（IP3） 甘油二酯（DG）
（第二信使）
CTP
蛋白激酶C
Ca2+
G…
心磷脂等
CDP-甘油二酯
3-磷酸甘油酸
CDP-甘油二酯 PPi
磷脂酸
CTP
丝氨酸
CMP
磷酯酰丝氨酸
H2O
Pi
甘油二酯
线粒体、内质网
CDP-乙醇胺
CDP-胆碱
CDP
CDP
脑磷脂
卵磷脂
RCO-S-CoA
胞液
HS-CoA
TG
第五节
鞘脂类代谢
第六节
胆固醇的代谢