第二节 脂肪的分解代谢

AMP 肉
PPi
脂酰CoA
碱
合成酶
ATP
转
CoASH 运
O
载
=
RCH2CH2C-OH
体
脂肪酸
线 粒 体 膜
O
=
RCH2CH2C~SCoA
脂酰CoA 脱氢酶
FAD FADH2
= =
β αO RCH=CHC~SCoA
Δ2-2烯脂酰CoA
H2O
水合酶
β
αO
RCHOHCH2C~SCoA
L-β-羟脂酰
NAD+
四、脂肪酸的其他氧化方式
1、含双键的不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸的氧化 多不饱和脂肪酸的氧化
Oxidation of a monounsaturated fatty acid
油酰-CoA
不是烯脂酰-CoA 水合酶的底物
烯酰-CoA异构酶
Δ3-cis-十二烯酰-CoA
Δ2-trans-十二烯酰-CoA
二、 甘油的代谢
三、脂肪酸的β-氧化(β-oxidation)
组 织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中 肝、肌肉最活跃。
亚细胞：胞液、线粒体
1.脂肪酸的活化
—— 脂酰 CoA 的生成（胞液）
= =
O RCH2CH2C-OH
脂肪酸
+ CoA-SH
脂酰CoA合成酶
ATP
AMP+PPi
O
RCH2CH2C~SCoA 脂 酰~SCoA
H3C C S CoA O
H3C (CH 2)7 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C S CoA O
O
H3C C S CoA
H3C (CH 2)7 CH2 CH2 CH2 C CoA O
O
H3C C CoA
H3C (CH2)7 CH2 C S CoA
O
5 H3C C S CoA
=
O RCH2CH2C~SCoA
Although expending about 25,000 kJ/day (6,000 kcal/day), the bear does not eat, drink, urinate,or defecate for months at a time.
A grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada.
乙酰乙酸 琥珀酰CoA
乙酰乙酰CoA
琥珀酸 2乙酰CoA
3. 酮体生成的生理意义
• 酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通 过血脑屏障，是脑组织的重要能源。
• 酮体利用的增加可减少葡萄糖的利用，有利于维 持血糖水平恒定。
• 酮体利用的增加可节省蛋白质的消耗。
4. 酮体生成的调节
饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）
乙酰乙酸
OO CH3CCH2CSCoA
(乙酰乙酰CoA)
=
=
乙酰乙酰CoA硫解酶 （心、肾、脑及骨骼肌线粒体）
CoASH
=
O 2 CH3CSCoA
琥珀酰CoA
琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及 骨骼肌的线粒体）
琥珀酸
酮体的生成和利用的总示意图
2乙酰CoA
乙酰乙酰CoA
乙酰CoA
HMGCoA
D(-)-β-羟丁酸 丙酮
奇数碳脂肪酸 Ile Met Val
丙酰-CoA
丙酰CoA羧化酶 （ATP、生物素）
D-甲基丙二酸 单酰-CoA
甲基丙二酸单酰-CoA差向异构酶
甲基丙二酸单 酰-CoA变位酶
L-甲基丙二酰CoA 琥珀酰CoA
TAC
Fat Bears Carry Out β Oxidation in Their Sleep
过氧化物酶体中脂肪酸的 -氧化
乙酰CoA的去路
脂肪酸生物合成
柠檬酸循环
转化为酮体
胆固醇 生物合成
五、酮体(Ketone Bodies)的生成和利用
β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate) 乙酰乙酸(acetoacetate) 丙酮(acetone)
生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、 脑、骨骼肌等）线粒体
CH2 OH
甘油
脂肪酸
关键酶：激素敏感脂肪酶 (hormone-sensitive lipase , HSL)
脂解激素: 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、 肾上腺素、去甲肾上腺素等。
对抗脂解激素因子: 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列 腺素E2等。
运到肝脏、肾脏 进入糖代谢
通过血液循环进入 其他组织氧化供能
饱食
饥饿
胰岛素↑ 脂肪动员↓
胰高血糖素、脂解激素↑ 脂肪动员↑
进入肝的脂肪酸↓
脂肪酸β氧化↓ 酮体生成↓
进入肝的脂肪酸↑
脂肪酸β氧化↑ 酮体生成↑
酮 体 的 生 成 和 运 输
禁食第一周血浆中脂肪酸、葡萄糖 及酮体的浓度变化
奶牛酮病(ketosis)
• 常见于高产奶牛 • 反刍动物葡萄糖的来源？ • 精料多，粗纤维不足 • 治疗？
的任何一端进行-氧化，最后生成的
琥珀酸可进入三羧酸循环。
-氧化不是哺乳动物脂肪酸氧化分解
的主要途径，但在β-氧化有缺陷时起重 要作用。
TCA循环
内质网内脂肪酸的-氧化
3、-氧化
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。
植烷酸
Experimental studies have shown that hibernating grizzly bears use body fat as their sole fuel. Fat oxidation yields sufficient energy for maintenance of body temperature, active synthesis of amino acids and proteins, and other energy-requiring activities, such as membrane transport. Fat oxidation also releases large amounts of water, as described in the text, which replenishes water lost in breathing. The glycerol released by degradation of triacylglycerols is converted into blood glucose by gluconeogenesis.
CoA脱氢酶
NADH+H+
=
βα O RCOCH2C~SCoA
1.5ATP H2O
呼吸链
2.5ATP H2O
呼吸链
=
β-酮脂酰CoA 硫解酶
O
RC~SCoA
CoA-SH
TAC
+ CH3CO~SCoA
4. 脂肪酸氧化的能量生成
—— 以16碳软脂肪酸的氧化为例
活 化：消耗2个高能磷酸键 β-氧化每轮循环四个步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA
乙酰乙酸
NADH+H+ NAD+
OH
CH3CHCH2COOH
D(-)-β -羟丁酸
O
CO2
CH3CCH3
丙酮
β-羟丁酸 脱氢酶
2. 酮体的利用
OH CH3CHCH2COOH
D(-)-β -羟丁酸
NAD+
NADH+H+
CoASH+ATP
乙酰乙酰CoA硫激酶 （肾、心和脑的线粒体）
PPi+AMP
=
=
OO CH3CCH2COH
脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于 内质网及线粒体外膜上
2. 脂酰CoA进入线粒体
肉碱（carnitine） 肉碱脂酰转移酶（carnitine acyltransferase）
肉碱脂酰 转移酶Ⅰ
L-肉碱
脂酰基肉碱
Ⅱ
肉碱脂酰 转移酶Ⅱ
3. 脂肪酸的β-氧化
O
=
脱氢
1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子FADH2 1分子NADH+H+
7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2
能量计算： 生成ATP 8×10 + 7×2.5 + 7×1.5 = 108 净生成ATP 108 – 2 = 106
脂肪酸活化过程 中消耗2个高能磷酸键
奇数碳原子脂肪酸的氧化
Bears store an enormous amount of body fat in preparation for their long sleep. An adult grizzly consumes about 38,000 kJ/day during the late spring and summer, but as winter approaches it feeds 20 hours a day, consuming up to 84,000 kJ daily. This change in feeding is a response to a seasonal change in hormone secretion. Large amounts of triacylglycerols are formed from the huge intake of carbohydrates during the fatteningup period.
小结
• 脂肪的动员 • 甘油的分解
• 脂肪酸的分解代谢：β- 氧化、α- 氧化、ω-
氧化 • 酮体的生成与利用
1. 酮体的生成
OO
=
= =
= =
=
CoASH
CH3CCH2CSCoA (乙酰乙酰CoA)
HMGCoA 合成酶
乙酰乙酰CoA
硫解酶
O
O CH3CSCoA
CoASH
CH3CSCoA
O OH O
HMGCoA 裂解酶
HOCCH2CCH2CSCoA
CH3
(HMGCoA)
羟甲基戊二酸单酰CoA
=
= =
OO
CH3CCH2COH
植烷酰CoA
α-羟植烷 酰CoA
Refsum’s disease
又名遗传性共济失调性多发性神经炎样 病 、 植 烷 酸 贮 积 病 。 患 者 体 内 植 烷 酰 -CoA 羟化酶有遗传缺陷，血液中植烷酸浓度极高， 导致失明、耳聋等严重的神经问题。
降植烷酸
4,8,12,三甲基 十三酰-CoA
丙酰-CoA
第二节 脂肪的分解代谢
一、脂肪的动员 二、甘油的代谢 三、脂肪酸的β-氧化 四、脂肪酸的其他氧化方式 五、酮体的生成和利用
脂 类 的 消 化 和 吸 收
一、脂肪的动员
O
O CH2 O C R
R C O CH O
+ 3 H2O
CH2 O C R 脂肪
激素敏感脂肪酶
Cபைடு நூலகம்2 OH
O
HO CH
+ 3 R C OH
O
=
RC~SCoA + CH3CO~SCoA
脂酰CoA Δ2-反烯脂酰CoA L-β-羟脂酰CoA β-酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA
棕榈酰CoA Δ2-反烯脂酰CoA L-β-羟脂酰CoA β-酮脂酰CoA 14C脂酰CoA+乙酰CoA
O
H3C (CH2)7 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C S CoA O
RCH2CH2C~SCoA
脂酰CoA
FAD
脱氢酶
FADH2
β αO
=
RCH=CHC~SCoA
加水
Δ2--烯脂酰CoA 水合酶
H2O
再脱氢 硫解
β
αO
=
RCHOHCH2C~SCoA
L-β-羟脂酰 CoA脱氢酶
NAD+ NADH+H+
βα O
=
RCOCH2C~SCoA
β-酮脂酰CoA 硫解酶
CoA-SH
Oxidation of a polyunsaturated fatty acid
亚油酰-CoA
烯酰-CoA异构酶
脂酰-CoA脱氢酶
2,4-二烯酰-CoA还原酶 烯酰-CoA异构酶
Four rounds of β-oxidation
5
2、-氧化
C10或C12脂肪酸的碳链末端碳原子 （-碳原子）被氧化，形成二羧酸。 二羧酸进入线粒体内后，可以从分子