第十一章 脂类代谢

本章主要内容 脂类在机体内的消化、吸收和储存 脂类的生物合成 —甘油的生物合成 ，脂肪酸的生物合成，三酰甘油的生物合成，磷脂的生物合成，胆固醇的生物合成 脂类的降解 —脂肪的水解，脂肪酸的氧化分解，磷脂的降解，胆固醇的降解和转变 脂代谢的调节

第一节 脂类在机体内的 消化、吸收和储存

脂类在动物体内的消化和吸收主要是在小肠内进行的。 脂肪在脂肪组织中，经-脂蛋白酶水解成游离的脂肪酸和甘油，然后再合成脂肪储存起来。

第二节 脂类的生物合成 甘油的生物合成 脂肪酸的生物合成 三酰甘油的生物合成 磷脂的生物合成 胆固醇的生物合成

一、甘油的生物合成 在生物体内，甘油来自糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮： 酵母生产甘油：

二、脂肪酸的生物合成 饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸链的延长 不饱和脂肪酸的合成

+ (一) 饱和脂肪酸的从头合成 1. 羧化 CO2 形成脂肪酸合成的直接供体——丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA羧化酶 ATP Mn2+ 生物素 丙二酸单酰CoA 形成脂肪酸合成的直接供体——丙二酸单酰CoA

2.连接载体蛋白 中间产物 产物脂肪酸 酶 合成酶复合体 载体蛋白（ACP） 作用： “吊运” 中间产物在各酶活性中心间传递反应。

+ 1 2 3 1 转酰酶 乙酰 乙酰CoA 乙酰 3 合成酶 SH 3 合成酶 S 乙酰 2转丙酰酶 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰

3.合成脂酰乙酰ACP 2 丙二酸单酰 3 S 乙酰

3 4 5 4C CO2 4.完成一轮合成 CH3 C CH2CACP 合成酶 乙酰乙酰ACP （4C酮脂酰） β酮脂酰ACP还原酶 NADPH(H+) CO2 NADPH+ CH3CHCH2CACP OH 活性中心 4.完成一轮合成 5 β羟丁脂酰ACP （4C羟脂酰）

？ 6 5 4C 6 5 1 2 4 3 烯脂酰ACP还原酶 （4C脂酰） CH3CH2CH2CACP 羟脂酰ACP脱水酶 NADPH(H+) NADPH+ CH3CHCH2CACP OH CH3CH=CHCACP 6 β烯丁脂酰ACP 5 1 （4C烯脂酰） H2O 2 4 3 一圈碳链增加2C

6 5 2 4 3 4C→6C 6C→8C →16C 还原酶 脱水酶 6C 4C 6C 6C 3C 4C CO2 6C 4C 软脂酸 3酮脂酰ACP合成酶 6 3 2 4 5 还原酶 脱水酶 转移酶 4C→6C 6C 4C 6C→8C 6C →16C 6C 3C 4C CO2 6C 4C 硫酯酶 软脂酸 + ACP 合成酶

脂肪酸合成酶系统是一个多酶复合物，包括下列多种酶： 乙酰转酰酶 丙二酸单酰转酰酶 缩合酶(-酮脂酰 ACP合成酶) -酮脂酰-ACP还原酶 -羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶 在复合物中还含有酰基载体蛋白(ACP)

(二) 脂肪酸链的延长 生物细胞内碳链长度在 16以上的脂肪酸，则是在延长系统 催化下，以棕榈酸为基础，进一步延长碳链形成的。此步骤 是在线粒体或微粒体中完成，通过肉碱转运。

(二) 脂肪酸链的延长 软脂酰CoA 硬脂酸等的合成 C18酮脂酰CoA C18脂酰CoA 硬脂酸 同样方式延长至C22、C24等 生物细胞内碳链长度在 16以上的脂肪酸，则是在延长系统催化 下，以棕榈酸为基础，进一步延长碳链形成的。此步骤在线粒 体或微粒体中完成，通过肉碱转运。 软脂酰CoA 乙酰CoA 硬脂酸等的合成 缩合酶 HSCoA C18酮脂酰CoA 还原酶脱水酶还原酶 C18脂酰CoA 硬脂酸 同样方式延长至C22、C24等

(三) 不饱和脂肪酸的合成 1、氧化脱氢途径 在所有真核生物中，不饱和脂肪酸的合成是通过氧化脱氢途径进行的。催化这个反应的酶叫脱饱和酶。 1、氧化脱氢途径 在所有真核生物中，不饱和脂肪酸的合成是通过氧化脱氢途径进行的。催化这个反应的酶叫脱饱和酶。 2、厌氧途径 许多微生物在厌氧条件下通过厌氧途径生成含一个双键的不饱和脂肪酸。

三、三酰甘油的生物合成 1.活化 P + ATP + ADP 甘油 3-磷酸甘油 RCOSCoA 脂酰CoA 脂肪酸 + HSCoA 甘油激酶 P + ATP + ADP 甘油 3-磷酸甘油 脂肪酸硫激酶 RCOSCoA 脂酰CoA 脂肪酸 + HSCoA

脂肪 2.合成 转酰酶 P P 转酰酶 磷脂酸酶 P P 转酰酶 R1COSCoA HSCoA R2COSCoA HSCoA

四、磷脂的生物合成 在生物细胞内的磷脂有多种，其合成途径也不一样。以卵磷脂(磷脂酰胆碱)的合成过程为例： 卵磷脂 + CMP 胆碱 磷酸胆碱 CTP PPi ATP ADP 胆碱 磷酸胆碱 CDP胆碱 激酶 CTP转移酶 HOˉ(CH2)2N (CH3)2 OH ˉ(CH2)2N (CH3)2 OH CDP ˉ(CH2)2N (CH3)2 OH P 转移酶 甘油二酯 卵磷脂 + CMP

五、胆固醇的生物合成 细胞内胆固醇的合成过程可概括为三大步骤： 1、二羟甲基戊酸(MVA)的生成

2、鲨烯的合成 3、胆固醇的形成 固醇载体蛋白将在胞液中形成的鲨烯转运至内质网的微粒体中，在其中环化成羊毛脂固醇，再转变成胆固醇，而后通过血液送入其它组织。

第三节 脂类的降解 脂肪的水解 脂肪酸的氧化分解 磷脂的降解 胆固醇的降解和转变

一、脂肪的水解 脂肪在脂肪酶、二脂酰甘油脂肪酶、一脂酰甘油脂肪酶的作用下逐步水解成甘油和脂肪酸：

甘油的氧化 活化——脱氢——糖代谢彻底氧化 目前仅在肝脏细胞中发现有甘油激酶 甘油只能在肝脏中氧化

二、脂肪酸的氧化分解 (一) 脂肪酸的β-氧化作用 在动物组织内，脂肪酸主要是通过β-氧化分解的。 脂肪酸的β-氧化是在线粒体中进行，主要在肝细胞线粒体中进行。这种氧化是在脂肪酸的β-碳位发生。

脂肪酸的氧化，从羧基端的位碳原子开始，每次分解出一个二碳片段（乙酰CoA） 脂酰SCoA β α ATP H2O + 2HSCoA AMP+PPi FADH2 + NADH + H+ 乙酰SCOA 脂肪酸的氧化，从羧基端的位碳原子开始，每次分解出一个二碳片段（乙酰CoA）

1. 饱和脂肪酸 转运 线粒体膜 乙酰CoA 活化 脱氢 脱氢 硫酯解 水化 产物 细胞质 线粒体基质 β氧化

(1) 活化 脂酰合成酶 Mg2+ + + ATP H2O 脂酰-CoA 高能化合物 分两步—中间产物 AMP + PPi 消耗2高能键 研究表明，反应的平衡常数≈1，但该反应始终能够持续向正反应进行，PPi水解消耗，平衡右移。

(2) 转运 C4~C10脂肪酸直接穿越，线粒体内活化 C12以上的脂肪酸细胞质中活化，转运入--

(3) -氧化 a. 脱氢 β α β α 脱氢酶 FAD FADH2 β-烯脂酰CoA

b. 水化（或水合） β α 水化酶 β-羟脂酰CoA H—O—H c. 脱氢 脱氢酶 NADH+ NADH + H+ β-酮脂酰CoA

d. 硫解 脂酰基团 H SCoA + 少二碳原子的脂酰CoA 乙酰CoA β氧化 进入三羧酸循环彻底氧化，或进入乙醛酸循环。

乙酸+氢气 甲烷↑ 2H2 ↑+ 辅酶 + e. 产物 好氧： CO2 + H2O 厌氧（厌氧微生物）： 水解 H2O FADH2 +NADH+H+ 氢气 甲烷菌 乙酸+氢气 甲烷↑

二氧化碳是地球上数量最多的大气保温气体，但在分子意义上甲烷的保温能力是二氧化碳的21倍。 大气中甲烷的来源：天然气泄漏和油田开发13.5～16.7%；反刍动物10.3~15.9%。 有调查显示，一头奶牛平均每天要排除160升甲烷。

软脂酸分解与合成代谢的区别 区 别 点 氧 化 合 成 1.细胞中的部位 细胞质 线粒体 2.酰基载体 ACP CoA 3.二碳单元参加或断裂的形式 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA 4.电子供体或受体 NADPH FAD，NAD＋ 5.酶系 7种酶，复合体 4种酶 6.能量变化 消耗7个ATP及14个NADPH 产生129个ATP

～ 2. 不饱和脂肪酸 β氧化 烯脂酰CoA异构酶 γ γ-烯脂酰CoA β氧化 β β-烯脂酰CoA 3HSCoA 3CH3COSCoA 2. 不饱和脂肪酸 β氧化 3HSCoA 3CH3COSCoA γ 烯脂酰CoA异构酶 γ-烯脂酰CoA β ～ SCoA β氧化 β-烯脂酰CoA

(二) 脂肪酸的α-氧化作用 在植物的发芽种子和叶子内及动物肝、脑和神经细胞的微体中还存在脂肪酸的α-氧化途径。

(三) 脂肪酸的ω-氧化作用

酮体的生成 部分CH3COSCoA + CH3COSCoA HSCoA CH3COCH2COSCoA HSCoA CH3COCH3 特殊的酶 部分CH3COSCoA + CH3COSCoA 硫解酶 HSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA 2丙酮 直接或间接 脱羧 HSCoA CO2 CH3COCH3 CH3COCH2 COOH CH3CHCH2 COOH OH 加氢 1乙酰乙酸 NADH+ + H+ NAD+ 3β-羟丁酸

肝中氧化酮体的酶活低，故酮体入血到肝外组织，在心、肾、脑、骨骼肌中进行。 1）乙酰乙酸→乙酰乙酰CoA →乙酰CoA 2）β-羟丁酸→乙酰乙酸→ →乙酰CoA 3）丙酮→ →丙酮酸或乳酸→糖异生 在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰 CoA→TCA，产生ATP。

酮体的作用 1、是肝输出能源的一种形式； 2、酮体是小分子，溶于水，可通过血脑屏 障和毛细血管，是肌肉、脑、心、肾的 能源分子； 3、正常血液中0.3～5mg/dl，体内可分解之； 饥饿、糖尿病时，脂肪动员，产生酮体， 引起酮症酸中毒。

三、磷脂的降解 磷脂能被不同的磷脂酶分解。 作用于卵磷脂的酶有四种，分别为磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶C、磷脂酶D，各作用于磷脂分子的不同位置： ① 磷脂酶A1　② 磷脂酶A2　③ 磷脂酶C　④ 磷脂酶D

四、胆固醇的降解和转变 人体每日合成胆固醇量为1～1.5g，其中约0.3g转变为胆酸和脱氧胆酸。胆汁中的胆酸盐经胆管入十二指肠，起消化作用。胆酸的大部分为小肠吸收，通过门静脉入肝。 肠道内胆固醇经细菌作用，转变为固醇随粪便排出体外，每日随粪便约排泄0.4g胆固醇。

胆固醇的环核结构不在动物体内彻底分解为最简单化合物排出体外，但其支链可被氧化。更重要的是胆固醇可转变成许多具有重要生理意义的化合物 。 某些疾病如心血管硬化及胆结石疾病，亦可能由于胆固醇代谢失常而引起。

第四节 脂代谢的调节

机体可以通过神经及体液系统来调节脂类代谢，改变合成和分解代谢的强度，以适应机体活动的需要。 对脂类代谢影响较大的激素有胰岛素、肾上腺素、生长激素、高血糖素、促肾上腺皮质激素(ACTH)、甲状腺素、甲状腺刺激激素(TSH)、前列腺素等。

机体也可以通过变构酶系统来调节脂类代谢 。 如从肠管吸收(外源性)进入肝脏的胆固醇量多，则肝脏内合成胆固醇的量就少。其作用机制是：外源性胆固醇以脂蛋白的形式作用于HMG-还原酶的别构部位，从而使β-羟基-β-甲基戊二酸(HMG)不能还原成β,δ-二羟-β-甲基戊酸(MVA)而转向酮体生成。 胆汁酸的生成量对胆固醇合成也有影响。