生物化學(xué)課件 第九章 脂類代謝

第九章脂類代謝

脂肪的分解代謝脂肪的生物合成講授提綱脂肪的分解代謝（重點(diǎn)）脂肪的生物合成脂類主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和類固醇等。脂類代謝對(duì)于生命活動(dòng)具有重要意義。（1）脂肪在動(dòng)物體內(nèi)和植物種子及果實(shí)中大量存儲(chǔ)。脂肪在氧化時(shí)可以比其他能源物質(zhì)提供更多的能量。每克脂肪氧化時(shí)可釋放出38.9kJ

的能量，每克糖和蛋白質(zhì)氧化時(shí)釋放的能量?jī)H分別為17.2kJ和23.4kJ。（2）許多類脂及其衍生物具有重要生理作用。脂類代謝的中間產(chǎn)物是合成激素、膽酸和維生素等的基本原料，對(duì)維持機(jī)體的正常活動(dòng)有重要作用。（3）人類的某些疾病如動(dòng)脈粥樣硬化、脂肪肝和酮尿癥等都與脂類代謝紊亂有關(guān)。

脂類代謝的意義

貯能和供能的主要物質(zhì)脂肪組織貯存脂肪,約占體重10～20%。在某些條件下，是主要的供能物質(zhì)。合理飲食脂肪氧化供能占15～25%?？崭怪狙趸┠苷?0%以上。禁食1～3天脂肪氧化供能占85%。飽食、少動(dòng)脂肪堆積，發(fā)胖。一、脂肪的分解代謝

脂肪動(dòng)員貯存于脂肪細(xì)胞中的脂肪，在3種脂肪酶作用下逐步水解為游離脂肪酸和甘油，并轉(zhuǎn)移到肝臟的過(guò)程，稱脂肪動(dòng)員。過(guò)度的脂肪動(dòng)員可導(dǎo)致發(fā)展成脂肪肝，這時(shí)肝臟被脂肪細(xì)胞所浸滲，變成了非功能的脂肪組織。一、脂肪的分解代謝

（一）甘油的氧化分解（二）脂肪酸的β-氧化

脂肪酸在細(xì)胞質(zhì)中被激活

脂肪酸降解轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體內(nèi)

以二碳單位降解1、脂肪酸β-氧化的概念（1）脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成

長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。

2、脂肪酸β-氧化的過(guò)程

脂肪酸活化在細(xì)胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒體才能代謝。

（2）穿膜（脂酰CoA進(jìn)入線粒體）

脂酰CoA在肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶催化下，與肉毒堿反應(yīng)，生成脂酰肉毒堿，然后通過(guò)線粒體內(nèi)膜。脂酰肉毒堿在線粒體內(nèi)膜的移位酶幫助下穿過(guò)內(nèi)膜，并與線粒體基質(zhì)中的CoA作用，重新生成脂酰CoA,釋放出肉毒堿。肉毒堿在移位酶幫助下，回到線粒體外的細(xì)胞質(zhì)中。長(zhǎng)鏈脂酰CoA的β氧化是在線粒體脂肪酸氧化酶系作用下進(jìn)行的。每進(jìn)行一次

-氧化，需要經(jīng)過(guò)脫氫、水化、再脫氫和硫解四步反應(yīng)，同時(shí)釋放出1分子乙酰CoA。

（3）脂肪酸的β氧化①脫氫脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其α和β碳原子上脫氫，生成△2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。②加水（水合反應(yīng)）

△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-β-羥脂酰CoA。

③脫氫

L-β-羥脂酰CoA在L-β-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去β碳原子與羥基上的氫原子生成β-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。④硫解

在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生1分子乙酰CoA和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。脂酰CoA的β-氧化過(guò)程3、脂肪酸β-氧化的能量計(jì)算脂肪酸β氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為Cn的脂肪酸進(jìn)行β氧化，則需要作（n/2－1）次循環(huán)才能完全分解為n/2個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生（n/2－1）NADH和（n/2－1）個(gè)FADH2；生成的乙酰CoA通過(guò)TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過(guò)呼吸鏈傳遞電子生成ATP。3、脂肪酸β-氧化的能量計(jì)算

以軟脂酸（16C）為例計(jì)算其完全氧化所生成的ATP分子數(shù)：（三）脂肪酸的其它氧化方式

-氧化：在動(dòng)物體內(nèi)，C10或C11脂肪酸的碳鏈末端碳原子（

-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸進(jìn)入線粒體內(nèi)后，可以從分子的任何一端進(jìn)行

-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接進(jìn)入三羧酸循環(huán)。

-氧化：在植物種子萌發(fā)時(shí)，脂肪酸的

-碳被氧化成羥基，生成

-羥基酸。

-羥基酸可進(jìn)一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸，再進(jìn)行正常的

-氧化。二、乙酰CoA的去路酮體的生成與利用酮體的概念在肝臟中，脂肪酸經(jīng)

-氧化生成的乙酰CoA，轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜?、羥丁酸和少量丙酮，這三種物質(zhì)統(tǒng)稱為酮體。這種現(xiàn)象在饑餓或糖尿病狀態(tài)下尤為明顯。酮體是肝臟向肝外組織輸出能量的一種方式。

Ketonebodies限速酶1、酮體的生成Acety-CoAcanbeconvertedtoketonebodiesinliverunderfastinganddiabeticConditions.

*酮體的利用指酮體在肝外組織重新轉(zhuǎn)化為乙酰CoA

。

*肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進(jìn)一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運(yùn)送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。

2、酮體的利用Ketonebodiesareconvertedtoacetyl-CoAinextrahepatictissues.乙酰乙酸在肌肉線粒體中經(jīng)3-酮脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。β-羥丁酸在β-羥丁酸脫氫酶作用下，脫氫生成乙酰乙酸，然后再轉(zhuǎn)變成乙酰CoA而被氧化。丙酮可在一系列酶作用下轉(zhuǎn)變成丙酮酸或乳酸，進(jìn)而異生成糖。

①是生理情況下，肝臟輸出能源的一種形式。②是長(zhǎng)期饑餓情況下、腦、肌肉組織主要的供能物質(zhì)。③是應(yīng)激情況下，防止肌肉蛋白過(guò)多消耗的一種形式。3、酮體生成的生理意義可造成酮血癥、酮尿癥。正常代謝時(shí)血尿酮體含量很少。在饑餓、糖尿病等異常情況下，酮體大量產(chǎn)生。當(dāng)超過(guò)肝外組織所能利用的限度時(shí)，血中酮體含量升高。血中酮體堆積稱“酮血癥”。由于乙酰乙酸和β-羥丁酸降低血液pH，造成“酸中毒”。酮體隨尿排出稱“酮尿癥”。臨床上把糖尿病患者血尿酮體的異常稱為“酮癥”（ketosis）。4、酮體過(guò)量的危害Theformationandexportofketonebodiesinliverunderfastinganddiabeticconditions。（一）飽和脂肪酸的生物合成

生物機(jī)體內(nèi)脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動(dòng)物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢(shì)。脂肪酸合成的碳源主要來(lái)自糖酵解產(chǎn)生的乙酰CoA。

脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要CO2和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。

三、脂類的合成1、脂肪酸合成概述脂肪酸合成部位在胞液中。脂肪酸合成在肝臟、脂肪組織特別活躍。脂肪酸合成的碳源是乙酰-CoA，提供最初的兩個(gè)C原子，以后延長(zhǎng)的2C單位由乙酰-CoA的活化形式丙二酸單酰CoA（重要的三碳單元中間體）提供。脂肪酸合酶（Fattyacidsynthase）只合成軟脂酸（C16），進(jìn)一步的延長(zhǎng)和去飽和由其他酶體系完成。載體：酰基載體蛋白（ACP）activesite

ACP的結(jié)構(gòu)2、脂肪酸合成步驟①乙酰-CoA從線粒體運(yùn)輸?shù)桨麧{。

②丙二酸單酰CoA（malonyl-CoA）的生成。③脂肪酸碳鏈的延伸。

①乙酰-CoA從線粒體運(yùn)輸?shù)桨麧{檸檬酸穿梭系統(tǒng)：analternativeroutetoNADPHinadditiontothepentosephosphatepathway!Acetyl-CoA從線粒體運(yùn)輸?shù)桨麧{。

②丙二酸單酰CoA的生成CH3CO~SCoA+HCO3-+ATP

乙酰CoA羧化酶Mn2+、生物素

HOOC-CH2CO~SCoA+ADP+Pi

丙二酸單酰CoA③脂肪酸碳鏈的延伸（脂肪酸合酶）

以軟脂酸（16碳）為例（在細(xì)胞液中進(jìn)行）。催化該合成反應(yīng)的是脂肪酸合酶復(fù)合體，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒(méi)有酶活性的脂?；d體蛋白（ACP）為中心，組成一簇。裝載縮合還原脫水還原④軟脂酸（16碳）的合成

至此，生成的丁酰-ACP比開(kāi)始的乙酰-ACP多了兩個(gè)碳原子；然后丁?；?gòu)腁CP上轉(zhuǎn)移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復(fù)以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應(yīng)，每次重復(fù)增加兩個(gè)碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經(jīng)過(guò)7次重復(fù)后合成軟脂酰-ACP，最后經(jīng)硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。

每合成1個(gè)軟脂酸需要消耗7ATP和14NADPH。

④軟脂酸（16碳）的合成不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內(nèi)含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個(gè)不飽和鍵）、油酸（18C，一