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脂 类 代 谢 第九章 本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。 思考 脂类代谢 返回
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目 录 第一节 脂类在体内的消化吸收和转运 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的生物合成 第四节 磷脂和糖脂的代谢 第五节 胆固醇的代谢
目 录 第一节 脂类在体内的消化吸收和转运 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的生物合成 第四节 磷脂和糖脂的代谢 第五节 胆固醇的代谢 第六节 脂代谢调节
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生 物 体 内 的 脂 类 酰基甘油酯 单纯脂类 蜡 磷脂 含有脂肪酸 脂类 复合脂类 糖脂、硫脂 萜 类 非皂化脂类 不含脂肪酸 甾醇类
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酰基甘油酯 CH2 —O—C—R1 O CH —O—C—R2 —O—C—R3
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几种糖脂和硫酯 2,3-双酰基-1--D-葡萄糖-D-甘油 6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)
2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油
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脂类的消化吸收和运转 一、脂类的消化和吸收 二、脂类的转运和脂蛋白的作用 1、脂类的消化 2、脂类的吸收 乳麋微粒（CM）
极低密度脂蛋白VLDL 脂蛋白的种类 低密度脂蛋白LDL 高密度脂蛋白HDL
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脂肪的酶促水解
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（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）
甘 油 的 转 化 甘油激酶 磷酸甘油脱氢酶 异构酶 磷酸酶 （实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）
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第二节 脂肪的分解代谢 一、脂 肪 的 水 解 二、甘 油 的 转 化 三、脂肪酸的分解代谢 四、酮体的代谢
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三、脂 肪 酸 的 分 解 代 谢 1、饱和脂肪酸的氧化分解途径 β-氧化作用 α-氧化作用 ω-氧化作用 2、不饱和脂肪酸的氧化
CH3-(CH2)n - CH2 - CH2 -COOH β-氧化作用 α-氧化作用 ω-氧化作用 2、不饱和脂肪酸的氧化 3、奇数碳链脂肪酸的氧化
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1、饱和脂肪酸的β-氧化作用 脂肪酸的活化和转运 β-氧化的生化过程 β-氧化过程中能量的释放及转换效率
（1） β-氧化作用的概念及试验证据 （2） β-氧化过程 脂肪酸的活化和转运 β-氧化的生化过程 β-氧化过程中能量的释放及转换效率
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β-氧化作用的概念及试验证据 概 念 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。
概 念 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。 -CH2-(CH2)2n+1-COOH -CH2-(CH2)2n-COOH -COOH（苯甲酸） -CH2COOH（苯乙酸） 奇数碳原子： 偶数碳原子：
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脂肪酸的活化和转运 a、脂肪酸的活化 + b、脂酰CoA的运转 肉毒碱的作用 O O R-C-SCoA R-C-OH CoA-SH
ATP AMP+PPi b、脂酰CoA的运转 肉毒碱的作用
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油酰基的β氧化作用 油酰基CoA（ 9 18：1） 3-顺- 十二碳烯酯酰CoA 2-反- 十二碳烯酰CoA
CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA 油酰基CoA（ 9 18：1） β-氧化,三次循环 油酰基的β氧化作用 CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA 3-顺- 十二碳烯酯酰CoA H 烯酯酰CoA异构酶 CH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoA H 2-反- 十二碳烯酰CoA 烯酯酰CoA水化酶 OH CH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H 再开始β-氧化 6CH3-CO-CoA
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β-氧化的生化历程 + a、脱氢 b、水化 c、再脱氢 d、硫解 Ｏ R-CH2 - CH2C-SCoA Ｏ R-CH=CH-C-SCoA
|| Ｏ R-CH=CH-C-SCoA a、脱氢 || b、水化 OH O R-CH-CH2C~SCoA c、再脱氢 O O R-C-CH2C~SCoA O R-C~ScoA CH3C~SCoA || + d、硫解
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β-氧化的主要生化反应 + Ｏ RCH=CH-C-SCoA β-烯脂酰CoA 脂酰CoA Ｏ RCH2CH2C-SCoA 酯酰CoA脱氢酶
FAD FADH2 △2-烯酰CoA水化酶 H2O OH O RCHCH2C~ScoA β-羟脂酰CoA || β-羟脂酰CoA脱氢酶 NAD + NADH O R-C~ScoA 脂酰CoA CH3C~SCoA 乙酰CoA || + O O RCCH2C-SCoA β-酮酯酰CoA || 硫解酶 CoASH
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氧化的生化历程 TCA + 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA H20 H2O
RCH2CH2CO-SCoA FAD FADH2 脂酰CoA 脱氢酶 H20 呼吸链 RCH=CH-CO-SCoA 氧化的生化历程 H2O β-烯脂酰CoA 水化酶 RCHOHCH2CO~ScoA NAD + NADH β-羟脂酰CoA 脱氢酶 H20 呼吸链 RCOCH2CO-SCoA β-酮酯酰CoA 硫解酶 CoASH 脂酰CoA R-CO~ScoA + CH3CO~SCoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA TCA 乙酰CoA ATP 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA
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β-氧化过程中能量的释放及转换效率 例：软脂酸 CH3(CH2)14COOH 净生成：108 – 2 = 106 ATP 33
7次β-氧化 10 ATP 8 乙酰CoA 80 ATP 2.5 ATP 7 NADH 17.5 ATP 108 ATP 1.5 ATP 7 FADH2 10.5 ATP 净生成：108 – 2 = 106 ATP 能量转换率 = -30.54KJ 106 -9730KJ 100% = 33
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脂肪酸的α-氧化作用 RCH2COOH O2 RCH(OOH)COOH CO2 RCHO O2 RCH(OH)COOH H2O
NAD + NADH +H+ 过氧化 羟化 RCH(OH)COOH NAD + H2O NADH +H+ RCOCOOH NAD + NADH +H+ RCOOH CO2
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脂肪酸的ω氧化作用 CH3(CH2)n COO-
HOCH2(CH2)n COO- OHC(CH2)n COO- -OOC(CH2)n COO- O2 NAD(P) + NAD(P)H+H+ NAPD + NADPH+H+ 混合功能氧化酶 醇酸脱氢酶 醛酸脱氢酶 脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。
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酯酰CoA进入线粒体基质示意图 β-氧化 肉毒碱 肉毒碱 酯酰肉毒碱 酯酰肉毒碱 CoASH R-C-OH 外侧 内侧 ATP CoASH
AMP+PPi N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO- O R-C-S-CoA 酯酰肉毒碱 CoASH 肉毒碱 O R-C-S-CoA 肉毒碱 载体 O R-C N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- 酯酰肉毒碱 CoASH 线粒体内膜
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丙酸的代谢 ATP、CoASH 硫激酶 羧化酶 ATP、CO2 生物素 三羧酸循环 变位酶 CoB12 琥珀酰CoA 甲基丙二酸单酰CoA
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酮体的代谢 脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。 酮体的生成 酮体的分解 生成酮体的意义
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酮体的生成 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合成酶 HMGCoA裂解酶
硫解酶 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA CoASH CH3COSCoA HMGCoA合成酶 CoASH HMGCoA裂解酶 CH3COCH2COOH CH3CHOHCH2COOH 乙酰乙酸 丙酮 --羟丁酸 脱氢酶 CO2 NADH+H+ NAD+ CH3COCOOH 脱羧酶 HOOCCH2-C-CH2COSCoA | CH3 OH 羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）
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酮体的分解 2 --羟丁酸 乙酰乙酸 转移酶 硫解酶 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA --氧化 脱氢酶 NAD+ NADH+H+
琥珀酸 硫解酶 2 乙酰CoA CoASH 乙酰乙酰CoA
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第三节 脂肪的生物合成 一、脂肪酸的生物合成 二、磷酸甘油的生物合成 三、三酰甘油的生物合成
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脂肪酸的生物合成 1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成 2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长 3、不饱和脂肪酸的合成
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软脂酸的从头合成 （1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白 (acyl carrier protein，ACP)
（2）乙酰CoA运转：柠檬酸循环 （3）乙酰CoA活化： 丙二酸单酰ACP的形成 （4）脂肪酸生物合成的反应历程
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脂肪酸合成酶系结构模式 ACP 中央巯基SH ④ ③ ② ⑤ ⑥ ① ①乙酰CoA:ACP转移酶 ②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶
③β-酮脂酰-ACP合酶 ④ β-酮脂酰-ACP还原酶 ⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶 ⑥ 烯脂酰-ACP还原酶
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脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构 CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺 辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺 4-磷酸泛酰巯基乙胺 HS A HS
CH2-Ser-ACP HS 辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺 CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺 A HS 4-磷酸泛酰巯基乙胺
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丙二酸单酰ACP的形成： 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA CoA 丙二酸单酰ACP ACP 乙酰CoA 羧化酶生物素 O CH3C-S~CoA
|| ATP ADP+Pi || O HOOC-CH2-C-S-CoA 丙二酸单酰CoA + HCO3- 乙酰CoA 羧化酶生物素 ACP CoA || O HOOC-CH2-C-S-ACP 丙二酸单酰ACP
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+ 脂肪酸从头合成的生化历程 a、缩合 b、加氢 c、脱水 d、加氢 O CH3C~SACP 丙二酸单酰ACP O O
|| O HOOC-CH2-C-S-ACP 丙二酸单酰ACP || + 脂肪酸从头合成的生化历程 CO2 a、缩合 O O CH3-C-CH2 - C~SACP b、加氢 O H O CH3-C-CH2 - C~SACP H Ｏ CH3-CH=CH-C-SACP c、脱水 || Ｏ CH3-CH2 - CH2 - C-SACP d、加氢 ||
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软脂酸合成的反应流程 进位 链的延伸 水解 ① ⑥ ② ⑤ ④ ③ O O CH3C-S || H2O 软脂酸 CH3CH2CH2CO-S
HSCoA 乙酰S~CoA ① NADP+ NADPH ⑥ 软脂酸合成的反应流程 O CH3C-S || SH CH3CH=CHCO-S SH 丙二单酰-SCoA CoASH ② H2O ⑤ CH3CHCH2CO-S SH OH CH3CO-S HOOCCH2CO-S CH3COCH2CO-S SH NADP+ NADPH ④ ③ CO2
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脂肪酸生物合成的反应历程 ACP β-酮丁酰ACP 丁酰ACP NADP+ β-羟丁酰ACP NAD P+ NADPH+H+ H2O
CH3COCH2C0-SACP 丁酰ACP CH3CH(OH) CH2C0-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP β-酮丁酰ACP β-羟丁酰ACP CH3COCoA CH3COACP HOOCCH3COACP HOOCCH3COCoA CO2 + ACP C2 NADPH+H+ NAD P+ NADP+ H2O CH3(CH2)14C0-SACP +CO2 ACP
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+ O O O O HO-C-CH2C-S-ACP CH3C~SACP CH3COCH2C-SACP || || 缩合酶 丙二酸单酰-ACP
CoASH NAD P+ NADPH β-酮丁酰ACP还原酶 OH O CH3-CH-CH2-C-S-ACP β-羟丁酰-ACP || β-羟丁酰ACP脱水酶 H2O O CH3CH CH-C-S-ACP = α,β-烯丁酰ACP || 丁酰CoA Ｏ CH3 CH2CH2C-SACP β-烯丁酰ACP还原酶 NADP+ NADPH
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乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转
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羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图 CO2 COO-
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线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长 （1）线粒体脂肪酸延长酶系: 延长短链脂肪酸，其过程是β-氧化逆过程。
（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。 脂肪酸碳链延长的不同方式 细胞内进行部位 动物 植物 线粒体 内质网 叶绿体、前质体 内质网 加入的一碳单位 酯酰基载体 电子供体 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰CoA CoA CoA ACP NAD(P)H NADPH NADPH 不明确
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不饱和脂肪酸的合成 (1)需氧途径 （2）厌氧途径
NADPH+H+ NADP+ FAD 2Fe 去饱和酶 RCH2-CH2- RCH＝CH- 2e O2+4H+ 2H2O 4e （黄素蛋白） 动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白 （2）厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、 -羟葵酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、 -稀葵酰-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。
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(3)多烯脂酸的形成 C18:0(硬脂酸) △9-C18:1(油酸) △6，9-C18:2 △11-C20:1 △8，11-C20:2
-2H,去饱和 +C2 延长 △9-C18:1(棕榈油酸) C18:0(硬脂酸) (3)多烯脂酸的形成 -2H,去饱和 +C2 延长 △9-C18:1(油酸) △11-C18:1 -2H 去饱和 +C2 延长 （顺-十八碳烯-11-酸） △6，9-C18:2 △11-C20:1 +C2 延长 +C2 延长 △8，11-C20:2 △13-C22:1 -2H 去饱和 +C2 延长 △5，8，11-C20:3 △15-C24:1 （二十碳三烯酸） （二十四碳烯酸）
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（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）
甘 油 的 合成 甘油激酶 磷酸甘油脱氢酶 异构酶 磷酸酶 （实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）
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磷酸甘油酯酰转移酶 三酰甘油的生物合成 磷酸甘油酯酰转移酶 磷酸酶 二酰甘油酯酰转移酶
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动植物中不饱和脂肪酸合成的比较
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脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同
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第四节 磷脂和糖脂的降解与合成 一、磷脂的结构及降解 二、磷脂的生物合成 三、糖脂的合成与分解
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磷脂酸 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰甘油
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磷脂酶 C 磷脂酶 D 磷脂酶 A2(B2) 磷脂酶 A1(B1) 磷脂酶的作用部位
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乙醇胺和胆碱的活化 HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N(CH3)3 P OCH2CH2NH2 P OCH2CH2N(CH3)3 +
ATP ADP ATP ADP 乙醇胺激酶 胆碱激酶 P OCH2CH2NH2 P OCH2CH2N(CH3)3 磷酸乙醇胺 CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶 CTP PPi CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶 CTP PPi + CDP-OCH2CH2NH2 CDP-OCH2CH2N(CH3)3 CDP-乙醇胺 CDP-胆碱
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磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成 H3N-CH2-CH3-O P (CH3)3N-CH2-CH3-O P 葡萄糖 3-磷酸甘油
2 RCOCoA 2 CoA 转酰酶 1，2-甘油二酯磷脂酸 磷酸酯酶 Pi 1，2-甘油二酯 转移酶 CDP-胆碱 CMP CDP-乙醇胺 CMP H3N-CH2-CH3-O P (CH3)3N-CH2-CH3-O P -甘油二酯 -甘油二酯 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱
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糖脂的代谢 1、糖脂的合成 2、糖脂的分解
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第五节 胆固醇的代谢 一、胆固醇的合成 二、胆固醇的转化
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胆固醇合成 同位素示踪实验证明，复杂的胆固醇分子能在动物体内由小分子物质乙酸缩合而成，乙酰CoA为合成胆固醇的原料。
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胆固醇的转化 动物体内胆固醇可转变成类固醇如：孕酮、肾上腺皮质激素、雌激素、VitD3胆酸等。
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第六节 脂代谢的调节 一、激素对脂代谢的调节 二、脂肪酸合成的调节 三、脂类代谢的紊乱（自学）
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激素对脂代谢的调节 脂肪动员激素 ATP cAMP （肾上腺素、生长激素等） （第一信使） 受体 修饰受体 腺苷酸环化酶（无活性）
腺苷酸环化酶（有活性） ATP cAMP （第二信使） 蛋白质激酶（无活性） 蛋白质激酶（有活性） 激素敏感性脂酶（无活性） 激素敏感性脂酶 （有活性） 甘油三脂 脂肪酸+甘油
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胰高血糖素、肾上腺素（引发磷酸化/活化）
柠檬酸 胰岛素（引发磷酸化/活化） 柠檬酸裂解酶 脂肪酸合成的调节 丙酮酸脱氢酶复合体 乙酰-CoA 丙酮酸 乙酰-CoA羧化酶 胰高血糖素、肾上腺素（引发磷酸化/活化） 丙二酸单酰-CoA 软脂酸-CoA
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乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节 P 蛋白质磷酸酶 Pi 乙酰-CoA羧化酶 多聚体 乙酰-CoA羧化酶单体 cAMP—依赖蛋白质激酶
（有活性） （无活性） cAMP—依赖蛋白质激酶 ADP ATP
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脂肪代谢和糖代谢的关系 氧化 合成 植物和微生物 三羧酸循环 乙醛酸循环 糖原（或淀粉） 甘油 1，6-二磷酸果糖 三酰甘油 3-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮 PEP 丙酮酸 甘油 三酰甘油 3-磷酸甘油 脂肪酸 合成 氧化 草酰乙酸 乙酰 CoA 植物和微生物 苹果酸 三羧酸循环 乙醛酸循环 延胡索酸 琥珀酸
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问答题 1、从以下几方面比较饱脂肪酸的β-氧化与生物合成的异同：反应的亚细胞定位，酰基载体，C2单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。 2、脂肪组织中己糖激酶缺失为什麽导致脂肪合成障碍？ 3、简述油料作物种子萌发脂肪转化成糖的机理。 名词解释 α－氧化 β－氧 ω－氧化 ACP 乙醛酸循环
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脂肪酸β－氧化和从头合成的关系 a. 两条途径运行方向相反
β－氧化：每经历一次脱氢、加水、脱氢、裂解的循环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰CoA。 从头合成：每经历一次缩合、还原、脱水、还原的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。 b. 两条途径的中间产物基本相同
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