1、第八章 脂代謝,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 脂肪的分解代謝 第三節(jié) 脂肪的合成代謝 本章重點(diǎn): 脂肪的分解和合成 脂肪在供能和貯能過(guò)程中的作用 聯(lián)系脂代謝和糖代謝，兩者如何互相轉(zhuǎn)化,一、脂類的定義 脂類（lipid）也叫脂質(zhì)，包括類脂和脂肪，是一類不溶（或微溶）于水而易溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。 脂類的化學(xué)本質(zhì)是： 脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。 脂肪酸多指4碳以上的長(zhǎng)鏈一元羧酸。 這里的醇包括甘油、鞘氨醇、高級(jí)一元醇和固醇等 脂類的元素組成： 主要是C、H、O, 有些含有N、S、P。,第一節(jié) 概 述,按化學(xué)組成分為：?jiǎn)渭冎?復(fù)合脂類 衍生脂類(異戊二烯類等) 1、單純脂類：由脂肪酸和醇類

2、所形成的酯。 脂酰甘油酯（即 三酰甘油) 蠟（16-16C以上的長(zhǎng)鏈脂肪酸和16-30C的一元醇或固醇） 2、復(fù)合脂類：它為單純脂類的衍生物。除了含有脂肪酸和醇外，還含有非脂分子的成分。 復(fù)合脂類又分為：磷脂（磷酸和含氮堿） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,二 、脂類的分類,由單純脂類或復(fù)合脂類衍生而來(lái)或與它們關(guān)系密切的物質(zhì)。包括： 萜類：它為異戊二烯的衍生物， 如，天然色素、香精油、天然橡膠等。 固醇類：固醇（甾醇、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素等） 其他脂類：維生素A、D、E、K等。,3、衍生脂類：,（1）甘油三酯 R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同，甚至完全不同， R2多是不飽和的。,4、重要脂

3、類舉例：,（2）甘油磷脂,1、重要的貯能供能物質(zhì)： 1克脂肪氧化-9.3千卡 1克葡萄糖氧化-4.1千卡 1克蛋白質(zhì)氧化-4.4千卡 脂肪產(chǎn)更多的能量 脂肪以無(wú)水形式貯存，糖、蛋白質(zhì)具有極性，結(jié)合水，-脂肪體積比糖、蛋白質(zhì)小 動(dòng)物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中選擇脂肪作為主要的貯能物質(zhì)，人體所需能量的40%來(lái)自脂肪。,三、脂類的生物學(xué)功能,2、結(jié)構(gòu)物質(zhì)磷脂、糖脂、硫脂、固醇類等有機(jī)物是生物體的重要成分。 如磷脂是生物膜的主要成分，生物膜系統(tǒng)-起保護(hù)作用 3、轉(zhuǎn)變成生物活性物質(zhì)固醇類、萜類是一些激素和維生素等生理活性物質(zhì)的前體（膽固醇、類固醇激素、維生素D等）。 4、必需脂肪酸的來(lái)源（亞油酸，亞麻酸，花生四烯

4、酸）。 5、脂溶性維生素吸收 6、其他功能：如糖脂與信息識(shí)別、種屬的特異性、組織免疫有密切的關(guān)系；與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。,四、脂肪的消化與吸收攝入的脂肪 小腸內(nèi)進(jìn)行消化和吸收 在小腸：,第二節(jié) 脂肪的分解代謝,在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，脂肪主要集中在脂肪組織中。 脂肪-脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油單酯脂肪酶-水解-甘油和脂肪酸 甘油和脂肪酸分別氧化分解，提供能量,一、甘油的分解,甘油 3-磷酸甘油 磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 糖無(wú)氧氧化：乳酸+能量（少） 3-磷酸甘油醛 糖有氧氧化：CO2+H2O+能量（多） 糖異生：葡萄糖或糖原,甘油激酶 磷酸甘油 磷酸丙糖 脫氫酶 異構(gòu)酶,可見(jiàn)： 糖代謝與脂肪代謝可

5、經(jīng)磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來(lái),二、脂肪酸的分解,脂肪酸是生物體的重要燃料，也是許多結(jié)構(gòu)脂質(zhì)的基本構(gòu)件。 脂肪酸：飽和：C 16：0，C 18：0 不飽和：C 16：1，C 18：1，C 18：2，C 18：3 C 20：4，C 20：5，C 22：6 偶數(shù)、奇數(shù)碳原子 直鏈、支鏈 飽和、偶數(shù)碳原子、直鏈脂肪酸為主,（1）組織間的轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪酸需運(yùn)送到需要能量的組織或細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解。 游離脂肪酸 進(jìn)入血漿 與血漿清蛋白結(jié)合 經(jīng)血液運(yùn)輸 到達(dá)各組織 擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi) (2)進(jìn)入線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪酸的氧化分解場(chǎng)所是肝細(xì)胞及其他組織細(xì)胞的線粒體基質(zhì)內(nèi)。 脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)而來(lái)時(shí)首先是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的。 問(wèn)題是： 脂肪

6、酸不能自由擴(kuò)散進(jìn)入線粒體內(nèi)， 所以，需要通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)讓脂肪酸進(jìn)入線粒體內(nèi)。,1、脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn),脂肪酸的活化 概念： 在脂酰CoA合成酶(硫激酶) 催化下，由ATP提供能量，將脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰CoA的過(guò)程。,脂酰CoA合成酶 (硫激酶),脂酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)：肉堿 ，肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I，肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶II 細(xì)胞液側(cè) 線粒體基質(zhì)側(cè),脂酰肉堿,脂酰肉堿,肉堿,肉堿,酶II,脂酰輔酶A,脂酰輔酶A,酶I,2、飽和、偶數(shù)碳原子脂肪酸的分解 -氧化作用,脂肪酸的氧化作用：每次從羧基端開(kāi)始切下一個(gè)二碳化合物，它的產(chǎn)物為：少2個(gè)C的脂酰COA和乙酰COA 氧化從脂肪酸的位開(kāi)始- 氧化作用 4個(gè)重復(fù)的步驟：脫

7、氫 水化 再脫氫 循環(huán) 硫解 - 氧化作用如何提出？,結(jié) 論,用苯基標(biāo)記的帶奇數(shù)碳原子的脂肪酸-尿中排出的是苯甲尿酸（苯甲酰-N-甘氨酸，馬尿酸） 用苯基標(biāo)記的帶偶數(shù)碳原子的脂肪酸-尿中排出的是苯乙尿酸（苯乙酰-N-甘氨酸）,每次切下一個(gè)或三個(gè)碳原子都是不符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果的 脂肪酸在體內(nèi)氧化時(shí)每次切下一個(gè)二碳物，1904年Knoop 提出-氧化作用，后經(jīng)同位素實(shí)驗(yàn)證實(shí),偶數(shù),奇數(shù),苯乙尿酸,苯甲尿酸,脂肪酸在體內(nèi)氧化時(shí)每次降解一個(gè)二碳單元物，氧化是從羧基端的-位置碳原子開(kāi)始，釋放出一個(gè)乙酸單元。,切掉的兩個(gè)碳原子單元是乙酰輔酶A，而不是乙酸分子； 反應(yīng)系列中的中間產(chǎn)物全部結(jié)合在輔酶A分子上； 降解

8、的起始需要ATP的水解。,現(xiàn)時(shí)的觀點(diǎn),Knoop 假設(shè),（5）循環(huán) 以16C的脂肪酸為例，經(jīng)過(guò)7次循環(huán)，產(chǎn)生：7個(gè)NADH 7個(gè)FADH2 8分子乙酰COA 生成的乙酰輔酶A參加TCA循環(huán),2,1,5,4,3,4,3,2,5,2、3、4、5步反應(yīng)不斷重復(fù)，直到完全生成乙酰輔酶A,脂肪酸氧化三大步驟,-氧化,氧化磷酸化,三羧酸循環(huán),能 量 計(jì) 算： 以16C的軟脂酸為例：,第一步消耗了2個(gè)高能磷酸鍵，所以應(yīng)為108-2=106個(gè)高能磷酸鍵,當(dāng)軟脂酸氧化時(shí)，自由能變化為-2340千卡摩爾; ATP水解生成 ADP+Pi時(shí)，自由能變化為-7.30千卡摩爾。,所以軟脂酸在-氧化時(shí)能量轉(zhuǎn)化率,約為33%

9、,脂肪酸-氧化小結(jié),1、脂肪酸僅需活化一次，消耗1molATP的兩個(gè)高能磷酸鍵，活化的酶在線粒體膜外； 2、脂酰輔酶 A（長(zhǎng)鏈）需經(jīng)肉堿運(yùn)輸才能進(jìn)入線粒體內(nèi)，有肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I、II ； 3、參加脂肪酸 -氧化的酶在線粒體內(nèi)； 4、 -氧化每一次循環(huán)產(chǎn)生1mol乙酰輔酶A 、1molFADH2和1mol (NADH+H+)。 5 、產(chǎn)生的乙酰輔酶A進(jìn)入TCA，最終生成H2O和CO2。 FADH2和NADH+H+經(jīng)電子呼吸鏈傳遞產(chǎn)生H2O和ATP。,2、飽和、奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化作用,-氧化作用 每次循環(huán)產(chǎn)生乙酰輔酶A，但最后得到丙酰輔酶A 丙酰輔酶A的氧化：丙酰CoA可以通過(guò)羧化等步驟生成琥

10、珀酰CoA，進(jìn)入三羧酸循環(huán)。,羧化酶,變位酶,3、不飽和脂肪酸的氧化,-氧化作用，但需要其它酶（異構(gòu)酶、還原酶）參加。 油脂氧化:食品-氧氣、日光、微生物、酶等作用，脂肪酸尤其是不飽和脂肪酸氧化，形成一系列醛、酮類化合物，進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生不愉快氣味、苦澀、甚至具有毒性。 4、脂肪酸氧化的其他方式 脂肪酸還可以經(jīng)-氧化、-氧化作用氧化分解,三、酮體的生成和利用,在肝臟，乙酰輔酶A除直接參加三羧酸循環(huán)進(jìn)行氧化外，還能兩兩縮合生成乙酰乙酰輔酶A，再經(jīng)水解生成乙酰乙酸。 乙酰乙酸還原生成 -羥丁酸，脫羧生成丙酮。 酮體：乙酰乙酸、 -羥丁酸、丙酮三種物質(zhì)的總稱。,酮體的生成（肝臟內(nèi)）,催化酮體生成

11、的主要酶存在于肝細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上，所以肝臟（線粒體內(nèi)）為酮體生成的主要場(chǎng)所。 肝內(nèi)產(chǎn)生的酮體通過(guò)血液循環(huán)被運(yùn)送至肝外組織利用。 心肌、腎上腺皮質(zhì)和腦組織等在糖供應(yīng)不足時(shí)，都可以以酮體為主要燃料。 特別是腦細(xì)胞，在正常情況下，主要以葡萄糖為燃料，但是在長(zhǎng)期饑餓或糖尿病狀態(tài)下，腦中約75的燃料來(lái)自酮體。 （1） D-羥丁酸 D-羥丁酸脫氫酶 乙酰乙酸 （肝外） （2）乙酰乙酸 2乙酰COA （肝外） 丙酮-對(duì)健康人，量很少，主要隨尿排出或肺部呼出.,2、酮體的利用,酮體是脂肪在肝臟內(nèi)分解的產(chǎn)物。 正常情況下，酮體隨著血液運(yùn)送到心臟、腎臟和骨骼肌等組織，作為能量來(lái)源被利用。 意義：肝臟內(nèi)脂肪氧化旺盛

12、，產(chǎn)生大量乙酰輔酶A，并 進(jìn)一步形成酮體。 脂肪酸在血液中運(yùn)輸要依靠血清清蛋白，而酮體 是水溶性的，運(yùn)輸方便，并能透過(guò)血腦屏障，進(jìn)入大腦。 血中濃度很低，一般不超過(guò)3.0mg/dl，尿酮排泄量125mg/24h。,但當(dāng)體內(nèi)糖原耗盡、膳食中糖供應(yīng)不足或 胰島素不足，脂肪分解過(guò)多時(shí)，酮體濃度增高，超過(guò)肝外組織氧化能力。一部分酮體可通過(guò)尿液排出體外，形成酮尿。嚴(yán)重酮?。ㄎ粗委熖悄虿。┭_(dá)到90mg/dl，尿酮排泄量達(dá)到5000mg/24h。 血液中產(chǎn)生大量丙酮（有毒），丙酮有揮發(fā)性和特殊氣味，可從患者的氣息嗅到。-診斷 酮體是酸性物質(zhì)，在血液中積蓄過(guò)多時(shí)，可使血液變酸，引起酸中毒。-昏迷，死亡。,

13、糖尿病與酮血癥（酮尿癥）并發(fā),肝臟內(nèi)酮體生成量增加：糖尿病，糖利用能力下降，脂肪氧化分解作用加強(qiáng)，肝臟內(nèi)酮體生成量增加； 肝外組織利用酮體能力下降：轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA，乙酰CoA氧化需要草酰乙酸。糖代謝不足，草酰乙酸的量不足，影響乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。 產(chǎn)生酮體速度利用酮體速度，血酮堆積，出現(xiàn)大量尿酮。,第三節(jié) 脂肪的合成代謝,脂肪水解產(chǎn)物：甘油、脂肪酸 但脂肪合成時(shí)并不是將游離甘油和游離脂肪酸結(jié)合。 合成原料：-磷酸甘油 脂酰CoA,一、 -磷酸甘油的合成,1、甘油激酶 2、磷酸甘油脫氫酶 磷酸二羥丙酮可以來(lái)自于糖代謝,二、脂肪酸的合成,高等動(dòng)物脂肪酸合成的組織主要是：脂肪組織、肝臟和乳腺

14、 細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸合成部位：細(xì)胞質(zhì) 脂肪酸合成的起始原料：乙酰CoA 脂肪酸的合成途徑：與分解途徑完全不同 脂肪酸合成方式： 1、全程合成途徑：從無(wú)到有，細(xì)胞液中進(jìn)行，是脂肪酸合成的主要途徑. 2、加工改造途徑：在已有的脂肪酸鏈上加上C2物，使碳鏈延長(zhǎng)，線粒體或微粒體中進(jìn)行.,1、全程合成-從無(wú)到有途徑,過(guò)去一直認(rèn)為是-氧化的逆反應(yīng)， 1957年分離出兩個(gè)有關(guān)酶系，確定脂肪酸合成并不是-氧化作用的逆過(guò)程。 主要區(qū)別如下： 1）部位不同: -氧化-線粒體 合成-細(xì)胞液 2）?；d體不同： -氧化-CoA 合成-?；d體蛋白（ACP） 3）酶系不同 4）遞氫體不同： -氧化- FAD，NAD+ 合成

15、- NADPH + H+,C16：0為例,（1）、乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn) 丙酮酸脫羧，氨基酸氧化，脂肪酸氧化乙酰CoA：線粒體 乙酰CoA不能任意穿過(guò)線粒體內(nèi)膜到達(dá)細(xì)胞液中，需要借助其它方式進(jìn)入細(xì)胞液。,乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn): 線粒體 胞液,（2）、丙二酸單酰CoA的形成,乙酰CoA是合成脂肪酸的引物，以C 16：0為例： 一分子軟脂酸合成時(shí)，8個(gè)2C單位中：1個(gè)為乙酰CoA， 7個(gè)為丙二酸單酰CoA 每次延長(zhǎng)均需丙二酸單酰CoA（更適合鏈的延長(zhǎng)） 丙二酸單酰CoA由乙酰CoA羧化形成：,脂酰基載體蛋白（ACP）,在脂肪酸合成過(guò)程中，不同長(zhǎng)度的脂肪酸中間產(chǎn)物是在脂?；d體蛋白(acylcarrier p

16、rotein，ACP)的攜帶下進(jìn)行逐步延長(zhǎng)的。 脂肪合成酶系：以ACP為中心，合成過(guò)程中的中間產(chǎn)物以共價(jià)鍵與ACP輔基上的-SH相連。,脂肪酸合成酶系,，-烯脂酰 SH-Pn-ACP -酮脂酰 ACP還原酶 ACP合成酶 -羥脂酰 -酮脂酰 ACP脫水酶 ACP還原酶,ACP-丙二酸 單酰轉(zhuǎn)移酶,ACP-酰基 轉(zhuǎn)移酶,（3）、 乙酰CoA 乙酰ACP 乙酰基轉(zhuǎn)移到 -酮脂酰ACP合成酶上乙酰ACP + HS-合成酶 ACP + 乙酰-S-合成酶,ACP-?；D(zhuǎn)移酶,（4）、丙二酸?；霓D(zhuǎn)移反應(yīng),丙二酸單酰CoA 丙二酸單酰 ACP,ACP丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶,（5）、縮合反應(yīng),丙二酸單酰ACP +

17、 乙酰-S-合成酶 乙酰乙酰ACP,-酮脂酰ACP合成酶,（6）、還原反應(yīng),乙酰乙酰ACP - 羥丁酰ACP,-酮脂酰ACP還原酶,（7）、脫水反應(yīng),-羥丁酰ACP -烯丁酰ACP,-羥脂酰ACP脫水酶,（8）、還原反應(yīng),-烯丁酰ACP 丁酰ACP,，-烯脂酰ACP還原酶,丁酰-ACP與丙二酸單酰-ACP重復(fù)縮合、還原、脫水、再還原的過(guò)程，直至生成軟脂酰-ACP。,上述反應(yīng)每重復(fù)一次，就利用一個(gè)丙二酰殘基，使脂酰ACP延長(zhǎng)2個(gè)碳原子，并釋放一個(gè)CO2 。 乙酰CoA+7 丙二酸單酰CoA+14（NADPH + H+） 軟脂酸+ 8 CoASH + 14NADP+ + 7CO2+ 6H2O,2、脂肪酸加工改造途徑,由于縮合反應(yīng)中， -酮脂酰-ACP合酶是對(duì)鏈長(zhǎng)有專一性的酶，僅對(duì)14C及以下脂酰-ACP有催化活性。 所以,從頭合成只能合成16C及以下飽和脂酰-ACP。 場(chǎng)所：微粒體 在軟脂酸的基礎(chǔ)上加工，延長(zhǎng)碳單位。 亞油酸和亞麻酸（含雙鍵）：哺乳動(dòng)物不能合成，從食物中獲得必需脂肪酸 不飽和脂肪酸：飽和脂肪酸衍生得到。,三、脂肪的合成合成場(chǎng)所：脂肪組織和肝臟合成原料： -磷酸甘油、脂肪酰CoA,脂肪合成需解決三種原料,-磷酸甘油：磷酸二羥丙酮 脂肪酸：乙酰輔酶A 供氫體：NADPH +H+ : 磷酸戊糖途徑 糖氧化分解 糖 脂肪 脂肪 糖？,脂肪甘油、脂肪酸,1）甘油糖異生糖