第八章 脂類代謝

第八章脂類代謝一、脂類的消化、吸收、轉(zhuǎn)運和儲存二、脂肪的分解代謝三、脂肪的合成代謝

本章主要介紹脂類（主要是脂肪）物質(zhì)在生物體的分解及合成代謝。要求學(xué)生重點掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑—β-氧化和從頭合成途徑，了解脂類物質(zhì)的功能和其他的氧化分解途徑。學(xué)習(xí)目標(biāo)生物體內(nèi)的脂類脂類單純脂類復(fù)合脂類非皂化脂類?；视王ハ灹字侵?、硫脂萜類甾醇類含有脂肪酸不含脂肪酸異戊二烯脂類,不含脂肪酸,不能進行皂化。一、脂類的消化、吸收、轉(zhuǎn)運和儲存（一）脂類的消化小腸上段：主要消化場所脂類微團甘油一脂、溶血磷脂、長鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、磷脂酶等水解乳化(二)脂類的吸收十二指腸下段、空腸上段混合微團小腸粘膜細胞內(nèi)乳糜微粒門靜脈肝臟擴散重新酯化載脂蛋白結(jié)合乳糜微粒小腸粘膜脂肪脂蛋白十二指腸空腸血液

乳麋微粒CM極低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的種類(三)脂類的轉(zhuǎn)運和脂蛋白的作用（按密度大小分）

分類：4類顆粒密度CM大小VLDLLDLHDL小大

(1)乳糜微粒（CM）小腸粘膜細胞中生成主要功能:外源性甘油三酯轉(zhuǎn)運至脂肪、心和肌肉等肝外組織而利用，同時將食物中外源性膽固醇轉(zhuǎn)運至肝臟；（2）極低密度脂蛋白(VLDL)肝臟內(nèi)生成，體內(nèi)轉(zhuǎn)運內(nèi)源性甘油三酯的主要方式；（3）低密度脂蛋白(LDL)由VLDL轉(zhuǎn)變功能:將肝臟合成的內(nèi)源性膽固醇運到肝外組織保證組織細胞對膽固醇的需求（4）高密度脂蛋白(HDL)肝臟和小腸中生成主要功能:將肝外細胞釋放的膽固醇轉(zhuǎn)運到肝臟防止膽固醇在血中聚積、防止動脈粥樣硬化血漿脂蛋白的組成、性質(zhì)及功能二、脂肪的分解代謝（一）脂肪的水解脂肪酶二酰甘油脂肪酶一酰甘油脂肪酶甘油激酶磷酸甘油脫氫酶異構(gòu)酶（二）甘油的轉(zhuǎn)化（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成)）（三）脂肪酸的分解代謝a.脂肪酸β-氧化作用1、β-氧化作用的概念

脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基端的β-碳原子上進行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位（乙酰CoA）飽和脂肪酸的β-氧化作用

（3）β-氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率2、氧化過程1、β-氧化作用的概念及試驗證據(jù)（1）

脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運（2）β-氧化的生化過程

試驗證據(jù)1904,F.Knoop,苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗β-氧化學(xué)說-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體外膜：脂酰CoA合成酶催化脂肪酸與CoA-SH：脂酰CoA（活化）。反應(yīng)不可逆2、氧化過程1）、脂肪酸活化為脂酰CoA（胞漿）脂肪酸氧化酶系：線粒體基質(zhì)長鏈脂酰CoA（12C以上）不能直接透過線粒體內(nèi)膜與肉毒堿(carnitine)結(jié)合:脂酰肉堿,進入線粒體基質(zhì)肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CAT-Ⅰ和CAT-II)催化：2）、脂酰CoA進入線粒體β-氧化的限速步驟，CAT-Ⅰ是限速酶丙二酸單酰CoA是強烈的競爭性抑制劑。）OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂酰CoA(3)再脫氫NAD+NADH+H+L-β-羥脂酰CoA脫氫酶(4)硫解CH3CO~SCoA乙酰CoARCH2CO~SCoA脂酰CoA(14C)（1）（2）（3）（4）β-酮脂酰CoARCH2C~SCoAOCH2COCoA-SHβ-酮脂酰CoA硫解酶

3ATP呼吸鏈重復(fù)反應(yīng)

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脫氫酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羥脂酰CoA脫氫酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoAATPH20呼吸鏈H20呼吸鏈

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰CoA-氧化的生化歷程β-氧化的生化歷程a、脫氫b、水化c、再脫氫

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2-

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||1分子軟脂酸(16C)：活化生成軟脂酰CoA7次β-氧化總反應(yīng)式:軟脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)4）、β-氧化的能量生成β氧化：乙酰CoA、NADH和FADH2碳原子數(shù)：Cn脂肪酸，β氧化（n/2－1）次循環(huán)n/2個乙酰CoA，（n/2-1）NADH、（n/2-1）FADH2

乙酰CoA：TCA，CO2、H2O，釋放能量

NADH、FADH2：呼吸鏈傳遞電子生成ATP生成ATP數(shù)量：

1分子軟脂酸徹底氧化:(2×7)+(3×7)+(12×8)=131分子ATP

脂肪酸活化，消耗ATP的2個高能磷酸鍵凈生成：129分子ATP脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個碳原子的脂肪酸RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+過氧化羥化b.脂肪酸的α-氧化作用α-羥脂酸α-酮酸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c.脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸末端甲基（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（四）酮體的生成和利用1、酮體脂肪酸在肝臟中不完全氧化的中間產(chǎn)物

β－羥丁酸（70％）CH3CH(OH)CH2COOH

乙酰乙酸（30％）CH3COCH2COOH

丙酮（極微）CH3COCH3統(tǒng)稱原料：乙酰CoA脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產(chǎn)物2、酮體的生成3、酮體的利用酮體：肝臟合成，肝臟缺乏利用酮體的酶，不能利用酮體進入血液，輸送到肝外組織利用CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3COCH2CO-SCoA乙酰乙酰CoAATP+CoA-SHPPi+AMP2PiCH2COOHCH2CO-CoACH2COOHCH2COOH乙酰CoACH3CO-CoAβ-羥丁酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羥丁酸脫氫酶NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸轉(zhuǎn)移酶乙酰乙酰CoA合成酶H2OHSCoA硫解酶心、腎、腦和骨胳肌此酶活性高(10倍)CH2COOHCH2COOHTCA琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶：催化進行氧化利用時，乙酰乙酸：24分子ATPβ-羥丁酸：27分子ATP乙酰乙酸硫激酶：催化進行氧化利用時，乙酰乙酸：22分子ATPβ-羥丁酸：25分子ATP4.酮體生成的生理意義1).酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細血管壁。是輸出脂肪能源的一種形式。2).長期饑餓時，酮體供給腦組織50~70%的能量。3).禁食、應(yīng)激及糖尿病時，心、腎、骨骼肌攝取酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供腦和紅細胞所需。并可防止肌肉蛋白的過多消耗。4).長期饑餓和糖尿病時，脂肪動員加強，酮體生成增多。當(dāng)肝內(nèi)產(chǎn)生酮體超過肝外組織氧化酮體的能力時，血中酮體蓄積，稱為酮血癥。尿中有酮體排出，稱酮尿癥。二者統(tǒng)稱為酮體癥(酮癥).可導(dǎo)致代謝性酸中毒，稱酮癥酸中毒。酮血癥（ketonemia）正常生理條件，血中酮體的含量極低，0.078～0.49mmol/L饑餓、高脂低糖膳食、糖尿?。褐緞訂T加強，肝中酮體生成過多，超過肝外組織利用能力血中酮體升高。臨床意義：正常成人24小時尿內(nèi)含量分別為25mg,9mg和3mg，因含量少，用一般方法無法檢出。當(dāng)糖類代謝發(fā)生障礙時，脂肪的分解代謝增加，所產(chǎn)生的酮體（嚴重者可使血漿酮體高達3～4g/L）超過肝外組織所能利用，即積聚在體內(nèi)，可引起酸中毒。尿內(nèi)出現(xiàn)酮體，是代謝性酸中毒的表現(xiàn)。陽性見于糖尿病酮癥酸中毒、嚴重的妊娠中毒性休克，還可見于中毒（如：磷、乙醚、氯仿等）、熱性?。ㄈ纾簜?、麻疹、猩紅熱、肺炎、敗血癥、急性風(fēng)濕熱、急性粟粒性結(jié)核等）及驚厥時。另外，分娩后以及攝入多量脂肪和蛋白質(zhì)、重癥不能進食（如食道癌等）或進食而不攝入糖類時，均可因體內(nèi)缺乏，大量分解脂肪而致尿中酮體陽性。正常值：陰性動物：7種不同功能的酶、酰基載體蛋白（ACP)一條肽鏈上的七個功能區(qū)（結(jié)構(gòu)域）

一個基因編碼酵母：6個酶、ACP定位于兩條肽鏈大腸桿菌：6個酶、ACP，共七條肽鏈三、脂肪的合成代謝1、脂肪酸合成酶系（一）脂肪酸的生物合成原料來源：乙酰CoA：糖氧化、β-氧化、氨基酸氧化線粒體NADPH：磷酸戊糖途徑（胞漿）CH2-Ser-ACPHS輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA：也有4-磷酸泛酰巰基乙胺AHS4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA－SH與ACP－SH的比較ACP①②③④⑤⑥中央巰基SH外圍巰基SH①ACP－脂?；D(zhuǎn)移酶②ACP－丙二酰轉(zhuǎn)移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶④β-酮脂酰-ACP還原酶

⑤β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥烯脂酰-ACP還原酶

7長鏈脂酰基硫解酶脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式β-烯丁酰ACPCH3COCH2C0-SACP

丁酰ACPCH3CH(OH)CH2C0-SACP

CH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACP

β-酮丁酰ACPβ-羥丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNADP+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP①②縮合③還原④脫水⑤⑥再還原軟脂肪酸7硫解2、脂肪酸生物合成的反應(yīng)歷程

乙酰CoA＋7丙二酸單酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O軟脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH脂肪酸合成酶系（7次循環(huán)）軟脂酸合成的總反應(yīng)區(qū)別點從頭合成β—氧化細胞中發(fā)生部位細胞質(zhì)線粒體?；d體ACP-SHCoA-SH二碳片段的加入與裂解方式丙二酰單酰CoA乙酰CoA電子供體或受體NADPHFAD、NAD+酶系七種酶和一個蛋白質(zhì)組成復(fù)合物四種酶原料轉(zhuǎn)運方式肉堿穿梭系統(tǒng)檸檬酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)羥脂酰化合物的中間構(gòu)型D-型L-型對二氧化碳和檸檬酸的需求要求不要求能量變化消耗7個ATP和14NADPH產(chǎn)生106個ATP脂肪酸從頭合成與β-氧化比較軟脂酰CoA或軟脂酸滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體脂肪酸碳鏈延長酶系催化更長碳鏈的飽和脂肪酸4、脂肪酸碳鏈的延長延長途徑線粒體延長途徑：β-氧化的逆過程NADPH2：作為供氫體參與第二次還原反應(yīng)?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)延長途徑：從頭合成類似輔酶A：酰基載體丙二酰輔酶A：提供二碳單位葡萄糖CH2OHC=OCH2OHNADH+H+NAD+磷酸甘油脫氫酶CH2OHCCH2O-HO—PCH2OCOR