第十一章 脂代谢

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。
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。
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。
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。
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
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
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。
（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。
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.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。
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。
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
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
（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
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。
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。
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。
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。
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
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。
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