第7章 脂質(zhì)代謝

第七章

脂質(zhì)代謝Thehummingbird’stremendouscapacitytostoreandusefattyacidsenablesittomakemigratoryjourneysofremarkabledistances.(TwoHummingbirdsLithograph;TheAcademyofNaturalSciencesofPhiladelphia/CorbisImages)生物體內(nèi)的脂類主要包括脂肪（甘油三酯）、類脂（磷脂和類固醇）等。脂肪——儲(chǔ)存脂質(zhì)；類脂——結(jié)構(gòu)脂質(zhì)（1）脂肪氧化可提供更多的能量;（2）許多類脂及其衍生物具有重要生理作用;（3）某些疾病與脂類代謝紊亂有關(guān)。

脂類不溶于水，但能溶于非極性有機(jī)溶劑。脂類脂肪可變脂磷脂糖脂固醇基本脂一、脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸結(jié)合而成的酯。脂肪酸飽和脂肪酸：軟脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不飽和脂肪酸含1個(gè)雙鍵（油酸）含2個(gè)雙鍵（亞油酸）含3個(gè)雙鍵（亞麻酸）含4個(gè)雙鍵（花生四烯酸）CH2—O—C—R3O=—O=—CH2—O—C—R1R2—C—O—C—HO=（二）甘油磷酸酯類CH2OCOR1R2OCOCHCH2—O—HP—O—O-OHX非極性尾非極性尾極性頭磷脂在水相中自發(fā)形成脂質(zhì)雙分子層。（三）鞘脂類——由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子極性頭基團(tuán)組成。鞘脂類鞘磷脂類腦苷脂類（糖鞘脂）神經(jīng)節(jié)苷脂類（四）固醇（甾醇）類固醇類都是環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。二、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送（一）脂肪的消化和吸收消化：發(fā)生在脂質(zhì)-水界面處場所：胃、小腸上皮細(xì)胞酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（輔脂酶）、磷脂酶、膽固醇脂酶小腸小腸上皮細(xì)胞脂肪或肌肉細(xì)胞血管信號(hào)作用、被LPL識(shí)別chylomicronparticle

乳糜微粒膽固醇磷脂膽固醇酯三酰甘油酯將脂從小腸上皮細(xì)胞運(yùn)到毛細(xì)血管中LPL水解三酰甘油第一節(jié)、脂肪的分解代謝脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，在生物體內(nèi)沿著不同途徑進(jìn)行代謝。脂肪

脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH--CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=

H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=---CH2OHHCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=--H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH單酰甘油脂肪酶--一．甘油的代謝甘油在肝臟（存在甘油激酶）后，由甘油激酶催化，轉(zhuǎn)變成-磷酸甘油。-磷酸甘油在脫氫酶（含輔酶NAD+）作用下，脫氫形成磷酸二羥丙酮。甘油的轉(zhuǎn)化（實(shí)線為甘油的分解，虛線為甘油的合成)）甘油激酶磷酸甘油脫氫酶異構(gòu)酶磷酸酶二、脂肪酸的氧化場所：線粒體基質(zhì)（真核）細(xì)胞溶膠（原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞，在胞漿中被活化，形成脂酰CoA脂肪酸硫激酶（二）脂酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體10碳以上的脂酰CoA只能透過線粒體外膜，但不能透過線粒體內(nèi)膜肉毒堿(3-羥基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA載體脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅰ脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶Ⅱ（三）脂肪酸的β氧化脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行氧化反應(yīng)歷程：脫氫、水化、再脫氫和硫解反應(yīng)產(chǎn)物：釋放出1分子乙酰CoA

比原脂酰CoA少2個(gè)碳脂酰CoA①脂酰CoA脫氫氧化在脂酰CoA脫氫酶的催化下，在-和-碳原子上各脫去一個(gè)氫原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氫受體是FAD。②水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)--羥脂酰CoA。③再脫氫在-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫氫生成-酮脂酰CoA。反應(yīng)的氫受體為NAD+。此脫氫酶具有立體專一性，只催化L(+)--羥脂酰CoA的脫氫。④硫解在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。

β氧化檸檬酸循環(huán)電子傳遞黃素蛋白

脂肪酸β氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。生成的ATP數(shù)量為：

以軟脂酸（16C）為例計(jì)算其完全氧化所生成的ATP分子數(shù)：4.脂肪酸-氧化產(chǎn)生的能量1.5+2.510(1.5+2.5)10106軟脂酸（16碳）經(jīng)7次-氧化生成：8個(gè)乙酰CoA（10）807分子FADH

（1.5）10.57分子NADH（2.5）17.5活化消耗1分子ATP中兩個(gè)高能磷酸鍵131個(gè)ATP106個(gè)ATP脂肪酸-氧化的生理意義為機(jī)體提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA還可作為脂肪酸和某些AA的合成原料產(chǎn)生大量的水可供陸生動(dòng)物對(duì)水的需要Unlikemosthibernatingspecies,thebearmaintainsabodytemperatureofbetween32and35oC,closetothenormal(nonhibernating)level.Althoughexpendingabout25,000kJ/day(6,000kcal/day),thebeardoesnoteat,drink,urinate,ordefecateformonthsatatime.大灰熊脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個(gè)碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱為α-氧化作用。RCH2COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOOHCO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHCO2RCHOO2NAD+NADH+H+過氧化羥化H2O脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成α，ω-二羧酸的過程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶1.不飽和脂肪酸的氧化場所：線粒體脂肪酸活化與轉(zhuǎn)運(yùn)同飽和脂肪酸（一）單不飽和脂肪酸異構(gòu)酶（二）多不飽和脂肪酸異構(gòu)酶、還原酶油酰CoAΔ3-順-12-烯酰CoA烯酰CoA異構(gòu)酶Δ2-反-12-烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解烯酰CoA異構(gòu)酶烯酰CoA還原酶多不飽和脂肪酸的分解2奇數(shù)碳原子脂肪酸氧化丙酰CoA羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶甲基丙二酰CoA變位酶輔酶B12奇數(shù)碳原子FA的氧化脂酰CoA脫氫酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2

甲基丙二酸單酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶生物素甲基丙二酸單酰CoA變位酶琥珀酰CoA，進(jìn)入TCAVB12丙酸代謝的一條途徑ATP、CoASH丙酸的代謝甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰CoA硫激酶羧化酶變位酶三羧酸循環(huán)ATP、CO2

生物素CoB12丙酸的來源反芻動(dòng)物胃中碳水化合物酵解產(chǎn)生大量丙酸某些氨基酸降解（如ValIle）產(chǎn)生丙酸脂肪酸的降解

所以丙酸代謝非常重要酮體的代謝酮體的生成酮體的分解生成酮體的意義

脂肪酸β-氧化產(chǎn)物乙酰CoA,在肌肉中進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化供能，然而在肝細(xì)胞中還有另一條去路。乙酰CoA可在肝細(xì)胞形成乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮，這三種物質(zhì)統(tǒng)稱為酮體。酮體的生成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羥丁酸脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脫羧酶CoASH酮體的分解乙酰乙酰CoA硫解酶轉(zhuǎn)移酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸脫氫酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羥丁酸琥珀酸酮體是脂肪酸在肝臟內(nèi)的正常中間代謝產(chǎn)物但肝臟沒有乙酰乙酸-琥珀酰CoA轉(zhuǎn)移酶酮體易溶于水，透出細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)在肝外組織進(jìn)行氧化——肝內(nèi)生成和肝外利用是肝臟輸出能源的形式，主要供應(yīng)肌肉和腦。但是酮體主要為酸性物質(zhì)，大量累積產(chǎn)生酸中毒，破壞機(jī)體水鹽代謝平衡嚴(yán)重饑餓和未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大量的酮體，血液中出現(xiàn)大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和羥丁酸是酸性物質(zhì)，使血液pH降低，發(fā)生“酸中毒”，另外，尿中酮體顯著升高，稱為“酮病”。Southernelephantseal,Miroungaleonina.(GeraldLacz/PeterArnold,Inc.)第三節(jié)脂類的合成代謝CH2OHC=OCH2O-P--3磷酸甘油脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OHHO-CHCH2O-P--Pi磷酸酶CH2OHHO-CHCH2OH--2、來自脂肪的水解1、來自EMP途徑一、甘油代謝二、脂類的合成（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）場所：細(xì)胞溶膠原料：乙酰CoA和丙二酸單酰CoA（源于乙酰CoA）還原力：NADPH乙酰CoA的來源脂肪酸β氧化丙酮酸丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝線粒體線粒體三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系檸檬酸穿梭系統(tǒng)1、乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)2、丙二酸單酰CoA的形成CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-C～SCOAO=+ADP+Pi乙酰CoA羧化酶3、脂肪酸合酶復(fù)合體⑴組成☆

?；d體蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP酰基轉(zhuǎn)移酶（AT)丙二酸單酰CoA-ACP?；D(zhuǎn)酰酶(MT)β-酮脂酰-ACP合酶(KS)β-酮脂酰-ACP還原酶(KR)β-羥脂酰-ACP脫水酶(HD)烯脂酰-ACP還原酶(ER)軟脂酰-ACP硫脂酶（只存在動(dòng)物中）ACPSH磷酸泛酰巰基乙胺乙酰CoA和丙二酸單酰CoA準(zhǔn)備好后，脂肪酸合成的下一步反應(yīng)就是脂肪酸合酶復(fù)合體的酶促反應(yīng)。與脂?；纬闪蝓ユIACP：轉(zhuǎn)移脂?；柞ユI相連①①啟動(dòng)/進(jìn)位哺乳動(dòng)物不經(jīng)過乙酰ACP中間體乙酰CoA：ACP轉(zhuǎn)移酶⑵反應(yīng)歷程乙酰CoA-ACP酰基轉(zhuǎn)移酶（AT)丙二酸單酰CoA-ACP?；D(zhuǎn)酰酶(MT)β-酮脂酰-ACP合酶(KS)β-酮脂酰-ACP還原酶(KR)β-羥脂酰-ACP脫水酶(HD)烯脂酰-ACP還原酶(ER)②裝載丙二酸單酰CoA：ACP轉(zhuǎn)移酶，MTβ-酮脂酰-ACP合酶(KS)β酮酰ACP合酶，KS③縮合乙酰乙酰ACP④還原β酮酰ACP還原酶，KRD-αβ羥丁酰ACP⑤脫水β-羥脂酰-ACP脫水酶，HD反式丁烯酰ACP烯脂酰-ACP還原酶，ER⑥還原丁酰ACPAT乙酰CoA：ACP轉(zhuǎn)移酶軟脂酸的生物合成⑦釋放動(dòng)物細(xì)胞：終產(chǎn)物是軟脂酰-ACP軟脂酰-ACP硫酯酶ACP、軟脂酸一分子軟脂酸合成時(shí)，8個(gè)2C單位中，第1個(gè)為乙酰CoA，其它7個(gè)為丙二酸單酰CoAH2O（棕櫚酸前體）CH3-C～S-合酶+=OHOOC-CH2-C～SACPO=β-酮脂酰-ACP合酶CH3-C-CH2-C～SACPO=O=+合酶-SH+CO2縮合反應(yīng)中，β-酮脂酰-ACP合酶對(duì)鏈長有專一性，僅對(duì)14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故從頭合成只能合成16C及以下飽和脂酰-ACP。軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）釋放H2O

乙?；D(zhuǎn)移反應(yīng)CH3-C～SCoA=OCH3-C～SACP=O

丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)CoA-SHACP-SHACP脂?；D(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-C～SCOA+ACP-SHHOOC-CH2-C～SACPO=丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-C～SCOAO=+COA-SH縮合反應(yīng)CH3-C～S-合酶+=OHOOC-CH2-C～SACPO=β-酮脂酰-ACP合酶CH3-C-CH2-C～SACPO=O=+合酶-SH+CO2還原反應(yīng)CH3-C-CH2-C～SACPO=O=+NADPH++

H+

β-酮脂酰-ACP還原酶CH3-CH-CH2-C～SACPO-OH=+NADP+

D-β-羥丁酰-ACP選擇丙二酸單酰CoA的意義？脫水反應(yīng)CH3-CH-CH2-C～SACPO-OH==-C-C==CO-CH3-HH～SACPβ-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O（△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）再還原反應(yīng)-C==CO-CH3HH～SACPC-=-

32+NADPH+H+β-烯脂酰-ACP還原酶CH3-CH2-CH-C～SACPO