第七章 脂类代谢 西南大学 生物化学课件)

此脱氢酶对底物链长短无专一性，但是具 有立体专一性，只催化L型异构体即L(+)--羟 脂酰CoA的脱氢。
OH
O 烯脂酰CoA脱氢酶 O
O
RnCH2 CH CH C SCoA
Rn CH2 C CH C SCoA
L-β-羟脂酰CoA
NAD+ NADH +H+ β-酮脂酰CoA
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（4） 硫 解
RCCCC C H2 H2 H2 H2
SCoA
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消耗2高能键
脂酰-CoA (高能化合物) 24
2、转运——进入线粒体基质中
•为什么需要转运过程？ •脂酰-CoA不能自由通过线粒体膜。
借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换 反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化 的关键酶。
脂肪酸。 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和 键； （2）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。
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3、生物体结构物质
（1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含 的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基
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甘油激酶
CH2OPO32-
磷酸甘油脱氢酶 C=O
-ATP
NADH+H+ CH2OH
甘油
3-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
CO2+H2O
NADH
+H+
糖
2ATP
异
TCA
生
丙酮酸 4NADH+H+
EMP途径
FADH12 GTP
甘油彻底氧化的总能量：总计18.5个ATP！
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甘油彻底氧化的总能量
脂酰CoA在线粒体的基质中进行-氧化分 解，反应过程包括脱氢、水化、再脱氢和硫解 四个循环反应，每个循环释放出1分子乙酰CoA 和比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰C 如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰Co （偶数碳脂酸）。
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（1）脱氢
脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在C2和C （即α、β位）碳原子之间脱氢，形成反式 双链的脂酰辅酶A，即生成△2反烯脂酰CoA， 该脱氢反应的辅基为FAD。
C4-C10脂肪酸直接穿越，线粒体内活化
C12以上的脂肪酸细胞质中活化，转运入
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外膜
内膜
水腔
？性质载体能完成由 水腔进入内膜的转运 任务呢？
脂酰CoA溶解 差，难以逾越
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两性——肉毒碱 L-β羟基γ-三甲基铵基丁酸
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O
~ R C SCoA
CH3
OH
O
H3C N CH2 CH CH2 C O
1、甘油转变3-磷酸甘油：消耗1分子ATP 2、转变为磷酸二羟丙酮：生成1分子 NADH+H+ 3、转变为丙酮酸：
1分子NADH+H+ 2分子ATP 4、转变为乙酰CoA： 1分子NADH+H+ 5、经过TCA： 3分子NADH+H+、1分子FADH2、1分子GTP 6、甘油彻底氧化成CO2后，总能量：
体内氧化释放大量能量以供机体利用。
1g 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g 糖原
彻底氧化仅供能 16.7KJ.
合理饮食
脂肪氧化供能占 15～25%
空腹
脂肪氧化供能占 50% 以上
禁食1～3天 脂肪氧化供能占 85%
饱食、少动 脂肪堆积，发胖
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2、提供给机体必需脂成分
（1）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一些多烯
3种脂肪酶
激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sen itive triglyceride lipase,HSL)<限速酶>
甘油二脂脂肪酶
甘油三脂脂肪酶
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限速酶：激素敏感性甘油三酯脂肪酶
脂解激素：肾上腺素、胰高血 糖素
抗脂解激素：胰岛素、前列腺 素E2及烟酸
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液 系 统
（膜外） 小肠粘膜细胞
乳糜微粒 统
组织和 血 器官
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高密度脂蛋白 低密度脂蛋白
极低密度脂蛋白 乳糜微粒
① 加工 ②
肝
③
水解、氧化
储存（肝脂）13
第二节 脂肪的分解代谢 一、甘油三脂的水解（脂肪动员）
脂肪在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪 酸和甘油，释放入血供给全身各组织细胞摄取利 用过程，称脂肪动员。
O 脂酰CoA脱氢酶
HO
RCH2CH2CH2C SCoA
RCH2C C C SCoA
脂酰CoA
FAD
FADH2
H
△2反烯脂酰CoA
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（2） 水化 （水合反应）
△2反烯脂酰CoA在烯脂酰CoA水合酶催 化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰CoA。
该酶的专一性强，仅能使△2不饱和脂酰 CoA水化
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、Mg2+存在条件下，催化 脂肪酸活化，生成脂酰CoA
O
R C C C C C OH+HSCoA + ATP
H2 H2 H2 H2
H2O
脂酰合成酶（内质网）
Mg2+
O
~ AMP + PPi
重复步骤1、2、3、4 终产物
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脂酰CoA的β-氧化过程
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4. 脂肪酸的氧化分解的产能
• 脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA， 一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物 分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧 化，产生ATP。
每一次循环，消耗一个ATP分子的两个高能磷酸 键，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。
在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰 CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分 子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。
少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以循环上 述反应过程，直到完全分解成乙酰CoA。
O RCH2 C
O CH C
硫解酶 SCoA
CoASH
O RCH2C
O SCoA + CH3C
SCoA
酯。
R1COOR2 + H2O——R1COOH + R2OH
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2、脂酶
•α-脂酶：
水解三酰甘油两端的酯键，形成二酰甘油、 β-单酰甘油；
•β-脂酶：
水解β-单酰甘油的β-酯键形成脂酸和甘油。
三酰甘油 O
α CH2O C OH
R2 C OCβ O
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O α CH2O C OH
本组成成分。 （2）保护和保温作用 脂肪组织较为柔软，
存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减
少摩擦，对器官起保护作用。
4、用作药物
卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动
脉粥样硬化的治疗等。
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代谢失调会导致疾病：
如：肥胖症、血管硬化、 结石、脂肪肝、酮尿
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四、脂类水解
脂类 (lipids)
胆固醇(cholesterol,Ch)
类脂(lipoids): 胆固醇酯(cholesteryl ester,CE)
磷脂 (phospholipids,PL) 糖脂(glucolipids,GL)
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三、脂类的生理功能
1、贮能物质/供能物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，并能在
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一次循环：
呼吸链 1个FADH2 1个NADH 呼吸链 1分子乙酰CoATCA
1.5ATP 2.5ATP
10ATP
碳原子数为Cn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。
以( 软n2脂酸-1（)×16(C1）.5+2.5)+
(
n
2
-1)×(2+3)+
动植物、微生物（主要是真菌）体内 都有不同种类的脂类水解酶（如动物小肠
中来自胰腺的胰脂酶）。
主要脂类水解酶类：
酯酶——主要水解脂肪酸与一元醇构成的酯。
脂肪酶 ——水解三酰甘油酯键。可形成单
脂酶
酰甘油、二酰甘油、甘油和脂肪酸。
磷脂酶 ——水解磷脂
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各类脂酶的水解情况
脂肪酶（有两类） 1、酯酶：主要水解脂肪酸与一元醇构成的
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3.饱和脂肪酸的ω-氧化作用（12C以下的脂肪酸）
在动物体中，C10 或C11脂肪酸的碳链末端碳 原子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。 二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端 进行-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接进入三 羧酸循环。
CH3(CH2)n-COOH
HO－CH2－(CH2)n－COOH
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五、脂肪吸收和转运 （人和动物在小 肠粘膜细胞）
脂肪吸收的三种形态：
完全水解——甘油和脂肪酸 不完全水解——单酰甘油、二酰甘油、
甘油和脂肪酸 完全不水解——经胆汁乳化为脂肪微粒
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长链脂酸 的吸收和转运
脂肪酸 甘油
脂肪酸 重新合成 甘油三脂
血
甘油 （膜内）
磷脂、胆固醇 淋 载体蛋白 巴 系
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甘油三脂的水解过程：
脂肪酶
甘油 二脂 脂肪 酶
甘油 三脂 脂肪 酶
结果是生成三分子的自由脂肪酸 （free fatty acid,FFA）和一分子的甘油
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二、甘油的代谢
在脂肪细胞中，没有甘油激酶， 无法脂解甘油。
甘油经血液输送到肝脏后，在 ATP存在下，甘油才被磷酸化和 氧化产生磷酸二羟丙酮。
丙酰CoA 转变为琥珀酰辅酶A后进入三羧酸循 环.
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2. 饱和脂肪酸的α-氧化作用
脂肪酸在一些酶的催化下，其α-C原子发 生氧化，结果生成一分子CO2和较原来少一 个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧 化。
RCH2CH2 COOH RCH2COOH+CO2
1）脂肪酸的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。 2）-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂 肪酸。 3）反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参 加
脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子 饱和脂肪酸的主要分解方式。
脂肪酸的-氧化在线粒体中进行
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1904年，F.Knoop的标记实验：
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苯乙尿酸
马尿酸
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具体过程
转运
活化
脱氢
细胞质 线粒体膜
水化
脱氢 硫酯解 线粒体基质
β氧化
乙酰 Co产A物
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1、 脂肪酸的活化——脂酰CoA的生
CH3
极性
非极性
肉毒碱转酰基酶Ⅰ
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R
CO
CH3
O
O
H3C N CH2 CH CH2 C O
线粒体内膜
CH3
脂酰肉碱
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脂酰CoA
HSCoA
肉毒碱转酰基酶Ⅰ
肉碱 脂酰肉碱
腔
移位酶
肉碱
脂酰肉碱
脂酰CoA HSCoA
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β氧化
线粒体内膜
肉毒碱转酰 基酶Ⅱ
基质
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3、 -氧化的反应过程
6NADH+H+ +1FADH2 +1GTP+ 2ATP-1ATP=
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18.5ATP
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三、 脂肪酸的氧化分解（β-氧化）
• （一） 饱和脂肪酸的β-氧化作用
1904年Franz Knoop提出： 脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时， 碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链 的断裂方式是每次切除2个碳原子。
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n
2
×10
-2
n
2
×12
-2
10 612 9 36
（二） 脂肪酸的其它氧化分解方式
1. 奇数碳原子脂肪酸的分解
天然脂类中含有的脂肪酸绝大多数是偶数 碳原子，但在许多植物及一些海洋生物体内的
脂类含有一定量的奇数碳原子脂肪酸。 含奇数碳原子的脂肪酸的氧化按偶数碳原子
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CoA和乙酰CoA.
HO
OH O
RCH2C C C SCoA H2O RCH2 CH CH C SCoA
H
烯 脂 酰 CoA水 合 酶
△2反烯脂酰CoA
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L（＋）β-羟脂酰CoA
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(3) 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+ 。
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HOOC（CH2)nCOOH
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CH3(CH2)n COOO2
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Metabolism of Lipids
• 一、脂类概述 • 二、脂肪的分解代谢 • 三、脂肪的生物合成
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第一节 概 述
一、脂类的概念： 脂类是生物体内不溶于水而
溶于有机溶剂的一大类物质的 总称，包括脂肪和类脂。
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二、脂类的分类
脂肪(fat):甘油三酯(triacylglycerols,TG)
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4.不饱和碳脂肪酸的氧化
在氧化过程中生成：顺烯脂酰CoA不 能被烯脂酰CoA水化酶作用； 单不饱和脂肪酸的氧化需要异构酶使顺 式变为反式结构后才能进行。 多不饱和脂肪酸的氧化需要差向酶参与。