Metabolism of Triglyceride 第 三 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride

本节主要内容： 甘油三酯是甘油的脂酸酯 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的β氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用 脂酸的合成代谢 甘油三酯的合成代谢 多不饱和脂酸的重要衍生物

一、甘油三酯是甘油的脂酸酯 甘油三酯(triacylglycerol)是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化。 含有同一种脂酸的甘油三酯称为简单甘油三酯 (simple triacylglycerol); ； 含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixed triacylglycerol) 。

脂酸组成的种类决定甘油三酯的熔点，随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。 人的脂肪因饱和脂酸较多，体温下以固态存在，植物油因不饱和脂酸较多，以液态形式存在。

（二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量 （一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式 消化吸收和内源性合成的脂酸，以游离的形式存在较少，大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中,而存在于体内。 （二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量 1. 甘油三酯是机体重要的能量来源 1g TG = 38kJ 2. 甘油三酯是机体的主要能量储存形式 男性：21%，女性：26％

二、甘油三酯的分解代谢主要是脂酸的氧化 （一）脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤 定义 脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的甘油三酯，被脂酶逐步水解为游离脂酸(FFA)和甘油并释放入血,通过血液运输至其他组织氧化利用的过程。 过程

关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) 脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如肾上腺素、胰高血糖素、促甲状腺激素刺激激素 、 促肾上腺皮质激素等。 抗脂解激素 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2。

脂肪动员

脂肪分解产物： 脂肪酸： 不溶于水，与清蛋白结合，通过血液运送至全身各组织，主要是心、肝、骨骼肌等利用。 甘油： 溶于水，直接由血液运送至肝、肾、肠 等组织。

（二）甘油经糖代谢途径代谢 甘油三酯

（三）脂酸经β-氧化分解供能 部位 组 织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。 亚细胞：胞液、线粒体 过程

1.脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）

2.脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸氧化的主要限速步骤 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, carnitine)来携带脂酰基。 借助于两种肉碱脂肪酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。 其中，肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ(carnitine acyl transferase Ⅰ)是脂肪酸-氧化的关键酶。

脂酰CoA进入线粒体: 脂酸β-氧化限速步骤 肉碱脂酰转移酶Ⅰ (carnitine acyl transferase Ⅰ ) :脂酸β-氧化限速酶

3. 脂酸的β-氧化的最终产物主要是 乙酰CoA

5

三羧酸循环 彻底氧化 乙酰CoA 生成酮体 肝外组织氧化利用 NADH + H+ FADH2 H2O 呼吸链 1.5ATP 2.5ATP

TAC 肉碱转运载体 线粒体膜 1.5ATP H2O 脂酰CoA 合成酶 2.5ATP H2O 脂酰CoA 脱氢酶 FAD FADH2 呼吸链 1.5ATP ATP CoASH AMP PPi 脂酰CoA 合成酶 肉碱转运载体 ⊿--烯酰CoA 水化酶 2 H2O L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ H2O 呼吸链 2.5ATP 线粒体膜 β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH TAC

4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源 —— 以16碳软脂酸的氧化为例 4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源 —— 以16碳软脂酸的氧化为例 活 化：消耗2个高能磷酸键 β氧化每轮循环四个重复步骤： 脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2

16C软脂酸彻底氧化进行: 7 轮循环 产物： 8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2 能量计算： 生成ATP (8×10 )+ (7×2.5 )+( 7×1.5 )= 108 净生成ATP 108 – 2 = 106

软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较 软脂酸(1mol) 葡萄糖(1mol) ATP数目(mol) 106 32 能量利用效率 33% 可见:脂酸和G一样都是机体重要的能源

β-氧化记忆口诀 β-氧化是重点，氧化对象是脂酰， 脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳， 产物乙酰CoA，最后进入三循环。

（四）脂酸的其他氧化方式 1. 不饱和脂酸的氧化 顺⊿3-烯酰CoA 反⊿2-烯酰CoA β氧化 不饱和 脂酸 顺⊿2-烯酰CoA β氧化 “反”字上有超级连接，到下一张顺反异构反应。左下角按钮超级链接到丙酸的氧化。 L(+)-β羟脂酰CoA D(-)-β羟脂酰CoA表构酶 D(-)-β羟脂酰CoA H2O

2. 过氧化酶体脂酸氧化 极长链脂酸(>C22) 较短链 脂酸 β氧化 功能: 使不能进入线粒体的长链脂酸先 脂肪酸氧化酶 （FAD为辅酶） 较短链 脂酸 （线粒体） β氧化 功能: 使不能进入线粒体的长链脂酸先 氧化成较短链, 以便进入线粒体氧化分解

3.奇数碳原子脂酸的氧化——丙酰CoA Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸 胆固醇侧链 羧化酶 CO2 （ATP、生物素） 消旋酶 D-甲基丙二酰CoA 变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰CoA TCA cycle

（五）酮体的生成和利用 乙酰乙酸(acetoacetate) 、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketonebodies)。 血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl) 代谢定位： 生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体

1. 酮体在肝细胞中生成 部位：肝线粒体 原料：乙酰CoA，来自脂酸的-氧化 关键酶：HMG CoA合酶 1. 酮体在肝细胞中生成 部位：肝线粒体 原料：乙酰CoA，来自脂酸的-氧化 关键酶：HMG CoA合酶 (HMGCoA synthase)

2.酮体在肝外组织利用 酮体代谢特点: 肝内生酮肝外用

酮体的生成和利用的总示意图 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA HMGCoA 乙酰乙酰CoA D(-)-β-羟丁酸 乙酰乙酸 丙酮 琥珀酸 2乙酰CoA

3.酮体生成的生理意义 1、酮体是是脂酸在肝内正常的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式。 酮体分子小,溶于水,可通过血脑屏障 及肌肉的毛细血管壁，是肌肉尤其是脑组织 的重要能源。 长期饥饿,糖供应不足时,酮体代替糖成为脑组织及肌肉的主要能源物质。

2、酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。 3、酮体生成的病理意义 长期饥饿，高脂低糖饮食，糖尿病时，脂酸动员加强，酮体的生成增多，超过肝外组织的利用能力时，血中酮体升高，导致酮症酸中毒。并随尿排出，引起酮尿。

4. 酮体生成的调节 （1） 饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用） 抑制脂解，脂肪动员 饱 食 胰岛素 进入肝的脂酸 脂酸β氧化 酮体生成 通过对关键酶的调节实现 饥 饿 脂肪动员 FFA 胰高血糖素等 脂解激素 酮体生成 脂酸β氧化

（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响 肝细胞糖原多 糖代谢旺盛 FFA主要与3-磷酸甘油反应, 生成TG及磷脂 ,酮体生成减少 肝细胞糖原少 糖代谢减弱 3-磷酸甘油和ATP的供应不足脂酸β氧化及酮体生成均加强

+ （3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体 丙二酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 糖代谢旺盛 柠檬酸、异柠檬酸

口 诀 酮体一家兄弟三 丙酮还有乙乙酸 再加β-羟丁酸 生成部位是在肝 肝脏生酮肝不用 体小易溶往外送 容易摄入组织中 氧化分解把能供

三、脂酸在脂酸合成酶系的催化下合成

ATP + HCO3- + 乙酰CoA 反应过程 酶-生物素-CO2 + 乙酰CoA 丙二酰CoA 酶-生物素 + HCO3¯ ADP+Pi ATP 总反应式 丙二酰CoA + ADP + Pi ATP + HCO3- + 乙酰CoA

（2）脂酸的合成 由脂酸合成酶系催化完成 大肠杆菌：有7种酶蛋白和酰基载体蛋白（ACP）构成 脂肪酰基转移酶（AT）、 丙二酰CoA酰基转移酶（MT）、 β酮脂肪酰合成酶（CE）、 β酮脂肪酰还原酶（KR）、 β羟脂酰基脱水酶（HC）、 脂烯酰还原酶（ER）、 硫酯酶（TE） 聚合在一起构成 多酶体系

边缘巯基 中心巯基 HS-ACP E3 E4 E5 E6 E2 E1 E7 酰还原酶 ,-烯脂 -酮脂肪 肪酰水化酶 酰合酶-SH 肪酰还原酶 丙二酰单 酰转移酶 长链脂肪 酰硫解酶 脂肪酰 转移酶 E3 E4 E5 E6 E2 E1 E7 边缘巯基 大肠杆菌 有7种酶蛋白（脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、β酮脂肪酰合成酶、β酮脂肪酰还原酶、β羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶），聚合在一起构成多酶体系 中心巯基

但在高等动物中，脂肪酸合成酶系则是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一ACP结构域。 7种酶活性都在一条多肽链上，属多 功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为 两相同亚基首尾相连组成的二聚体。三个结构域：底物进入缩合单位、还原单位、软脂酰释放单位

此外,每个亚基的酮脂酰合成酶(CE)的结构域中的, 半胱氨酸残基的SH,也能与脂酰基相连,用 E-半胱-SH 表示 每个亚基上都有一个酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)，其辅基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体。用 E-泛-SH 表示 此外,每个亚基的酮脂酰合成酶(CE)的结构域中的, 半胱氨酸残基的SH,也能与脂酰基相连,用 E-半胱-SH 表示 ´

* 合成过程 * 底物进入 乙酰CoA 乙酰转移酶 E-半胱-S-乙酰基 丙二酰CoA酰基转移酶 丙二酰CoA E-泛-S-丙二酰基 * 合成过程 * 底物进入 乙酰CoA E-半胱-S-乙酰基 丙二酰CoA E-泛-S-丙二酰基 乙酰转移酶 丙二酰CoA酰基转移酶 软脂酸 合成酶 乙酰基 （第一个） 丙二酰基 A C P E

缩合 CO2 加氢 NADＰH+H+ NADＰ+ A C P C E 重复加成 再加氢 NADＰH+H+ NADＰ+ 脱水 H2O 目 录

丁酰基由 E-泛-SH（ACP上) 转移 转位 E-半胱-SH（CE上） O CH3—CH2—CH2—C—S SH O SH

开始下一轮循环： 缩合、加氢、脱水、再加氢 ACP上的泛-SH与新的丙二酰基结合， 开始下一轮循环： 缩合、加氢、脱水、再加氢 CH3—CH2—CH2—C—S O S—C—CH2—COOH A C P E

+ 经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。 HS 4H++4e- CO2 4H++4e- CO2 O=C CH2 CH3 C E A P HS + C E S O=C CH2 CH3 A P C E S O=C CH2 CH3 A P C E S O=C CH3 A P C=O CH2—COO- CH2 CH3 C E S O=C A P 4H++4e- CO2 4H++4e- CO2 4H++4e- CO2 S C=O CH2—COO- S C=O CH2—COO- S C=O CH2—COO- 经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。 目 录

软 脂 酸 的 合 成 总 图

脂肪酸合成的特点 合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酰CoA和一分子乙酰CoA； 需NADPH作为供氢体，主要来自糖的磷酸戊糖旁路

（二）脂酸碳链的加长 1. 内质网脂酸碳链延长酶系 以丙二酰CoA为二碳单位供体， 经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子， 但脂酰基连在 CoASH 上进行反应， 可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。

2. 线粒体脂酸碳链延长酶系 以乙酰CoA为二碳单位供体， 过程与β氧化的逆反应基本相似，需α-β烯酰还原酶，一轮反应增加2个碳原子， 可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。

（四）脂酸合成的调节 1. 代谢物的调节作用 乙酰CoA羧化酶的别构调节物 抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸

无活性 单体 软脂酰CoA 其他长链脂酰CoA 柠檬酸 异柠檬酸 有活性 多聚体

合成增强 合成减弱 脂酰CoA 进食糖类而糖代谢加强 NADPH及乙酰CoA供应 乙酰 CoA 羧化 酶 ATP 异柠檬酸脱氢酶 使脂酸合成 酶　　　 ATP 异柠檬酸脱氢酶 使脂酸合成 异柠檬酸和柠檬酸 合成减弱 脂酰CoA 进食高脂肪食物,或饥饿脂肪动员增强时 乙酰CoA羧化酶活性, 脂酸合成

胰岛素 （复活） + 胰高血糖素 + PKA P （失活） 2. 激素调节 乙酰CoA羧化酶的共价调节 磷蛋白磷酸酶 胰岛素 （复活） + 胰高血糖素 乙酰CoA羧化酶 + PKA 乙酰CoA羧化酶 P （失活）

+ 脂酸合成 胰岛素 脂酸合成 胰高血糖素 肾上腺素 生长素

四、甘油和脂酸合成甘油三酯 （一）合成部位 肝 脏：肝细胞能合成脂肪，但不能贮存脂肪。 肝 脏：肝细胞能合成脂肪，但不能贮存脂肪。 肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。 脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。 小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。 亚细胞部位主要在胞液

（二）合成原料 （三）合成基本过程 1. 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 2. CM中的FFA（来自食物脂肪） 1. 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞） 2. 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）

甘油一酯途径Pathway of monoacylglycerol 在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径. 1.脂肪酸的活化 CoA + RCOOH RCOCoA 脂酰CoA合成酶 ATP AMP PPi 2.甘油三酯的合成 脂酰CoA 转移酶 acyl CoA transferase CH 2 OH CHO - C R 1 O = R3COCoA CoA 脂酰CoA 转移酶 R2COCoA CoA 甘油三酯 2-甘油一酯 1,2-甘油二酯

甘油二酯途径 脂酰CoA 转移酶 脂酰CoA 转移酶 CoA CoA 脂酰CoA 磷脂酸 转移酶 磷酸酶 Pi CoA 甘油三酯 R1COCoA 脂酰CoA 转移酶 CoA R2COCoA 脂酰CoA 转移酶 CoA R3COCoA 磷脂酸 磷酸酶 Pi 甘油三酯 1,2-甘油二酯

肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。 * 3-磷酸甘油主要来自糖代谢。 肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。 脂肪细胞缺乏甘油激酶，不能利用游离甘油。 肝、肾甘油激酶 ATP ADP

五、几种多不饱和脂酸衍生物具有重要生理功能 前列腺素 (prostaglandin, PG) 血栓噁烷 (thromboxane, TX) 白三烯 (leukotrienes, LT) PG、 TX、 LT处均有超级连接到相应结构图片

（一）前列腺素、血栓噁烷、白三烯的化学结构及命名 PG 具二十碳的不饱和脂酸，以前列腺酸为基本骨架 具一个五碳环和两条侧链 花生四烯酸 （20:4△5，8，11，14） 前列腺酸

PG根据五碳环上取代基和双键位置不同，分 9 型

根据R1及R2两条侧链中双键数目的多少，PG又分为1、2、3类，在字母的右下角提示。 1个双键 2个双键 3个双键

图片上有超级链接到第63张幻灯片：化学结构及命名

TX（thromboxane,TX) 有前列腺酸样骨架， 但五碳环为含氧的烷代替。 图片上有超级链接到第63张幻灯片：化学结构及命名

LT (leukotrienes,LTs) 从白细胞中分离出的一类活性物质， 分子中有四个双键,字母的右下方标4 (LTB4)

（二）PG、TX、LT的合成 1. 前列腺素及血栓噁烷的合成 合成部位： PG 除红细胞外的 全身各组织 TX 血小板 合成原料： 花生四烯酸 合成过程：

2. 白三烯的合成 花生四 氢过氧化廿碳四烯酸 烯酸 LTB4、LTC4、 白三烯（LTA4） LTD4及LTE4等 脂氧合酶 （lipoxygenase） 花生四 烯酸 氢过氧化廿碳四烯酸 脱水酶 LTB4、LTC4、 LTD4及LTE4等 白三烯（LTA4）

（三）PG、TX及LT的生理功能 1. PG PGE2诱发炎症，促局部血管扩张。 PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张而降血压。 PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。 PGF2α使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。

2. TX PGE2、TXA2 强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI2 、PGI3对抗它们的作用。 TXA3促血小板聚集，较TXA2弱得多。

3. LT LTC4、LTD4及LTE4， 可引起支气管平滑肌收缩，是过敏反应的慢反应物质。 LTD4还可使毛细血管通透性增加。 LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发展。