脂肪代谢

脊 的椎 消动 化物 与食 吸物 收脂 类
8.1.2 甘油代谢
甘油在甘油激酶(glycerol kinase)的催化， 生成磷酸二羟丙酮。
磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的中间产物，因此 既可以继续氧化，经丙酮酸进入TCA彻底氧化成 CO2和水，又可经糖异生作用合成葡萄糖，乃至 合成多糖。
8.1.3
脂肪酸的氧化
脂肪(fat)是生物体中重要的贮藏物质，它将能 量和各种代谢中间物提供给各种生命活动。如 动物可以利用食物中的脂肪或自身的贮脂作为 能源物质，油料种子萌发时所需的能量及物质 碳架也主要来自脂肪。这都要通过脂肪的分解 代谢来实现。
1g 脂肪在体内彻底氧化可释放9.3Kcal能量， 而1g 糖和蛋白在体内彻底氧化均释放 4.1Kcal能量。
生物体内脂肪酸的氧化分解主要有-氧 化、-氧化和-氧化等几条不同途径， 其中-氧化途径最为重要和普遍。
8.1.3.1 脂肪酸的-氧化( -oxidation) 1904年，Knoop利用在体内不易降解的苯 基作为标记物连接在脂肪酸的甲基末端， 然后喂狗或兔。结果发现，如喂环标记 的奇数碳原子脂肪酸，动物尿中的代谢 物为苯甲酸；如果喂苯环标记的偶数碳 原子脂肪酸，则尿中发现的代谢物是苯 乙酸。
8.1 脂肪的分解代谢
脂肪水解生成甘油(glycerin)和脂肪酸(fatty acid)，水解产物然后按各自不同的途径进 一步分解或转化。
8.1.1 脂类的消化和吸收
动物体中脂肪的消化需要三种脂肪酶(lipase) 参与，逐步水解甘油三酯的三个酯，生成甘 油和脂肪酸。
脂肪的消化和吸收
脂肪在口腔和胃中都不发生化学作 用，消化发生在小肠： 1. 胆 汁 盐 乳 化 脂 肪 形 成 混 合 胶 粒 (mixed micelles); 2.肠lipases分解fat，最终分解为 glycerol和FA; 3.肠黏膜吸收分解产物，再转化为 fat;
⑶ 氧化的生化历程 脂酰CoA在线粒体基质中进 入β氧化要经过脱氢、加 水、再脱氢和硫解四步为 一轮的循环反应，生成1 分子乙酰CoA和一个少2个 碳的脂酰CoA。
β
双键为反 式
氧 化 的 生 化 历 程
β-氧化的4步反应都是可逆反应，但是第4 步是高度放能的硫解反应，因此使整个 β-氧化过程向裂解方向进行。 长链脂酰CoA经多次循环，每次降解下1分 子乙酰CoA，直至成为2碳或3碳的脂酰 CoA。 如软脂酸（棕榈酸，C15H31COOH， palmitate）经7轮β-氧化生成8分子乙 酰CoA。
8.1.4.1
酮体的合成
酮体是在肝细胞线粒体中 生成的，其生成原料是 脂肪酸β-氧化生成的 乙酰CoA。
2分子乙酰CoA在硫解酶作用下脱去一分子 CoA-SH，缩合成乙酰乙酰CoA。 并释放出1分子CoA-SH。这一步反应是酮 体生成的限速步骤。
在3-羟-3-甲基戊二酰CoA(hydroxy methyl glutaryl CoA, HMG-CoA)合成酶催化下，乙 酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA反应，生成-羟 --甲基戊二酸单酰CoA(HMC-CoA)。
8 脂类代谢
8.1 脂肪的分解代谢 8.2 脂肪的合成代谢 8.3 类脂的代谢
夜游外滩
高新小学六六班

孙佳文
指导教师
穆淑华
今年暑假，我和小姨去了上海。我们去的那几天正赶上上海的桑拿天 ；早上和中 午就像蒸笼一样，很闷。但是，晚上可比早晨清爽得多。借着这次看世博会的机会，我 们顺便去了一次外滩。 到了外滩，真应验了一个词：“不虚此行”呀！各式各样的西洋大楼 排成一排,在 灯光的照耀下，显得那么优雅而高贵，楼上 那一个个精致的花纹，真是别具一格，世间 少有。 在一头金光灿烂的老牛的“指引”下，我们找到了黄浦江和现代的建筑物。天空 显得那么深邃，东方明珠塔像一串冰糖葫芦，晶莹剔透。在深蓝色的天空中显得更加明 亮。东方明珠塔的旁边有一个像英国大本钟一样的建筑物，真可谓是优雅脱俗，美丽极 了！在一个个明亮的建筑物面前，黄浦江也毫不逊色。她像一个成 熟老练的人第一次穿 上了新衣，还让小船帮她梳理着头发。一阵小风袭来，江面上五彩缤纷，波光粼粼。 外滩，是一个 中西结合的建筑博览园，许多人来到这里，体验着夏夜的清爽和安祥。 她没有白天那样的嘈杂和喧闹，此刻只有宁静，许多美景好像凝结在这一刻。 我仰望着一个个“建筑博览园”，想到了一句话：“少年强，则国强”。我们要做 中华的聚宝盆，成为祖国腾飞的翅膀！
在肉毒碱脂酰转移酶(carnitine acyl transferase)的催化下，长链脂肪酰 CoA和肉毒碱反应生成辅酶A和脂酰肉毒 碱，脂肪酰基与肉毒碱的3-羟基通过酯 键相连接。 线粒体内膜的内外两侧均有肉毒碱脂酰转 移酶，分别称为肉毒碱脂酰转移酶I和 肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ，酶Ⅰ和酶Ⅱ是同 工酶。
脂肪的消化和吸收(续）
4.Fat 与 cholesterol 、 apoproteins 结 合形成chylomicrons； 5.乳糜微粒通过淋巴系统和血液进入组 织； 6. 在 组 织 中 重 新 水 解 fat 为 FA 和 glycerol； 7.FA进入细胞； 8.FA被氧化释放能量，或在肌细胞及脂 肪组织中酯化储存。
8.1.4
酮体(acetone bodies)代谢
脂肪酸-氧化及其它代谢所产生的乙酰CoA， 在一般的细胞中可进入TCA进行氧化分解； 而在肝脏中则可生成酮体。 酮体是脂肪酸在肝脏进行正常分解代谢所生 成的特殊中间产物，包括乙酰乙酸 (acetoacetic acid约占30%)，β-羟丁酸 (β-hydroxybutyric acid约占70%)和极少 量的丙酮(acetone)。
脂肪酸在进行-氧化作用之前需要进行活化， 并且转运到氧化作用的部位，然后才能进行 -氧化作用。 ⑴脂肪酸的活化 脂肪酸参加代谢前先要活化，活化形式是脂酰 CoA。
脂酰CoA合成酶又称硫激酶，分布在胞浆中、 线粒体膜和内质网膜上。
⑵脂肪酸的转运 脂肪酸的-氧化作用通常是在线粒体的基质 中进行的，而在细胞液中形成的脂酰CoA不 能透过线粒体内膜，需依靠内膜上的载体 肉 碱 ( 即 肉 毒 碱 ， 3- 羟 -4- 三 甲 氨 基 丁 酸 carnitine)携带，以脂酰基的形式跨越内 膜而进入基质。
酮体的分解
酮体在肝脏中产生后，必 须由血液运送到肝外组 织中进行分解。
酮体分解的关键是乙酰乙酸转变为乙酰乙 酰CoA，反应由3-酮脂酰CoA转移酶催化， 以琥珀酰CoA作为CoA的供体。 肝脏中缺乏3-酮脂酰CoA转移酶，因此只 有在肝外组织中才能给乙酰乙酸加上 CoA，然后裂解成乙酰CoA，从而通过 TCA彻底氧化放能，也可作为合成脂肪 酸的原料。
1 mol葡萄糖完全氧化可生成38分子ATP。3 mol葡萄糖所含碳原子数与1 mol硬脂酸 相同， 3 mol葡萄糖可提供114mol ATP， 1 mol硬脂酸可提供146molATP。 在碳原子数相同的情况下脂肪酸能提供更 多的能量。脂肪酸的贮能效率要高一些。 脂肪酸β-氧化过程中生成的乙酰CoA是重 要的中间化合物，乙酰CoA除能进入三羧酸 循环氧化供能外，还是许多重要化合物合 成的原料，如酮体、胆固醇和类固醇化合 物。
8.1.3.2 α-氧化
1956年，Stumpf，P.K. 在植物种子和叶 子以及动物的脑和肝细胞中发现了α氧化作用。 在酶的催化下，在脂肪酸的-碳原子上 发生氧化作用，分解出CO2，生成缩短 了一个碳原子的脂肪酸，称为脂肪酸的 -氧化。
α-氧化是以游 离脂肪酸作为 底物，在-碳 原子上发生羟 化(-OH)或氢 过氧化(-OOH)， 再进一步氧化 脱羧。
8.1.3.3
脂肪酸的-氧化途径
-氧化是脂肪酸的-端甲基发生氧化， 转变成羟甲基然后再氧化成羧基，而形 成，-二羧酸的过程。
脂肪酸的ω碳 原子羟化生 成ω-羧脂肪 酸，再经ω 醛脂肪酸生 成α、ω-二 羧酸，然后 在α或ω-端 活化，进入 线粒体进行 β-氧化。
动物体内的12C以下的脂肪酸常通过-氧 化途径进行降解。 植物体内的在-端具有含氧官能团(羟基、 醛基或羧基)的脂肪酸大多也是通过氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角 质层或细胞壁的组分。 一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成 水溶性产物，降解过程先进行-氧化，生成 二羧基脂肪酸后再通过-氧化降解，如海洋 中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其 氧化速率可高达0.5g· m-2。 d-1·
⑹不饱和脂肪酸(unsaturated fatty acid)的氧化 生物体内的 不饱和脂肪酸的双键都是顺 式构型第一个双键都在C9和C10之间，以 后每隔3个碳原子出现1个。 不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸基本相 同，只是某些步骤还需一些异构酶的参 与。
单 不 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化
不 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化
⑸脂肪酸β-氧化的能量变化 脂肪酸β-氧化是脂肪酸分解的主要途径， 脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能 量，以16个碳原子的饱和脂肪酸软脂酸为 例，其β-氧化的总反应为： CH3(CH2)14COSCoA+7NAD++CoASH+8H2O+7FAD+ ATP→ 8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+ +AMP
在HMG-CoA裂解酶催化下，HMG-CoA分解成 乙酰乙酸和乙酰CoA。
生成的乙酰乙酸一部分在线粒体中的-羟丁 酸脱氢酶催化下还原（NADH作供氢体）成羟丁酸。
少量乙酰乙酸可自行脱羧或由乙酰乙酸脱 羧酶催化生成丙酮。
酮体生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进 入血液，转运至肝外组织利用。
8.1.4.2
7分子FADH2提供7×2=14分子ATP； 7分子NADH+H+提供7×3=21分子ATP； 8分子乙酰CoA完全氧化提供8×12=96个分 子ATP。 1 mol软脂酸完全氧化生成CO2和H2O，共提 供131mol ATP。软脂酸的活化过程消耗 2 mol ATP，所以1 mol软脂酸完全氧化 可净生成129mol ATP。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
酮 体 （
Ketone Bodies
）
乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮统称为酮体。 乙酰乙酸和-羟丁酸是酮体的主要成分， 它们在血液和尿液中是可溶性的；丙酮 的含量最少，是一种挥发性的物质。这 是动物利用脂肪氧化供能的正常现象。
但在某些生理情况(饥饿、禁食)或病理情 况下(如糖尿病)，糖的来源或氧化供能 障碍，脂肪酸就成了人体的主要供能物 质。若肝中合成酮体的量超过肝外组织 利用酮体的能力，二者之间失去平衡， 血中浓度就会过高，导致酮血症 (acetonemia)和酮尿症(acetonuria)。 乙酰乙酸和β-羟丁酸都是酸性物质， 因此酮体在体内大量堆积还会引起酸中 毒。
脂 肪 酸 氧 化 步 骤
⑷脂肪酸β-氧化的特点 ①脂肪酸活化生成脂酰CoA是一个耗能过 程。中、短链脂肪酸不需载体可直拉进 入线粒体，而长链脂酰CoA需要肉毒碱 转运。 ②β-氧化反应在线粒体内进行。 ③β-氧化过程中有FADH2和NADH生成，这 些氢经呼吸链传递给氧生成水需要氧参 加，乙酰CoA的氧化也需要氧。因此， β-氧化是需氧的过程。
⑺奇数碳链脂肪酸的氧化
大多数脂肪酸含偶数碳原子，通过-氧 化可全部转变成乙酰CoA，但一些植物 和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们 在最后一轮-氧化作用后，产生丙酰 CoA。
先进行羧化， 后经过两次 异构化，形 成琥珀酸。
丙酰CoA的代谢在动物体内代谢形成琥珀 酰CoA进入三羧酸循环，继续进行代谢。 一些氨基酸，如异亮氨酸、缬氨酸和甲硫 氨酸在降解过程中也会产生丙酰CoA或 丙酸。
苯 基 标 记
Knoop提出脂肪酸的-氧化学说。这是同位素 示踪技术还未建立起来之前最具创造性的实 验之一，后来的同位素示踪技术证明了其正 确性。 -氧化是从脂肪酸的羧基端-碳原子开始，碳 链逐次断裂，每次产生一个乙酰CoA和原来少 2个C的脂肪酸链。
-氧化作用在肝脏及其他组织的线粒体中进行， 油料作物种子萌发时另一个细胞器——乙醛酸 循环体(glyoxysome，简称乙醛酸体)中也能进 行类似的作用。