第十一章 脂代谢

4.转运
甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋 白转运。在脂蛋白中，疏 水脂类构成核心，外面围 绕着极性脂和载脂蛋白， 以增加溶解度。脂蛋白主 要有 7 种，由肝脏和小肠 合成，可使疏水脂类溶解 ，定向转运到特异组织。
第二部分：脂肪 的分解代谢
1. 甘油的氧化
甘油的氧化是先经过甘油磷酸激酶及ATP 的作用变成甘油-α-磷酸。
软脂酸转化为软脂酰CoA消耗1分子ATP中的两个高 能磷酸键：
每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净 合成35+96-2=129molATP。 如用热量计直接测定 1mol 软脂酸（ 256g ） 完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量 9790.56kJ。 由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量有 30.54×129÷9790.56×100%=40% ， 以 ATP 的 形式贮存起来。
Fra Baidu bibliotek 1
脂类的酶促水解(消化) 脂肪酶能逐渐水解脂肪产生脂肪酸和甘油。
2 、 生物体内存在着对磷脂分子的不同部位进行 水解的磷脂酶。
3、胆固醇酯可在胆固醇酯作用下水解生成胆固醇 和脂肪酸。
3.吸收
水解产物经胆汁乳化，被动扩散 进入肠粘膜细胞，在光滑内质网 重新酯化，形成前乳糜微粒，进 入高尔基体糖化，加磷脂和胆固 醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴 系统进入血液。甘油和小分子脂 肪酸（ 12 个碳以下）可直接进入 门静脉血液。
2.2
肉毒碱的作用
动物体内催化β-氧化的酶分布于 线粒体基质中，而长链脂酸的激活 在线粒体外进行。所以产生的脂酰 辅酶A不能进入线粒体内部。可通 过肉毒碱通过线粒体内膜。
2.3
偶碳脂肪酸β-氧化过程中的能量贮存
脂肪酸β-氧化后形成乙酰CoA进入三羧酸 循环，最后形成CO2和H2O。 以软脂酰CoA （C15H31COSCoA）为例，
5
不饱和脂肪酸的合成
说明：亚油酸和亚麻酸是必需脂肪酸。花生四 烯酸只能从亚油酸转化而来，它是绝大多数前列腺 素及血栓素的前体物质。
6. 脂肪酸合成的调控：
1. 短期调控：通过小分子效应物调节酶 活性，最重要的是柠檬酸，可激活乙酰 辅酶A羧化酶，加快限速步骤。乙酰辅酶 A 和 ATP 抑制异柠檬酸脱氢酶，使柠檬酸 增多，加速合成。
4.1 奇数碳链脂肪酸的氧化 含奇数碳原子的脂肪酸依偶 数碳原子脂肪酸相同的方式 进行氧化，但在氧化降解的 最后一轮，产物是丙酰辅酶 A和乙酰辅酶A。
在许多植物， 海洋生物，石 油酵母中存在 奇数碳脂肪酸。
丙酰CoA的出路： ①转化成琥珀酰CoA，从而进入三羧酸循环，继 续进行代谢。
②丙酰辅酰A代谢还可通过β-羟丙酸支路进行，最终 形成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。
（1）乙酰辅酶A的转运
柠檬酸
可把柠檬酸看成携带乙酰基团出线粒体的运输形式。
细胞质中含有一种合成脂肪酸的 重要体系，它含有可溶性酶系， 可以在 ATP 、 NADPH 、 Mg2+ 、 Mn2+ 及CO2存在下催化乙酰辅酶A合成 脂肪酸。
（2）丙二酰辅酶的生成
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA羧化酶为别构酶，柠檬酸为别构 激活剂。胞液中柠檬酸浓度是脂肪酸合 成的最重要的调节物。该步反应是脂酸 合成的限速步骤。
（4）缩合
（5）还原
碳酸氢根只起催化作用，羧化时储存能量 ，缩合时放出，推动反应进行。
（6）脱水
（7）还原
此丁酰ACP（C4片段）乃脂肪酸合 成的第一轮产物，通过这一轮反 应，延长了两个碳原子，依上述 过程一轮一轮反应可生成软脂酸。 软脂酸是大多数有机体脂肪酸合 成酶系的终产物。
软脂酸的从头合成途径可总结如下式
丙酮酸
2. 饱和偶碳脂肪酸的β氧化作用
Knoop发现动物体在进行脂肪 酸降解时，是逐步将碳原子 成对地从脂肪酸链上切下， 而不是一个一个地拆除，因 此提出脂肪酸的β-氧化学说
2.1 β-氧化的反应过程
氧化
水化
氧化
硫解 脂肪酸的激活：在胞浆中
A. 脂肪酸的激活
两类活化脂肪酸的酶： （1）内质网脂酰辅酶A合成酶（硫激酶），可活化具 有12个碳原子以上的长链脂肪酸， （2）线粒体脂酰辅酶A，可活化具有4-10个碳原子的 中链或短链脂肪酸。
生物素羧化酶
生物素羧基载体蛋白
羧基转移酶
丙二酸单酰CoA
（3）丙二酰基及乙酰基转移至酰基载体蛋白（ACP）
丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用下从辅酶 A转移到酰基载体蛋白（ACP）上。 大肠杆菌的ACP是由77个氨基酸所构成的蛋 白质。 脂肪酸的合成是在脂肪酸合成酶复合体的作 用下完成的,它们和酰基载体蛋白结合在一 起。有7种蛋白，以脂酰基载体蛋白为中心， 中间产物以共价键与其相连。载体蛋白含巯 基，与辅酶A类似，可由辅酶A合成
5.3
酮体和酮血症、酮尿症
肝内生成的酮体超过了肝外组织所能利用的 限度，血中酮体即堆积起来，临床上称为“ 酮血症”。患者随尿排出大量酮体，即“酮 尿症”。乙酰乙酸和β-羟丁酸是酸性物质， 体内积存过多，便会影响血液酸碱度，造成 “酸中毒”。酮体成为乙酰CoA的主要产物。
第三部分：脂肪 的合成代谢
4.2
脂肪酸的α-氧化
于植物种子、植物叶子组织中、脑和肝细胞中发 现。仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到 分子氧，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可 以是含少一个碳原子的脂肪酸。
4.3 脂肪酸的ω-氧化途径
动物体内贮存的多是碳原子数在12个以上的脂 肪酸，这些脂肪酸可进行β-氧化，不产生二羧 酸。但机体内也存在有少量的十二碳以下的 脂肪酸，如碳的癸酸和十一碳酸，这些酸通过 ω-氧化途径进行氧化降解。
脂肪酸β-氧化作用的要点
脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗1个ATP 分子的二个高能键，其活化的脂酰CoA合成 酶在线粒体外。 脂酰CoA合成酶在线粒体外活化的长链脂酰 辅酶A需经肉碱携带，在肉碱转移催化下进 入线粒体氧化。 所有脂肪酸β-氧化的酶都是线粒体酶。
β-氧化包括氧化、水化、氧化、硫解4个重 复步骤。
B. 氧化
C. 水化
D. 氧化
E. 硫解
此 碳 链较 短 的脂 酰 辅 酶 A 又经过脱氢、加水 、 脱 氢及 硫 脂解 等 反 应，生成乙酰辅酶 A 。 如 此 重复 进 行 ， 一 分 子 脂 肪酸 终 于变 成 许 多分子乙酰辅酶 A 。乙 酰辅酶 A 可以进入三羧 酸循环氧化成CO2及H20 ） ， 也可 以 参加 其 他 合成代谢。
ω-氧化涉及末端 甲基的羟基化， 形成一级醇，并 继而氧化，成醛 再转化成羧酸等 步骤。
5. 酮体的代谢
在肝外组织中，乙酰辅酶A可通过TCA循环，生成 CO2和H2O。当脂肪酸氧化产生的乙酰CoA的量超 过TCA的能力时，多余的乙酰CoA则用来形成酮体 （Ketone bodies）。酮体主要指的是β-羟丁酸 （β-hydroxybutyrate ）、乙酰乙酸（ acetoacetate）和丙酮酸（acetone）。 在肝脏中由乙酰CoA合成的燃料分子（β羟基丁 酸、乙酰乙酸和丙酮）。在饥饿期间酮体是包括 脑在内的许多组织的燃料，酮体过多将导致中毒
3. 不饱和脂肪酸的氧化
3.1、单不饱和脂肪酸的氧化 如油酸是18个碳一烯酸：先经三次β-氧化循环
Δ3顺烯脂酰辅酶A不能被烯脂酰辅酶A水化酶作用 。需要Δ3顺-Δ2反烯脂酰辅酶A异构酶。
因此油酸完全氧化生成9个乙酰CoA。
3.2、多不饱和脂肪酸的氧化
多不饱和脂肪酸氧化还需要差向酶参加。
4. 脂肪酸氧化的其他途径
第十一章
脂代谢
第一部分：概述
脂类（lipids）泛指不溶于水，易溶于有机溶剂的 各类生物分子。 –脂类都含有碳、氢、氧元素，有的还含有氮 和磷。 –脂类所包括的物质范围很广，结构差异也大 。他们的共同特征是以长链或稠环脂肪烃分子 为母体。 –脂类分子中没有极性基团的称为非极性脂； 有极性基团的称为极性脂。极性脂的主体是脂 溶性的，其中的部分结构是水溶性的。
（2）乙酰乙酸的代谢
在心肌、骨肌、肾、肾上腺组织中：
琥珀酰 CoA 可能是α- 酮戊二酸氧化脱羧作用的中间产 物，也可能由琥珀酸、ATP与辅酶A构成。
在骨骼肌、心及肾等组织中：
最后：
（3）丙酮的代谢
丙酮除随尿排出外，有一部分直接从肺部呼 出。丙酮在体内也可转变成丙酮酸和甲酰基 及乙酰基，丙酮酸可以进入TCA循环，也可以 合成糖原。 说明： 肝脏氧化脂肪酸时可产生酮体，但不能利用 酮体，而肝外组织不产生酮体，却能氧化由 肝脏生成的酮体。这样肝脏把碳链很长的脂 肪酸分裂成分子较小，易被其他组织用以供 能的酮体，为肝外组织提供可利用的能源。
甘油-α-磷酸，变成二羟丙酮磷酸。二羟丙酮磷 酸可以循酵解过程变成丙酮酸，再进入三羧酸循 环氧化。
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
6-磷酸果糖
1，6-二磷酸果糖
糖 酵 解 概 要
3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮
3-磷酸甘油醛
1，3-二磷酸甘油酸
3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸
糖 酵 解 概 要
软脂酰辅酶A拮抗柠檬酸的激活作用，抑 制其转运，还抑制6－磷酸葡萄糖脱氢酶 产生NADPH及柠檬酸合成酶产生柠檬酸的 过程。 乙酰辅酶A羧化酶还受可逆磷酸化调节， 磷酸化则失去活性，所以胰高血糖素抑 制合成，而胰岛素有去磷酸化作用，促 进合成。
2. 长期调控： 食物可改变有关酶的含量，称为适 应性调控。
脂肪
三酰甘油
上式中R1、R2及R3是脂肪酸的烃链（脂酸）， 若相同则称单纯甘油酯；若不同则称为混合 甘油酯。 在天然脂肪酸的碳链中，C原子的数目大多数 是双数的，大多数含16个或18个C原子。
生物体含有的脂类基本上分为脂肪（中性脂肪） 和类脂两类，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。 脂类的生物功能和糖类相似。 ① 是在体内氧化放能，供给机体利用。 ②生物体对外界环境的屏障，防止机体热 量的散失。 ③是许多组织和器官的保护层。 ④帮助食物中脂溶性维生素（ A 、 D 、 E 、 K ）的吸收。 ⑤生物体内不可缺少的组成成分。 ⑥一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是 具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。
3 脂肪酸的生物合成
脂肪酸的氧化在细胞的线粒体中进行，而脂肪 酸的合成主要在胞浆中进行，在线粒体和“微 粒体”中也可以进行，前者与后者的机制有明 显不同。 碳源主要来自乙酰CoA,乙酰CoA来自糖酵解的 丙酮酸的氧化脱羧，长链脂肪酸的β-氧化作 用及某些氨基酸的分解代谢。 在生物体内先合成饱和脂肪酸，然后由饱和脂 肪酸转变为不饱和脂肪酸
从丁酰基转移到β-酮脂酰ACP合成酶上开始。7次 循环后生成软脂酰ACP，可被硫酯酶水解，或转移 到辅酶A上，或直接形成磷脂酸。β-酮脂酰ACP合 成酶只能接受14碳酰基，并受软脂酰辅酶A反馈抑 制，所以只能合成软脂酸。
4 线粒体（或“微粒体”）中的合成 线粒体内：
微粒体系统：
利用乙酰辅酶A加长碳链， NADH/NADPH供质子。 中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰 载体蛋白作为核心的多酶复合体系。
1. 脂肪的合成 脂酰辅酶 A和甘油-α-磷酸可以酶促缩合 生成磷脂酸。 动物组织： 1.1．途径一
1.2．途径二
脂肪的合成：
植物和微生物体内脂肪的生成合成途径与动 物相似。
2. 甘油-α-磷酸的生物合成
2.1 可 由糖酵 解产生 的二羟 丙酮磷 酸还原 而成
2.2 可 由脂肪 水解产 生的甘 油生成
5.1
酮体的合成途径
（1）乙酰乙酸的生成
（2）D—β羟丁酸的生成
(3）丙酮的生成
5.2
酮体的分解
酮体在肝脏中产生，但肝脏不能分解酮体 ，酮体的分解在肝外组织中进行。
（1）β-羟丁酸的代谢 在肝脏中形成的乙酰乙酸和β-羟丁酸进入 血液循环后送至肝外组织，主要在心脏、 肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化。 β-羟丁酸首先氧化成乙酰乙酸。
经过7次上述的β-氧化循环，即可将软脂酰CoA 转变为8个分子的乙酰CoA。
软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经 过7次β-氧化生成7个FADH2、7个 NADH 和 8 个乙酰辅酶 A ，后者又可 参加三羧酸循环彻底氧化。 7mol FADH2和7mol NADH可提供： 2×7+3×7=35molATP。 8mol乙酰辅酶A彻底氧化则可生成 ：12×8=96molATP。