第28章 脂肪酸的分解代谢 及磷脂的分解

内容提要 脂质的消化、吸收和转运 脂肪酸的氧化 其他脂肪酸的氧化 酮体 磷脂的分解代谢 鞘脂的分解代谢 甾醇的转化

脂肪酸对机体有四大功能 1. 脂肪酸是磷脂和糖脂的主要组成单元，这些分子 又是细胞膜的组成成分。 2.脂肪酸以共价键与糖蛋白的蛋白质部分相连接， 经过修饰的这个糖蛋白在脂肪酸残基的引导下指 向膜的靶标位置。 3.脂肪酸是燃料分子，以三酰甘油的形式储存能量。 4.脂肪酸的某些衍生物担当着激素及胞内信使的作用  

●长链脂肪酸的氧化是动物、许多原生生物和一些细菌获取能量的主要途径。 ●在脂肪酸氧化过程中，电子的转移通过线粒体呼吸链，推动ATP合成，并产生乙酰—CoA(乙酰辅酶A)。 ●乙酰—CoA经过柠檬酸循环产生二氧化碳，并进一步实现能量储存。 ●脊椎动物中，乙酰—CoA在肝脏会转化为酮体，这是一种可溶于水的燃料。 ●在高等植物中，脂肪酸氧化产物乙酰—CoA首先用作生物合成的前体，其次才用于燃料。

28.1 脂质的消化、吸收和传送 三脂酰甘油(triacylglycerol)又称为三酰甘油，或脂肪（中性脂肪）是脂肪酸的甘油三酯。 按同等重量计算，脂肪酸的代谢能量实际高达糖原的6倍

甘油 脂肪酸 软脂酸

脂肪分子 1-软脂酰-2，3-二油酸-甘油

脂质的消化、吸收和传送 脂肪的消化发生在脂质—水的界面处 ◆三脂酰甘油的消化是在脂质—水的界面处发生的。 ◆胆汁盐是强有力的，用于消化的乳化剂，它是由肝脏合成 的，经由胆囊进入小肠。脂肪的消化吸收主要在小肠中进 行。 ◆胃中有胃脂肪酶，开始脂类的消化。 ◆小肠内有胰脏分泌的胰脂肪酶完成脂类的消化。

脂质的消化、吸收和传送 胆汁盐促进脂类在小肠中被吸收 胆汁盐包括胆酸、甘氨胆酸和牛磺胆酸，是胆固醇的氧化产物，有极性端和非极性端，形成微团。作为载体把脂肪从小肠腔移送到上皮细胞----小肠对脂肪的吸收。

28.1.3 吸收 脂肪酸和2—单酰甘油由小肠上皮粘膜细胞吸收随后又经粘膜细胞转化为三脂酰甘油，后者和蛋白质一起包装成乳糜微粒（血尘）（chylomicton），释放入血液经过淋巴系统进入各组织。 被释放的游离脂肪酸进入血流，并与清蛋白(albumin)结合。

28.2 脂肪酸的氧化 28.2.1 脂肪酸的活化 发生于真核生物的线粒体基质中。 脂酰辅酶A合酶(acyl CoA synthase)（又称为脂肪酸硫激酶1），此酶存在于线粒体外膜。 驱动力是产物焦磷酸(PPi)发生的高度放能的水解(exergonic hydrolysis)。

脂肪酸的氧化 脂酰辅酶A合酶 R—COO－ ＋ATP＋HS—CoA R—CO—S—CoA ＋ AMP ＋ PPi 无机焦磷酸酶 2pi

脂肪酸的氧化 脂肪酸转入线粒体 短和中长链的脂酰—CoA分子（10个碳原子以下）:渗透 长链脂酰—CoA:与极性的肉碱(carnitine)分子结合。

线粒体外膜 线粒体内膜

28.2.3 β—氧化 1 Knoop的重要发现 德国化学家Knoop F.巧妙地设计出第一个用于生物化学实验的“示踪物（tracer）”，他把脂肪酸分子的末端甲基接上苯基，用这带“示踪物”的脂肪酸喂狗，然后分析排出的尿液，示踪物苯基在体内不被代谢，而以某一特定的有机化合物被排出(N—苯乙酰甘氨酸，马尿酸)。

1904年，F.Knoop的标记实验： 实验前提：已知动物体内不能降解苯环 实验方案：用苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物 马尿酸 苯乙尿酸

β—氧化 2 脂肪酸的β—氧化作用 （1）β—氧化作用 共分五步

β—氧化 活化

β—氧化 脂酰---CoA的氧化：

β—氧化 水合：

β—氧化 脱氢：

β—氧化 硫解：

β—氧化 若脂肪酸是硬脂酸（18碳饱和脂肪酸），经β-氧化为乙酰—CoA，总反应式为：？

28.2.4 脂肪酸氧化是高度的放能过程 脂肪酸氧化的功能无疑是产生代谢能。 β—氧化每一轮回产生1个NADH，1个FADH2和1个乙酰—CoA。 乙酰—CoA进入柠檬酸循环有生成FADH2及NADH，每一分子乙酰—CoA可产生10个ATP（过去的理论值为12个ATP）； 每一分子NADH被氧化呼吸链氧化产生2.5个ATP（过去理论值为3个ATP）； 每一分子FADH2氧化产生1.5个ATP（过去的理论值为两个ATP）。

试计算：1分子软脂酸彻底氧化为CO2和H2O，能产生多少AT P?

28.3 不饱和脂肪酸的氧化 28.3.1 不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸 另需异构酶。 在油酰—CoA的β—氧化的这一步中没有使用脱氢酶。

多不饱和脂肪酸 还要有2，4—二烯酰—CoA还原酶。

28.3.2 奇数碳原子脂肪酸的氧化生成 丙烯—CoA 大多数哺乳动物组织中奇数碳原子的脂肪酸是罕见的。但在反刍动物中较多。 经β氧化后形成 CH3CH2—CO—CoA （丙酰—CoA）   丙酰—CoA经酶促反应转化为琥珀酰—CoA。后者进入三羧酸循环。

28.3.3 脂肪酸还可发生α—或ω—氧化 由于在C—3位上有一个甲基取代基，因此植烷酸不属于β—氧化的第一步反应的脂酰—CoA脱氢酶的底物。它降解的第一步是由另一个线粒体酶来实现的，即脂肪酸α—羟化酶。 植烷酸(pristanic acid)可进行正常的β—氧化。 对于人类，如若缺欠α—氧化作用系统，即造成体内植烷酸的积聚，会导致外周神经炎类型的运动失调及视网膜炎等症状。 ω—C位的氧化较少见

28.4 酮体 28.4.1 乙酰—CoA的代谢结局 1 进入柠檬酸循环； 2 作为类固醇的前体，生成胆固醇； 3 脂肪酸合成的前体； 4 转化为乙酰乙酸，D—β—羟丁酸和丙酮， 这三个化合物统称为酮体(ketone body)。

28.4.2 肝脏中酮体的形成 酮体的合成主要是肝脏的功能。

肝脏中酮体的形成

肝脏中酮体的形成

肝脏中酮体的形成

肝脏中酮体的形成

肝脏中酮体的形成 β-羟丁酸的生成

肝脏中酮体的形成 酮体中丙酮的生成量非常小，生成后即被吸收。 乙酰乙酸和D—β—羟丁酸则经血流进入肝外组织，在那里被氧化，经柠檬酸循环提供更多能量给那些组织使用，例如骨，心肌和肾皮质。 脑组织只用葡萄糖作为燃料，但当饥饿时，葡萄糖供给不足，它可以接受使用乙酰乙酸和D—β—羟丁酸  

28.5 磷脂的代谢 28.5.1 膜结构脂类——磷脂和糖脂 生物膜的重要特征是其脂双层。 磷脂是构成脂双层的主要成分。磷脂具有两亲性质—具有疏水端和亲水端.

28.5.2 磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物 磷酸甘油的一般结构

28.5 磷脂的代谢 28.5.3 磷脂的分解

磷脂的分解 磷脂酶 (phospholipase) 

磷脂的代谢 磷脂水解后，最后的产物脂肪酸进入β-氧化途径，甘油和磷酸则进入糖代谢。  

28.6 鞘脂类的代谢 鞘脂类中一个脂肪酸分子与鞘氨醇等碱（胺）形成酰胺，称为N—脂酰鞘氨醇，或称神经酰胺(ceramide). 还可以进一步在它的一级羟基部位修饰为最终的鞘脂结构。

鞘脂类的代谢 鞘磷脂 鞘糖脂

鞘脂的疏水区由一个与羟基化的二级胺相连接的脂肪酸构成。  

28.6.1 鞘磷脂 鞘磷脂是所有动物细胞的组成分。他在包裹着神经细胞突的髓鞘中含量特别丰富，并由此而得名，它构成的多层膜的结构对神经纤维起保护和绝缘作用。

鞘磷脂的结构

28.6.2 鞘糖脂 脑苷脂(cerebroside)是最简单的鞘糖脂(sphingoglycolipide),它由神经酰胺（ceramide）与一个单一的糖残基结合而成。半乳糖脑苷脂是神经细胞膜中含量最多的组成成分。  

鞘糖脂 神经节苷脂(ganglioside)是持有最复杂基团的鞘糖脂。 P249图28-25 神经节苷脂具有相当重要的生理和医学意义。是某些脑下垂体(pituitary)糖蛋白激素的特异受体。这些激素的许多重要生理功能是具有调节作用。有大量证据证明神经节苷脂是细胞—细胞间多糖识别的特殊决定单元，因此他们可能在细胞的生长和分化、以及在心脏的发生(cardiogenesis)中有重要功能。

28.6.3鞘脂类的分解代谢 p250图28-26（自学）

28.7甾醇的转化 28.7.1 概论 28.7.2 胆固醇的代谢

甾醇的转化 28.7.1 概论 胆甾醇是两亲性的，它有一个极性头的基团（在V—3位上的羟基）和一个非极性的烃结构（甾核和在C—17位上的烃侧链）。 胆固醇是自然界存在最丰富的甾醇化合物，是人体的重要脂类物质之一。它是膜、血浆脂蛋白的重要组成分，又是许多具有特殊生物活性物质的前体，例如，胆汁酸，类固醇激素,维生素D3等。

甾醇的转化

甾醇的转化

28.7.2 胆固醇的代谢 胆固醇与一般脂肪不同，它不被降解并氧化为二氧化碳和水，而仅经过氧化，成为上述生物活性物质。

胆固醇的代谢 1.胆固醇在肝中的代谢主要途径是转化为胆汁酸。 2.胆固醇又是各种类固醇激素，如肾上腺皮质激素（皮质醇，醛固酮等）、雄性和雌性激素（睾酮，孕酮，雌二醇等）的前体化合物。 3.胆固醇转化成维生素D3。 4.胆固醇的3-位羟基可与脂肪酸结合为胆固醇酯。 胆固醇脂是血浆脂蛋白中，LDL（低密度脂蛋白）及HDL（高密度脂蛋白）内核的主要成分。

本章结束