脂类代谢

2.活性氧
概念：含氧的高反应活性分子。 几种重要的活性氧： （1）普通氧：氧分子有顺磁性，是一种双自由基。基态氧反应 活性较低。 （2）超氧阴离子：有一个未成对电子，有顺磁性，可由酶促反 应和非酶促反应如电离辐射生成，既是氧化剂，又是还原剂， 可发生歧化反应，引起脂质过氧化，寿命较长，可促进其他氧 自由基的生成。 （3）羟自由基：是已知最强的氧化剂，几乎能与所有的细胞成 分进行抽氢、加成、电子转移等反应，反应速度极高。羟自由 基寿命短，可由辐射和氧自由基转化生成，过渡金属对羟自由 基生成有促进作用。 （4）过氧化氢：过氧键不稳定，见光均裂成羟自由基。可由超 氧阴离子自由基歧化生成，也可由酶促反应直接生成。过氧化 氢通过生成羟自由基对细胞造成伤害。 （5）单线态氧：是普通氧的激发态，无顺磁性，虽不是自由基， 但反应活性高，可在自由基反应中生成。
1.基本概念
具有还原性，能抑制自由基链式反应的物 质称抗氧化剂。 能将自由基还原为非自由基的抗氧化剂称 自由基清除剂。 可消除链式反应引发剂的称预防型抗氧化 剂。 可消除链式反应产生的自由基，中断或延 缓链式反应的称阻断型抗氧化剂。 有一些抗氧化剂为酶类，另一些为小分子， 有一些是天然的，另一些是人工合成的。
β α O
O R C H O H C H C ~ S C o A 2
=
H2O
=
线 粒 体 膜
R C O C H C ~ S C o A 2
β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH
O R C ~ S C o A + C H C O ~ S C o A 3
=
NAD+ NADH+H+
=
TCA
=
5．脂酸氧化产生大量ATP
脂类代谢
第一节
脂类通论
一、脂类定义与分类
(一) 脂类的定义
脂类（lipid）是脂肪和类脂的总称。是一种不溶于 水而溶于非极性有机溶剂的有机化合物。
(二)脂类的分类
脂肪（fat）：三酰甘油或甘油三脂 磷脂 糖脂 鞘脂 胆固醇 胆固醇脂
类脂 （lipoid）
CH2 OH
(三)脂类的化学组成
CHOH CH2 OH
脂肪动员过程
甘油一酯
甘油二酯脂肪酶
脂肪酸
甘油二酯 （DG）
脂肪酸
甘油 三酯
甘油一酯脂肪酶 脂肪酸
甘油
2．脂肪分解的脂肪酸及甘油可以被机体细胞利用
甘油溶于水，可直接被转运利用。
CH2OH HO CH CH2OH 甘油 NAD+ NADH+H CH2OH C=O 磷酸甘油脱氢酶 CH2O P CH2OH HO CH CH2O 3-磷酸甘油 P
1.脂质过氧化的中间产物脂质自由基、脂质过
氧自由基作为引发剂通过抽氢使蛋白质分子变成自
由基，引起链式反应，导致蛋白质聚合。
2.丙二醛导致蛋白质交联。
3.脂质过氧化导致生物膜功能异常。
4.脂质过氧化导致动脉粥样硬化。
5.脂质过氧化导致衰老，使脂褐素含量增加。
6.脂质过氧化导致DNA损伤。
(四)抗氧化剂的保护作用
第二节 脂类分解代谢
一、甘油三酯
甘油三酯是非极性，不溶于水的甘油脂酸 三脂，基本结构单位为甘油的三个羧基分别被 相同或不同的脂酸脂化。 简单甘油三酯： 含有同一种脂酸的甘油三酯 混合甘油三脂： 含有两种或三种脂酸的甘油三脂
混合甘油三酯 简单甘油三酯
甘油三酯的功能
甘油三酯是脂肪酸酸的主要储存形式
关键酶
2．脂酸经过多次β-氧化转变为乙酰CoA
O RCH2 CH2 C~SCoA
= 脱氢
脂酰CoA 脱氢酶
脂酰CoA
RCH=CHC~SCoA
β
α
O
FAD FADH2
反⊿2-烯酰CoA
=
加水
⊿2--烯脂酰CoA 水化酶
H2 O
O RCHOHCH2 C~SCoA
β α
=
L(+)-β羟脂酰CoA
再脱氢
L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶
类脂 糖酯、胆 固醇及其 酯、磷脂
5﹪
生物膜、 神经、 血浆
1. 维持生物膜的结构和功能 2. 胆固醇可转变成类固醇激 素、维生素、胆汁酸等 3. 构成血浆脂蛋白
二、脂肪酸
脂肪酸定义： 不分支 偶数碳 长链脂肪族 羧酸。 (某些植物及海洋生物中有奇数碳FA) 按功能分： 非必需脂肪酸：自身可合成，能量物质 必需脂肪酸：外界摄取，活性物质的前身
（二）天然脂肪酸的结构特点
1.碳原子数多为偶数； 2.单不饱和脂肪酸的双键多在第9位,第2和第3个双键 多在第12和第15位； 3.双键多为顺式,少数为反式。
棕榈酸（16：0）
硬脂酸（18：0）
油酸（18：1 ，△9 ）
α-亚麻酸 （18：3，△9，12，15 ）
花生四稀酸 （18：4，△5，8，11，14）
储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水 解为游离脂酸及甘油并释放入血以供其他组织氧 化利用的过程。
脂肪动员关键酶
激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)
脂解激素
能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、
去甲肾上腺素、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、 烟酸等。
软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较 软脂酸 以1mol计 以100g计 106 ATP 41.4 ATP 葡萄糖 32 ATP 17.8ATP
（三）脂酸的其他氧化方式
1．不饱和脂酸进行β-氧化时有构型变化
β氧化 不饱和脂酸 顺⊿3-烯酰CoA
⊿3顺-⊿2反烯酰CoA 异构酶
反⊿2-烯酰CoA
C S CoA
O H C (CH )
3 2 7
CH
2
CH
2
CH2
CH2 CH2 C
H 3C
S
O
CoA
O H3 C (CH2 )7 CH2 CH2 CH2 C CoA
C S CoA
O
O C
H3C
S CoA
O C
C
CoA
H C (CH )
3
2 7
CH
2
5 H3C
S
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CoA
经 过 一 次 β- 氧 化 脂
酰 CoA 生成 1 分子比原
来少 2 个碳原子的脂
酰 CoA 及 1 分 子 乙 酰
CoA ， 1 分 子 的 FADH2
，1分子的NADH。
4．乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 三羧酸循环 彻底氧化
乙酰CoA
ATP
呼吸链
FADH2
H2O
ATP
NADH + H+
呼吸链
H2O
O R C H C H C ~ S C o A 2 2
2.常见的抗氧化剂
（1）超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ,SOD)：存在 广泛，可清除超氧阴离子； （2）过氧化氢酶(catalase)：存在于过氧化物酶体，可将 过氧化氢转化为水和氧； （3）谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSHPX)：存在广泛，可还原脂质氢过氧化物或将过氧化氢转化为水， 同时将谷胱甘肽转化为氧化型； （4）维生素E：可清除生物膜中活性氧自由基，是生物体内 最重要的自由基清除剂。 （5）某些中药活性成分：如黄酮类和某些苷类化合物。 （6）人工合成的抗氧化剂：主要有丁基羟基茴香醚(Butyl Hydroxy Anisol,BHA)、二丁基羟基甲苯(Dibutyl Hydroxy Toleuene,BHT)和没食子酸丙酯(Propyl Gallate,PG),主要用于 防止油脂的腐败。在规定的剂量范围内使用是安全的。
（二）脂质过氧化的化学过程
生物膜脂质中的多不饱和脂肪酸两个双 键之间的亚甲基氢比较活泼，容易在自由基 或辐射作用下被抽去，形成脂质自由基，有 氧情况下还可生成脂质过氧自由基，进而引 发链式反应。 脂质过氧自由基可转化为丙二醛等醛类， 丙二醛可用于测定脂质过氧化的程度。
（三）脂质过氧化作用对机体的损伤
—— 以16碳软脂酸的氧化为例
•活 化：消耗2个高能磷酸键 •β氧 化： 每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解
产物：1分子乙酰CoA
1分子少两个碳原子的脂酰CoA
1分子NADH+H+
1分子FADH2
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
– – 按C原子数 –
– 按是否含双键
2－4 C 短链脂肪酸 6－10 C 中链脂肪酸 12－26 C 长链脂肪酸
饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸
（一） 常见的脂肪酸
其中棕榈酸（16：0）、硬脂酸（18：0）、棕榈油酸 （16：1 ，△9 ）、油酸（18：1 ，△9 ）、芥子酸（22：1, △13 ）、亚油酸（18：2， △9，12 ）、α-亚麻酸（18：3， △9，12，15 ）、γ-亚麻酸（18：3，△6，9，12）、花生四稀 酸（18：4，△5，8，11，14）、 EPA(20：5 ，△5，8，11，14，17） 和DHA (22：6,△4，7，10，13，16，19）等较重要。
1．脂酸活化为脂酰CoA
O RCH2 CH2 C-OH =
部 位：胞液、 线粒体
O RCH2CH2C~SCoA 脂 酰 ~ SCoA =
脂酰CoA合成酶
AMP PPi
脂 肪 酸 CoA-SH ATP
* 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
亚油酸（18：2，△9，12）
(三)脂肪酸的理化性质
链长则在水中的溶解度低；双键多则熔点低；顺式异构 体的熔点比反式异构体低；可以发生氧化,加成等化学反应。
饱和脂肪酸
混合的饱和脂肪酸和 不饱和脂肪酸
三、脂质过氧化作用
(一）自由基、活性氧和自由基链反应 1.自由基 定义：含有奇数价电子并因此在一个轨 道上有一个未成对电子的原子或原子团。 特征：有顺磁性；反应性强；寿命短。 产生：辐射诱导；热诱导；单电子氧化 还原。
甘油
CH2 CH
OH OH
O
+
HO
C（CH2）nCH3
O
CH2
OH CH2
CH H2O CH2
O
OH OH
C（CH2）nCH3
脂类的分类、含量、分布及生理功能
分类
脂肪 甘油三酯
含量
95﹪
分布
生理功能
脂肪组织、 1. 储脂供能 血浆 2. 提供必需脂酸 3. 促脂溶性维生素吸收 4. 热垫作用 5. 保护垫作用 6. 构成血浆脂蛋白
顺⊿2-烯酰CoA H2 O D(-)-β羟脂酰CoA
D(-)-β羟脂酰CoA 表构酶
β氧化
L(+)-β羟脂酰CoA
O
18 12 9
H3C
3次β氧化
c
1
SCoA
亚油酰CoA （⊿9顺，⊿12顺）
O 7 H3C
消化吸收和合成的脂肪酸，以游离的形式存在较 少，大多数以甘油三酯的形式存在于体内。
甘油三酯的主要作用是为机体提供能量
1、甘油三脂是机体重要的能量来源 2、甘油三脂是机体主要的能量储存形式 男性：21%，女性：26%
二、甘油三酯的分解代谢是脂酸的氧化
（一）脂肪分解代谢始于脂肪动员
1．脂肪动员受脂解激素调节 脂肪的动员（fat mobilization）
NAD+ NADH+H+
O RCOCH2 C~SCoA
β α
β酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA
=
硫解
O RC~SCoA =
β酮脂酰CoA 硫解酶
CoA-SH + CH3 CO~ SCoA
O H3C (CH2)7 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 H3 C
C S CoA O
ATP
ADP
甘油激酶(肝、肾、肠)
糖酵解途径
磷酸二羟丙酮
Glu
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮
NAD+ NADH+H+
3-磷酸 甘油醛
1,3-二磷酸甘油酸
ADP
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
ATP
（二）饱和脂酸氧化分4阶段进行
O R C H C H C ~ S C o A 2 2
=
=
AMP PPi
脂酰CoA 合成酶
ATP CoASH
O RCH2CH2C-OH 脂肪酸
肉 碱 转 运 载 体
脂酰CoA 脱氢酶
β
2
FAD FADH2
ATP
呼吸链
H2O
α O
R C H = C H C ~ S C o A
⊿--烯酰CoA 水化酶 β α L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶
3.自由基链反应
引发：反应性足够强的起始自由基抽 去脂质分子的氢原子，或高能辐射使脂 质分子均裂，可生成起始脂质自由基。 增长：起始脂质自由基通过加成、抽 氢、断裂等一种或几种方式生成更多的 脂质自由基，这种反应反复进行，即成 为链式反应。 终止：两个自由基之间可发生偶联或 歧化反应，消除自由基，使链式反应终 止。