第九章 脂类代谢 脂肪的分解代谢 脂肪的生物合成

第一节 脂肪的分解代谢 一、脂肪的水解

二、甘油的分解

三 、 脂肪酸的氧化分解 生物体内的脂肪酸还可以进一步的氧化分解，有α-氧化，β-氧化和ω-氧化等方式。其中最主要的是β-氧化。

（一） β-氧化 19世纪末，人们开始探讨脂肪酸的降解方式。 1904年德国Knoop： 苯脂酸 喂狗 奇数碳原子的脂肪酸连接到苯环上 马尿酸 偶数碳原子的脂肪酸连接到苯环上 苯乙尿酸

Knoop推测：动物体内在进行脂肪酸降解时，是成对的切下，而不是单个切下。他认为二碳单位是乙酸。 直到1951年才确定脱下的二碳单位是乙酰辅酶A，并阐明β-氧化的机理。

β-氧化： 是指脂肪酸在一系列酶的作用下，β-碳原子被氧化成酮基，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶A 和比原来少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。 CH3-CH2-CH2-CH2-COOH α碳 β碳 定位：线粒体

1、脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、My2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 消耗两个高能磷酸键

2、脂肪酸的穿膜（脂酰CoA进入线粒体） 脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。

3、β-氧化历程 （1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其α和β碳原子上脱氢，生成△2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。

（2）加水（水合反应） △2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰CoA。

（3）再脱氢 L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。

（4）硫解 在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。 β-氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，β-碳原子被氧化成酮基，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶A 和比原来少两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。

4、 β氧化的能量计算： 脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子数为n的脂肪酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2－1）个NADH和（n/2－1）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量为： 以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：

（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式 脂肪酸的α-氧化 脂肪酸的ω -氧化 不饱和脂肪酸的分解

脂肪酸的α-氧化 最初在植物中发现，作用于游离脂肪酸的α碳原子上，每次分解出一个一碳单位CO2少一个碳原子的脂肪酸。

是指末端甲基发生氧化，转变成二羧酸，之后两头进行β氧化。 脂肪酸的ω -氧化 是指末端甲基发生氧化，转变成二羧酸，之后两头进行β氧化。 CH3-CH2-CH2-CH2-COOH COOH-CH2-CH2-CH2-COOH 动物体内12个碳以下的脂肪酸通过这种方式降解。

乙酰CoA的去路 1、进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。 2、生成酮体参与代谢（动物体内） 脂肪酸β氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。 3、油料种子中，乙酰辅酶A还可以转化为糖类。 4、作为脂肪酸和胆固醇合成的原料。

乙醛酸循环 乙酰辅酶A+草酰乙酸 柠檬酸+辅酶A 柠檬酸 异柠檬酸 异柠檬酸 乙醛酸+琥珀酸（异柠檬酸裂合酶） 柠檬酸 异柠檬酸 异柠檬酸 乙醛酸+琥珀酸（异柠檬酸裂合酶） 乙醛酸+乙酰辅酶A 苹果酸（苹果酸合酶） 苹果酸 草酰乙酸 总结果：2乙酰辅酶A 琥珀酸+辅酶A 可以实现由脂肪转化为糖。

酮体的分解 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。

三、脂肪的生物合成 （一） 脂肪酸的生物合成 （一） 脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤有不同之处。脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要CO2和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。

三、脂肪的生物合成 脂肪酸的生物合成 1、原料准备 2、合成阶段 3、延长阶段 4、不饱和脂肪酸的合成

1、原料的准备——乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。 生物素羧化酶（BC） 生物素羧基载体蛋白（BCCP） 羧基转移酶（CT）

丙二酸单酰CoA的合成 乙酰CoA羧化酶 生物素 解聚: 无活性 乙酰CoA羧化酶: 限速酶 多聚体: 有活性 柠檬酸: 促进 CH3-CO SCoA + HCO3- + ATP HOOC-CH2-CO SCoA + ADP + Pi 解聚: 无活性 多聚体: 有活性 乙酰CoA羧化酶: 限速酶 柠檬酸: 促进 长链脂肪酰CoA: 抑制 丙二酸单酰CoA是二碳单位的直接供体

乙酰CoA的穿膜转运： 柠檬酸穿梭系统 肉毒碱转运

2、合成阶段 ——— 以软脂酸（16碳）的合成为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，组成一簇。 初始反应 缩合反应 还原反应 脱水反应 再还原反应

至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。

3、延长阶段（在线粒体和微粒体中进行）生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一个是粗糙内质网中的延长酶系。 线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。 内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。

脂肪酸碳链的延长 缩合 加氢 加氢 脱水 O O || || R-CH2-C~SCoA + HOOC-CH2-C~SCoA O || || || R-CH2-C~SCoA + HOOC-CH2-C~SCoA 缩合 O || R-CH2-CH2-CH2-C~SCoA O O || || R-CH2-C-CH2-C~SCoA 加氢 NADPH + H+ NADP+ 加氢 NADPH + H+ NADP+ 脱水 H2O O || R-CH2-CH=CH-C~SCoA OH O | || R-CH2-CH-CH2-C~SCoA

4、不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C，一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和键）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。

本章小结 脂类概述 脂肪的分解 脂肪的合成 脂肪与类脂，脂肪酸（饱和，不饱和，必需） 脂肪酸的β －氧化，酮体 乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA 脂肪酸的从头合成