本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。,第五章 脂 类 代 谢,思考,目 录,第一节 脂类在体内的消化、吸收和转运第二节 脂肪的分解代谢*第三节 脂肪的生物合成*第四节 磷脂和糖脂的代谢第五节 胆固醇的代谢第六节 脂代谢调节,生 物 体 内 的 脂 类,脂类,单纯脂类,复合脂类,衍生脂类,酰基甘油酯,糖脂、硫脂,萜 类,甾醇类,含有脂肪酸,不含脂肪酸,蜡,磷脂,酰基甘油酯,几种糖脂和硫酯,2,3-双酰基-1-D-半乳糖-D-甘油,6-亚硫酸-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯),2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油,蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不易水解。在动物体内多存在于分泌物中，主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊毛、鲸油皆含有蜡。,蜡,磷脂为含磷的单脂衍生物，分甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两类。前者为甘油醇酯衍生物，后者为鞘氨醇酯的衍生物。磷脂是细胞膜的重要成分。,磷脂,萜分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊二烯单位连接而成。,萜,萜的分类主要根据异戊二烯的数目。由两个异戊二烯构成的萜称为单萜。由三个异戊二烯构成的萜称为倍半萜，由四个异戊二烯构成的萜称为二萜，同理还有三萜、四萜等等。,类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是4个环组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是以环戊烷多氢菲为核心结构。有及两型。,甾醇类,一、脂类的消化和吸收,1、脂类的消化2、脂类的吸收,二、脂类的转运和脂蛋白的作用,乳麋微粒（CM）,极低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密度脂蛋白HDL,脂蛋白的种类,脂类的消化、吸收和运转,脂类的消化,脂类的消化主要在十二指肠中。食物中的脂类主要是甘油三酯（80-90%），还有少量的磷脂（6-10%）和胆固醇（2-3%）。胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌HCO3-至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下水解。,胰腺分泌的脂类水解酶：三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的C1、C3酯键，生成2-单酰甘油和两个游离的脂肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原需要在小肠中激活）；磷脂酶A2（水解磷脂，产生溶血磷脂和脂肪酸）；胆固醇酯酶(水解胆固醇酯，产生胆固醇和脂肪酸);辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原）,脂类的吸收,脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的柱状表面细胞吸收。被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。 小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴系统，直接进入门静脉血液中。,甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形式。载脂蛋白：（已发现18种，主要的有7种）在肝脏及小肠中合成，分泌至胞外，可使疏水脂类增溶，并且具有信号识别、调控及转移功能，能将脂类运至特定的靶细胞中。,脂类转运和脂蛋白的作用,脂肪的酶促水解,脂肪酶是激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶。肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，后者使无活性的脂肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。胰岛素、前列腺素E1作用相反，可抗脂解。,甘 油 的 转 化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,磷酸酶,主要在肝脏细胞的胞质溶胶中进行,在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激酶磷酸化为3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。,第二节 脂肪的分解代谢,一、脂 肪 的 水 解二、甘 油 的 转 化三、脂肪酸的分解代谢四、酮体的代谢,三、脂 肪 酸 的 分 解 代 谢,-氧化作用,-氧化作用,-氧化作用,2、不饱和脂肪酸的氧化3、奇数碳链脂肪酸的氧化,1、饱和脂肪酸的氧化分解途径,1、饱和脂肪酸的-氧化作用,（2） -氧化过程,（1） -氧化作用的概念及试验证据,脂肪酸的活化和转运 -氧化的生化过程 -氧化过程中能量的释放及转换效率,-氧化的调节,线粒体和过氧化物酶体氧化比较,-氧化作用的概念及试验证据, 概 念, 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作-氧化。,脂肪酸的活化和转运,a、脂肪酸的活化,OR-C-OH,+,CoA-SH,脂酰CoA合成酶,脂肪酸的活化（细胞质） RCOO-+ATP+CoA-SHRCO-S-CoA+AMP+PPi 生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为1，由于PPi水解，反应不可逆。细胞中有两种活化脂肪酸的酶：内质网脂酰CoA合成酶：活化12C以上的长链脂肪酸；线粒体脂酰CoA合成酶：活化4-10C的中、短链脂肪酸.,-氧化的调节,脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂 肪酸生物合成的第一个前体丙二酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪氧化。NADH/NAD+比率高时，羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶；抑制氧化。 脂酰CoA有两条去路：氧化； 合成甘油三酯。,油酰基的氧化作用,油酰基CoA（ 9 18：1）,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,6CH3-CO-CoA,-氧化,三次循环,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,再开始-氧化,-氧化的生化历程,a、脱氢,b、水合,c、再脱氢,R-CH=CH-C-SCoA,R-CH2 - CH2C-SCoA,OH O R-CH-CH2CSCoA,O O R-C-CH2CSCoA,d、硫解,|,|,-氧化的主要生化反应,酯酰CoA脱氢酶,脂酰CoA,RCH2CH2C-SCoA,2-烯酰CoA水合酶,-羟脂酰CoA脱氢酶,硫解酶,H2O,CoASH,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水合酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,小结,脂肪酸-氧化作用小结（1）脂肪酸-氧化时仅需活化一次，其代价是消 耗1个ATP的两个高能键。（2）长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化, 经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸直接进 入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合成酶活化.（3）-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复 步骤。（4）-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA。,-氧化过程中能量的释放及转换效率,净生成：108 2 = 106 ATP,例：软脂酸,7次-氧化,8 乙酰CoA,CH3(CH2)14COOH,7 NADH,7 FADH2,10 ATP ,2.5 ATP ,1.5 ATP ,108 ATP,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，释放出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化作用。（反刍动物）,RCH2COOH,RCH(OH)COOH,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,NAD +,NADH +H+,羟化,脂肪酸的-氧化作用,植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每次氧化从脂酸羧基端失去一个C原子。 RCH2COOHRCOOH+CO2 氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中C22、C24）有重要作用。,植烷酸的氧化,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸的过程。,脂肪酸的氧化作用,氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸。氧化在脂肪烃的生物降解中有重要作用。泄漏的石油，可被细菌氧化，把烃转变成脂肪酸，然后经氧化降解。,肉毒碱,CoASH,OR-C-OH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,酯酰CoA进入线粒体基质示意图,肉碱脂酰转移酶,移位酶,肉碱脂酰转移酶,脂肪酸向线粒体的转运,中、短链脂酰CoA（4-10C）可直接进入线粒体基质当中。长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA，经肉碱转运至线粒体内。线粒体内膜外侧（胞质侧）：肉碱脂酰转移酶催化，脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的羟基，生成脂酰肉碱。线粒体内膜：线粒体内膜的移位酶将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。线粒体内膜内侧：肉碱脂酰转移酶催化，使脂酰基又转移给CoA，生成脂酰CoA和游离的肉碱。脂酰CoA进入线粒体后，在基质中进行氧化作用,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,丙酰CoA的两条代谢途径,丙酰CoA的两条代谢途径,（1）丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。 反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸,进入宿主细胞,在硫激酶作用下产生丙酰CoA，进一步转化成琥珀酰CoA，参加糖异生作用。,（2）丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA 这条途径在植物、微生物中较普遍。有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳脂肪酸，经氧化后，最后产生丙酰CoA。,酮体的代谢,脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。,羟甲基戊二酰CoA（HMGCoA）,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合酶,CH3COSCoA,CoASH,CoASH,酮体的生成,乙酰CoA,酮体的生成,酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内。形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，乙酰乙酸占30%，羟丁酸70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。当乙酰CoA不能再进入TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。,肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。,