生物化学-脂代谢

R n CH2 C
CH C SCoA CoASH
+
O SCoA
CH 3 C
(4) 彻底氧化：
脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA，一 部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子， 大部分则进入三羧酸循环完全氧化，并释 放出大量能量，并生成ATP。
脂肪酸β-氧化的特点：
① β-氧化过程在线粒体基质内进行； ② β-氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶 系催化，反应不可逆； ③ 需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；
1．酮体的生成：

A. 2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰 CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释 放1分子的CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟 甲基戊二酸单酰CoA（HMG－CoA），并释放1分子 CoASH。 C. HMG－CoA在HMG－CoA裂解酶催化下裂解生 成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜 β-羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成β-羟丁酸。 部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。
① 脱氢
脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下， 在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生 成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。
H O 脂酰CoA脱氢酶 Rn CH2CH2CH2C SCoA RnCH2C C C SCoA H FAD FADH2 O
②水化
在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰 CoA水化，生成L(+)--羟脂酰CoA。


β-羟丁酸
2 ． 酮 体 利 用
β -羟丁酸脱氢酶
NAD+ NADH+H+
HSCoA +ATP AMP +PPi
乙酰乙酸 琥珀酰CoA
琥珀酰CoA转硫酶
乙酰乙酸硫激酶
乙酰乙酰CoA
硫 解 酶
琥珀酸
心、肾、脑和
心、肾、脑细胞
线粒体
骨骼肌细胞
的线粒体中
2×乙酰CoA
TCA
3．酮体生成及利用的生理意义：
CHOH
CH2OH
磷 酸 甘 油 脱 氢 酶
CH2OH
ATP
ADP
NAD+
NADH+H+
CO2
TCA
2丙酮酸 CH2OPO3
G
C=O
糖异生
CH2OH
甘油彻底氧化的总能量
1、甘油转变3-磷酸甘油：消耗1分子ATP 2、转变为磷酸二羟丙酮：生成1分子 NADH+H+ 3、转变为丙酮酸： 1分子NADH+H+ 2分子ATP 4、转变为乙酰CoA： 1分子NADH+H+ 5、经过TCA： 3分子NADH+H+、1分子FADH2、1分子GTP 6、甘油彻底氧化成CO2后，总能量：
2、脂肪酸合成的特点：
① 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，需七分子丙二酸 单酰CoA和一分子乙酰CoA； ② 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；
③ 合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸， 需消耗14NADPH+H+，7分子ATP（活化）
④ 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路 有依赖性。
H O RnCH2C C C H SCoA
Rn CH2 CH CH C 烯脂酰CoA水合酶
H2O
OH
O
SCoA
③再脱氢
-羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，脱氢生成酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢 酶具有立体专一性，只催化L(+)--羟脂酰 CoA的脱氢。
OH O 烯脂酰CoA脱氢酶 O O CH C SCoA
(1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源 的一种形式；
(2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重 要器官提供必要的能源。
第二节 脂肪的合成代谢
一、饱和脂肪酸的生物合成 一）合成途径
肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的 组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。 脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的 乙酰CoA。
2、 脂肪的生成：
3-磷酸甘油 R1-脂酰CoA 磷酸甘油 脂酰转移酶 R2-脂酰CoA 磷脂酸
HS-CoA
溶血磷脂酸
HS-CoA
磷酸甘油 脂酰转移酶 H2 O
磷酸酶 Pi
R3-脂酰CoA
甘油二酯
甘油三酯
HS-CoA
二酰甘油脂酰 转移酶
第三节 类脂的代谢
自学（P232）
(2) 脂肪酸的转运：
在线粒体外生成的脂酰CoA要进入线粒体基质 才能被氧化分解，此过程必须要由肉毒碱携带， 借助于两种肉碱脂酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化 的移换反应才能完成。
(3) -氧化的反应过程
脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。 每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再 脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰 CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个 碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰 CoA全部变成乙酰CoA。
6NADH+H+ +1FADH2 +1GTP+ 2ATP-1ATP= 22 ATP
三、 脂肪酸的氧化分解
脂肪酸的氧化分解存在几条不同的途径，如 -氧化、-氧化和-氧化
一） 脂肪酸的-氧化
脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，
碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链 的断裂方式是每次切除2个碳原子。
FAD+NAD
L型 不要求 4种酶 +129ATP
二）饱和脂肪酸碳链延长
延长过程发生在内质网、动物的线粒体 和植物的叶绿体或前质体中；

每次延长两个碳原子


碳源：以脂酰CoA为起点，加乙酰-CoA
相当于β-氧化过程的逆转

涉及的酶系：p229
二、不饱和脂肪酸的生物合成
1. 单不饱和脂肪酸的氧化：油酸在9位有 顺式双键。 2. 多不饱和脂肪酸的氧化：亚油酸在9位 和12位有两个顺式双键。 不饱和脂肪酸是由饱和脂肪酸经去饱和 作用而形成的，两种途径：需氧和厌氧。
四、 酮体的生成及利用：
脂肪酸的β-氧化及其他代谢所产生的乙酰CoA，在一 般的细胞中可进入TCA循环进行氧化分解，但在动物肝、 肾脏细胞中，乙酰CoA还有另一条去路，可生成乙酰乙 酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 乙酰乙酸 β-羟丁酸 丙酮
CH3COCH2COOH
CH3CH(OH)CH2COOH CH3COCH3
-氧化是生物体内脂肪酸的主要氧化分解途径。 脂肪酸的-氧化在线粒体中进行
1．反应过程：
(1) 脂肪酸的活化：在线粒体外膜或内质网进行。 R-COOH + HSCoA+ ATP
Mg2+
脂酰CoA合成酶
R-CO～SCoA + AMP + PPi
由脂肪酸转化为脂酰CoA消耗1分子ATP的 两个高能磷酸键的能量，相当于消耗了2分子 ATP。
RnCH2 CH CH C
SCoA
NAD
+
Rn CH2 C
NADH + H
+
④硫 解
在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA 与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来 少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂 酰CoA ，可以重复上述反应过程，一直到完全分 解成乙酰CoA。
O O 硫解酶 O H2C Rn-2C SCoA
生物化学之－
脂 代 谢
Metabolism of lipid
上 海 理 工 大 学 医疗器械与食品学院 任 课 教 师 ： 管 骁
本讲主要内容
1、脂肪的分解代谢（重点） 2、脂肪的合成代谢（次重点） 3、类脂的代谢（自学）
第一节
脂肪的分解代谢
一、脂肪动员
贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在脂 肪酶的催化下逐步水解并释放出游离脂 肪酸和甘油，释放入血以供其他组织氧 化利用的过程称为脂肪动员。
二）-氧化（P216）：
脂肪酸在酶催化下，其α-C原子发生氧化，结 果生成一分子CO2和较原来少一个碳原子的脂肪 酸，这种氧化作用称为α-氧化。
三）-氧化(P217):
在动物体中，C10 或C11脂肪酸的碳链末端碳原 子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸 （ α,ω-二羧酸）。二羧酸进入线粒体内后，可以 从分子的任何一端进行-氧化，最后生成的琥珀 酰CoA可直接进入三羧酸循环。 ω-氧化加速了 脂肪酸的降解速度。
三、脂肪的合成
1、 3-磷酸甘油的生成：
合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条 途径生成： 1）．由糖代谢生成（脂肪细胞、肝脏）
磷酸二羟丙酮 + NADH + H+
3-磷酸甘油脱氢酶
3-磷酸甘油 + NAD+
2）由脂肪动员生成（肝）： 脂肪动员生成的甘油被转运至肝脏后进 行处理。
甘油磷酸激酶 甘油 + ATP 3-磷酸甘油 + ADP
④ 每循环一次，生成一分子 FADH2 ，一分子 NADH ，一分子乙酰 CoA 和一分子减少两个碳
原子的脂酰CoA。
2．脂肪酸氧化分解时的能量释放：
由于1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子 NADH可生成3分子ATP，因此每轮β-氧化作用 可生成5分子ATP。 β-氧化作用的产物乙酰CoA 经TCA循环彻底氧化分解可生成12分子ATP。 以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目 为： 7次β-氧化分解产生5×7=35分子ATP； 8分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP； 共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分 子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分 子ATP。