第九章脂类的代谢

9.2.2 脂肪酸的β－氧化作用
已经知道，脂肪酸是通过β－氧化作用被降解的，辅酶Ａ在 脂肪酸的β－氧化起始过程即脂肪酸的活化反应中具有重要作用 。 (1) β－氧化的反应过程（饱和偶数碳原子脂肪酸的氧化分解） a 脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成：在体内饱和偶数碳原 子脂肪酸占绝对优势，其氧化分解是在细胞的线粒体中进行， 线粒体含有脂肪酸氧化的全部酶系。脂肪酸进行β－氧化前必须 活化，活化在线粒体外进行。内质网及线粒体外膜上的脂酰辅 酶Ａ合成酶在ATP、CoASH、Mg2+的存在下，催化脂肪酸活化 ，生成脂酰CoA。
b 脱氢反应：脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶的催化，脱 去两个氢，在其α，β碳之间形成一个带有反式双键 的△２－反烯酯酰CoA，此脱氢酶的辅基为FAD：
H RCH2CH2CH2CO SCoA + FAD RCH2 C CH CO SCoA H 2 △ －反 烯脂 酰CoA
c 水合反应：△２－反烯酯酰CoA在△２－反烯酯酰 CoA水合酶的催化下，双键水解生成L―β―羟脂酰 CoA：
e 硫解断链：β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶 的催化下，和另一分子CoA作用，硫解产生一分子 乙酰CoA和比原来减少了两个碳原子的脂酰CoA：
O RCH2CCH2CO ~ SCoA+ HSCoA CH3CO~ SCoA + RCH2CO ~ SCoA
综上所述，一分子脂肪酸活化生成脂酰CoA，通 过脱氢、水合、再脱氢和硫解等4步反应(为一次β-氧 化)后，生成一分子乙酰CoA和少了两个碳原子的脂 酰CoA。新生成的脂酰CoA可继续重复上述4步反应， 直至完全分解为乙酰CoA为止。脂肪酸氧化过程见 上图。
脂 酰CoA合 成酶 RCH2 C COOH + CoA H2 SH + ATP Mg
2+
RCH2CH2CO SCoA + AMP + PPi
脂肪酸活化后不仅含有高能硫酯键，而且增加了
水溶性，可提高脂肪酸的代谢活性。反应生成的 焦磷酸（PPi）立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻 止逆向反应的进行。故一分子脂肪酸活化，实际 上消耗了两个高能磷酸键。 在脂肪组织中有三种脂酰CoA合成酶：⑴乙酰 CoA合成酶：以乙酸为主要底物；⑵辛酰CoA合成 酶：以辛酸为主要底物，作用范围可自4C~12C羧 酸；⑶十二碳酰CoA合成酶，对12C羧酸的活力最 强，作用范围自 12C~20C羧酸。
RCOOH + CoA + ATP RCOCoA + AMP +PPi
CH2OOC
1 2
CH2OH
转酰酶 CoA
CH2OOC R 2
转酰酶 CoA
R 1 COO CH
3
R 1 COO CH
CH2OH
R 1 COO CH R 3 COCoA
CH2OOC R 3
CH2OH R 2 COCoA
2－甘油－酯
脂肪的分解代谢是机体提供能量的重要手段，分解必须有 充分的氧供应才能进行，这和糖可以在无氧下进行分解是不同 的。储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪 酸及甘油并释放入血以供其它组织氧化利用，该过程称为脂肪 的动员。在脂肪动员中，脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯脂肪 酶（HSL）起决定性作用，它是脂肪分解的限速酶。由于它可 受多种激素调控，故称为激素敏感性脂肪酶。能促进脂肪分解 的激素称为脂解激素，如肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮 质激素（ACTH）及促甲状腺素（TSH）等。胰岛素、前列腺 素E2(PGE2)及烟酸等抑制脂肪的分解，对抗脂解激素的作用。 活化的脂肪酶使脂肪水解成脂肪酸和甘油，这两种水解产物再 分别进行氧化分解。
甘油磷酸酶又称磷脂酶Ｃ，胆碱磷酸酶又称磷脂酶Ｄ，这两 种酶可分别作用于sn-甘油-３-磷酸胆碱的３,４位，可完全水 解出甘油、磷酸和胆碱。但这两种酶分布不广，尤其是磷脂酶 Ｄ主要存在于高等植物组织中，动物体内另有一种磷酸甘油二 酯酶，可将sn-甘油-３-磷酸胆碱水解释放出胆碱和磷酸甘油， 后者再经磷酸甘油脱氢酶作用生成磷酸二羟丙酮或磷酸甘油醛。 脑磷脂和丝氨酸磷脂的水解过程与卵磷脂相似。 磷脂在胆盐的协助下，在肠内约有25％可以不经消化就 能直接吸收进入肝中，但大部分磷脂仍是水解后被吸收的，吸 收后的磷脂水解产物，也可在肠壁重新合成完整的磷脂分子， 再进入血液分布全身。 在胰液和肠液中均含有胆固醇酯酶，能催化胆固醇酯的 水解，产生游离胆固醇和脂肪酸。前者为脂溶性物质，必须借 助于胆盐的乳化作用才能在肠内吸收。吸收后的胆固醇约有2/3 在肠粘膜细胞内经酶的催化重新合成胆固醇酯，然后进入淋巴 管。因此，淋巴液和血液循环中胆固醇大部分以胆固醇酯的形 式存在。
胰腺分泌磷脂酶A2原，受胰蛋白酶的激活成 磷脂酶A2，在胆盐和Ca2+存在下，磷脂酶A2 作用于２位，水解出一分子脂肪酸R2COOH， 生成溶血卵磷脂，具有溶血作用。毒蛇的 毒液中也含有此酶，故毒蛇咬伤后，毒液 入血可引起严重的溶血症状。广泛分布于 动物细胞内质网上的磷脂酶A１作用于１位， 水解出另一分子脂肪酸Ｒ1COOH。磷脂酶Ｂ 作用于１和２位，同时水解出２分子脂肪 酸，生成sn-甘油-３-磷酸胆碱。溶血卵磷 脂也可受Ｂ的作用，水解出Ｒ1COOH，同时 生成sn-甘油-３-磷酸胆碱。
1，2－甘油二酯
甘油三 酯
9.1.2 类脂在体内的消化和吸收
食物中的磷脂可在小肠中进行消化，如卵磷脂可 由４种不同的酶进行水解。下式中的①②③④表示各 个酶的作用部位。
① ② ↓ H 2C O R 2 OC O CH ↓ CO R 1 O
C O P O C C N (CH 3)3 H2 ↑ ↑ H 2 H 2 OH OH ③ ④
③
NADH+H
2
OH RCH 2CHCH 2CO ~ SCoA
RCH 2CCH 2CO ~ SCoA
酮 脂 酰 CoA
① 脂 酰 CoA 脱氢 酶 ③ 羟 脂 酰 CoA 脱氢 酶
+
NAD+
② △ 反 烯脂 酰 CoA水 合 酶 ④ 酮 脂 酰 CoA 硫 解 酶
图 9-1 脂肪酸的β－氧化过程
（2）肉毒碱的作用 脂肪酸的β-氧化在线粒体的基质中进行，而脂肪酸的活化 在细胞液中进行。长链脂酰CoA是不能直接透过线粒体内膜的， 我们现在知道长链脂酰CoA是通过一种特异的转运载体进入线 粒体内膜的，这个载体就是肉毒碱：
FAD
FADH 2 H C OH 2 C O
C O P H2
磷 酸 甘油脱氢 酶
（肝 肾 ， 肠 ， ）
（线粒 体）
甘油
α －磷 酸 甘油
磷 酸 二羟 丙酮
糖
丙 酮酸
CO2 + H2 o
磷酸甘油脱氢酶催化的反应是可逆的，故糖代谢的中间产物 磷酸二羟丙酮也能还原成磷酸甘油，但在胞浆中的磷酸甘油 脱氢酶是另外一种，其辅基为NAD+（详见糖代谢章）。肌肉 和脂肪组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。
CH3 CH3 N
O CH2 CH OH CH2 C O
+
-
CH3肉 毒 碱 Fra bibliotekL-3-羟 基 -4-三 甲 基 铵 丁酸 ）
线粒体外膜上存在着肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ， 它能催化长链脂酰CoA与肉毒碱合成脂酰肉 毒碱，后者即可在线粒体内膜的肉碱-脂酰 肉碱转位酶的作用下，通过内膜进入线粒 体基质中。此转位酶实际上是线粒体内膜 转运肉碱和脂酰肉碱的载体，它在转运一 分子脂酰肉碱进入线粒体基质的同时，将 一分子肉碱运出内膜外，进入线粒的脂酰 肉碱则在线粒体内膜内侧面上的肉碱脂酰 转移酶Ⅱ的作用下，转变为脂酰CoA并释放 出肉碱。脂酰CoA即可在线粒体基质中酶体 系的作用下进行β氧化。
OH
RCH2 C CH2CO H
SCoA + H2 o
RCH 2 C CH 2CO H
SCoA
反烯脂酰CoA水合酶具有立体专一性，专一催化 △2- 反式烯脂酰CoA。 d 脱氢反应：L-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 的催化下，脱氢氧化生成β-酮脂酰CoA，该脱氢酶 的辅酶为NAD+：
OH RCH2 C H CH2CO ~ SCoA + NAD + O RCH2CCH2CO ~ SCoA + NADH + H +
通常食物中被消化吸收的脂肪约占 95％，剩余的部 分被肠道微生物分解利用。食物中的脂肪约有 50~75%被胰脂酶水解成游离脂肪酸和甘油一酯，其 余的甘油二酯和少量甘油三酯均可在胆盐充分乳化 后被吸收。正常情况下，大约只有22%的sn-甘油-２脂肪酸酯的脂肪酰基被酯酶水解，其余均以脂肪酸 酯的形式被吸收。脂肪的消化产物游离脂肪酸和甘 油一酯与胆盐形成乳化微粒（其中还含有胆固醇）， 在小肠的绒毛膜上，乳化微粒中的脂肪酸和甘油一 酯被吸收，胆盐不吸收，在小肠下段可从门静脉重 新吸收进入肝脏，再与胆汁一起重新分泌进入消化 道，这就是胆汁的肠肝循环。
中链脂肪酸（6C~10C）及短链脂肪酸（2C~4C）构成的甘 油三酯，经胆汁酸盐乳化后即可被吸收。在肠粘膜细胞内脂肪 酶的作用下，水解为脂肪酸及甘油，通过门静脉进入血液循环。 长链脂肪酸（ 12C~26C）及２-甘油一酯吸收入肠粘膜后，在光 面内质网转酰基酶（ acyl CoA transferase）的催化下，由ATP供 给能量，２－甘油一酯加上２分子脂酰CoA，再合成甘油三酯。 新合成的脂肪再与粗面内质网合成的载脂蛋白以及磷脂、胆固 醇结合成乳糜微粒，经淋巴、胸导管进入血液循环。在肠粘膜 细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径称为甘油一酯途径。
第九章
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
脂类的代谢
脂类的酶促水解 脂肪的分解代谢 脂肪的合成代谢 磷脂的代谢 胆固醇的代谢 血脂与脂代谢紊乱
9.1 脂类的酶促水解
9.1.1 脂肪的消化和吸收