中国海洋大学资料生物化学课件第九章 脂类代谢
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脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪 酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活 化的脂酰CoA必须进入线粒体才能代谢。
脂酰CoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生成 脂酰肉毒碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内 膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用， 重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱。肉毒碱在移位酶帮助下， 回到线粒体外的细胞质中。
至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP 上转移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复 以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每 次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消 耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂 酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软 脂酸（16碳）。 每合成1个软脂酸需要消耗7ATP和 14NADPH 。
贮能和供能的主要物质
脂肪组织贮存脂肪, 约占体 重10～20%。在 某些
条件下，是主要的供能物质。 合理饮食 脂肪氧化供能占 15～25%。 空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上。 禁食1～3天 脂肪氧化供能占 85%。 饱食、少动 脂肪堆积，发胖。
一、脂肪的分解代谢
脂肪动员
Ketone bodies are converted to acetyl-CoA in extrahepatic tissues.
乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转移酶催化，能 被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。 乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进 入三羧酸循环。
4、酮体过量的危害
可造成酮血症、酮尿症。 正常代谢时血尿酮体含量很少。在饥饿、糖 尿病等异常情况下，酮体大量产生。当超过 肝外组织所能利用的限度时，血中酮体含量 升高。血中酮体堆积称“酮血症” 。由于 乙 酰 乙 酸 和 β- 羟 丁 酸 降 低 血 液 pH ， 造 成 “酸中毒”。酮体随尿排出称“酮尿症” 。 临床上把糖尿病患者血尿酮体的异常称为 “酮症”（ketosis）。
RCH2 C CH C SCoA NADH + H
④ 硫解
在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰 CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和 比原来少两个碳原子的脂酰CoA。
O O CH C SCoA CoASH O RCH2C O SCoA + CH3C SCoA
硫解酶
RCH2 C
脂酰CoA的β-氧化过程
3、脂肪酸β-氧化的能量计算
n n 2 3 1 22 －1 2 2
以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成 的ATP分子数：
16 16 1 2 3 12 2 129 2 2
（三）脂肪酸的其它氧化方式
an alternative route to NADPH in addition to the pentose phosphate pathway!
② 丙二酸单酰CoA的生成
CH3CO~SCoA
乙酰CoA羧化酶 Mn 、生物素
2+
HOOC-CH2CO~SCoA
+ຫໍສະໝຸດ HCO3+ ATP
+ ADP + Pi
β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙 酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。 丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进 而异生成糖。
3、酮体生成的生理意义
① 是生理情况下，肝脏输出能源的一种形式。 ② 是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的 供能物质。
③ 是应激情况下，防止肌肉蛋白过多消耗的 一种形式。
-氧化：在动物体内，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。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。 -氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被 氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一 步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸， 再进行正常的-氧化。
OH O 烯 脂 酰 C oA 脱 氢 酶 O
+ +
O
RCH2 CH CH C SCoA NAD
RCH2 C CH C SCoA NADH + H
② 加水（水合反应）
△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶 催化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰 CoA。
H O RCH2C C C H SCoA OH O SCoA
限速酶
2、酮体的利用
*酮体的利用指酮体在肝外组织重新转化为乙
酰CoA 。
*肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一
步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰 CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能 源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮 体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步 分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。
1、脂肪酸合成概述
脂肪酸合成部位在胞液中。 脂肪酸合成在肝脏、脂肪组织特别活跃。 脂肪酸合成的碳源是乙酰 -CoA ，提供最初的两个 C 原子，以后延长的2C单位由乙酰-CoA的活化形式丙 二酸单酰CoA（重要的三碳单元中间体）提供。 脂肪酸合酶（ Fatty acid synthase ）只合成软脂酸 （C16），进一步的延长和去饱和由其他酶体系完成。
第九章 脂类代谢
脂肪的分解代谢 • 脂肪的生物合成
•
讲授提纲
脂肪的分解代谢（重点） 脂肪的生物合成
脂类代谢的意义
脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。
脂类代谢对于生命活动具有重要意义。 （1）脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。 脂肪在 氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。 每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和 蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。 （2）许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代谢 的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料， 对维持机体的正常活动有重要作用。 （3）人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症 等都与脂类代谢紊乱有关。
（3）脂肪酸的β氧化
长链脂酰CoA的β氧化是在线粒体脂肪酸氧 化酶系作用下进行的。 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。
① 脱氢
脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其α和 β碳原子上脱氢，生成△2反烯脂酰CoA， 该脱氢反应的辅基为FAD。
The formation and export of ketone bodies in liver under fasting and diabetic conditions。
三、脂类的合成
（一）饱和脂肪酸的生物合成
生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在 高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪 酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA。 脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要CO2 和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。
3、脂肪酸β-氧化的能量计算
脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、 NADH和FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪 酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环 才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2 －1）NADH和（n/2－1）个FADH2；生成 的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化 碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通 过呼吸链传递电子生成ATP。
丙二酸单酰 CoA
③ 脂肪酸碳链的延伸（脂肪酸合酶）
④ 软脂酸（16碳）的合成
以软脂酸（16碳）为例（在细胞液中进行）。 催化该合成反应的是脂肪酸合酶复合体，共有七 种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体 蛋白（ACP）为中心，组成一簇。
装载 缩合 还原 脱水 还原
④ 软脂酸（16碳）的合成
H2O
RCH2 CH CH C
烯 脂 酰 C oA水 合 酶
③ 脱氢
L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶催 化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成 β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。
OH O 烯 脂 酰 C oA 脱 氢 酶 O
+ +
O
RCH2 CH CH C SCoA NAD
脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同
本章小结
脂肪的分解
脂肪酸的β －氧化，酮体
脂肪的合成
乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA 脂肪酸的从头合成
贮存于脂肪细胞中的脂肪，在
3 种脂肪酶作用下 逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并转移到肝脏的过 程，称脂肪动员。 过度的脂肪动员可导致发展成脂肪肝，这时肝脏被 脂肪细胞所浸渗，变成了非功能的脂肪组织。
一、脂肪的分解代谢
（一）甘油的氧化分解
（二）脂肪酸的β-氧化
脂肪酸在细胞质中被激活 脂肪酸降解 转运到线粒体内
载体：酰基载体蛋白（ACP）
ACP的结构
active site
2、脂肪酸合成步骤
① 乙酰-CoA从线粒体运输到胞浆。 ② 丙二酸单酰CoA（malonyl-CoA）的生成。 ③ 脂肪酸碳链的延伸。
① 乙酰-CoA从线粒体运输到胞浆
柠檬酸穿梭系统：
Acetyl-CoA从线 粒体运输到胞浆。
（二）不饱和脂肪酸的合成
不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催 化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕 榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C， 一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和 键）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花 生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，前两种 单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为 多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺 乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。
以二碳单位降解
1、脂肪酸β-氧化的概念
2、脂肪酸β-氧化的过程
（1）脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在 线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰 CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件 下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。
（2）穿膜（脂酰CoA进入线粒体）
二、乙酰CoA的去路
酮体的生成与利用
酮体的概念
在肝脏中，脂肪酸经-氧化生成的乙酰CoA， 转变为乙酰乙酸、羟丁酸和少量丙酮，这三 种物质统称为酮体。这种现象在饥饿或糖尿 病状态下尤为明显。酮体是肝脏向肝外组织 输出能量的一种方式。
Ketone bodies
1、酮体的生成 Acety-CoA can be converted to ketone bodies in liver under fasting and diabetic Conditions.
脂酰CoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生成 脂酰肉毒碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内 膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用， 重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱。肉毒碱在移位酶帮助下， 回到线粒体外的细胞质中。
至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP 上转移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复 以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每 次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消 耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂 酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软 脂酸（16碳）。 每合成1个软脂酸需要消耗7ATP和 14NADPH 。
贮能和供能的主要物质
脂肪组织贮存脂肪, 约占体 重10～20%。在 某些
条件下，是主要的供能物质。 合理饮食 脂肪氧化供能占 15～25%。 空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上。 禁食1～3天 脂肪氧化供能占 85%。 饱食、少动 脂肪堆积，发胖。
一、脂肪的分解代谢
脂肪动员
Ketone bodies are converted to acetyl-CoA in extrahepatic tissues.
乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转移酶催化，能 被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。 乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进 入三羧酸循环。
4、酮体过量的危害
可造成酮血症、酮尿症。 正常代谢时血尿酮体含量很少。在饥饿、糖 尿病等异常情况下，酮体大量产生。当超过 肝外组织所能利用的限度时，血中酮体含量 升高。血中酮体堆积称“酮血症” 。由于 乙 酰 乙 酸 和 β- 羟 丁 酸 降 低 血 液 pH ， 造 成 “酸中毒”。酮体随尿排出称“酮尿症” 。 临床上把糖尿病患者血尿酮体的异常称为 “酮症”（ketosis）。
RCH2 C CH C SCoA NADH + H
④ 硫解
在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰 CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和 比原来少两个碳原子的脂酰CoA。
O O CH C SCoA CoASH O RCH2C O SCoA + CH3C SCoA
硫解酶
RCH2 C
脂酰CoA的β-氧化过程
3、脂肪酸β-氧化的能量计算
n n 2 3 1 22 －1 2 2
以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成 的ATP分子数：
16 16 1 2 3 12 2 129 2 2
（三）脂肪酸的其它氧化方式
an alternative route to NADPH in addition to the pentose phosphate pathway!
② 丙二酸单酰CoA的生成
CH3CO~SCoA
乙酰CoA羧化酶 Mn 、生物素
2+
HOOC-CH2CO~SCoA
+ຫໍສະໝຸດ HCO3+ ATP
+ ADP + Pi
β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙 酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。 丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进 而异生成糖。
3、酮体生成的生理意义
① 是生理情况下，肝脏输出能源的一种形式。 ② 是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的 供能物质。
③ 是应激情况下，防止肌肉蛋白过多消耗的 一种形式。
-氧化：在动物体内，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。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。 -氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被 氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一 步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸， 再进行正常的-氧化。
OH O 烯 脂 酰 C oA 脱 氢 酶 O
+ +
O
RCH2 CH CH C SCoA NAD
RCH2 C CH C SCoA NADH + H
② 加水（水合反应）
△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶 催化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰 CoA。
H O RCH2C C C H SCoA OH O SCoA
限速酶
2、酮体的利用
*酮体的利用指酮体在肝外组织重新转化为乙
酰CoA 。
*肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一
步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰 CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能 源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮 体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步 分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。
1、脂肪酸合成概述
脂肪酸合成部位在胞液中。 脂肪酸合成在肝脏、脂肪组织特别活跃。 脂肪酸合成的碳源是乙酰 -CoA ，提供最初的两个 C 原子，以后延长的2C单位由乙酰-CoA的活化形式丙 二酸单酰CoA（重要的三碳单元中间体）提供。 脂肪酸合酶（ Fatty acid synthase ）只合成软脂酸 （C16），进一步的延长和去饱和由其他酶体系完成。
第九章 脂类代谢
脂肪的分解代谢 • 脂肪的生物合成
•
讲授提纲
脂肪的分解代谢（重点） 脂肪的生物合成
脂类代谢的意义
脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。
脂类代谢对于生命活动具有重要意义。 （1）脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。 脂肪在 氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。 每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和 蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。 （2）许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代谢 的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料， 对维持机体的正常活动有重要作用。 （3）人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症 等都与脂类代谢紊乱有关。
（3）脂肪酸的β氧化
长链脂酰CoA的β氧化是在线粒体脂肪酸氧 化酶系作用下进行的。 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。
① 脱氢
脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其α和 β碳原子上脱氢，生成△2反烯脂酰CoA， 该脱氢反应的辅基为FAD。
The formation and export of ketone bodies in liver under fasting and diabetic conditions。
三、脂类的合成
（一）饱和脂肪酸的生物合成
生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在 高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪 酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA。 脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要CO2 和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。
3、脂肪酸β-氧化的能量计算
脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、 NADH和FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪 酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环 才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2 －1）NADH和（n/2－1）个FADH2；生成 的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化 碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通 过呼吸链传递电子生成ATP。
丙二酸单酰 CoA
③ 脂肪酸碳链的延伸（脂肪酸合酶）
④ 软脂酸（16碳）的合成
以软脂酸（16碳）为例（在细胞液中进行）。 催化该合成反应的是脂肪酸合酶复合体，共有七 种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体 蛋白（ACP）为中心，组成一簇。
装载 缩合 还原 脱水 还原
④ 软脂酸（16碳）的合成
H2O
RCH2 CH CH C
烯 脂 酰 C oA水 合 酶
③ 脱氢
L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶催 化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成 β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。
OH O 烯 脂 酰 C oA 脱 氢 酶 O
+ +
O
RCH2 CH CH C SCoA NAD
脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同
本章小结
脂肪的分解
脂肪酸的β －氧化，酮体
脂肪的合成
乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA 脂肪酸的从头合成
贮存于脂肪细胞中的脂肪，在
3 种脂肪酶作用下 逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并转移到肝脏的过 程，称脂肪动员。 过度的脂肪动员可导致发展成脂肪肝，这时肝脏被 脂肪细胞所浸渗，变成了非功能的脂肪组织。
一、脂肪的分解代谢
（一）甘油的氧化分解
（二）脂肪酸的β-氧化
脂肪酸在细胞质中被激活 脂肪酸降解 转运到线粒体内
载体：酰基载体蛋白（ACP）
ACP的结构
active site
2、脂肪酸合成步骤
① 乙酰-CoA从线粒体运输到胞浆。 ② 丙二酸单酰CoA（malonyl-CoA）的生成。 ③ 脂肪酸碳链的延伸。
① 乙酰-CoA从线粒体运输到胞浆
柠檬酸穿梭系统：
Acetyl-CoA从线 粒体运输到胞浆。
（二）不饱和脂肪酸的合成
不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催 化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕 榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C， 一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和 键）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花 生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，前两种 单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为 多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺 乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。
以二碳单位降解
1、脂肪酸β-氧化的概念
2、脂肪酸β-氧化的过程
（1）脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在 线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰 CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件 下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。
（2）穿膜（脂酰CoA进入线粒体）
二、乙酰CoA的去路
酮体的生成与利用
酮体的概念
在肝脏中，脂肪酸经-氧化生成的乙酰CoA， 转变为乙酰乙酸、羟丁酸和少量丙酮，这三 种物质统称为酮体。这种现象在饥饿或糖尿 病状态下尤为明显。酮体是肝脏向肝外组织 输出能量的一种方式。
Ketone bodies
1、酮体的生成 Acety-CoA can be converted to ketone bodies in liver under fasting and diabetic Conditions.