第九章 脂类代谢 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

目 录 第一节 生物体内的脂类 极其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 目 录 第一节 生物体内的脂类 极其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

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

酰基甘油酯 CH2 —O—C—R1 O CH —O—C—R2 —O—C—R3

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

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

脊椎动物食物脂类 的消化与吸收 乳糜微粒

五、蜡（Waxes）-贮存能量及防水外被 生物体的蜡由长链的饱和及不饱和脂肪酸(14-16C)与长链的醇（16-30C）形成的酯，蜂蜡的主要成分。 蜡的熔点为60-80°C，较甘油酯的为高。 蜡因其防水性和坚硬度有广泛应用，脊椎动物一些皮腺分泌的蜡质保护它们的毛发和皮肤以保持它们的柔顺、润滑及防水；鸟类尤其水鸟由口腺分泌蜡质而使它们的羽毛不透水；一些热带植物被一层蜡质包裹以抵抗寄生物和水分的过分蒸腾。 生物的蜡有一定的药学、化妆品及其他工业用途，如用于洗涤剂、油膏及擦光剂等。

生物蜡

脂肪的酶促水解

（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)）

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

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 4.其它组织脂肪酸的氧化

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

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：

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

1、单不饱和脂肪酸的氧化

单不饱和脂肪酸的氧化

2、多不饱和脂肪酸的氧化

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

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

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

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

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

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。

酯酰CoA进入线粒体基质示意图 2 1 3 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 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 2 1 3 O R-C N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- 酯酰肉毒碱 CoASH 1.肉毒碱转酯酰基酶Ⅰ 2.肉毒碱转酯酰基酶Ⅱ 3.肉毒碱-酯酰肉毒碱通透酶 线粒体内膜

丙酸的代谢Ⅰ 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

（2）、丙酸代谢Ⅱ

六、过氧化物酶体也氧化脂肪酸 线粒体是细胞脂肪酸氧化的主要场所，但一定细胞的特定膜结构也会氧化脂肪酸，过氧化物酶体(Peroxisomes)可以以与线粒体相似但不完全相同的方式氧化脂肪酸。 过氧化物酶体氧化脂肪酸四步反应的第一步黄素蛋白脱氢酶催化脱氢生成FADH2，电子直接传递给O2生成H2O2，后者被过氧化氢酶分解解毒。

线粒体、微粒体及乙醛酸体中-氧化的比较

植物乙醛酸循环体和过氧化物酶体利用-氧化提供合成前体 植物体脂肪酸氧化不在线粒体，而在叶组织的过氧化物酶体和萌发种子的乙醛循环体中，植物中乙醛酸循环体和过氧化物酶体的结构和功能相似，乙醛酸循环体仅发生于萌发的种子，可看成特化的过氧化物酶体。 植物乙醛酸循环体和过氧化物酶体-氧化的生物学作用是由贮存脂提供生物合成的前体物质，而不是重要的供能代谢途径。事实上植物线粒体不含-氧化的酶。

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

酮体的生成（主要为肝脏） 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）

酮体的分解（肝外组织） 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

酮体生成的意义 肝脏产生的酮体在肝外组织中被氧化，心肌、肾上腺皮质和脑组织等在糖供应不足时，都可以酮体提供能量。 在长期饥饿和患糖尿病时，脑中75%的酮体来自于酮体。 酮体在血液内积累会造成血液PH的下降，引起酮血症和酸中毒。

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

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

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

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

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

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

+ 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 ||

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

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

+ 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

乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转

乙酰CoA的转运

羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图 CO2 COO-

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

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。

(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）

（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)）

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

动植物中不饱和脂肪酸合成的比较

脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同

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

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

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

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

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

糖脂的代谢 1、糖脂的合成 2、糖脂的分解

第五节 胆固醇的代谢 一、胆固醇的合成 二、胆固醇的转化

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。

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。

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）

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

3、激素激发贮存脂肪的动员 当激素接受能量需要的信号时，脂肪组织贮存的脂肪被动员（脱离贮存），脂肪分解产生的脂肪酸和甘油被运输到可以氧化脂肪酸产能的组织（骨骼肌、心脏和肾上腺皮质）氧化产能。

脂肪动员是由于低血糖引发分泌的肾上腺素和胰高血糖素与脂肪细胞表面的受体结合活化腺苷酸环化酶产生cAMP，cAMP依赖的蛋白激酶磷酸化并活化激素敏感的甘油三酯酯酶，水解甘油三酯。产生的脂肪酸由脂肪细胞释放进入血液，血清白蛋白（Mr 62000）非共价结合脂肪酸（1：10），并运输至骨骼肌、心脏和肾上腺皮质。 运输的脂肪酸解离进入细胞氧化供能。

3、脂肪组织贮存的甘油三酯的动员

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

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

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

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

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