第25章 脂类代谢 一 脂类的酶促降解 二 脂肪的分解代谢 三 脂肪的合成代谢 四 磷脂的代谢 五 胆固醇的代谢

脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。脂类代谢是指在生物细胞内上述各类物质的生物合成和分解过程。脂类代谢对于生命活动具有重要意义。 （1）脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。脂肪在氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。 （2）许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代谢的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。 （3）人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。

脂肪动员： 贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive tri-glyceride lipase, HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。

一 脂类的酶促降解

磷脂酶A1（B1) CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O—P—O—X 磷脂酶A2（B2) 磷脂酶D 磷脂酶C

二 脂肪的分解代谢 （一）甘油的氧化

甘油经血液输送到肝脏后，在ATP存在下，由甘油激酶催化，转变成-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过程。 -磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。 在哪里进行？

磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。

（二）脂肪酸的β-氧化 脂肪酸的-氧化在线粒体基质中进行

脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子。 脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。

1、脂肪酸的活化 脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。 在脂酰CoA合成酶（外膜）催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA： 两个高能键，总体不可逆

在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。 R-COOH + HSCoA+ ATP R-CO～SCoA + AMP + PPi 脂肪酸硫激酶

HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3 2、进入 在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱）携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。 HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3 3-羟基-4-三甲氨基丁酸

脂酰CoA转运入线粒体 长于10个碳原子的脂酰CoA，不能自由穿梭，需要借助一种特殊的载体肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)才能转运到线粒体内。 脂酰CoA在线粒体膜间腔中的肉毒碱脂酰转移酶I催化下，与肉毒碱反应，生长脂酰肉毒碱。 脂酰肉毒碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA在酶II的作用下，重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱。 肉毒碱再在移位酶帮助下，回到线粒体的膜间腔和细胞质中。

脂酰CoA进入线粒体的过程 * 肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ在哪里？ 线粒体的外膜、膜间隙、内膜外侧 移位酶的两个作用：脂酰肉碱进基质 肉碱回膜间隙 肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ的作用：？

3、-氧化的反应过程 脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。 反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。 如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。

β-氧化过程由四个连续的酶促反应组成： ① 脱氢 ② 水化 ③ 再脱氢 ④ 硫解

β-氧化的反应过程 脱氢 脂酰CoA脱氢酶 水化酶 水化 硫解 硫解酶 β-羟脂酰CoA脱氢酶 再脱氢

3、-氧化：（1）脱氢 脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。

3、-氧化：（2）水化 在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)--羟脂酰CoA

3、-氧化： （3）再脱氢 -羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)--羟脂酰CoA的脱氢。

3、-氧化： （4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰CoA。脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA，一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧化。

脂肪酸-氧化产生的能量 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。软脂酸完全氧化的反应式为： C16H31CO-SCoA + 7 CoA-SH + 7 FAD + NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+

脂肪酸-氧化产生的能量 按照一个NADH产生2.5个ATP，1个FADH2产生1.5个ATP, 1个乙酰CoA完全氧化产生10个ATP计算，1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生108个ATP。 由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个ATP），因此，1分子软脂酸完全氧化净生成 108 – 2 = 106个ATP 效率比葡萄糖高

脂肪酸的β-氧化

脂肪酸β氧化的五个步骤： 1.脂肪酸活化（脂酰CoA合酶），外膜，ATP-AMP 利用肉碱进行穿梭进入基质 2.氧化（脂酰CoA脱氢酶）——烯酰CoA，FADH2 3.水化（烯酰CoA水合酶）——3-羟脂酰CoA 4.氧化（ 3-羟脂酰CoA脱氢酶）——3-酮脂酰CoA，NADH 5.断裂（β酮硫解酶）+CoA——乙酰CoA+少两个碳原子的脂酰CoA 再循环，所以软脂酸经7轮氧化，得8个乙酰COA

不饱和脂肪酸的β氧化 与饱和脂肪酸的前三轮相同 当遇到双键时，由烯酰CoA异构酶将顺式双键异构为反式双键，不需脱氢酶作用，所以少生成1 分子FADH2，即1.5ATP

脂肪酸β-氧化的特点： ① β-氧化过程在线粒体基质内进行； ② β-氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； ③ 需要FAD，NAD，CoA为辅助因子； ④ 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。

（三）脂肪酸氧化的其他途径 1. 奇数碳链脂肪酸的氧化 17碳的脂肪酸氧化成7乙酰CoA和1个丙酰COA 1. 奇数碳链脂肪酸的氧化 17碳的脂肪酸氧化成7乙酰CoA和1个丙酰COA 丙酰CoA经过羧化、异构形成琥珀酰CoA进入柠檬酸循环（P404,P242） 所以生物素、B12等 主要存在于反胄动物体内 2.α氧化： 3.ω氧化

2、-氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。 α-氧化 RCH2COOH RCH(OH)COOH RCOCOOH RCOOH + CO2

CH3(CH2)nCOO- HOCH2(CH2)nCOO- -OOC(CH2)nCOO- 3.-氧化：在动物体中，C10 或C11脂肪酸的碳链末端碳原子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接进入三羧酸循环。

乙酰CoA的结局 TCA循环 合成胆固醇 合成脂肪酸 当还有过多的乙酰CoA时会在肝脏中生成酮体 ——乙酰乙酸，D-β羟丁酸和丙酮

(四) 酮体的生成及利用： 脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 CH3COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3CH(OH)CH2COOH β-羟丁酸 CH3COCH3 丙酮

酮体的生成和利用 1. 酮体的生成（肝组织）

有些组织对酮体的利用甚至优于葡萄糖的利用，如心脏及饥饿时的大脑 脂肪组织 脂肪酸 乳腺 脑 肝脏 酮体 肾脏 肌肉 饥饿时酮体的利用 肠道

1．酮体的生成： 酮体主要在肝脏的线粒体中生成，其合成原料为乙酰CoA。 (1) 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。 2 CH3CO-CoA CH3COCH2CO-CoA + HSCoA 乙酰乙酰硫解酶

* (2) 乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合成酶是酮体生成的关键酶。 CH3COCH2CO-CoA + CH3CO-CoA HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO-SCoA + HSCoA * HMG-CoA合成酶 HMG：β-羟基-β-甲基戊二酸

(3) HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。 HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO-SCoA CH3COCH2COOH + CH3CO-CoA HMG-CoA裂解酶

(4) 乙酰乙酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为β-羟丁酸。 CH3COCH2COOH + NADH + H+ CH3CH(OH)CH2COOH + NAD+ (5) 乙酰乙酸也可自发脱羧生成丙酮。 CH3COCH2COOH CH3COCH3 + CO2 β-羟丁酸脱氢酶

2. 酮体的氧化（肝外组织）（了解） CH3CHOHCH2COOH CH3COCH2COOH 2. 酮体的氧化（肝外组织）（了解） CH3CHOHCH2COOH CH3COCH2COOH CH3COCH2COOH + -OOCCH2CH2COSCoA 琥珀酰辅酶A转硫酶 CH3COCH2COSCoA + -OOCCH2CH2COO- CH3COCH2COOH+ CoASH +ATP 乙酰乙酸硫激酶 CH3COCH2COSCoA + AMP + PPi CH3COCH2COSCoA + CoASH → 2CH3COSCoA

(1) β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。 了解 酮体利用的基本过程为： (1) β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。 CH3CH(OH)CH2COOH + NAD+ CH3COCH2COOH + NADH + H+ β-羟丁酸脱氢酶

(2) 乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。 了解 (2) 乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。 CH3COCH2COOH + HOOCCH2CH2CO-CoA CH3COCH2CO-CoA + HOOCCH2CH2COOH 琥珀酰CoA转硫酶

(3) 乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。 了解 (3) 乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。 CH3COCH2CO-CoA + HSCoA 2 CH3CO-CoA (4) 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解 乙酰乙酰CoA硫解酶

了解 心、肾、脑细胞 心、肾、脑、骨骼肌细胞

丙酮去路 （1）随尿排出 （2）直接从肺部呼出 （3）转变为丙酮酸或甲酰基及乙酰基 （4）中毒、毒性 饥饿 草酰乙酸合成糖 乙酰CoA过多 输出肝脏供能 合成酮体

酮体生成及利用的生理意义： (1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；为什么不异生？ (2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等很多重要器官提供必要的能源。 （3）不能被肝脏和红细胞利用。肝脏没有利用酮体的酶，红细胞没有线粒体

脂肪的合成代谢 脂肪酸分解在线粒体基质中 合成在细胞溶胶中 脂肪动员：储存的脂肪释放出游离的脂肪酸和甘油，并将脂肪酸运到肝脏。 其中，脂肪酸在线粒体的基质中分解 甘油在细胞溶胶中分解

过度的脂肪动员会产生脂肪肝 脂类和糖原的代谢异常 膳食中的胆碱和甲硫氨酸（卵磷脂）会抑制脂肪肝的形成，抗脂肪肝剂、脂蛋白（运输脂质） 胆碱的合成离不开丝氨酸与SAM，丝氨酸提供碳骨架；S-腺酐甲硫氨酸（SAM）提供甲基 过度的脂肪动员导致脂蛋白的减少，影响脂从肝脏的运输

一、脂肪酸的生物合成的准备 乙酰CoA，丙二酸单酰CoA，脂肪酸合酶 1、乙酰-CoA的准备： 是合成底物 但是乙酰-CoA产生于线粒体 脂肪酸的合成在细胞溶胶 必须经过三羧酸转运体系 通过柠檬酸离开线粒体到细胞溶胶 通过苹果酸或丙酮酸进入线粒体

若是通过丙酮酸穿梭则 每输出一分子的乙酰CoA形成1分子NADPH 用于脂肪酸的合成 经柠檬酸-丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙酰CoA运至胞液

2．丙二酸单酰CoA的合成准备： 在乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶受柠檬酸和异柠檬酸的变构激活，受长链脂酰CoA的变构抑制 CH3CO-SCoA + HCO3- + H+ + ATP HOOC-CH2-CO-SCoA + ADP + Pi * 乙酰CoA羧化酶 （生物素）

羧化 转羧 总反应 乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶形成丙二酸单酰CoA 三成分：1.BCCP，生物素羧基载体蛋白，生物素的载体 2.生物素羧化酶 3.转羧酶 羧化 转羧 总反应 耗ATP

3、脂肪酸合酶复合体的准备 合成反应由脂肪酸合成酶系催化。 脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。

在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白（ACP）和7种酶单体所构成的多酶复合体

动物中，7种酶和酰基载体蛋白（ACP），单一的多功能多肽链，有利于不同酶的协作 也是CoA的活性基团 ACP在合成中的作用相当于CoA在分解在中的作用

磷酸基团连接蛋白，巯基连接脂酰基，起转移脂酰基的作用

原核生物脂肪酸合成酶系

真核生物脂肪酸合成酶系

二、脂肪酸合成的步骤 7个酶7个步骤 1.启动 乙酰CoA-ACP 转酰酶 2.装载 丙二酰CoA-ACP 转酰酶

1.启动 乙酰CoA-ACP 转酰酶 2.装载 丙二酰CoA-ACP 转酰酶 3.缩合 β酮酰ACP合酶

4.还原 β酮酰ACP还原酶 5.脱水 β羟酰ACP脱水酶

6.还原 烯酰ACP还原酶 7.释放 软脂酰ACP硫脂酶 与下一个丙二酸单酰ACP作用，再延长两个碳原子，一直到16个 软脂酰ACP+H2O——软脂酸+HS-ACP

从头合成

总反应： 7个ATP是生成丙二酸单酰CoA时需提供 14个NADPH中8个可来自于乙酰CoA的穿梭 另外6个可来自于？

三、脂肪酸合成途径与β氧化的比较： 场所不同 载体不同 穿梭机制：合成使用三羧酸转运，分解使用肉碱机制 都以二碳单位进行代谢，合成需要丙二酸单酰CoA 合成是甲基端开始，分解是羧基端开始 合成需要NADPH，分解需要NAD与FAD 动物体脂肪酸合成代谢的酶在一条多肽链上 以16碳为例，都需经过7个循环

脂肪酸进一步的延长与去饱和 都需要以软脂酸为前体 延长：不同部位延长机制有差异 线粒体：降解的逆反应，NADPH代替FAD 内质网：NADPH代替FAD，用CoA而不是ACP 去饱和：脂酰CoA去饱和酶在第9位碳原子上引入双键 动物缺乏在其他位置引入双键能力 故亚油酸和亚麻酸是必须脂肪酸

线粒体系统（基本是β-氧化的逆过程）

必需脂肪酸： 在饱和脂肪酸中引入双键（加氧酶） （1）亚油酸（Δ9,12—十八二烯酸） （2）亚麻酸（Δ9,12,15—十八三烯酸） （3）花生四烯酸（Δ5,8,11,12—二十四烯酸） 在饱和脂肪酸中引入双键（加氧酶） CH3(CH2)14COSCoA + NADPH + H+ CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COSCoA + NADP+ + 2H2O

四、脂肪酸合成的调节 合成与分解的关系 乙酰CoA羧化酶是限速酶，关键 1.软脂酰CoA反馈抑制 2.乙酰CoA增多（柠檬酸从线粒体到胞外），ATP别构激活 3.共价修饰，去磷酸化即活化（糖原的合成、脂类的合成） 合成与分解的关系 合成中产生的丙二酸单酰CoA可以抑制分解中的肉碱脂酰转移酶I，关闭分解

五、脂质的代谢 1、脂肪的合成（三酰甘油） 获得磷酸甘油的两个途径： 1）甘油 + ATP → 磷酸甘油 + ADP 脂肪动员的甘油运到肝脏：甘油激酶 2）磷酸二羟丙酮 + NADH + H+ → 磷酸甘油 + NAD+ 穿梭机制，磷酸甘油脱氢酶

磷脂酸 CH2OCOR CHOCOR CH2O P CH2OH CHOH CH2O P 2RCOSCoA + + 2CoASH 磷脂酸磷酸酶 酰基转移酶 2RCOSCoA + + 2CoASH 磷脂酸磷酸酶 RCOSCoA CH2OCOR CHOCOR CH2OHCOR CHOHCOR CH2OH 酰基转移酶

2、磷脂的代谢（分解：磷脂酶） 磷脂的合成能力：肝＞肠＞肌肉＞脑组织。 需要CTP的参与，CDP是脂质的重要载体 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过类似代谢途径合成。 合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。

甘油磷脂的代谢： 甘油磷脂的基本结构： CH2-O-CO-R' | R"-CO-O-CH CH2-O-PO3H-X

磷脂酸磷酸酶 二酰甘油 真核生物：CDP 二酰甘油或CDP胆碱 原核生物只能是CDP二脂酰甘油

甘油磷酯合成途径二

卵磷脂的合成（真核） 胆碱（不能在动物体生成）——磷酸胆碱（胆碱激酶） 磷酸胆碱+CTP——CDP胆碱（磷酸胆碱胞苷转移酶）限速酶 或由磷脂酰丝氨酸经SAM甲基化而成

其他甘油磷脂的合成二（同原核生物）

3、 胆固醇的代谢 （一）胆固醇的消化和吸收 1. 再循环（肠肝循环）：食入的胆固醇吸收后又可通过胆汁或肠壁而排入肠腔，它们和膳食中的胆固醇混合在一起而被重新吸收。 2.吸收有限：肠道吸收胆固醇的能力极为有限。

（二）胆固醇的分解和转化 1、转变为胆酸。 初级胆汁酸合成的关键酶是7α-羟化酶。 2、转变成维生素 3. 转变为激素

转化为类固醇激素： 1．肾上腺皮质激素的合成： 2．雄激素的合成： 3．雌激素的合成： 转化为维生素D3：

（三）胆固醇合成的基本过程: HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。 1．乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）： 此过程在胞液和微粒体进行。 2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA →MVA ——脱羧形成5碳的异戊二烯

2．甲羟戊酸缩合生成鲨烯： 6个异戊二烯——鲨烯（30碳） 3．鲨烯环化为胆固醇： 27碳