第十一章 脂类代谢

第二节 脂肪的合成代谢

人体内脂肪可以来自食物，也能在体内 合成。体内脂肪合成的原料是乙酰CoA， 动物、植物和微生物都可利用乙酰CoA 合成自身所需要的脂肪，因此凡是在体 内代谢能够生成乙酰CoA的物质（例如 糖、蛋白质等）都是脂肪合成的碳源。 糖是脂肪合成的最主要碳源，糖转变成 脂肪酸进而合成脂肪，这是体内贮存能 源的一个过程，具有重要的生理意义。

L-b-羟脂酰CoA的氧化脱氢 L-b- 羟脂酰 CoA 在 L-b- 羟脂酰 CoA 脱氢酶 (L-b-hydroxyacylCoA dehydrogenase ）的 作用下， C-3 位脱氢生成 L-b- 酮脂酰 CoA 。 L-b- 羟脂酰 CoA 脱氢酶的辅酶 NAD+ ，具有 高度立体异构专一性，只催化 L- 型羟脂酰 CoA的脱氢反应。

L-b-酮脂酰CoA的硫解 L-b- 酮脂酰 CoA 在 b- 酮硫解酶（ thiolase ）的 催化作用下发生断裂式硫解，形成乙酰CoA和 一个缩短了 2 个碳原子的脂酰 CoA 。由于该反 应是高度放能反应，使反应趋于裂解方向进行。 少了 2 个碳原子的脂酰 CoA 继续重复上述 b- 氧 化的四步反应，循环往复直到全部氧化成乙酰 CoA。


三、脂肪酸b-氧化的能量产生 脂肪酸在 b- 氧化中，每形成一分子乙酰 CoA 就 使一分子 FAD 还原为 FADH2 ，并使一分子 NAD+ 还原为NADH+H+，FADH2进入呼吸链，生成1.5 分子ATP，NADH+H+进入呼吸链，生成2.5分子 ATP 。因此，每生成一分子乙酰 CoA ，就产生 4 分子ATP。 脂肪酸经b-氧化后形成乙酰CoA进入三羧酸循环 彻底氧化，生成CO2 和 H2O。每分子乙酰 CoA 彻 底氧化产生10分子ATP。
乙酰CoA的穿膜转运：柠檬酸转运体系 胞液 线粒体基质 丙酮酸
NADPH+H+ CO2 NADP+ 苹果酸酶
丙酮酸
乙酰CoA
CO2
线
苹果酸
苹果酸
草酰乙酸
乙酰CoA
AMP PPi ATP
粒 体
柠檬酸合酶
草酰乙酸
H2O
ATP柠檬酸裂解酶
膜
柠檬酸
CoA
CoA
柠檬酸
二、饱和脂肪酸的生物合成 （一） 胞液合成途径：分为三个阶段 （1）原料的准备——乙酰CoA羧化生成丙二酸单 酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶 催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。


此时，软脂酰-ACP 分子不再接受酰基- 丙 二酸单酰 -ACP 缩合酶的催化作用，而受 到硫脂酶的作用，水解为软脂酸和ACP。 因此，不再依此程序进一步延伸。

软脂酸合成的反应式为

（二）线粒体增链途径 在大多数情况下仅限于合成软脂酸。此 外软脂酰 CoA 对脂肪酸的合成具有反馈 抑制作用。C16以上的饱和脂肪酸和不饱 和脂肪酸的合成是在线粒体或内质网膜 的胞质一侧进行的，其合成酶系存在于 线粒体和内质网中。

许多天然的油脂中含有动物体（包括人 体）自身不能合成的而又是营养上必需 的多不饱和脂肪酸（又称必需脂肪酸， essential fatty acids），如亚油酸和亚麻 酸。此外人类许多疾病都与脂肪代谢紊 乱有关，如动脉粥样硬化、肥胖症、糖 尿病、胰腺炎等。现代研究还表明，磷 脂酰肌醇的一系列中间代谢物具有信息 传递作用，构成了一条非核苷酸类信号 通路，糖脂与细胞的识别和免疫方面也 有着密切关系。


二、脂肪酸的b-氧化 被脂肪酶水解的脂肪酸和体内游离的脂 肪酸通过质膜扩散进入血液，由于脂肪 酸难溶于水，其主要是与血清清蛋白结 合后通过血液转运到其它组织中，其中 包括心脏、骨骼肌和肝脏等组织。在这 些组织的线粒体内，脂肪酸被氧化同时 释放出大量能量。
（一）偶数碳饱和脂肪酸的氧化 b- 氧化是指在进入线粒体的脂酰 oA 在酶 的作用下，从脂肪酸的b-碳原子开始，依 次两个碳原子进行水解的过程。每次裂解 产生的二碳单位为乙酰CoA。
思考题




1.计算一分子硬脂酸彻底氧化生成 CO2和H2O，产生 的 ATP 分子数，并计算每克硬脂酸彻底氧化产生的 自由能。 2.b- 氧化降解过程如何？试比较脂肪酸合成与脂肪 酸b-氧化的异同。 3.乙酰辅酶A羧化酶在脂肪酸合成中起着调控作用， 试述这个调控机制。 4.说明生物素为什么会影响生物膜的通透性？ 5. 什么是人体必需脂肪酸？有哪些？ 6.乙酰辅酶A在参与脂肪酸合成之前需发生哪些转化 反应？

四、甘油的降解 由于脂肪组织缺少甘油激酶，所以其利 用甘油的能力很弱，甘油三酯脂解产生 的甘油必须通过血液运至肝脏进行代谢。 在肝细胞中，甘油在甘油激酶的催化下 被磷酸化，形成 3- 磷酸甘油，进而在磷 酸甘油脱氢酶的作用下被氧化生成磷酸 二羟丙酮，磷酸二羟丙酮异构化生成 3磷酸甘油醛。磷酸二羟丙酮还可被还原 成 3- 磷酸甘油，再被磷酸酶水解又生成 甘油。

Δ2-反式烯脂酰CoA的水化 Δ2- 反 式 烯 脂 酰 CoA 在 烯 脂 酰 CoA 水 化 酶 （enoyl CoA hydratase）的作用下水化，生成 L-b-羟脂酰CoA。烯脂酰CoA水化酶具有立体 异构专一性，专一催化Δ2-不饱和脂酰CoA的水 化，催化反式双键生成L-b-羟脂酰CoA，催化 顺式双键生成D-b-羟脂酰CoA。


甘油在肝细胞中的 代谢有两种途径： 一种途径是进入糖 酵解途径转变成丙 酮酸，然后进入三 羧酸循环彻底氧化； 另一种途径是进入 糖异生途径合成葡 萄糖。
3. 脂肪酸的其它氧化分解方式
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

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。


7.不饱和脂肪酸经b-氧化分解与饱和脂肪酸有何不同？
8.为什么贮存的脂肪酸氧化得到的能量多于同质量糖 原氧化产生的能量？
9.骆驼的驼峰并没有贮存水，而是贮存着大量的脂肪， 这些脂肪是如何作为水源的？假设驼峰中的脂肪都是 三硬脂酰甘油酯（相对分子质量为 892 ）。试计算骆 驼能从 1kg 脂肪中含有的硬酯酸的 b- 氧化中获得多少 升水？（忽略 b- 氧化过程所需要的水，水的密度为 1.0g/mL。） 10. 黑熊在冬眠期间，每天大约消耗25×106J，冬眠 最长达 7 个月，维持生命的能量主要来源于体内脂肪 酸的氧化。7个月以后，黑熊大约要失去多少体重？

Fra Baidu bibliotek
以软脂肪酸b-氧化为例，软脂酰CoA须 经7次b-氧化循环，可将软脂酰CoA转变 成8个分子的乙酰CoA。其反应如下：
有氧条件下 7FADH2 和 7 （ NADH+H+ ） 进入呼吸链进一步氧化生成： 7×1.5 ATP + 7×2.5 ATP = 28ATP 8分子的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧 化生成： 8×10 ATP = 80ATP 因此，软脂酸经b-氧化完全氧化生成CO2 和H2O生成108个ATP。由于软脂酸转化 为软脂酰CoA时消耗1分子ATP中的两个 高能磷酸键的能量，因此净生成 ATP 的 数量为108-2 = 106个。

（二）偶数 碳不饱和脂 肪酸的氧化 （1）单不 饱和脂肪酸 的氧化 烯 脂 酰 CoA 异构酶

（2）多不饱和脂肪酸的氧化 多不饱和脂肪酸的氧化与单不饱和脂 肪酸的氧化相比较，还需要另外一个特 殊的还原酶。亚油酸是十八碳二烯酸， 具有cis-△9和cis-△12的构型，其氧化过 程是首先进行三轮 b- 氧化，生成 3 分子 乙酰CoA和cis-△3 ，cis-△6- 十二烯脂酰 CoA ，后者在烯脂酰 CoA 异构酶和 2 ， 4-二烯脂酰CoA还原酶的联合作用下异 构化和还原，产物进行彻底b-氧化生成 6 分子乙酰 CoA 。即一分子亚油酰 CoA 经氧化生成9分子乙酰CoA。
第九章 脂类代谢

脂肪（脂肪酸）是生物体的重要能源，由它组成 的甘油三酯可在动物的脂肪组织、植物种子或果 实中大量贮藏，并具有贮藏量大、热值高等优点； 磷脂、鞘脂是构成生物膜的主要成分，由于是兼 性分子，构成膜外表面亲水、内表面疏水的特性， 保护细胞内环境相对稳定；脂类代谢的某些中间 产物可转变成脂溶性维生素及植物次生物质；许 多类脂及其衍生物具有重要的生理作用，如胆汁 酸（胆固醇衍生物）促进食物油脂乳化，帮助脂 类消化、吸收。
一、磷酸甘油的生物合成 脂肪是甘油和脂肪酸形成的甘油酯，脂 肪合成直接使用的是磷酸甘油而不是甘 油。生物体内磷酸甘油主要来源于磷酸 二羟丙酮或甘油。

合成部位
组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长
合成原料
乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+

第一节 脂肪的分解代谢
一、脂肪酶（lipase） 当动物体动用体内贮存脂肪或从食物中 摄取脂肪时，大都需要对其进行酶促水 解，生成脂肪酸和甘油，才能被细胞吸 收利用。催化脂肪水解的酶称作脂肪酶。 脂肪酶是一个酶系，其中包括脂肪酶、 甘油二酯脂肪酶和甘油单酯脂肪酶。该 酶系催化的反应分三步进行。
三、不饱和脂肪酸的生物合成
不饱和脂肪酸的生物合成是在去饱和酶 系的作用下，在原有饱和脂肪酸中引入 双键的过程。去饱和作用也是在内质网 膜上进行的。 动物细胞中含有很多催化双键形成的去 饱和酶，但只能催化远离脂肪酸羧基端 的第九个碳的去饱和，九碳以上的去饱 和只有植物中的去饱和酶能催化。

四、脂肪的合成


脂肪酸的活化 被吸收进入细胞的脂肪酸 首先在脂酰辅酶A合成酶（硫激酶）的催 化下，由 ATP 提供能量，活化形成脂酰 辅酶A。
脂酰CoA的氧化脱氢作用 脂酰 CoA 在脂酰 CoA 脱氢酶（ acyl CoA dehydrogenase）的作用下，在 C-2 和C-3 之间脱氢，生成 Δ2- 反式烯脂酰 CoA 。脱 氢酶的辅基是FAD。

（2）合成阶段 ——— 以软脂酸为例
催化该合成反应的是一个多酶体系，共有 七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的 脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，组成一 簇。
1 ）乙酰 -ACP 和丙二酸单酰 -ACP 在酰基 - 丙二 酸单酰 -ACP 缩合酶的催化下，缩合形成乙酰 乙酰-ACP，释放出游离的ACP和CO2。 2）乙酰乙酰-ACP在b-酮脂酰-ACP还原酶的作 用下，还原生成 D-b- 羟脂酰 -ACP ， NADPH 作 还原剂。 3 ） D-b- 羟脂酰 -ACP 在羟脂酰 -ACP 脱水酶的 作用下形成烯脂酰-ACP。 4 ）在烯脂酰 -ACP 还原酶的作用下，烯脂酰 ACP被还原成丁酰 -ACP，反应中NADPH 作还 原剂。
a-磷酸甘油 脂酰CoA




脂肪酸的合成代谢是由二碳单元缩合的一系列反应 组成，脂肪酸的合成代谢不是分解代谢的逆反应， 二者之间的主要差异在于： 1 ）脂肪酸的合成代谢发生在胞质溶胶中，而分解 代谢是在线粒体基质中进行。 2）脂肪酸的合成代谢使用 NADPH作为还原剂，而 b-氧化作用产生NADH。 3 ）脂肪酸在其合成过程中是以共价键连接到酰基 载体蛋白（acyl carrierprotein，ACP）的巯基上， 而分解代谢的中间产物是与CoA相接的。 4 ）较高级生物脂肪酸合成的酶活性存在于一条单 一的多肽链内，称为脂肪酸合成酶系，而在b-氧化 作用中各个酶的活性是由分离的酶实现的。