生物化学第28章脂肪酸的分解代谢

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1、第28章 脂肪酸的分解代谢(Fatty acid catabolism)一、脂质的消化、吸收和传送一、脂质的消化、吸收和传送二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化四、酮体四、酮体五、磷脂的代谢五、磷脂的代谢六、鞘脂类的代谢六、鞘脂类的代谢七、甾醇的代谢七、甾醇的代谢八、脂肪酸代谢的调节八、脂肪酸代谢的调节脂质的定义 脂质（脂质（lipid）也称为脂类或类脂，是一类低）也称为脂类或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言，其化学本质是脂肪酸与醇形成大多数脂质而言，其化学本质是脂肪酸与醇形

2、成的酯类及其衍生物。参与脂质组成的脂肪酸多是的酯类及其衍生物。参与脂质组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元羧酸，醇的成分包括甘油、鞘碳以上的长链一元羧酸，醇的成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇及固醇。氨醇、高级一元醇及固醇。脂质的分类1. 单纯脂质（单纯脂质（simple lipid）单纯脂质是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三单纯脂质是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三酯和蜡，蜡是长链脂肪酸和长链醇或固醇形成的酯和蜡，蜡是长链脂肪酸和长链醇或固醇形成的酯。酯。2. 复合脂质（复合脂质（compound lipid）复合脂质包括磷脂和糖脂。复合脂质包括磷脂和糖脂。3. 衍生脂质（衍生脂质（derive

3、d lipid）脂肪酸、高级醇、脂肪醛、脂肪胺、烃；脂肪酸、高级醇、脂肪醛、脂肪胺、烃；固醇、胆酸、强心苷、性激素、肾上腺皮质激素、固醇、胆酸、强心苷、性激素、肾上腺皮质激素、萜及其它萜及其它某些天然存在的脂肪酸饱和饱和脂肪酸脂肪酸系统名系统名不饱和不饱和脂肪酸脂肪酸系统名系统名羊蜡酸羊蜡酸n-癸酸癸酸油酸油酸十八碳十八碳-9-烯酸烯酸月桂酸月桂酸n-十二酸十二酸亚油酸亚油酸十八碳十八碳-9,12-二烯酸二烯酸豆蔻酸豆蔻酸n-十四酸十四酸亚麻酸亚麻酸十八碳十八碳-9,12,15-三烯酸三烯酸棕榈酸棕榈酸n-十六酸十六酸亚麻酸亚麻酸十八碳十八碳-6,9,12-三烯酸三烯酸硬脂酸硬脂酸n-十八酸十

4、八酸花生四烯酸花生四烯酸二十碳二十碳-5,8,11,14-四烯酸四烯酸花生酸花生酸n-二十酸二十酸EPA二十碳二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸山山萮酸萮酸n-二十二酸二十二酸DHA二十二碳二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯酸六烯酸木蜡酸木蜡酸n-二十四酸二十四酸蜡酸蜡酸n-二十六酸二十六酸褐煤酸褐煤酸n-二十八酸二十八酸高等生物对脂肪的需求 脊椎动物从食物中获得脂肪，动员贮存在脂肪脊椎动物从食物中获得脂肪，动员贮存在脂肪组织中的脂肪，在肝中将过量的食物中的碳水化合组织中的脂肪，在肝中将过量的食物中的碳水化合物转变成脂肪运输到其它组织。对于某些器官来说，物转变成脂肪运输

5、到其它组织。对于某些器官来说，三酰甘油提供了过半的能量需求，特别是在肝、心三酰甘油提供了过半的能量需求，特别是在肝、心和静息的骨骼肌中。在冬眠的动物和迁徙的鸟中，和静息的骨骼肌中。在冬眠的动物和迁徙的鸟中，贮存的脂肪实际上是惟一的能量来源。维管植物在贮存的脂肪实际上是惟一的能量来源。维管植物在种子萌发时动员贮存的脂肪，但其它时候不依赖脂种子萌发时动员贮存的脂肪，但其它时候不依赖脂肪提供能量。肪提供能量。一、脂质的消化、吸收和传送 甘油三酯在人类的饮食脂肪中，以及作为代甘油三酯在人类的饮食脂肪中，以及作为代谢能量的主要贮存形式中约占谢能量的主要贮存形式中约占90%。脂肪可完全。脂肪可完全氧化成氧

6、化成CO2和和H2O，由于脂肪分子中绝大部分碳，由于脂肪分子中绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因此脂肪氧化代谢产生的能量按同等重量计算比糖此脂肪氧化代谢产生的能量按同等重量计算比糖类和蛋白质要高出类和蛋白质要高出2倍以上。倍以上。 三脂酰甘油的结构1软脂酰软脂酰2,3二油酰甘油二油酰甘油 当当3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时，称为简个脂肪酸都是同一种脂肪酸时，称为简单三脂酰甘油，当单三脂酰甘油，当3个脂肪酸至少有一个不同时，个脂肪酸至少有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。称为混合三脂酰甘油。 各种脂肪酸的名称和结构见上册各种脂肪酸的名称和结

7、构见上册P 83 表表 2-2三脂酰甘油三脂酰甘油（三酰甘油）（三酰甘油）（甘油三酯）（甘油三酯）脂肪酸结构与熔点的关系通俗名通俗名系统名系统名简写符号简写符号熔点熔点月桂酸月桂酸n-十二酸十二酸12:044.2软脂酸软脂酸n-十六酸十六酸16:063.1花生酸花生酸n-二十酸二十酸20:076.5棕榈油酸棕榈油酸十六碳十六碳-9-烯酸（顺）烯酸（顺）16:19C-0.50.5鳕油酸鳕油酸二十碳二十碳-9-烯酸（顺）烯酸（顺）20:19C2323.5亚油酸亚油酸十八碳十八碳-9,12-二烯酸（顺，顺）二烯酸（顺，顺）18:29C ,12C-5-亚麻酸亚麻酸十八碳十八碳-9,12,15-三烯酸（

8、全顺）三烯酸（全顺）18:39C,12C,15C-11花生四烯酸花生四烯酸二十碳二十碳-5,8,11,14-四烯酸四烯酸（全顺）（全顺）20:45C,8C,11C,14C-49EPA二十碳二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸（全顺）（全顺）cis （顺式）（顺式）-54 -53DHA二十二碳二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯六烯酸（全顺）酸（全顺）trans（反式）（反式）-45.5 -44.1棕榈酸棕榈酸不饱和脂肪酸的顺反结构 棕榈酸棕榈酸 硬脂酸硬脂酸 油酸油酸 亚油酸亚油酸 -亚麻酸亚麻酸 花生四烯酸花生四烯酸食物成分含有的能量成成 分分H（kJ/g干重）干重）糖糖

9、 类类16脂脂 肪肪37蛋白质蛋白质17H=U+PV H=U+PV = Qp（恒压反应热）（恒压反应热）脂肪的乳化 由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的酶却是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂质酶却是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂质水的界面处发生的。若要消化迅速，必须尽量增水的界面处发生的。若要消化迅速，必须尽量增大脂质水界面的面积。人摄入的脂肪在肝脏分泌大脂质水界面的面积。人摄入的脂肪在肝脏分泌的胆汁盐及磷脂酰胆碱等物质（表面活性剂）的作的胆汁盐及磷脂酰胆碱等物质（表面活性剂）的作用下，经小肠蠕动而乳化，大大地增大了脂质水用下，经小肠蠕动而

10、乳化，大大地增大了脂质水的界面面积的界面面积，促进了脂肪的消化和吸收，促进了脂肪的消化和吸收 。 胆汁酸的结构胆酸胆酸甘氨胆酸甘氨胆酸牛磺胆酸牛磺胆酸消化脂肪的酶 消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰脏分消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰脏分泌的胰脂肪酶，它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水泌的胰脂肪酶，它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水解下来。胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白解下来。胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白质在一起，存在于脂质水界面上。胰脂肪酶催质在一起，存在于脂质水界面上。胰脂肪酶催化化1、3位脂肪酸的水解，生成位脂肪酸的水解，生成2单酰甘油。单酰甘油。胰液中还有酯酶，它催化单酰甘油、胆固醇酯

11、和胰液中还有酯酶，它催化单酰甘油、胆固醇酯和维生素维生素A的酯水解。另外，胰脏还分泌磷脂酶，的酯水解。另外，胰脏还分泌磷脂酶，它催化磷脂的它催化磷脂的2酰基水解。酰基水解。 脂肪的消化和吸收 脂肪消化后的产物脂肪酸和脂肪消化后的产物脂肪酸和2单酰甘油由小单酰甘油由小肠上皮粘膜细胞吸收后，又转化为三脂酰甘油，肠上皮粘膜细胞吸收后，又转化为三脂酰甘油，然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒，然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒，乳糜微粒乳糜微粒释释放到淋巴管中，再进入血液，放到淋巴管中，再进入血液，运送到肌肉和脂肪运送到肌肉和脂肪组织。组织。短的和中等长度的脂肪酸被吸收进入门静短的和中等长度的脂肪酸被吸收进入门

12、静脉血液，直接送入肝脏。脉血液，直接送入肝脏。 脂肪的消化与吸收图解脂肪酸和单酯酰甘油在细胞中重新合成三酯酰甘油乳糜微粒乳糜微粒乳糜微粒的结构Apolipoproteins（载脂蛋白）（载脂蛋白）CholesterolPhospholipidsTriacylglycerols and cholesteryl esters脂肪的消化和吸收 在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，细胞外的脂细胞外的脂蛋白脂肪酶蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase）被载脂蛋白被载脂蛋白apoC-活化，催化三活化，催化三脂脂酰甘油水解成脂肪酸和甘油，酰甘油水解成脂肪酸和甘油，产产生的脂

13、肪酸生的脂肪酸由靶组织的细胞吸收。在肌肉中，脂肪由靶组织的细胞吸收。在肌肉中，脂肪酸被氧化以提供能量；在脂肪组织中，它们被重新酸被氧化以提供能量；在脂肪组织中，它们被重新合成三合成三脂脂酰甘油贮存起来酰甘油贮存起来被这些组织吸收；甘油被被这些组织吸收；甘油被运送到肝脏和肾脏，转变成二羟丙酮磷酸（脱氢反运送到肝脏和肾脏，转变成二羟丙酮磷酸（脱氢反应），进入糖酵解途径。应），进入糖酵解途径。 脂肪的消化和吸收 被去除大多数三酰甘油的乳糜微粒仍含有胆被去除大多数三酰甘油的乳糜微粒仍含有胆固醇和载脂蛋白，随血液运送到肝脏，经固醇和载脂蛋白，随血液运送到肝脏，经apoE受受体介导吞入肝细胞，释放出其中的

14、胆固醇，残体体介导吞入肝细胞，释放出其中的胆固醇，残体在溶酶体中降解。三酰甘油或氧化供能，或作为在溶酶体中降解。三酰甘油或氧化供能，或作为酮体合成的前体。当食物提供的脂肪酸超过当时酮体合成的前体。当食物提供的脂肪酸超过当时氧化供能及合成酮体所需时，肝脏将它们转变成氧化供能及合成酮体所需时，肝脏将它们转变成三酰甘油，与特异的载脂蛋白组装成三酰甘油，与特异的载脂蛋白组装成VLDL（极（极低密度脂蛋白），经血液运送到脂肪组织贮藏。低密度脂蛋白），经血液运送到脂肪组织贮藏。 脂肪的动员 中性脂（中性脂（neutral lipid）以脂滴的形式贮存在脂）以脂滴的形式贮存在脂肪细胞（以及合成固醇的肾上腺皮

15、质、卵巢、睾丸肪细胞（以及合成固醇的肾上腺皮质、卵巢、睾丸细胞）中。脂滴的结构是以固醇和三脂酰甘油为核细胞）中。脂滴的结构是以固醇和三脂酰甘油为核心，外面包裹着一层磷脂。脂滴的表面还覆盖着围心，外面包裹着一层磷脂。脂滴的表面还覆盖着围脂滴蛋白（脂滴蛋白（perilipin，油滴包被蛋白，围脂素）。围，油滴包被蛋白，围脂素）。围脂滴蛋白能够阻止脂滴被不适时地动员。当需要代脂滴蛋白能够阻止脂滴被不适时地动员。当需要代谢能量的激素信号到达时，贮存在脂肪组织中的三谢能量的激素信号到达时，贮存在脂肪组织中的三脂酰甘油被动员，运输到需要的组织（骨骼肌、心脂酰甘油被动员，运输到需要的组织（骨骼肌、心脏和肾皮

16、质）中作为燃料。脏和肾皮质）中作为燃料。 脂肪的动员 肾上腺素和胰高血糖素通过细胞质膜上的受体、肾上腺素和胰高血糖素通过细胞质膜上的受体、G蛋白、腺苷酸环化酶、蛋白激酶蛋白、腺苷酸环化酶、蛋白激酶A通路，使围脂滴通路，使围脂滴蛋白及激素敏感的脂肪酶磷酸化，磷酸化的围脂滴蛋白及激素敏感的脂肪酶磷酸化，磷酸化的围脂滴蛋白引起磷酸化的脂肪酶运动到脂滴表面，催化三蛋白引起磷酸化的脂肪酶运动到脂滴表面，催化三脂酰甘油水解成游离脂肪酸和甘油。激素敏感的脂脂酰甘油水解成游离脂肪酸和甘油。激素敏感的脂肪酶被磷酸化后，活性提高肪酶被磷酸化后，活性提高1-2倍，同时在磷酸化的倍，同时在磷酸化的围脂滴蛋白作用下，活

17、性提高围脂滴蛋白作用下，活性提高50倍。围脂滴蛋白基倍。围脂滴蛋白基因缺陷的细胞不能对因缺陷的细胞不能对cAMP浓度的增加作出响应，激浓度的增加作出响应，激素敏感的脂肪酶也不能与脂滴结合。素敏感的脂肪酶也不能与脂滴结合。 动员产生的脂肪酸的运输 脂肪细胞中的脂肪酸进入血液，与清蛋白非共脂肪细胞中的脂肪酸进入血液，与清蛋白非共价键结合运输。清蛋白分子量价键结合运输。清蛋白分子量66000，约占血清总，约占血清总蛋白的蛋白的50%，每个清蛋白单体分子结合多达，每个清蛋白单体分子结合多达10个脂个脂肪酸分子。通过与可溶性的血清清蛋白结合，水不肪酸分子。通过与可溶性的血清清蛋白结合，水不溶性的脂肪酸得

18、以经血液运输。到达靶组织后，脂溶性的脂肪酸得以经血液运输。到达靶组织后，脂肪酸与清蛋白解离，进入靶细胞氧化供能。肪酸与清蛋白解离，进入靶细胞氧化供能。 脂肪动员图解豚鼠脂肪细胞横切脂肪细胞的电镜扫描照片拟南芥子叶横切蛋白体蛋白体油体油体脂质的运输形式 简单的、非酯化的脂肪酸与血清清蛋白及血简单的、非酯化的脂肪酸与血清清蛋白及血浆中的其他蛋白质结合而转运。浆中的其他蛋白质结合而转运。 磷脂、三脂酰甘油、胆固醇和胆固醇酯是以磷脂、三脂酰甘油、胆固醇和胆固醇酯是以脂蛋白的形式转运的。在机体的各个脂蛋白的形式转运的。在机体的各个部位，脂蛋部位，脂蛋白与特异的受体和酶作用而被吸收和利用。白与特异的受体和

19、酶作用而被吸收和利用。脂蛋白的不同密度 大多数蛋白质的密度为大多数蛋白质的密度为1.31.4g/ml，脂的密度一般为脂的密度一般为0.8g/ml。脂蛋白的密度取决。脂蛋白的密度取决于蛋白质和脂质的比例，蛋白质比例越大则于蛋白质和脂质的比例，蛋白质比例越大则密度越大。密度越大。主要的人血浆脂蛋白的组成和性质脂蛋白类别脂蛋白类别密度密度（g /cm3）颗粒直径颗粒直径（nm）主要载脂主要载脂蛋白蛋白乳糜微粒（乳糜微粒（chylomicrons)0.920.95100500B-48,A,C,EVLDL（very low density lipoproteins）0.951.0063080B-100,

20、C,EIDL（intermediate-density lipoproteins）1.0061.0192550B-100,ELDL（low-density lipoproteins）1.0191.0631828B-100HDL（high-density lipoproteins）1.0631.21515A-1,A-2,C,E也有些书上将也有些书上将IDL和和LDL合并为合并为LDL，其密度范围为，其密度范围为1.006-1.063。人血浆脂蛋白中的载脂蛋白载脂蛋白载脂蛋白分子量分子量存在于脂蛋白的类型存在于脂蛋白的类型（功能）（功能）ApoA-28,331HDLActivates LCAT;

21、interacts with ABC transporterApoA-17,380HDLApoA-44,000Chylomicrons, HDLApoB-48240,000ChylomicronsApoB-100513,000VLDL, LDLBinds to LDL receptorApoC-7,000VLDL, HDLApoC-8,837Chylomicrons, VLDL, HDLActivates lipoprotein lipaseLCAT：卵磷脂：卵磷脂胆固醇酰基转移酶胆固醇酰基转移酶人血浆脂蛋白中的载脂蛋白（续）载脂蛋白载脂蛋白分子量分子量存在于脂蛋白的类型存在于脂蛋白的类型（功

22、能）（功能）ApoC-8,751Chylomicrons, VLDL, HDLInhibits lipoprotein lipaseApoD32,500HDLApoE34,145Chylomicrons, VLDL, HDLTriggers clearance of VLDL and chylomicronremnants各种脂蛋白的大小主要的人血浆脂蛋白的组成和性质脂蛋白脂蛋白类别类别组成组成 （%干重）干重）蛋白质蛋白质胆固醇胆固醇胆固醇酯胆固醇酯磷脂磷脂三酰甘油三酰甘油乳糜微粒乳糜微粒122488485VLDL108141850IDL188222230LDL25940215HDL5031

23、7273VLDL的形成部位和功能 VLDL主要在肝脏的内质网上形成，肠中主要在肝脏的内质网上形成，肠中也有少量形成。也有少量形成。VLDL在目的部位被脂蛋白脂在目的部位被脂蛋白脂肪酶作用，将三脂酰甘油水解利用，肪酶作用，将三脂酰甘油水解利用，VLDL逐逐渐转变成渐转变成IDL和和LDL，LDL又返回到肝脏重新又返回到肝脏重新加工，或将胆固醇转运到脂肪组织和肾上腺。加工，或将胆固醇转运到脂肪组织和肾上腺。LDL似乎是胆固醇和胆固醇酯的主要运输形式，似乎是胆固醇和胆固醇酯的主要运输形式，而乳糜微粒的主要任务是运输三脂酰甘油。而乳糜微粒的主要任务是运输三脂酰甘油。LDL通过受体被胞吞入细胞ACAT:

24、 脂酰脂酰CoA:胆固醇脂酰基转移酶胆固醇脂酰基转移酶细胞表面LDL受体的结构LDL受体缺陷会导受体缺陷会导致高胆固醇血症致高胆固醇血症HDL的形成部位和功能 HDL在肝脏和小肠里刚形成时，体积小，富含在肝脏和小肠里刚形成时，体积小，富含蛋白质的颗粒，含有少量的胆固醇，不含胆固醇酯。蛋白质的颗粒，含有少量的胆固醇，不含胆固醇酯。它含有卵磷脂它含有卵磷脂胆固醇酰基转移酶（胆固醇酰基转移酶（lecithin-cholesterol acyl transferase，LCAT），催化胆固醇），催化胆固醇酯形成。存在于初生酯形成。存在于初生HDL表面的表面的LCAT将乳糜微粒残将乳糜微粒残体（体（re

25、mnant）和）和VLDL残体中的胆固醇和卵磷脂转残体中的胆固醇和卵磷脂转变成胆固醇酯，形成核心，使得碟状的初生变成胆固醇酯，形成核心，使得碟状的初生HDL转转变成成熟的、球状的变成成熟的、球状的HDL颗粒。这个富含胆固醇的颗粒。这个富含胆固醇的脂蛋白回到肝脏，卸下胆固醇，其中一些胆固醇转脂蛋白回到肝脏，卸下胆固醇，其中一些胆固醇转变成胆酸盐。变成胆酸盐。 HDL的形成部位和功能 HDL可以通过受体介导的内吞作用吸收进入肝细可以通过受体介导的内吞作用吸收进入肝细胞，但是也有些胞，但是也有些HDL的胆固醇由另一个机制输入其它的胆固醇由另一个机制输入其它组织。组织。HDL能够结合到肝脏和产生类固醇

26、的组织如肾能够结合到肝脏和产生类固醇的组织如肾上腺的质膜受体蛋白上腺的质膜受体蛋白SR-BI上，这些受体并不介导内上，这些受体并不介导内吞作用，而是将吞作用，而是将HDL中的胆固醇和其它脂部分地、选中的胆固醇和其它脂部分地、选择性地运入细胞。耗尽的择性地运入细胞。耗尽的HDL然后解离到血液中重新然后解离到血液中重新循环，从乳糜微粒和循环，从乳糜微粒和VLDL残体中吸收脂质。残体中吸收脂质。 HDL的形成部位和功能 耗尽的耗尽的HDL也能够吸收贮存在肝外组织中的胆也能够吸收贮存在肝外组织中的胆固醇，把它们携带到肝脏，产生反向胆固醇运输途径。固醇，把它们携带到肝脏，产生反向胆固醇运输途径。一种反向

27、运输途径是，新生的一种反向运输途径是，新生的HDL与富含胆固醇细与富含胆固醇细胞的胞的SR-BI受体相互作用，触发胆固醇从细胞表面到受体相互作用，触发胆固醇从细胞表面到HDL的被动运动，然后携带它返回肝脏。第二个途的被动运动，然后携带它返回肝脏。第二个途径是，耗尽的径是，耗尽的HDL的的apoA-与富含胆固醇细胞的主与富含胆固醇细胞的主动运输蛋白（动运输蛋白（ABC1）相互作用，）相互作用，HDL由内吞作用吸由内吞作用吸收，装载着胆固醇重新分泌出来，运输到肝脏。收，装载着胆固醇重新分泌出来，运输到肝脏。 脂蛋白的循环HDL和LDL与心血管疾病的关系 HDL和和LDL的相对量对于胆固醇在体内的的

28、相对量对于胆固醇在体内的去向和动脉蚀斑的形成是重要的。高水平的去向和动脉蚀斑的形成是重要的。高水平的HDL有助于降低心血管疾病的危险，而高水平有助于降低心血管疾病的危险，而高水平的的LDL会增加冠状动脉及心血管疾病的危险。会增加冠状动脉及心血管疾病的危险。脂蛋白的形成与分泌二、脂肪酸的氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。脂肪酸在进入线粒体前，必须先物的线粒体基质中。脂肪酸在进入线粒体前，必须先与与CoA形成脂酰形成脂酰CoA，这个反应是由脂酰，这个反应是由脂酰CoA合成酶合成酶（acyl-CoA s

29、ynthetase）催化的。）催化的。 RCOOH + ATP + HS-CoA RCO-S-CoA + AMP + PP i 无机焦磷酸酶无机焦磷酸酶 2Pi 脂酰CoA的合成历程脂酰脂酰CoA合成酶合成酶脂酰脂酰CoA合成酶合成酶脂肪酸进入线粒体 短链或中等长度链（短链或中等长度链（10个碳原子以下）的脂个碳原子以下）的脂酰酰CoA通过渗透可以容易地通过线粒体内膜，但通过渗透可以容易地通过线粒体内膜，但是更长链的脂酰是更长链的脂酰CoA需要通过特殊机制才能进入需要通过特殊机制才能进入线粒体。这个过程需要经过线粒体。这个过程需要经过3 3种不同酶的作用。种不同酶的作用。 肉碱脂酰转移酶肉碱脂

30、酰转移酶 肉碱：脂酰肉碱移位酶肉碱：脂酰肉碱移位酶 肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶 脂肪酸与肉碱结合进入线粒体基质肉碱：脂酰肉碱肉碱：脂酰肉碱移位酶移位酶脂肪酸与肉碱结合进入线粒体基质 After fatty acylcarnitine is formed at the outer membrane or in the intermembrane space, it moves into the matrix by facilitated diffusion through the transporter in the inner membrane. In the matrix, the acy

31、l group is transferred to mitochondrial coenzyme A, freeing carnitine to return to the intermembrane space through the same transporter.Knoop的重要发现 在研究脂肪酸降解时在研究脂肪酸降解时Knoop发现（发现（1904年），年），把偶数碳原子的脂肪酸己酸带上苯基示踪物后喂狗，把偶数碳原子的脂肪酸己酸带上苯基示踪物后喂狗，分析尿液的结果是苯基以苯乙酰分析尿液的结果是苯基以苯乙酰-N-甘氨酸的形式出甘氨酸的形式出现；而用奇数碳原子的脂肪酸戊酸作同样的实验，现

32、；而用奇数碳原子的脂肪酸戊酸作同样的实验，结果得到苯甲酰结果得到苯甲酰-N-甘氨酸。他由此推论，脂肪酸氧甘氨酸。他由此推论，脂肪酸氧化每次降解下一个化每次降解下一个2碳单位的片段。碳单位的片段。 Knoop的苯基标记脂肪酸降解实验脂肪酸的氧化途径脂肪酸氧化的总反应式软脂酰软脂酰CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O 8乙酰乙酰CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+ 以以16碳的软脂酸为例碳的软脂酸为例线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤脂酰CoA脱氢酶 脂酰脂酰CoA脱氢酶存在于线粒体的基质中，共脱氢酶存在于线粒体的基质中，共有有3种，分别催化短链、中链、长

33、链脂酰种，分别催化短链、中链、长链脂酰CoA的的脱氢反应。脱氢反应的产物脱氢反应。脱氢反应的产物 FADH2 的一对电子的一对电子先传递给先传递给电子传递黄素蛋白（电子传递黄素蛋白（ETF），再经，再经ETF：泛醌氧化还原酶泛醌氧化还原酶的催化将电子传递给的催化将电子传递给泛醌泛醌，进入，进入呼吸电子传递链。呼吸电子传递链。 脂酰CoA氧化产生的FADH2的电子传递脂酰CoA氧化产生的FADH2的电子传递脂肪酸氧化的能量总决算以软脂酸为例以软脂酸为例 一分子软脂酸经过一分子软脂酸经过氧化产生氧化产生 8个乙酰个乙酰CoA， 7个个NADH，7个个FADH2每个乙酰每个乙酰CoA经过柠檬酸循环产

34、生经过柠檬酸循环产生 3个个NADH，1个个FADH2，1个个GTP（ATP） 合计合计 NADH 38 + 7 = 31个个 FADH2 18 + 7 = 15个个 GTP 18 = 8个个共产生共产生ATP 312.5 + 151.5 + 8 = 77.5 + 22.5 + 8 = 108个个脂肪酸氧化的能量总决算以软脂酸为例以软脂酸为例 这这108个个ATP减去软脂酸活化时消耗的两个高减去软脂酸活化时消耗的两个高能键，实际产生能键，实际产生106个个ATP。 106个个ATP贮能为贮能为10630.54 = 3237 kJ软脂酸彻底氧化释放的自由能为软脂酸彻底氧化释放的自由能为9790k

35、J，故能量，故能量转化率为转化率为 32379790100% = 33%。 过氧化物酶体中的脂肪酸过氧化物酶体中的脂肪酸氧化氧化 在动物细胞中，线粒体基质是主要的脂肪酸在动物细胞中，线粒体基质是主要的脂肪酸氧化部位，但在某些细胞中，其他部位也含有能将氧化部位，但在某些细胞中，其他部位也含有能将脂肪酸氧化成乙酰脂肪酸氧化成乙酰CoA的酶。发生在动物和植物细的酶。发生在动物和植物细胞过氧化物酶体中的脂肪酸胞过氧化物酶体中的脂肪酸氧化过程与线粒体中相氧化过程与线粒体中相似，但不完全相同。线粒体中催化脂酰似，但不完全相同。线粒体中催化脂酰CoA第一步第一步氧化的是脂酰氧化的是脂酰CoA脱氢酶，而在过氧

36、化物酶体中是脱氢酶，而在过氧化物酶体中是脂酰脂酰CoA氧化酶，这一步需氧，产生氧化酶，这一步需氧，产生H2O2，H2O2很很快被过氧化氢酶催化产生快被过氧化氢酶催化产生H2O和和O2。过氧化物酶体中的脂肪酸过氧化物酶体中的脂肪酸氧化氧化 哺乳动物线粒体和过氧化物酶体中哺乳动物线粒体和过氧化物酶体中氧化的第二氧化的第二个不同是对脂酰个不同是对脂酰CoA的特异性不同；过氧化物酶体系的特异性不同；过氧化物酶体系统对特长链和具有分支链的脂肪酸的活性要高得多，统对特长链和具有分支链的脂肪酸的活性要高得多，如二十六碳酸（如二十六碳酸（26:0）和植烷酸（）和植烷酸（phytanic acid）、）、降植烷

37、酸（降植烷酸（pristanic acid）。这些不常见的脂肪酸是）。这些不常见的脂肪酸是通过饮食从乳制品、反刍动物的脂肪、肉类和鱼中获通过饮食从乳制品、反刍动物的脂肪、肉类和鱼中获得。它们在过氧化物酶体中的降解代谢涉及到几种这得。它们在过氧化物酶体中的降解代谢涉及到几种这个细胞器特有的酶。人若不能氧化这些化合物，会导个细胞器特有的酶。人若不能氧化这些化合物，会导致几种严重的疾病。致几种严重的疾病。 过氧化物酶体缺陷病过氧化物酶体缺陷病 患患Zellweger综合征的患者不能产生过氧化物酶综合征的患者不能产生过氧化物酶体，从而缺少这个细胞器特有的所有代谢途径。在体，从而缺少这个细胞器特有的所有

38、代谢途径。在X - 连 锁 的 脑 白 质 肾 上 腺 萎 缩 症 （连 锁 的 脑 白 质 肾 上 腺 萎 缩 症 （ X - l i n k e d adrenoleukodystrophy，XALD）病人中，过氧化）病人中，过氧化物酶体不能氧化特长链脂肪酸，似乎是因为过氧化物酶体不能氧化特长链脂肪酸，似乎是因为过氧化物酶体膜上缺少将这些脂肪酸运入的转运蛋白。这物酶体膜上缺少将这些脂肪酸运入的转运蛋白。这两种缺陷都导致血液中特长链脂肪酸积累，特别是两种缺陷都导致血液中特长链脂肪酸积累，特别是26:0。XALD在在10岁之前影响小男孩，引起失明、岁之前影响小男孩，引起失明、动作失调，数年内死

39、亡。动作失调，数年内死亡。 肝过氧化物酶体不含柠檬酸循环的酶，不能肝过氧化物酶体不含柠檬酸循环的酶，不能催化乙酰催化乙酰CoA氧化成氧化成CO2。长链或分支的脂肪酸。长链或分支的脂肪酸被降解成较短链的产物，如己酰被降解成较短链的产物，如己酰CoA，然后运到，然后运到线粒体中继续氧化。线粒体中继续氧化。 植物过氧化物酶体乙醛酸循环体中的氧化动物线粒体中的氧化种子中三酰甘油转变成糖种子中三酰甘油转变成糖奇数碳脂肪酸的氧化 大多数哺乳动物组织中很少有奇数碳原子的脂大多数哺乳动物组织中很少有奇数碳原子的脂肪酸，但在反刍动物中，奇数碳原子的脂肪酸氧化肪酸，但在反刍动物中，奇数碳原子的脂肪酸氧化提供的能量

40、相当于它们所需能量提供的能量相当于它们所需能量的的25%。具有奇数。具有奇数碳原子的直链脂肪酸可经正常的碳原子的直链脂肪酸可经正常的氧化途径，产氧化途径，产生若干个乙酰生若干个乙酰CoA和一个丙酰和一个丙酰CoA，丙酰，丙酰CoA也是也是甲硫氨酸、缬氨酸及异亮氨酸的降解产物。甲硫氨酸、缬氨酸及异亮氨酸的降解产物。奇数碳脂肪酸的氧化依赖生物素的羧化依赖生物素的羧化柠檬酸循环柠檬酸循环甲基丙二酰CoA变位酶作用机制5脱氧腺苷钴氨素脱氧腺苷钴氨素Vit B12单不饱和脂肪酸的氧化水合、脱氢、硫解，循环水合、脱氢、硫解，循环三轮三轮氧化氧化烯酰烯酰CoA异构酶异构酶双键位置改变，同时双键位置改变，同时

41、构型由顺式变成反式构型由顺式变成反式多不饱和脂肪酸的氧化三轮三轮氧化氧化烯酰烯酰CoA异构酶异构酶一轮一轮氧化氧化亚油酰亚油酰CoA双键位置改变，同时双键位置改变，同时构型由顺式变成反式。构型由顺式变成反式。多不饱和脂肪酸的氧化将将4位顺式双键位顺式双键和和2位反式双键位反式双键转变成转变成3位反式位反式双键。双键。2,4-二烯酰二烯酰-CoA还原酶还原酶脂酰脂酰-CoA脱氢酶脱氢酶多不饱和脂肪酸的氧化烯酰烯酰CoA异构酶异构酶四轮四轮氧化氧化将将3位反式双键位反式双键异构成异构成2位反式双键。位反式双键。脂肪酸的氧化 脂肪酸的脂肪酸的氧化发生在过氧化物酶体中。氧化发生在过氧化物酶体中。植烷植

42、烷酸存在于反刍动物的脂肪以及某些食品中，是人膳酸存在于反刍动物的脂肪以及某些食品中，是人膳食中的一个重要组成成分。由于植烷酸食中的一个重要组成成分。由于植烷酸C3位上有位上有一个甲基，不能通过正常的一个甲基，不能通过正常的氧化降解，而是利用氧化降解，而是利用线粒体中另一个酶线粒体中另一个酶植烷酸植烷酸羟化酶羟化酶催化催化羟基化，羟基化，再由再由植烷酸植烷酸氧化酶氧化酶催化氧化脱羧反应，生成少催化氧化脱羧反应，生成少一个碳原子的降植烷酸，然后按正常的一个碳原子的降植烷酸，然后按正常的氧化方式氧化方式降解，其降解产物为降解，其降解产物为3个丙酰个丙酰CoA，3个乙酰个乙酰CoA ，最后一个降解产物

43、为异丁酰最后一个降解产物为异丁酰CoA，它可以转化成琥，它可以转化成琥珀酰珀酰CoA进入进入TCA循环。循环。 叶绿素的结构式疏水的植醇侧链（疏水的植醇侧链（20个碳）个碳）脂肪酸的氧化植醇植醇植烷酸植烷酸氧化氧化脂肪酸的氧化降植烷酸降植烷酸Refsums Disease Refsums Disease是遗传性共济失调性多发是遗传性共济失调性多发性神经炎样病，是因遗传性缺少脂肪酸性神经炎样病，是因遗传性缺少脂肪酸氧化酶氧化酶系统，体内积累植烷酸，导致暗视觉不良、震颤，系统，体内积累植烷酸，导致暗视觉不良、震颤，以及其他神经方面的异常。这种病人要忌食含有以及其他神经方面的异常。这种病人要忌食含有

44、叶绿素的食品和植食性动物食品。叶绿素的食品和植食性动物食品。 脂肪酸的氧化 在鼠肝微粒体中观察到一种较少见的脂肪酸在鼠肝微粒体中观察到一种较少见的脂肪酸氧化途径，这个途径使中长链和长链脂肪酸通过氧化途径，这个途径使中长链和长链脂肪酸通过末端甲基的氧化，生成二羧酸，两端的羧基都可末端甲基的氧化，生成二羧酸，两端的羧基都可以与以与CoA结合，从两端进行结合，从两端进行氧化。氧化。 催化催化氧化的酶是依赖细胞色素氧化的酶是依赖细胞色素P450的单加的单加氧酶，反应还需要氧酶，反应还需要NADPH和和O2参与。参与。 脂肪酸的脂肪酸的氧化是在内质网中进行的。氧化是在内质网中进行的。脂肪酸的氧化mixe

45、d function oxidasealdehyde dehydrogenasealcohol dehydrogenase oxidation柠檬酸循环柠檬酸循环逆戟鲸逆戟鲸 骆驼骆驼 金金鸻鸻 灰熊灰熊 沙鼠沙鼠 红喉蜂鸟红喉蜂鸟脂肪酸氧化产生的水为某些动物重要的水源四、酮体乙酰乙酰CoA的代谢结局的代谢结局 在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰CoA可可以有以下几种去向：以有以下几种去向：1. 最主要的去向是进入柠檬酸循环彻底氧化；最主要的去向是进入柠檬酸循环彻底氧化；2. 作为类固醇的前体，合成胆固醇；作为类固醇的前体，合成胆固醇；3. 作为脂肪酸合成的前

46、体，合成脂肪酸；作为脂肪酸合成的前体，合成脂肪酸；4. 转化为乙酰乙酸、转化为乙酰乙酸、D羟丁酸和丙酮，这羟丁酸和丙酮，这3种种 物质称为酮体（物质称为酮体（ketone bodies）。）。 肝脏中酮体的形成 在肝脏线粒体中，决定乙酰在肝脏线粒体中，决定乙酰CoA去向的是去向的是草酰乙酸，它带动乙酰草酰乙酸，它带动乙酰CoA进入柠檬酸循环。进入柠檬酸循环。但在饥饿或糖尿病情况下，草酰乙酸参与糖异但在饥饿或糖尿病情况下，草酰乙酸参与糖异生，乙酰生，乙酰CoA难以进入柠檬酸循环，这有利于难以进入柠檬酸循环，这有利于乙酰乙酰CoA进入酮体合成途径。进入酮体合成途径。在动物体内，乙在动物体内，乙酰酰

47、CoA不能转变成葡萄糖，在植物中可以。不能转变成葡萄糖，在植物中可以。 酮体的合成*ThiolaseHMG-CoA synthase酮体的合成HMG-CoA lyase-Hydroxybutytate dehydrogenase酮体酮体酮体酮体酮体酮体*酮病的产生 严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的乙酰乙酸，其原因是饥饿状态和胰岛素水平过量的乙酰乙酸，其原因是饥饿状态和胰岛素水平过低都会耗尽体内的糖的贮存，肝外组织不能从血液低都会耗尽体内的糖的贮存，肝外组织不能从血液中获取充分的葡萄糖。为了获取能量，肝中的葡糖中获取充分的葡萄糖。为了获取能量，

48、肝中的葡糖异生作用就会加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同异生作用就会加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同样加速，同时动员蛋白质的分解。脂肪酸氧化加速样加速，同时动员蛋白质的分解。脂肪酸氧化加速产生出大量的乙酰产生出大量的乙酰CoA，葡糖异生作用又使草酰乙，葡糖异生作用又使草酰乙酸耗尽。在此情况下，乙酰酸耗尽。在此情况下，乙酰CoA转向生成酮体。转向生成酮体。酮病的症状血液中出现大量丙酮，常可从患者的气息中血液中出现大量丙酮，常可从患者的气息中嗅到，可借此对患者作出诊断。嗅到，可借此对患者作出诊断。血液中出现的乙酰乙酸和血液中出现的乙酰乙酸和D-羟丁酸，使血羟丁酸，使血液液pH降低，以至发生降低，以至

49、发生“酸中毒酸中毒”，尿中酮体显，尿中酮体显著增高。著增高。 肝外组织利用酮体作燃料D-D-羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶-酮酰酮酰-CoA-CoA转移酶转移酶乙酰乙酸乙酰乙酸D-D-羟丁酸羟丁酸肝外组织利用酮体作燃料硫解酶硫解酶乙酰乙酰乙酰乙酰-CoA-CoA五、磷脂的代谢磷脂的结构通式磷脂的结构通式磷脂属于膜脂类磷脂属于膜脂类1 2 31 2 3 磷脂酸和磷脂酰胆碱的结构磷脂酸磷脂酸磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱（卵磷脂）（卵磷脂）胆碱胆碱常见的磷脂还有：常见的磷脂还有：磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰甘油磷脂酰甘油双磷脂酰甘油（心磷脂）双磷脂

50、酰甘油（心磷脂）卵磷脂的结构多种磷脂的结构心磷脂心磷脂脑磷脂脑磷脂磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇毒蛇毒液中的磷脂酶Phospholipase A2各种磷脂酶的作用位点八、脂肪酸代谢的调节（一）脂肪酸进入线粒体的调控（一）脂肪酸进入线粒体的调控 脂酰脂酰CoA进入线粒体的速度可以控制脂肪酸进入线粒体的速度可以控制脂肪酸氧化的速率。脂肪酸合成是在细胞溶胶中进行氧化的速率。脂肪酸合成是在细胞溶胶中进行的，丙二酰的，丙二酰CoA是脂肪酸合成的中间产物，当细是脂肪酸合成的中间产物，当细胞溶胶中丙二酰胞溶胶中丙二酰CoA水平高时，抑制肉碱脂酰转水平高时，抑制肉碱脂酰转移酶

51、移酶的活性，使脂酰的活性，使脂酰CoA不能进入线粒体。不能进入线粒体。（二）心脏中脂肪酸氧化的调节 脂肪酸氧化是心脏的主要能量来源，若心脏脂肪酸氧化是心脏的主要能量来源，若心脏用能减少，柠檬酸循环和氧化磷酸化活动随之减用能减少，柠檬酸循环和氧化磷酸化活动随之减弱，导致乙酰弱，导致乙酰CoA和和NADH积累。乙酰积累。乙酰CoA在线在线粒体中水平增高会抑制粒体中水平增高会抑制硫解酶硫解酶的活性，的活性，NADH水水平增高也会抑制平增高也会抑制L-3-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶的活性，的活性，从而抑制脂肪酸的从而抑制脂肪酸的氧化。氧化。 （三）激素对脂肪酸代谢的调节 胰高血糖素和肾上腺素通过磷酸化脂肪酶，胰高血糖素和肾上腺素通过磷酸化脂肪酶，提高脂肪酶的活性，促进脂肪的降解。同时通过提高脂肪酶的活性，促进脂肪的降解。同时通过磷酸化磷酸化乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶抑制其活性，抑制脂肪酸抑制其活性，抑制脂肪酸的合成。的合成。 胰岛素的功能刚好相反。胰岛素的功能刚好相反。