第九章脂类代谢
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第九章 脂类代谢
本章主要介绍脂类物质（主要是脂肪）在生物体内的分解和合成代谢。
重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—脂肪酸的β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的其它氧化分解途径和功能。
思考?第九章脂类代谢目录第一节生物体内的脂类第二节脂肪的分解代谢第三节乙醛酸循环第四节脂肪的生物合成第五节磷脂和胆固醇的代谢CR 2O CR 1O CR 3O 脂肪酸形成的酯。
多存在于植物的叶、茎和果实的表皮部分。
动物所产生的蜡有蜂蜡、羊毛脂等。
烃，虽不属于酯类，因其性质与蜡相似，也称为蜡磷脂酸磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油脂肪的酶促水解甘油激酶磷酸甘油磷酸酯酶脱氢酶异构酶磷酸酶乙醛酸循环1、乙醛酸循环的生化历程2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系3、乙醛酸循环的生理意义植物种子萌发的脂肪转化为糖微生物发酵产物重新氧化的途径4、脂肪代谢和糖代谢的关系草酰乙酸顺乌头酸酶酶CoASH COO-CH2CH2羧化酶变位酶ATP、CO 生物素CoB甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰CoA酮体的代谢•酮体的生成•酮体的分解•生成酮体的意义脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入TCA 循环；然而在肝细胞中乙酰CoA可形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮,这三种物质统称为酮体。
乙酰乙酰CoAβ--氧化乙酰乙酸+乙酰CoAβ--羟丁酸脂肪酸的生物合成1、十六碳饱和脂肪酸的从头合成2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3、不饱和脂肪酸的合成（自学)乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS）①②③④⑤⑥外围巯基⑥①②③④⑤ACP乙酰CoA:ACP转移酶④β-酮脂酰-ACP 丙二酸单酰CoA:ACP转移酶⑤β-羟脂酰-ACP SHSHACP •不同生物体中的ACP十分相似：大肠杆菌中的ACP是一个由77个氨基酸残基组成的热稳定蛋白质，在它的第36位丝氨酸残基的侧链上，连有辅基4-磷酸泛酰巯基乙胺。
第九章脂类代谢脂类是脂肪和类脂（磷脂、糖脂、固醇和固醇酯）的总称
第九章脂类代谢脂类是脂肪和类脂（磷脂、糖脂、固醇和固醇酯）的总称。
因为脂肪是非极性分子，以高度还原和无水的形式存在，所以是高度浓缩的代谢燃料分子。
氧化1 g脂肪放出的能量相当于氧化1 g水合糖原所放热量的6倍，许多脂类含有维持机体健康所必需的不饱和脂肪酸，如亚油酸等，所以脂肪在体内主要起贮存和供给能量的作用；同时还可以作为生物体对外界环境的屏障，防止机体热量过多散失，也是许多组织器官的保护层；此外，脂肪还能帮助食物中脂溶性维生素的吸收。
第一节脂类的消化、吸收和转运一、脂类的消化动物食物中的脂类主要是甘油三酯，同时还有少量胆固醇和磷脂，其消化主要在十二指肠中进行。
胃的酸性食物糜运至十二指肠时，引起胰脏分泌酶原颗粒和胆囊收缩，从而引起胆汁分泌。
1．三酯酰甘油脂肪酶它可水解甘油三酯（Triacyl glycerol）的C1，C3酯键，而产生二个游离脂肪酸和2 —单酯酰甘油。
2. 胆固醇酯酶（Cholesterol Esterase）它水解胆固醇酯产生胆固醇和脂肪酸。
胆固醇+ H2O —→胆固醇+ 脂肪酸3. 磷脂酶和磷酸酶可水解磷脂为甘油、脂肪酸、无机磷酸和胆碱等。
二、脂类的吸收上述脂类水解产物，在胆汁酸帮助下，在十二脂肠的下部和空肠的上部被吸收。
在肠粘膜细胞中，游离脂肪酸被转化成脂酰CoA，首先合成二脂酰甘油，然后合成三脂酰甘油，再形成质点直径为0.5～1.0 μm的乳糜微粒，被释放在粘膜细胞外空间。
它再根据分子大小和形状，分别进入肝门静脉或淋巴。
三、脂类的转运无论是从肠道吸收的食物脂类，或是由肝脏合成的脂类及脂肪动员出来的贮存脂肪，都必须通过血液循环才能转运到其它组织。
食物中的甘油三酯经小肠消化吸收，以乳糜微粒的形式转运到脂肪组织中贮存起来，也可运到肝脏进行改造和利用；在肝内经改造过的或由糖等其它物质合成的脂肪则以极低密度脂蛋白形式运至脂肪组织贮存。
当体内能源缺乏时，脂肪组织中的脂肪再水解成自由脂肪酸，经血液运输至肝脏或其组织被氧化利用。
第九章 脂类代谢
CH3 HOOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3 OH CH3
β-羟基-r-三甲基铵基丁酸
转运的条件 ：
肉毒碱 （L-β-羟基-γ-三甲基丁酸）
——（脂酰基的载体） 肉毒碱脂酰转移酶 ： 酶Ⅰ（肉毒碱脂酰转移酶 I）：位于线粒体内 膜的外侧。催化长链脂酰CoA与肉毒碱合成脂酰肉
毒碱（acyl carnitine），从而使脂酰CoA入膜内。
第九章 脂类代谢
内容 第一节 生物体内的脂类及其功能
第二节 脂类的分解代谢
第三节 脂类的合成代谢 第四节 甘油磷脂的酶促降解与生物合成(自学)
教学目的和要求
1.了解脂类的生理功能 2.掌握脂肪酸的β-氧化过程及能量释放 3.了解脂肪酸的其它氧化途径 4.掌握酮体的生成及利用 5.掌握脂肪酸的合成代谢
4. 识别、免疫、保护和保温作用。
5. 合成一些生物活性物质，如类固醇激素、肾
上腺皮质 激素、维生素及胆汁酸等。磷脂代
谢中间物如甘油二酯、磷酸肌醇等可作为信号
分子参与细胞代谢的调节过程。
第二节 脂肪的分解代谢
一、脂肪的酶促水解
脂肪动员：指脂肪组织中脂肪在激素的调节下，被一系列脂 肪酶水解为脂肪酸和甘油并释放入血供其它组织利用的过程。 肾上腺素、胰高血糖素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓 度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，后者使无活性的脂 肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。
（4）每个脂肪酸有通俗名、系统名和简写符号
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）、α-亚麻
酸（18：3，△9，12，15 ）、γ-亚麻酸（18：3，△6，
β-羟基-r-三甲基铵基丁酸
转运的条件 ：
肉毒碱 （L-β-羟基-γ-三甲基丁酸）
——（脂酰基的载体） 肉毒碱脂酰转移酶 ： 酶Ⅰ（肉毒碱脂酰转移酶 I）：位于线粒体内 膜的外侧。催化长链脂酰CoA与肉毒碱合成脂酰肉
毒碱（acyl carnitine），从而使脂酰CoA入膜内。
第九章 脂类代谢
内容 第一节 生物体内的脂类及其功能
第二节 脂类的分解代谢
第三节 脂类的合成代谢 第四节 甘油磷脂的酶促降解与生物合成(自学)
教学目的和要求
1.了解脂类的生理功能 2.掌握脂肪酸的β-氧化过程及能量释放 3.了解脂肪酸的其它氧化途径 4.掌握酮体的生成及利用 5.掌握脂肪酸的合成代谢
4. 识别、免疫、保护和保温作用。
5. 合成一些生物活性物质，如类固醇激素、肾
上腺皮质 激素、维生素及胆汁酸等。磷脂代
谢中间物如甘油二酯、磷酸肌醇等可作为信号
分子参与细胞代谢的调节过程。
第二节 脂肪的分解代谢
一、脂肪的酶促水解
脂肪动员：指脂肪组织中脂肪在激素的调节下，被一系列脂 肪酶水解为脂肪酸和甘油并释放入血供其它组织利用的过程。 肾上腺素、胰高血糖素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓 度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，后者使无活性的脂 肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。
（4）每个脂肪酸有通俗名、系统名和简写符号
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）、α-亚麻
酸（18：3，△9，12，15 ）、γ-亚麻酸（18：3，△6，
生物化学第九章脂代谢
（以16C的软脂酸为例）彻底氧化成CO2和H2O。 16C经过7次ß -氧化： 生成7个FADH2和7个NADH +H+ 7个FADH2经呼吸链生成 2 × 7 = 14 ATP 7个NADH +H+ 经呼吸链生成 3 × 7 = 21 ATP 生成8个乙酰COA： 8个 乙酰COA经TCA生成 12 × 8 = 96 ATP 总 计： 14+21+96-2=129ATP 另有一种算法： 1个FADH2经呼吸链生成1.5ATP 1个NADH+H+经呼吸链生成2.5ATP
SH
H2O
HOOCCH2CO-S CH3CO-S CH3COCH2CO-S
SH
③
CO2
④
NADP+ NADPH
2.线粒体中的合成
碳链的延长发生在线粒体和内质网中。与脂肪酸β-氧化的逆 向过程相似，使得一些脂肪酸碳链（C16）加长。 延长是独立于脂肪酸合成之外的过程，是乙酰单元的加长和 还原，恰恰是脂肪酸降解过程的逆反应。光面内质网中的延 长更为活跃。
酮体的生成
HMGCoA裂 解酶 CH3COCH2COOH
乙酰乙酸 脱氢酶
HMGCoA 合成酶
NADH+H+ NAD+
脱羧酶 CO2
OH | HOOCCH2-C-CH2COSCoA | CH3 羟甲基戊二酸单酰CoA （HMGCoA）
CH3CHOHCH2COOH
--羟丁酸
CH3COCOOH
丙酮
酮血症？
5.不饱和脂肪酸的氧化
与脂肪酸的β-氧化相同，但需增加异构酶 和 还原酶:
（三）脂肪酸氧化的其它途径
1.奇数碳原子脂肪酸的氧化 如17个碳直链脂肪酸： 先经β-氧化至3碳的丙酰-CoA ，产生7个乙酰CoA和一个丙酰-CoA 。 丙酰-CoA经3步反应转化为琥珀酰-CoA然后进入 三羧酸循环进一步进行代谢。
SH
H2O
HOOCCH2CO-S CH3CO-S CH3COCH2CO-S
SH
③
CO2
④
NADP+ NADPH
2.线粒体中的合成
碳链的延长发生在线粒体和内质网中。与脂肪酸β-氧化的逆 向过程相似，使得一些脂肪酸碳链（C16）加长。 延长是独立于脂肪酸合成之外的过程，是乙酰单元的加长和 还原，恰恰是脂肪酸降解过程的逆反应。光面内质网中的延 长更为活跃。
酮体的生成
HMGCoA裂 解酶 CH3COCH2COOH
乙酰乙酸 脱氢酶
HMGCoA 合成酶
NADH+H+ NAD+
脱羧酶 CO2
OH | HOOCCH2-C-CH2COSCoA | CH3 羟甲基戊二酸单酰CoA （HMGCoA）
CH3CHOHCH2COOH
--羟丁酸
CH3COCOOH
丙酮
酮血症？
5.不饱和脂肪酸的氧化
与脂肪酸的β-氧化相同，但需增加异构酶 和 还原酶:
（三）脂肪酸氧化的其它途径
1.奇数碳原子脂肪酸的氧化 如17个碳直链脂肪酸： 先经β-氧化至3碳的丙酰-CoA ，产生7个乙酰CoA和一个丙酰-CoA 。 丙酰-CoA经3步反应转化为琥珀酰-CoA然后进入 三羧酸循环进一步进行代谢。
第九章脂类的代谢
产生的NADH和FADH2通过呼吸链产生ATP；
β- 氧化反应过程
β-氧化发生于线粒体中，共5步反应： ①活化（activation）； ②氧化（oxidation）； ③水化（hydration）； ④氧化（oxdidation)； ⑤硫解(断裂)（cleavage） 脂酰-COA脱氢酶催化的第2步反应发生在羧基邻位，是
成乙酰-S-ACP和丙二酸单酰- S-ACP；
2 第二阶段反应
（1） 乙酰-S-ACP和丙二酸单酰- S-ACP经4步反应， 合成得到丁酰-S-ACP；
丁酰-S-ACP是4碳化合物； 反应耗能； （2）两步还原反应所需的NADPH + H+来源： ①三羧酸转运系统中苹果酸转化为丙酮酸过程 （脂 肪组
β-氧化反应，是脂肪酸氧化的独特途径；
1.脂肪酸激活化
脂
肪
酸
2.脂酰-COA氧化
β-
3.烯脂酰-COA水化
氧 化
4.羟脂酰-COA氧化
反
5.酮脂酰-COA硫解
应
步
多轮重复
骤
P192
2. 肉毒碱的作用
P193
负责将脂酰-COA从细胞质中转运到线粒体内；
脂酸的合成和氧化的比较
3. 脂肪酸β-氧化过程中能量变化
脂肪酸氧化在线粒体中进行； 共三大主要步骤：
脂肪酸β- 氧化的三大步骤
1.β-氧化（经历5步反应）：
以饱和16碳软脂酸：经过7轮的一系列氧化，每一轮切 下两个碳原子单元（乙酰-COA），共形成8分子乙酰COA； 每形成1个乙酰-COA失去4个H+和2对电子，产生NADH 和FADH2，酯酰-COA脱氢酶催化各步反应； 2. 形成的乙酰-COA去路： 进入柠檬酸循环继续被氧化，脱出CO2； 3. 产生ATP：
β- 氧化反应过程
β-氧化发生于线粒体中，共5步反应： ①活化（activation）； ②氧化（oxidation）； ③水化（hydration）； ④氧化（oxdidation)； ⑤硫解(断裂)（cleavage） 脂酰-COA脱氢酶催化的第2步反应发生在羧基邻位，是
成乙酰-S-ACP和丙二酸单酰- S-ACP；
2 第二阶段反应
（1） 乙酰-S-ACP和丙二酸单酰- S-ACP经4步反应， 合成得到丁酰-S-ACP；
丁酰-S-ACP是4碳化合物； 反应耗能； （2）两步还原反应所需的NADPH + H+来源： ①三羧酸转运系统中苹果酸转化为丙酮酸过程 （脂 肪组
β-氧化反应，是脂肪酸氧化的独特途径；
1.脂肪酸激活化
脂
肪
酸
2.脂酰-COA氧化
β-
3.烯脂酰-COA水化
氧 化
4.羟脂酰-COA氧化
反
5.酮脂酰-COA硫解
应
步
多轮重复
骤
P192
2. 肉毒碱的作用
P193
负责将脂酰-COA从细胞质中转运到线粒体内；
脂酸的合成和氧化的比较
3. 脂肪酸β-氧化过程中能量变化
脂肪酸氧化在线粒体中进行； 共三大主要步骤：
脂肪酸β- 氧化的三大步骤
1.β-氧化（经历5步反应）：
以饱和16碳软脂酸：经过7轮的一系列氧化，每一轮切 下两个碳原子单元（乙酰-COA），共形成8分子乙酰COA； 每形成1个乙酰-COA失去4个H+和2对电子，产生NADH 和FADH2，酯酰-COA脱氢酶催化各步反应； 2. 形成的乙酰-COA去路： 进入柠檬酸循环继续被氧化，脱出CO2； 3. 产生ATP：
第九章.脂代谢
生物膜的结构
脂代谢
脂类的消化、吸收和转运 甘油三酯的分解代谢
脂肪酸的氧化
脂肪酸的合成
甘油三酯的合成
胆固醇代谢
第二节 甘油三酯的分解代谢
一、甘油三酯的酶促水解
甘油三酯的分解是经脂肪酶催化逐步水解的。 组织中有三种脂肪酶： 甘油三酯脂肪酶（三脂酰甘油脂肪酶） 甘油二酯脂肪酶（二脂酰甘油脂肪酶） 甘油单酯脂肪酶（单脂酰甘油脂肪酶） 它们一步步地将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。
（1）脂酰CoA的α、β-脱氢作用（脱氢）
脂酰CoA脱氢酶
R-CH2-CH2-CH2-C~S-CoA O FAD 脂酰CoA
H R-CH2-C＝C-C~S-CoA FADH2 H O Δ2-反式烯脂酰CoA
（2）Δ2-反式烯脂酰CoA的水化（水合）
H O H 2O OH O R-CH2-C＝C-C~S-CoA R-CH2-C-CH2-C~S-CoA 烯脂酰CoA水化酶 H H Δ2-反式烯脂酰CoA L-β-羟脂酰CoA
（二）饱和奇数碳脂肪酸的β-氧化降解 与饱和偶数碳脂肪酸的β-氧化降解过程基本相 同，只是最后产生的丙酰CoA的去路不同。
（三）不饱和脂肪酸的β-氧化
该过程与饱和脂肪酸的β-氧化降 解过程基本相同，只是不饱和脂肪酸 分子中含有顺式双键，所以在氧化过 程需要有另外的酶参加（Δ3-顺-Δ2-反 烯脂酰CoA异构酶）。
花生四烯酸（Cis)
20:4
2、甘油三酯的理化性质
(1) 溶解性∶不溶于水
(2) 光学活性∶当甘油C1和C3上的脂肪酸 不同时，C2为不对称碳原子，这时甘 油三酯具有光学活性（旋光性）。
CH2-O-CO-R1 R2-COO-CH CH2-O-CO-R3
第九章 脂类的代谢
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： 启动（priming） 乙酰CoA与ACP作用 作用： E1：ACP酰基转移酶 ACP酰基转移酶 E2： β-酮脂酰ACP合酶，对链长有专一性。 酮脂酰ACP合酶，对链长有专一性。 ACP合酶 乙酰CoA ACP乙酰CoA + ACP-SH
产生8 产生8 × 10 = 80个ATP 80个 产生7 产生7 × 2.5 = 17.5个ATP 17.5个 产生7 产生7 × 1.5 = 10.5个ATP 10.5个 共形成106个 共形成106个ATP
脂肪酸活化：消耗2 脂肪酸活化：消耗2个高能键
β-氧化的功能 氧化的功能
☺产生 产生ATP，其产生 的效率要高于葡萄糖。 产生 ，其产生ATP的效率要高于葡萄糖。 的效率要高于葡萄糖 ☺产生大量的 2O。这对于某些生活在干燥缺水 产生大量的H 。 产生大量的 环境的生物十分重要，像骆驼已将β-氧化作为 环境的生物十分重要，像骆驼已将 氧化作为 获取水的一种特殊手段。 获取水的一种特殊手段。
酮体的概念
脂肪酸β-氧化产物乙酰 脂肪酸 氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入 氧化产物乙酰 在肌肉中进入 三羧酸循环， 三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙 酰乙酸、 羟丁酸 羟丁酸、 酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统 称为酮体。 称为酮体。
第三节 脂类的合成代谢
脂肪酸和甘油三酯的生物合成
一 脂肪酸的生物合成
E1 E2
乙酰乙酰- S- ACP + CoASH ACP -SH +乙酰- S- E2 +乙酰 乙酰-
乙酰乙酰- S- ACP + E2-SH
（2）装载（loading）——丙二酸酰基转移反应： 装载（loading）——丙二酸酰基转移反应： 丙二酸酰基转移反应 E3：ACP-丙二酸单酰转移酶 ACP-丙二酸单酰 丙二酸单酰 丙二酸单酰CoA + ACP-SH ACPE3
产生8 产生8 × 10 = 80个ATP 80个 产生7 产生7 × 2.5 = 17.5个ATP 17.5个 产生7 产生7 × 1.5 = 10.5个ATP 10.5个 共形成106个 共形成106个ATP
脂肪酸活化：消耗2 脂肪酸活化：消耗2个高能键
β-氧化的功能 氧化的功能
☺产生 产生ATP，其产生 的效率要高于葡萄糖。 产生 ，其产生ATP的效率要高于葡萄糖。 的效率要高于葡萄糖 ☺产生大量的 2O。这对于某些生活在干燥缺水 产生大量的H 。 产生大量的 环境的生物十分重要，像骆驼已将β-氧化作为 环境的生物十分重要，像骆驼已将 氧化作为 获取水的一种特殊手段。 获取水的一种特殊手段。
酮体的概念
脂肪酸β-氧化产物乙酰 脂肪酸 氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入 氧化产物乙酰 在肌肉中进入 三羧酸循环， 三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙 酰乙酸、 羟丁酸 羟丁酸、 酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统 称为酮体。 称为酮体。
第三节 脂类的合成代谢
脂肪酸和甘油三酯的生物合成
一 脂肪酸的生物合成
E1 E2
乙酰乙酰- S- ACP + CoASH ACP -SH +乙酰- S- E2 +乙酰 乙酰-
乙酰乙酰- S- ACP + E2-SH
（2）装载（loading）——丙二酸酰基转移反应： 装载（loading）——丙二酸酰基转移反应： 丙二酸酰基转移反应 E3：ACP-丙二酸单酰转移酶 ACP-丙二酸单酰 丙二酸单酰 丙二酸单酰CoA + ACP-SH ACPE3
第九章脂类代谢的合成与分解(共51张PPT)
每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。
虚ω编线码为体甘系油：的从合实脂成肪。验酸的证碳氢据链的：甲基1碳9起0计4算年其碳F原.子K顺n序。oop用苯环标记脂肪酸饲喂狗，根据
尿中产物，推导出了β- 软脂酸 + 8CoA-SH + 7FAD+7NAD+ + 7H2O
• 异戊二烯脂：不含脂肪酸，如萜类、甾醇类（固醇类）化合物。
甘油 甘油
FA FA FA
甘油三酯
FA FA Pi X
甘油磷脂
X = 胆碱、水、乙醇 胺、丝氨酸、甘油、 肌醇等
脂类物质按生物学功能分类
① 贮存脂质（storage lipid）：如脂酰甘油和蜡，是生物体的重
要能源，且能量高度集中，所占体积最小；在机体表面的脂类还有 防止机械损伤和热量散发的保护作用；
carnitine）结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。
反应由两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化。
RCO-SCoA
CoA-SH
(CH3)3N+H2CH CH2COOH
OH
肉碱脂酰
转移酶
RCO-O
肉碱
脂酰肉碱
肉碱转运脂酰辅酶A 进入线粒体
原的循环往复，脂肪酸的烃链不断延长。
植物脂肪酸中有含炔基、环氧基、酮基等；
ω编码体系：从脂肪酸的碳氢链的甲基碳起计算其碳原子顺序。
还原剂NADPH+H+ 由柠檬酸穿梭（乙酰CoA自线粒体运送到细胞液的过程）及磷酸戊糖途径提供。
RCO-O
（一）饱和脂肪酸的从头合成
• 脂肪酸合成的原料：乙酰CoA（主要来自线粒体内的丙酮酸 氧化脱羧、脂肪酸β-氧化和氨基酸氧化等反应）；
第九章 脂类的分解代谢
• 线粒体内膜外侧的肉碱转移酶I使得在转 运时脂酰与肉碱结合，形成脂酰肉碱， 辅酶A则被留在细胞液中。
• 在内膜上的酰基肉碱/肉碱转移蛋白的帮 组下，酰基肉碱通过协助扩散穿越线粒 体内膜。
• 中、短长度的脂酰辅酶A可以自己穿越线 粒体内膜，不需要肉碱的协助
• 脂酰基与线粒体基质中的辅酶A结合，重 新产生脂酰辅酶A，释放肉碱。线粒体内 膜内侧的肉碱转移酶II催化此反应，最后 肉碱又回到线粒体外细胞液中。
3-D structure of coenzyme B12 and penicillin.
脂肪酸的氧化也可以发生在过氧 化物酶体（乙醛酸循环体）中
• 现在认为在绝大多数的细胞中，过氧化物酶 体是脂肪酸氧化的一个重要的细胞器。
• 中等程度的脂肪酸（ 10-20C ）既可以在过 氧化物酶体也可以在线粒体中氧化。
1904年的标记实验证明脂肪酸的 降解是每次分解出一个二碳片断
• 1904年Franz Knoop将不同长短的直链脂 肪酸的甲基ω －碳原子与体内不被氧化 的苯基连接并喂狗。
• 当脂肪酸为奇数碳原子时，尿中排出的 是苯甲酸衍生物马尿酸；当脂肪酸为偶 数碳原子的时候，尿中排出的是苯乙酸 衍生物苯乙尿酸
• 一部分乙酰乙酸在D－ b- 羟丁酸脱氢酶催化下加氢形成 D－ b- 羟丁酸
• 丙酮可由乙酰乙酸自发脱去CO2而形成，也可由乙酰乙 酸脱羧酶催化脱羧而生成。
Acety-CoA can be converted to ketone bodies in liver under fasting and diabetic conditions
第九章 脂类的分解代谢
三酰甘油在动物体内（人体）的消化吸收 b －氧化 b －氧化中的要点 b －氧化中的能量
• 在内膜上的酰基肉碱/肉碱转移蛋白的帮 组下，酰基肉碱通过协助扩散穿越线粒 体内膜。
• 中、短长度的脂酰辅酶A可以自己穿越线 粒体内膜，不需要肉碱的协助
• 脂酰基与线粒体基质中的辅酶A结合，重 新产生脂酰辅酶A，释放肉碱。线粒体内 膜内侧的肉碱转移酶II催化此反应，最后 肉碱又回到线粒体外细胞液中。
3-D structure of coenzyme B12 and penicillin.
脂肪酸的氧化也可以发生在过氧 化物酶体（乙醛酸循环体）中
• 现在认为在绝大多数的细胞中，过氧化物酶 体是脂肪酸氧化的一个重要的细胞器。
• 中等程度的脂肪酸（ 10-20C ）既可以在过 氧化物酶体也可以在线粒体中氧化。
1904年的标记实验证明脂肪酸的 降解是每次分解出一个二碳片断
• 1904年Franz Knoop将不同长短的直链脂 肪酸的甲基ω －碳原子与体内不被氧化 的苯基连接并喂狗。
• 当脂肪酸为奇数碳原子时，尿中排出的 是苯甲酸衍生物马尿酸；当脂肪酸为偶 数碳原子的时候，尿中排出的是苯乙酸 衍生物苯乙尿酸
• 一部分乙酰乙酸在D－ b- 羟丁酸脱氢酶催化下加氢形成 D－ b- 羟丁酸
• 丙酮可由乙酰乙酸自发脱去CO2而形成，也可由乙酰乙 酸脱羧酶催化脱羧而生成。
Acety-CoA can be converted to ketone bodies in liver under fasting and diabetic conditions
第九章 脂类的分解代谢
三酰甘油在动物体内（人体）的消化吸收 b －氧化 b －氧化中的要点 b －氧化中的能量
第九章 脂代谢
二、饱和脂肪酸的从头合成
乙酰CoA的运转
根据用含同位素乙酸(CD314COOH)喂大鼠的实验结果， 发现大鼠肝脏脂酸分子含有此两种同位素，D出现在甲基及 碳链中，而14C则出现于碳链的间位碳(CD3 14CH2-CD214COOH），这说明从乙酸可以合成脂酸。经进一步的研究， 阐明了合成脂肪酸的前体为乙酸与CoA结合的乙酰CoA。 脂肪酸的合成是在胞液中进行的，反刍动物吸收的发酵 产生的乙酸可以直接进入胞液转变成乙酰CoA，而非反刍 动物的乙酰CoA大多来自糖的氧化分解，须通过线粒体膜 从线粒体内转移到线粒体外的饱液中来才能利用。线粒体 膜并不允许CoA的衍生物自由通过， 因而乙酰CoA借助于 一个称为柠檬酸-丙酮酸循环的转运途径实现上述转移。
脂肪酸β-氧化的过程
脂肪酸的β-氧化作用是指脂肪酸在一系列酶的作 用下，在α,β-碳原子之间断裂，β-碳原子氧化成羧基， 生成含2个碳原子的乙酰-CoA和较原来少2个碳原子的 脂肪酸。 脂肪酸的β-氧化是在线粒体基质内进行。在氧化 开始之前，胞液中的脂肪酸需先行活化，变为脂酰 CoA(亦称活性脂酸)，脂酰CoA与肉碱结合进入线粒体。 在线粒体中活化的脂肪酸再经过氧化，水化，再氧化 和硫解四个过程产生一分子的乙酰CoA和比原脂肪酸 少两个碳原子的脂酰CoA。
α-氧化和ω-氧化
酮体的生成和利用
在正常情况下，脂肪酸在心肌、肾脏、骨骼肌等组 织中能彻底氧化生成CO2和H2O。但在肝细胞中的氧化则 不很完全，经常出现一些脂肪酸氧化的中间产物即酮体。 酮体是乙酰乙酸(约占30%)，β-羟丁酸(约占70%)和丙 酮(极少量)的统称。 酮体在肝细胞线粒中由乙酰CoA缩合而成，但需要到 肝以外的组织去利用，所以正常血液中也含有少量酮体， 但在饥饿或病理情况下(如糖尿病)，糖的来源或氧化供能 障碍，脂动员增强，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，导致酮血症和酮尿症。 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。
9第九章 脂类的代谢(2学时)
（脂肪）
磷脂酶对磷脂分子的水解： 磷脂酶A1(B1) CH2OCOR1 CHOCOR2 O CH2O-P-O-X OH 磷脂分子 磷脂酶A2(B2) 磷脂酶D
磷脂酶C
二、脂肪的分解代谢 (一)甘油的氧化 脂肪酶催化脂肪水解生成甘油和脂肪酸。 甘油和脂肪酸氧化生成水和CO2
CO2+H2O
（二）脂肪酸的β－氧化作用 1904年，Franz 和Knoop用苯基脂肪酸氧化试验， • 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物， 尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。 • 用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物， 尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸（苯乙酰-N-甘氨 酸）。 结论：脂肪酸的氧化是从羧基端β-碳原子开始，每 次分解出一个二碳片断。
乙酰辅酶A 乙酰辅酶A的氧化 ----- 三羧酸循环
• 短两个碳原子的脂酰辅酶A，又经过脱氢、加水、 脱氢及硫脂解等反应，生成乙酰辅酶A。 • 一分子脂肪酸终于变成许多分子乙酰辅酶A。 • 乙酰辅酶A可进入三羧酸循环，氧化成CO2和H2O， 或进入其他合成代谢。
脂肪酸的β-氧化历程
开始 脱氢
脱水
双键易位
（三）脂肪酸氧化的其他途径
1.奇数碳脂肪酸的氧化 奇数碳脂肪酸经过反复的β氧化可以产生 CoA CoA 丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径：
（1）、 丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇 数碳脂肪酸最终能够异生为糖。
（2）丙酰辅酶A经其他途径变成乳酸及乙酰辅酶A进行氧化。
HMGCoA 裂 解酶 CH3COSCoA
限速酶
HMGCoA 合成酶
CH3COSCoA HSCoA OH HOOCCH2 C CH2COSCoA
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FADH2。假如碳原子数为n的脂肪酸进行β氧化，
则需要作（n/2－1）次循环才能完全分解为n/2
个乙酰CoA，产生（n/2－1）个NADH和（n/2
－1）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环
彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH
和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此
可以生成的ATP数n－量1为 2：.5 1 .5 n 1 0 2
1904年德国Knoop： 苯脂酸 喂狗
奇数碳原子的脂肪酸连接到苯环上
COOH
CO-NH-CH2-COOH
马尿酸
偶数碳原子的脂肪酸连接到苯环上
CH2 COOH
CH2-CO-NH-CH2-COOH
苯乙尿酸
Knoop推测：动物体内在进行脂肪酸降解时， 是成对的切下，而不是单个切下。他认为二 碳单位是乙酸。
三、脂肪的生物合成
（一） 脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特
别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中 占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解 产生的乙酰CoA。脂肪酸合成步骤与氧化 降解步骤有不同之处。脂肪酸的生物合成是 在细胞液中进行，需要CO2和柠檬酸参加； 而氧化降解是在线粒体中进行的。
定位：线粒体
1、脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在
线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的 脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、My2+ 存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰 CoA。
消耗两个高能磷酸键
❖ 2、脂肪酸的穿膜（脂酰CoA进入线粒体）
脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸 氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的 脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。
NAD+ NADH + H+
OH
O 烯 脂 酰CoA脱 氢 酶 O
O
RCH2 CH CH C SCoA
RCH2 C CH C SCoA
NAD+ NADH + H+
（4）硫解 在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂
酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和
比原来少两个碳原子的脂酰CoA。
O RCH2 C
柠檬酸
异柠檬酸
异柠檬酸 酶）
乙醛酸+琥珀酸（异柠檬酸裂合
乙醛酸+乙酰辅酶A 苹果酸（苹果酸合酶琥珀酸+辅酶A
可以实现由脂肪转化为糖。
酮体的分解
肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进 一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙 酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们 的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主 要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮 体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。
脂肪酸β氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中 可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏 及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰 乙酸、D-β-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。
3、油料种子中，乙酰辅酶A还可以转化为糖类。
4、作为脂肪酸和胆固醇合成的原料。
乙醛酸循环
乙酰辅酶A+草酰乙酸
柠檬酸+辅酶A
三、脂肪的生物合成
脂肪酸的生物合成 1、原料准备 2、合成阶段 3、延长阶段 4、不饱和脂肪酸的合成
OH
O
RCH2 CH CH C SCoA
H
烯 脂 酰 CoA水 合 酶
（3）再脱氢 L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱 氢酶催化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成 β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。
OH
O 烯脂酰CoA脱氢酶 O
O
RCH2 CH CH C SCoA
RCH2 C CH C SCoA
RCH2C C C SCoA
FAD FADH2
H
（2）加水（水合反应） △2反烯脂酰CoA在△2反 烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成Lβ-羟脂酰CoA。
HO RCH2C C C SCoA H2O
OH
O
RCH2 CH CH C SCoA
H
烯 脂 酰 CoA水 合 酶
HO RCH2C C C SCoA H2O
直到1951年才确定脱下的二碳单位是乙酰 辅酶A，并阐明β-氧化的机理。
❖ β-氧化： ❖ 是指脂肪酸在一系列酶的作用下，β-碳原子被氧
化成酮基，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂， 每次裂解生成一个二碳片段乙酰辅酶A 和比原来少 两个碳原子的脂酰辅酶A的过程。
β碳 α碳
❖ CH3-CH2-CH2-CH2-COOH
2
2
以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的
ATP分子数： 16 1 2.5 1.5 16 10 2 106
2
2
（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式
❖ 脂肪酸的α-氧化 ❖ 脂肪酸的ω -氧化 ❖ 不饱和脂肪酸的分解
脂肪酸的α-氧化
最初在植物中发现，作用于游离脂肪酸 的α碳原子上，每次分解出一个一碳单位CO2 少一个碳原子的脂肪酸。
3、β-氧化历程
（1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其 α和β碳原子上脱氢，生成△2反烯脂酰CoA，该脱 氢反应的辅基为FAD。
O
脂酰CoA脱氢酶
HO
RCH2CH2CH2C SCoA
RCH2C C C SCoA
FAD FADH2
H
O
脂酰CoA脱氢酶
HO
RCH2CH2CH2C SCoA
第九章 脂类代谢
• 脂肪的分解代谢 • 脂肪的生物合成
第一节 脂肪的分解代谢
一、脂肪的水解
二、甘油的分解
三 、 脂肪酸的氧化分解
生物体内的脂肪酸还可以进一步的氧化 分解，有α-氧化，β-氧化和ω-氧化等方式。 其中最主要的是β-氧化。
（一） β-氧化
19世纪末，人们开始探讨脂肪酸的降解方式。
脂肪酸的ω -氧化
是指末端甲基发生氧化，转变成二羧酸， 之后两头进行β氧化。
CH3-CH2-CH2-CH2-COOH COOH-CH2-CH2CH2-COOH
动物体内12个碳以下的脂肪酸通过这种方式降解。
乙酰CoA的去路
1、进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及 大量的ATP。
2、生成酮体参与代谢（动物体内）
O CH C
硫解酶 SCoA
CoASH
O RCH2C
O SCoA + CH3C
SCoA
β-氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，β-碳原子被氧 化成酮基，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，每次裂 解生成一个二碳片段乙酰辅酶A 和比原来少两个碳原子的 脂酰辅酶A的过程。
❖ 4、 β氧化的能量计算：
脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和