第七章 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. 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. 分类脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯） 蜡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贮藏物质/能量物质 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 供机体利用。n提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键；亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键；花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键 ； （2）生物活性物质激素、胆固醇、维生素等。3. 脂类的功能n生物体结构物质（1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所 含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的 基本组成成分。（2）保护作用 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，对器官起保护作用。n用作药物卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动 脉粥样硬化的治疗等。二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢1.脂肪的水解 n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甘油的分解 2. 脂肪酸的氧化分解（-氧化）n脂肪酸的活化脂酰CoA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穿膜（脂酰CoA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）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在 其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA ，该脱氢反应的辅基为FAD。（2）加水（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2 反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成 L-羟脂酰CoA。（3）脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA 脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原 子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，- 酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA 和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。n 总结：脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和 FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行氧化 ，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为 n/2个乙酰CoA，产生n/2个NADH和n/2个FADH2； 生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化 碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸 链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量 为：以软脂酸（18C）为例计算其完全氧化所生成 的ATP分子数：3. 脂肪酸的其它氧化分解方式n奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化 脱羧n脂肪酸的-氧化n脂肪酸的-氧化n不饱和脂肪酸的分解4. 乙酰CoA的去路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 丙酮，这三者统称为酮体。 （1）酮体的生成A. 2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰 CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并 释放1分子的CoASH。B. 乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟 甲基戊二酸单酰CoA（HMG CoA），并释放1分子 CoASH。C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成 乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜 -羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成-羟丁酸。 部分乙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。nA. 乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转 移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA 。nB. 乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解 成乙酰CoA进入三羧酸循环。 nC. -羟丁酸在-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CoA而被氧化 。nD. 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。 1. 脂肪酸的生物合成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CoA。脂肪酸合成 步骤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CO2和 柠檬酸参加；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： （1）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（生物素羧化酶（BCBC） 生物素羧基载体蛋白（生物素羧基载体蛋白（BCCPBCCP） 羧基转移酶（羧基转移酶（CTCT）乙酰CoA的穿膜转运：柠檬酸穿梭系统 肉毒碱转运 （2）合成阶段 以软脂酸（16碳）的合 成为例（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 ，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACP）为中 心，组成一簇。n原初反应（初始反应）n原初反应 n缩合反应 n还原反应 n脱水反应 n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；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）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内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH 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）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 化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕 榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C， 一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和键 ）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花生四 烯酸（20C，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，必须从食物中摄取，因为哺乳动物 体内没有9以上的去饱和酶。 本章小结本章小结 脂类概述 脂肪的分解 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