第九章脂类代谢的合成与分解
《生物化学》——脂类代谢
奇数碳原子脂肪酸的分解 ① 羧化 ② 脱羧 脂肪酸的α-氧化 脂肪酸的-ω氧化 不饱和脂肪酸的分解
4. 乙酰CoA的去路
进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水 以及大量的ATP。 生成酮体参与代谢（动物体内） 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。
CO2
来自于空气
H2O
来自于土壤
光合作用 的产物
C6H12O6 O2
光合作用
光合作用 的能源
可见光中 380----720nm波长光
光合作用 的特点
是一个氧化还原反应
1.水被氧化为分子态氧
2.二氧化碳被还原到糖水平
3.同时发生日光能的吸收,转化和贮藏
光合作用
光合作用
光合作用
光合作用
光合作用
（1）酮体的生成 A. 2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA 硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1 分子的CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲 基戊二酸单酰CoA（HMG CoA），并释放1分子 CoASH。 C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙 酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟 丁酸脱氢酶作用下，被还原成β-羟丁酸。部分乙 酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。
（3）延长阶段（在线粒体和微粒体中进行） 生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链 的延长，一是线粒体中的延长酶系，另一 个是粗糙内质网中的延长酶系。 线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体， 由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。 内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作 为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的 催化过程相同。
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
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，
脂类代谢
（二）VLDL 的代谢
1．来源：主要由肝细胞合成，分泌入血， 少量来自小肠。
2．功能：是血中内源性TG及胆固醇的运 输形式。
3．代谢过程
新生VLDL
E C A E P C B-100 TG C
VLDL
o ap
C
apo E 、 C
E
B-100 TG C C
外周组织
脂酸 胆固醇 肝
HDL
HL B-100 TG C B-100
常见的脂肪酸
饱和脂肪酸 脂肪酸 软脂酸（16C） 硬脂酸（18C） 非必需脂肪酸
油酸（18:1） 不饱和脂肪酸 亚油酸（18:2） 必需脂肪酸 亚麻酸（18:3） 花生四烯酸（20:4）
必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成 量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂 肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。
=
CoASH+ATP
琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨 骼肌的线粒体）
O O CH3CCH2COH
乙酰乙酸
PPi+AMP
O O CH3CCH2CSCoA (乙酰乙酰CoA)
=
琥珀酰CoA
=
=
琥珀酸
乙酰乙酰CoA 硫激酶 （肾、心和脑 的线粒体）
CoASH
O 2 CH3CSCoA
乙酰乙酰CoA硫解 酶（心、肾、脑及 骨骼肌线粒体）
Ⅳ
Ⅴ
VLDL↑
VLDL↑、CM↑
↑↑
↑↑↑ ↑
第三节 甘油三酯代谢
一、结构与功能
O O
1
CH2 O C R1 O
R2 C O C H
3
2
CH2 O C R3
9脂肪代谢
⑺奇数碳链脂肪酸的氧化 大多数脂肪酸含偶数碳原子，通过-氧化可全 部转变成乙酰 CoA，但一些植物和海洋生物 能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮-氧 化作用后，产生丙酰CoA。
先进行羧化， 后经过两次 异构化，形 成琥珀酸。
丙酰 CoA 的代谢在动物体内代谢形成琥珀酰 CoA进入三羧酸循环，继续进行代谢。 一些氨基酸，如异亮氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸 在降解过程中也会产生丙酰CoA或丙酸。
1 mol葡萄糖完全氧化可生成38分子ATP。3 mol葡萄糖所含碳原子数与1 mol硬脂酸相同， 3 mol葡萄糖可提供114mol ATP， 1 mol硬脂 酸可提供146molATP。 在碳原子数相同的情况下脂肪酸能提供更多的 能量。脂肪酸的贮能效率要高一些。
脂肪酸β-氧化过程中生成的乙酰CoA是重要的 中间化合物，乙酰CoA除能进入三羧酸循环 氧化供能外，还是许多重要化合物合成的原 料，如酮体、胆固醇和类固醇化合物。
⑶ 氧化的生化历程 脂酰CoA在线粒体基质中进入β 氧化要经过脱氢、加水、再 脱氢和硫解四步为一轮的循 环反应，生成1分子乙酰CoA 和一个少2个碳的脂酰CoA。
β
双键为反 式
氧 化 的 生 化 历 程
β-氧化的4步反应都是可逆反应，但是第4步是 高度放能的硫解反应，因此使整个β-氧化过 程向裂解方向进行。 长链脂酰CoA经多次循环，每次降解下1分子 乙酰CoA，直至成为2碳或3碳的脂酰CoA。 如软脂酸（棕榈酸，C15H31COOH，palmitate） 经7轮β-氧化生成8分子乙酰CoA。
Knoop 提出脂肪酸的 - 氧化学说。这是同位素 示踪技术还未建立起来之前最具创造性的实 验之一，后来的同位素示踪技术证明了其正 确性。 - 氧化是从脂肪酸的羧基端 - 碳原子开始，碳 链逐次断裂，每次产生一个乙酰 CoA 和原来 少2个C的脂肪酸链。
脂质代谢揭示脂类的合成分解和转运机制
脂质代谢揭示脂类的合成分解和转运机制脂质代谢是生物体内一系列与脂类有关的化学反应过程，包括脂类的合成、分解和转运。
脂类是生物体内重要的能量来源之一，同时也是细胞膜的主要组成成分。
了解脂质代谢的机制，对于理解生物体内能量平衡的调节和疾病的发生有着重要的意义。
一、脂类的合成机制1. 脂质合成的主要途径在生物体内，脂质的合成通过多个途径进行，其中最主要的途径是脂肪酸的合成。
脂肪酸是脂类的基本单元，它们可以通过葡萄糖、氨基酸和其他代谢产物的合成路径产生。
葡萄糖通过糖原转化生成葡萄糖6磷酸，再被转化为甘油3磷酸，最后与脂肪酸合成甘油三酯。
氨基酸也能被转化为脂肪酸，通过氨基酸代谢途径生成乙酰辅酶A，进而与甘油一起合成甘油三酯。
2. 与脂类合成相关的酶脂肪酸的合成需要多种酶的参与，其中包括乙酰辅酶A羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶和重酮酸还原酶等。
这些酶在脂质代谢过程中具有关键作用，调控脂类的合成速率和水平。
3. 调控脂类合成的关键因子脂类合成受到多种因子的调节，包括激素、营养状况和基因表达等。
胰岛素是调节脂类合成的主要激素，它能够促进脂肪酸和甘油三酯的合成。
而营养状况也会影响脂类合成的速率，如高脂饮食会增加脂类的合成。
二、脂类的分解机制1. 脂质分解的主要途径脂质的分解主要通过两个途径进行，即脂肪酸的氧化和甘油三酯的水解。
脂肪酸的氧化是将脂肪酸转化为能量的过程，它在细胞内的线粒体中进行。
甘油三酯的水解则是将甘油三酯分解为甘油和脂肪酸的过程，它主要发生在细胞质中。
2. 与脂类分解相关的酶脂肪酸的氧化需要多种酶的参与，其中包括辅酶A脱氢酶和脂肪酸氧化酶等。
这些酶能够将脂肪酸分解为乙酰辅酶A，进而通过三羧酸循环和呼吸链产生能量。
甘油三酯的水解则依赖于甘油三酯脂肪酶的作用，该酶能够将甘油三酯分解为甘油和脂肪酸。
3. 调控脂类分解的关键因子脂类分解受到多种因子的调节，其中最重要的是激素和能量平衡。
肾上腺素、葡萄糖升高素和胰高血糖素等调节激素能够促进脂肪酸的分解，而胰岛素则能够抑制脂肪酸的分解。
脂类的代谢过程
脂类的代谢过程
脂类的代谢过程
脂类是一类有机分子，常用作人体和动植物细胞内的能量储备，它们可以被代谢为能量来满足细胞的需求。
脂肪代谢是调节细胞代谢的一个重要环节，也是调节机体能量平衡的重要因素。
脂质的代谢包括脂肪的合成、分解和转化。
一、脂肪的合成
脂肪的合成是指脂肪分子的组装过程，这一过程的基本原料是由肝脏合成的脂肪原料质，即甘油三酯和脂肪酸，以及体内的一氧化氮，这些物质经过多环式的连接，形成多肽，多肽再经过穿越膜的转运蛋白送入细胞质，再在其中发生不断反复的连接和结合，形成多肽复合物，最终形成脂肪的合成。
二、脂肪的分解
脂肪的分解指的是脂肪原料质在肝脏和全身的分解。
其分解通常分为三个过程：酶分解、氧化分解和转化。
酶分解是指由脂肪解氧酶在肝脏中将甘油三酯分解成两个脂肪酸和一个甘油分子，然后由不断反复的氧化分解过程将脂肪酸氧化分解成二氧化碳和水。
最后，在细胞内，脂肪酸会经过转化，转化为细胞非常重要的能量：ATP。
三、脂肪的转化
脂肪转化也称脂肪燃烧，是指脂肪和能量的转换过程，是机体储备脂肪后，当体内缺乏其他可以作为能量来源的物质时，需要用
到的过程。
脂肪转化的过程主要是在线粒体中进行，经过一系列反应，脂肪被氧化分解，最终形成水和二氧化碳，释放出大量的能量。
生物化学第九章脂代谢
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
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）；
生物化学_第九章 脂类物质的合成与分解
第九章脂类物质的合成与分解名词解释1．必需脂肪酸2．脂肪酸的α-氧化(α- oxidation)3．脂肪酸的β-氧化(β- oxidation)4．脂肪酸的ω-氧化(ω- oxidation)填空题1．一个碳原子数为n（n为偶数）的脂肪酸在β-氧化中需经次β-氧化循环，生成个乙酰CoA，个FADH2和个NADH+H+。
2．脂肪酸从头合成的C2供体是，活化的C2供体是，还原剂是。
3．乙酰CoA羧化酶是脂肪酸从头合成的限速酶，该酶以为辅基，消耗，催化与生成，柠檬酸为其___，长链脂酰CoA为其。
4．脂肪由_________和___________经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的___________和_______________后才能合成脂肪。
选择题1. 下列哪项叙述符合脂肪酸的β氧化：A．仅在线粒体中进行B．产生的NADPH用于合成脂肪酸C．被胞浆酶催化D．产生的NADPH用于葡萄糖转变成丙酮酸E．需要酰基载体蛋白参与2．下列哪些辅因子参与脂肪酸的β氧化：A ACPB FMNC 生物素D NAD+3．脂肪酸从头合成的酰基载体是：A．ACP B．CoA C．生物素D．TPP4．下列哪种不是人类膳食的必需脂肪酸？A．油酸B．亚油酸C．亚麻酸D．花生四烯酸5．脂肪酸从头合成的限速酶是：A．乙酰CoA羧化酶B．缩合酶C．β-酮脂酰-ACP还原酶D．α，β-烯脂酰-ACP 还原酶6．软脂酰CoA在β-氧化第一次循环中以及生成的二碳代谢物彻底氧化时，ATP的总量是：A．3ATP B．13ATP C．14 ATP D．17ATP E．18ATP7．下述酶中哪个是多酶复合体？A．ACP-转酰基酶B．丙二酰单酰CoA- ACP-转酰基酶C．β-酮脂酰-ACP还原酶D．β-羟脂酰-ACP脱水酶E．脂肪酸合成酶判断题（）1. 脂肪酸的β-氧化和α-氧化都是从羧基端开始的。
（）2．脂肪酸从头合成中，将糖代谢生成的乙酰CoA从线粒体内转移到胞液中的化合物是苹果酸。
第九章 脂类的分解代谢
• 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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脂肪酸的活化
甘油三酯（脂肪）的合成途径
第三节 脂肪的分解代谢与转化
• 脂肪的水解
• 甘油的分解与转化
第九章 脂类物质的合成与分解
• 生物体内的脂类物质
• 脂肪的合成代谢
• 脂肪的分解代谢与转化源自• 类脂代谢• 脂类（lipids，或称脂质），是一类不溶于水而溶于非极 性溶剂的生物有机分子。
脂类按化学组成分类
• 单纯脂类（simple lipid）：由脂肪酸和醇（甘油或高级一 元醇）形成的酯，如酰基甘油、蜡； • 复合脂类（complex lipid） ：除脂肪酸与醇所组成的酯外， 还含有其他成分，如磷脂、糖脂、硫脂等； • 异戊二烯脂：不含脂肪酸，如萜类、甾醇类（固醇类）化 合物。 甘 油 FA FA FA 甘 油 FA FA Pi X
X = 胆碱、水、乙 醇胺、丝氨酸、甘 油、 肌醇等
甘油三酯
甘油磷脂
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； ② 结构脂质（structural lipid）：主要是磷脂，构成生物 膜的骨架； ③ 活性脂质（active lipid）：包括甾醇类和萜类化合物， 是生物体内某些生理活性物质（如类固醇激素、脂溶性 维生素）的前体。
反应历程
缩合→还原 →脱水→再 还原
脱氢 →水化→再脱氢 → 硫解
5. 奇数碳脂肪酸的氧化
脂酰CoA脱氢酶对丙酰CoA不起作用 奇数碳脂肪酸 CH3CH2CO~CoA CO2 L-甲基丙二酰CoA 变位酶 消旋酶 羧化酶 （ATP、生物素）
D-甲基丙二酰CoA
5-脱氧腺苷钴胺素
琥珀酰CoA
TCA
乙酰CoA＋7 丙二酸单酰CoA＋14NADPH＋14H+ → 软脂酸＋7CO2＋8CoA-SH + 14NADP+＋6H2O
软脂酸合成的总反应：7次循环
8乙酰CoA＋14NADPH＋14H++7ATP → 软脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH+ 7ADP + 7 Pi
小结
• 合成起始物为乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单位） 提供的乙酰基缩合（同时释CO2），使其烃链延长2个碳原 子，经过还原-脱水-再还原的循环往复，脂肪酸的烃链不 断延长。 • 大多数生物合成终产物为软脂酸，这是由β-酮脂酰-ACP 合成酶对链长专一性所定的，该酶对C2-C14脂酰基具有催 化活性。 • 脂肪酸从头合成需要短的脂酰CoA作为引物，主要引物 为乙酰CoA；逐渐增加的二碳单位来自丙二酸单酰CoA。 • 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。
+
(CH3)3N CH2CH CH2COOH
OH 肉碱 肉碱脂酰 转移酶
+
(CH3)3N CH2CH CH2COOH
RCO-O 脂酰肉碱
肉碱转运脂酰辅酶A 进入线粒体
此过程为脂肪酸β-氧化的限速步骤
3. -氧化途径：
• 由四个连续的酶促反应组成：
① 脱氢；
② 水化；
③ 再脱氢；
④ 硫解。
-氧化循环的反应过程
生物素在羧化反应中起固定CO2 （以HCO3-形式） 和转移羧基的作用。
3. 脂肪酸合成循环
• 脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反 应过程。每经过一次循环反应（缩合、还原、 脱水、再还原），延长两个碳原子。合成反应 由脂肪酸合成酶系催化。
• 在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子酰基载体蛋 白（acyl carrier protein, ACP）和6种酶单体所构成的多酶 复合体。
（二）饱和脂酸酸的碳链延长 和不饱和脂肪酸的生成
1. 脂肪酸碳链的延长(了解)
软脂酰 CoA 生成后，可在滑面内质网及线粒体经脂肪 酸碳链延长酶系的催化作用下，形成更长碳链的饱和脂 肪酸。
2. 不饱和脂肪酸的合成（了解）
在去饱和酶系的作用下，在已合成的饱和脂肪酸 中引入双键的过程。
三、脂肪（甘油三酯）的生物合成
三、脂肪酸的降解与转化
脂肪酸的-氧化 α-氧化 ω-氧化
（一）脂肪酸的-氧化
概念：脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化， 碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过 程称作β-氧化。 组织：除脑组织外，大多数组织均可进 行，其中肝、肌肉 最活跃。
实验证据：1904年F. Knoop用苯环标记脂肪酸饲喂狗， 根据尿中产物，推导出了β-氧化学说。
常见的不饱和脂肪酸
• 哺乳类动物体内的多不饱和脂肪酸均由相应的母 体脂肪酸衍生而来。
• 哺乳类动物不能合成ω- 6及ω- 3系多不饱和脂肪 酸，因此，ω- 6及ω- 3系多不饱和脂肪酸为必需 脂肪酸（essential fatty acid）。
必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成， 必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。如亚油 酸（18：2），α-亚麻酸（18：3）。
β- 氧化小结
1. 脂肪酸的β-氧化主要在线粒体中进行。
2. 脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗2分子ATP。（活化在线 粒体外）
3. 除脂酰CoA合成酶外，其余所有酶都属于线粒体酶（即β-氧 化的酶系存在于线粒体）。 4. β-氧化起始于脂酰CoA，包括氧化（脱氢）、水化、氧化 （脱氢）、硫解等重要步骤。
一、磷酸甘油的生物合成
二、脂肪酸的生物合成
• 饱和脂肪酸的从头合成
• 脂肪酸碳链延长
• 去饱和生成不饱和脂肪酸
（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）；
• 细胞定位：细胞液中；
• 线粒体中的乙酰CoA需通过柠檬酸-丙酮酸循环（或称拧 檬酸穿梭系统）运到胞液中，才能供脂肪酸合成所需。
脂肪酸合成酶系结构模式 ①乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶 ③丙二酸单酰CoA-ACP转移酶 ⑤β-羟脂酰ACP脱水酶 ②β-酮脂酰ACP合成酶 ④β-酮脂酰ACP还原酶 ⑥β-烯脂酰ACP还原酶
两个阶段： （1）酰基转移阶段； （2）循环阶段：缩 合、还原、脱水和再 还原。
7乙酰CoA＋7CO2＋7ATP→ 7 丙二酸单酰CoA+ 7ADP + 7Pi
2. 丙二酸单酰CoA的合成：
• 在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA 羧化为丙二酸单酰CoA。
反应不可逆，是合成脂肪酸的限速步骤
乙酰CoA羧化酶
大肠杆菌中，乙酰CoA羧 化酶由三个亚基组成： 生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC） 羧基转移酶（carboxyl transferase，CT） 生物素羧基载体蛋白 （biotin carboxyl carrier protein，BCCP）
注意：消耗了一个ATP分子中的2个高能键
反应不可逆
2. 脂酰CoA进入线粒体
脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞浆中活化的长链脂 酰CoA（12C以上） 却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱 （肉毒碱，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
• 酶：脂肪酸合成酶系催化。
• 脂肪酸合成的直接产物：软脂酸（ 16C ）或 16C 以下的 饱和脂肪酸。
1. 乙酰CoA的转运— 从线粒体到胞液 柠檬酸 - 丙酮酸循环
①酵解 ②丙酮酸脱氢酶系 ③柠檬酸合酶 ④柠檬酸裂解酶 ⑤苹果酸脱氢酶 ⑥苹果酸酶(以NADP+为辅酶的苹果酸脱氢酶) ⑦丙酮酸羧化酶 ⑧乙酰CoA羧化酶
第一节 生物体内的脂类物质 (了解）
• • • • 脂肪酸 单纯脂类 复合脂类 异戊二烯脂
一、脂肪酸
脂肪酸（fatty acid，FA）是由一条线性长的碳氢链（疏水 尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。
1. 分类
脂肪酸的共性
• 1. 一般为偶数碳原子； • 2. 绝大多数不饱和脂肪酸中的双键为顺式； • 3. 不饱和脂肪酸双键位置有一定的规律性：单烯酸的双键 位置一般在第9-10 C之间；而多烯酸通常间隔3个C出现1 个双键； • 4. 动物的脂肪酸是直链的，所含双键可多达6个；细菌中 还含有支链的、羟基的和环丙基的脂肪酸；植物脂肪酸中 有含炔基、环氧基、酮基等； • 5. 脂肪酸分子的碳链越长，熔点越高；不饱和脂肪酸的熔 点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。
• 脂肪酸的降解与转化 甘油三酯的分子结构
一、脂肪的水解（了解）
• 在动物消化道内有脂肪酶，分解食物中的脂肪，在被吸收之 前约95%脂肪被水解。 • 植物的脂肪酶存在于脂体、油体及乙醛酸循环体中，油料种 子发芽时，贮藏在种子内的脂肪在脂肪酶作用下发生分解， 供幼苗生长之需。
二、甘油的分解与转化
上述反应过程中，实线为甘油的分解， 虚线为甘油的合成。
不饱和脂肪酸的命名
• 系统命名法：需标示脂肪酸的碳原子数和双键的位置。 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。 △编码体系：从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。
CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH
系编码 十六碳-7-烯酸 系编码 十六碳-9-烯酸
二、单纯脂类
酰基甘油是甘油与脂肪酸所形成的酯。 甘油三酯是（triglyceride）脂类中最丰富的一类，通常 称为脂肪或中性脂。 其中不饱和脂肪酸较多时，在室温下为液态，称为油 （oil）；若饱和脂肪酸较多时，在室温下为固态，称为 脂（fat）。