第08章：脂類代謝

1、第八章第八章 脂類代謝脂類代謝（Lipid Metabolism） 脂類概述脂類概述 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝 脂肪的合成代謝脂肪的合成代謝 磷脂代謝磷脂代謝第一節(jié)第一節(jié) 脂類概述脂類概述一、定義一、定義性質性質：不溶于水，高溶于有機溶劑；：不溶于水，高溶于有機溶劑；本質本質：脂（脂肪酸：脂（脂肪酸+醇）及其衍生物；醇）及其衍生物； 脂肪酸：多為脂肪酸：多為C4一元一元羧酸；羧酸； 醇：甘油、高級一元醇、固醇；醇：甘油、高級一元醇、固醇；元素組成元素組成：主要為：主要為C、H、O（N、S、P）分布分布：植物（果實、種子）；動物（脂肪組織）：植物（果實、種子）；動物（脂肪組織）二、分類二、分

2、類1）簡單脂：脂肪酸）簡單脂：脂肪酸 + 醇類；醇類；2）復合脂：單純脂類）復合脂：單純脂類 + 非脂成分非脂成分； 磷脂：磷酸和含氮堿；磷脂：磷酸和含氮堿； 糖脂：糖；糖脂：糖； 硫脂：硫酸；硫脂：硫酸；3）衍生脂：由）衍生脂：由1）2）衍生。）衍生。 萜類：如天然色素、香精油、天然橡膠；萜類：如天然色素、香精油、天然橡膠；類固醇：如膽固醇、性激素；類固醇：如膽固醇、性激素； 其他：如維生素其他：如維生素A、D、E、K等。等。按化學組成分按化學組成分三、生物體內的重要脂類三、生物體內的重要脂類 三酰甘油三酰甘油 R1、R2、R3可以相同、不全相同、完全不同；可以相同、不全相同、完全不同； R

3、2多是不飽和的多是不飽和的CH2CHOCR1OCH2OOCCR2OOR3甘油磷脂甘油磷脂CH2CHOCR1OCH2OOCPR2OOOO-XX= 乙醇胺乙醇胺 磷脂酰乙醇胺（磷脂酰乙醇胺（腦磷脂腦磷脂）（）（PE）X = 膽堿膽堿 磷脂酰膽堿（磷脂酰膽堿（卵磷脂卵磷脂）（）（PC）X = Ser 磷脂酰絲氨酸（磷脂酰絲氨酸（PS）X = 磷脂酰甘油磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油（二磷脂酰甘油（心磷脂心磷脂）X = H 磷脂酸（磷脂酸（PA）X = 甘油甘油 磷脂酰甘油（磷脂酰甘油（PG）X = 肌醇肌醇 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇（PI）四、生物學功能四、生物學功能貯能供能物質；貯能供能物質；生物膜結構組分

4、；生物膜結構組分；生理活性物質的前體：萜類、固醇類；生理活性物質的前體：萜類、固醇類；與信息識別和傳遞有關：糖脂；與信息識別和傳遞有關：糖脂；與人類的某些疾病有關：動脈粥樣硬化、脂與人類的某些疾病有關：動脈粥樣硬化、脂肪肝肪肝一、脂肪的吸收和轉運一、脂肪的吸收和轉運膽汁酸膽汁酸+外源性外源性脂肪脂肪混合微團（增加脂混合微團（增加脂-水界水界面）面）脂肪分解（脂肪酸脂肪分解（脂肪酸+2-單酰甘油）單酰甘油）小小腸吸收腸吸收重新形成三酰甘油重新形成三酰甘油乳糜微粒（三酰乳糜微粒（三酰甘油、膽固醇、載脂蛋白）甘油、膽固醇、載脂蛋白）血液運輸血液運輸 TG在毛細血管中被分解，后被儲存或分解，膽固在毛細

5、血管中被分解，后被儲存或分解，膽固醇被肝臟吸收醇被肝臟吸收第二節(jié)第二節(jié) 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝脂類的運輸脂類的運輸血漿脂蛋白血漿脂蛋白VLDLLDLHDL密度密度小小密度密度大大脂蛋白的分類脂蛋白的分類VLDL：將肝臟合成的內源性三酰甘油和膽固：將肝臟合成的內源性三酰甘油和膽固醇運輸?shù)街?、肌肉、心肌等組織。醇運輸?shù)街尽⒓∪?、心肌等組織。LDL（壞膽固醇壞膽固醇）：富含膽固醇，將膽固醇）：富含膽固醇，將膽固醇運輸?shù)缴眢w的各個組織器官中。運輸?shù)缴眢w的各個組織器官中。HDL（好膽固醇好膽固醇）：含有大量的蛋白質，將）：含有大量的蛋白質，將外周組織的膽固醇運回肝臟進行代謝，合成外周組織的膽固

6、醇運回肝臟進行代謝，合成膽汁酸或排出體外。膽汁酸或排出體外。 第一步為限速步驟，磷酸化的脂肪酶有活性；第一步為限速步驟，磷酸化的脂肪酶有活性； 酶：酶：脂肪細胞脂肪細胞（動物）；（動物）；脂體脂體、油體油體、乙醛酸循乙醛酸循環(huán)體環(huán)體（植物）（植物）二、三酰甘油的降解二、三酰甘油的降解三、甘油的去路三、甘油的去路磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮溝通甘油代謝與糖代謝溝通甘油代謝與糖代謝CH2OHCHOHCH2OHATPADP 甘油激酶(肝、腎、腸)CH2OHCHOHCH2OPNAD+NADH+H+ 磷酸甘油脫氫酶CH2OHCCH2OPO3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮糖酵解糖異生丙酮酸糖或糖原甘油甘油真核細胞甘油

7、徹底氧化分解的能量計算真核細胞甘油徹底氧化分解的能量計算 甘油甘油 - ATP-磷酸甘油磷酸甘油 + NADH 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 EMP + NADH + 2ATP 丙酮酸丙酮酸 + NADH 乙酰乙酰CoA TCA + 3NADH + FADH2 + GTP CO2 + H2O 合計：合計：16.5或或18.5ATP四、脂肪酸的氧化分解四、脂肪酸的氧化分解 飽和脂肪酸的氧化分解飽和脂肪酸的氧化分解v -氧化氧化 v -氧化氧化 v -氧化氧化v 單不飽和脂肪酸的氧化分解單不飽和脂肪酸的氧化分解 v 多不飽和脂肪酸的氧化分解多不飽和脂肪酸的氧化分解 不飽和脂肪酸的氧化分解不飽和脂肪酸的

8、氧化分解 奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化分解奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化分解轉運轉運水化水化脫氫脫氫硫解硫解脫氫脫氫細胞質細胞質線粒體基質線粒體基質乙酰乙酰CoA產物產物-氧化氧化線粒體線粒體內膜內膜活化活化（一）飽和脂肪酸的氧化分解（一）飽和脂肪酸的氧化分解RCH2CH2CH2CH2COOH+ HSCoA + ATPSCoARCH2CH2CH2CH2CO脂酰脂酰CoA+ AMP + PPi消耗消耗2個個高能鍵高能鍵1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活化-脂酰脂酰CoA的形成的形成 細胞定位：細胞質細胞定位：細胞質脂酰脂酰CoA合成酶合成酶2、脂酰、脂酰CoA轉運入線粒體轉運入線粒體 C10脂肪酸：細胞質中活化后，

9、再脂肪酸：細胞質中活化后，再轉運轉運入線入線粒體（粒體（肉堿轉運系統(tǒng)肉堿轉運系統(tǒng)）脂肪酸分解代謝的脂肪酸分解代謝的關鍵酶關鍵酶脂酰CoA合成酶肉堿脂酰轉移酶肉堿脂酰轉移酶FFAATPCoAAMPPPi脂酰CoA脂酰CoACoA肉堿脂酰肉堿肉堿脂酰肉堿轉位酶脂酰肉堿肉堿CoA脂酰肉堿脂酰CoA基質線粒體外膜線粒體內膜 -氧化 在一系列酶的作用下，脂肪酸的在一系列酶的作用下，脂肪酸的、碳原碳原子間脫氫氧化并斷裂，生成乙酰子間脫氫氧化并斷裂，生成乙酰CoA和比原來和比原來少少2個碳原子的脂酰個碳原子的脂酰CoA的過程的過程。 SCoAROCCH2CH2SCoAOCCH3H2O+CoAFADNAD+F

10、ADH2NADH+H+3、-氧化（氧化（-Oxidation）RCH2CH2CH2CH2COOHSCoAROCCH2CH2反應歷程：反應歷程：能量計算：能量計算：1分子軟脂酸可進行分子軟脂酸可進行7輪輪-氧化，產生氧化，產生8個乙個乙酰酰CoA、7個個 FADH2、7個個NADH+H+徹底氧化分解得到：徹底氧化分解得到：108 +1.57+2.57 = 108 ATP脂肪酸活化：消耗脂肪酸活化：消耗2個高能磷酸鍵個高能磷酸鍵凈生成：凈生成：108 2 = 106 ATP軟脂酸徹底氧化分解的能量計算軟脂酸徹底氧化分解的能量計算R CH2COOHO2RCHCOOHOHO2RCOOH+ CO2 降解

11、帶支鏈、奇數(shù)降解帶支鏈、奇數(shù)C原子、過長的脂肪酸原子、過長的脂肪酸 機理不清機理不清 哺乳動物：葉綠醇（綠色植物）哺乳動物：葉綠醇（綠色植物）植烷酸植烷酸-氧化氧化降植烷酸降植烷酸-氧化氧化4、-氧化氧化CH3CH2CH2CH2COOHO2CH2CH2CH2COOHHOOC-氧化氧化+-氧化氧化快速雙向快速雙向-氧化氧化海洋浮游微生物降解原油海洋浮游微生物降解原油5、-氧化氧化C12脂肪酸脂肪酸 -氧化氧化C12脂肪酸脂肪酸 -氧化氧化動物動物（二）奇數(shù)碳原子脂（二）奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化分解肪酸的氧化分解奇數(shù)碳原子脂肪酸奇數(shù)碳原子脂肪酸-氧化氧化丙酰丙酰CoA丙酰丙酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA

12、TCA循環(huán)循環(huán) 酶：烯脂酰酶：烯脂酰CoA異構酶異構酶（單不飽和、（單不飽和、多不飽和）、多不飽和）、2,4-二烯脂酰二烯脂酰CoA 還還原酶原酶（多不飽和）（多不飽和）（三）不飽和脂肪酸的氧化分解（三）不飽和脂肪酸的氧化分解SCoACO26811131541710 9 3HSCoA 3CH3COSCoA烯脂酰烯脂酰CoA異構酶異構酶 -氧化氧化 -氧化氧化-烯脂酰烯脂酰CoA CHO SCoA1、單不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸將將順式雙鍵順式雙鍵轉變成轉變成反反式雙鍵式雙鍵以油酸為例以油酸為例-烯脂酰烯脂酰CoASCoACHO2、多不飽和、多不飽和脂肪酸脂肪酸烯脂酰烯脂酰CoA 異構酶異構酶

13、2,4-二烯脂二烯脂酰酰CoA 還原還原酶酶五、酮體代謝五、酮體代謝1、酮體的生成、酮體的生成脂肪酸 -氧化2CH3COSCoA乙酰乙酰CoA 硫解酶HSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoACH2COCH2COOH乙酰乙酸CH3CHOHCH2COOHCH3COCH3 -羥丁酸丙酮NADH+H+NAD+ -羥丁酸脫氫酶CO2脂肪酸 -氧化2CH3COSCoA乙酰乙酰CoA 硫解酶HSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoACH3CHOHCH2COOH -羥丁酸NADH+H+NAD+HSCoA乙酰乙酰CoA硫解酶2CH3COSCoATCA循環(huán)CH2COCH2COOHCH3COC

14、H2COSCoACH2CH2COOHCOSCoACH2CH2COOHCOOHHSCoA+ATPAMP+PPi乙酰乙酰硫激酶琥珀酰CoA轉硫酶乙酰乙酸2、酮體的利用、酮體的利用3、酮體的生理意義、酮體的生理意義正常：缺糖時，肝為肝外組織（心、腎、正常：缺糖時，肝為肝外組織（心、腎、骨骼?。┨峁┑墓趋兰。┨峁┑哪茉次镔|能源物質肝內合成肝外肝內合成肝外用用；異常：在異常：在長期饑餓長期饑餓、糖尿病糖尿病時，酮體生成時，酮體生成過多，可引起血、尿中酮體含量過高或酸過多，可引起血、尿中酮體含量過高或酸中毒中毒。 脂肪降解脂肪降解甘油甘油 + ATP 3-磷酸甘油磷酸甘油 + ADP 甘油激酶甘油激酶一、

15、一、3-磷酸甘油的合成磷酸甘油的合成 EMP磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶 3-磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮第三節(jié)第三節(jié) 脂肪的合成代謝脂肪的合成代謝二、脂肪酸的合成二、脂肪酸的合成從頭合成：乙酰從頭合成：乙酰CoA軟脂酸（軟脂酸（16C飽和一飽和一元羧酸）元羧酸）延長合成：軟脂酸延長合成：軟脂酸可達可達26C飽和一元羧酸飽和一元羧酸去飽和：引入雙鍵去飽和：引入雙鍵（一）飽和脂肪酸的（一）飽和脂肪酸的從頭合成從頭合成1、定義定義：以乙酰：以乙酰CoA為原料，在乙酰為原料，在乙酰CoA羧化酶和羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用下，逐步延長碳鏈合成軟脂脂肪酸合成酶系的作用下，逐步延長碳鏈合成軟

16、脂酸的過程。酸的過程。2、反應體系反應體系 原料：乙酰原料：乙酰CoA 酶系：乙酰酶系：乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶系羧化酶、脂肪酸合成酶系 體系：體系：BCCP、ATP、CO2、ACP、NADPH+H+ 產物：軟脂酸（產物：軟脂酸（16C飽和一元羧酸）飽和一元羧酸）細胞質細胞質線粒體內膜胞液基質丙酮酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸草酰乙酸丙酮酸蘋果酸乙酰CoACO2H2OHSCoA ATPHSCoA ADP+Pi乙酰CoANADH+H+NAD+NADP+CO2+NADPH+H+G（1）乙酰）乙酰CoA的轉運的轉運檸檬酸檸檬酸-丙酮酸穿梭系統(tǒng)丙酮酸穿梭系統(tǒng)3、反應歷程、反應歷程（2）丙二酸單酰丙二酸單

17、酰CoA的合成的合成 SCoACOCH3+CO2乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶ATP、Mn2+、生物素生物素C CSCoACOCH2OOHHOO丙二酸單酰丙二酸單酰CoA 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶是脂肪酸合成的限速酶是脂肪酸合成的限速酶 輔助蛋白：輔助蛋白：生物素生物素羧基羧基載體載體蛋白蛋白（BCCP）酶酶?；d體蛋白?；d體蛋白（ACP）中間產物中間產物脂肪酸脂肪酸脂肪酸合成酶系：脂肪酸合成酶系：作用：作用：吊運中間產物在各酶活性中心間傳遞吊運中間產物在各酶活性中心間傳遞SHCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOCOHHCCH3CH3CH2POOOOCH2SerACP酰基載體蛋白（?；d體

18、蛋白（ACP）POOOOPOOOCH2OOHHHHHO3PO2腺腺 呤呤腺腺 呤呤SHCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOCOHHCCH3CH3CH2 A輔酶輔酶A（CoA）HSACP（3）?；D移反應）酰基轉移反應CH3COSCoA+HSACP CH3COSACP+HSCoA CH2 + HSACP CH2 + HSCoA乙酰乙酰CoA-ACP轉酰酶轉酰酶丙二酰丙二酰CoA-ACP轉酰酶轉酰酶COOHCOSCoACOOHCOSACP乙酰乙酰CoA乙酰乙酰ACP丙二酸單酰丙二酸單酰CoA丙二酸單酰丙二酸單酰ACP（4）縮合反應：）縮合反應：CH3COSACPCOOH CH2COSACP+-

19、酮脂酰酮脂酰ACP合成酶合成酶CH3CCH2COSACP乙酰乙酰乙酰乙酰ACP+CO2 + HSACPO（5）第一次還原）第一次還原CH3CCH2COSACPCH3CHCH2COSACPNADPH+H+NADP+-酮脂酰酮脂酰ACP還原酶還原酶乙酰乙酰乙酰乙酰ACP-羥丁酰羥丁酰ACPPPP途徑途徑OHO（6）脫水）脫水CH3CHCH2COSACP-羥丁酰羥丁酰ACPCH3CH=CHCOSACP,-烯丁酰烯丁酰ACPH2O-羥脂酰羥脂酰ACP脫水酶脫水酶OH（7）第二次還原）第二次還原CH3CH=CHCOSACP,烯丁酰烯丁酰ACPCH3CH2CH2COSACP丁酰丁酰ACPNADPH+H+N

20、ADP+烯脂酰烯脂酰ACP還原酶還原酶PPP途徑途徑CH3COSACP乙酰乙酰ACP63 合成酶合成酶245還原酶還原酶脫水酶脫水酶還原酶還原酶轉移酶轉移酶4C4C6C6C6C4C6C3CCO26C6C8C 16C硫硫酯酯酶酶軟脂酸軟脂酸+ ACP1-氧化氧化從頭合成從頭合成 -氧化氧化 反應場所反應場所 細胞質細胞質 線粒體線粒體轉運系統(tǒng)轉運系統(tǒng) 檸檬酸檸檬酸-丙酮酸轉運系統(tǒng)丙酮酸轉運系統(tǒng)肉堿轉運系統(tǒng)肉堿轉運系統(tǒng)?；d體酰基載體 HSACP HSCoA 直接二碳單位直接二碳單位丙二酸單?；釂熙；阴；阴；o助因子輔助因子NADPH+H+NAD+、FAD 酶酶 7種種 4種種 反應反應

21、 縮合、還原、脫水、縮合、還原、脫水、還原還原 脫氫、水合、脫脫氫、水合、脫氫氫、硫解、硫解 能量變化能量變化（以軟脂酸為例）（以軟脂酸為例） 消耗消耗7個個ATP及及14個個NADPH 產生產生106個個ATP （二）脂肪酸碳鏈的延長（二）脂肪酸碳鏈的延長1、線粒體線粒體 基本是基本是-氧化的逆過程氧化的逆過程； 過程：縮合、還原、脫水、再還原；過程：縮合、還原、脫水、再還原； 二碳供體：乙酰二碳供體：乙酰CoA產物：軟脂酸產物：軟脂酸18C、20C、26C2、內質網(wǎng)、內質網(wǎng) 基本基本 = 從頭合成從頭合成 過程：縮合、還原、脫水、再還原過程：縮合、還原、脫水、再還原 ACPCoA 二碳供體

22、：丙二酸單酰二碳供體：丙二酸單酰CoA（三）不飽和脂肪酸的合成（三）不飽和脂肪酸的合成飽和脂肪酸飽和脂肪酸 脂酰脂酰CoA去飽和酶去飽和酶 引入雙鍵引入雙鍵動物易在動物易在9引入單雙鍵，植物、微生物則能引引入單雙鍵，植物、微生物則能引入多雙鍵。入多雙鍵。常見：棕櫚酸（常見：棕櫚酸（16:19）、油酸（）、油酸（18:19）、亞、亞油酸（油酸（18:29,12）、亞麻酸（、亞麻酸（18:39,12,15）、花、花生四烯酸（生四烯酸（20:45,8,11,14） 必需脂肪酸必需脂肪酸：維持哺乳動物正常生長所需而自身：維持哺乳動物正常生長所需而自身又不能合成的脂肪酸，包括又不能合成的脂肪酸，包括亞油

23、酸、亞麻酸亞油酸、亞麻酸。花花生四烯酸生四烯酸為為半必需脂肪酸半必需脂肪酸。CH2OHCHOHCH2OH+ ATP甘油激酶甘油激酶CH2OHCHOHCH2OP+ADP脂肪酸脂肪酸 + HSCoA脂肪酸硫激酶脂肪酸硫激酶脂酰脂酰CoA三、脂肪的合成三、脂肪的合成1、活化、活化葡萄糖CH2OHCHCH2OHOP轉酰酶R1COCoACoACH2OCHCH2OHOPCR1O3-磷酸甘油1-脂酰-3-磷酸甘油轉酰酶R2COCoACoACH2OCHCH2OOPCR1OCOR2磷脂酸磷酸酶PiCH2OCHCH2OHOCR1OCOR21,2-甘油二酯 （DG）轉酰酶R3COCoACoACH2CHOCR2OCH2OOCCR1OOR3甘油三酯 （TG）磷脂酸溶血磷脂酸溶血磷脂酸2、合成、合成一、磷脂的降解一、磷脂的降解第四節(jié)第四節(jié) 磷脂代謝磷脂代謝合成部位：全身，主要在合成部位：全身，主要在肝肝，腎腎，小腸小腸 細胞定位：細胞定位：內質網(wǎng)內質網(wǎng)原料：脂肪酸，甘油，磷酸，含氮堿，原料：脂肪酸，甘油，磷酸，含氮堿，ATP，CTP二、磷脂的合成二、磷脂的合成1、甘油二脂合成途徑、甘油二脂合成途徑（腦磷脂、卵磷脂）（腦磷脂、卵磷脂）Pi2CoA2RCOCOACoA脂酰 -CoACMPC CD DP P- -膽膽堿堿CMPC CD DP P- -乙乙醇醇胺胺甘油三脂腦磷