第 九 章

脂 类 代 谢 Metabolism of Lipid

一 脂 类 的 概 念 及 分 类 第 一 节 概 述 脂 类 : 脂 肪 及 类 脂 的 总 称, 它 是 由 脂 肪 酸 与 醇 作 用 生 成 的 酯 及 其 衍 生 物, 是 一 类 低 溶 于 水 而 易 溶 于 有 机 溶 剂, 并 能 为 机 体 所 利 用 的 有 机 化 合 物 它 们 都 有 一 个 共 同 的 特 性, 即 可 用 非 极 性 有 机 溶 剂 从 细 胞 和 组 织 中 提 取 出 来

脂 类 的 分 类 : 脂 类 lipids 脂 肪 ( 甘 油 三 酯 TG) 是 体 内 储 存 能 量 的 主 要 形 式 ( 可 变 脂 ) fat (triglyceride) 分 布 于 脂 肪 组 织 和 血 浆, 占 95% 类 脂 lipoid 胆 固 醇 (cholesterol, Ch) 胆 固 醇 酯 (cholesterol ester, ChE) 磷 脂 (phospholipid, PL) 糖 脂 (glycolipid, GL) 细 胞 膜 等 结 构 的 重 要 组 分 ( 基 本 脂 ) 分 布 于 生 物 膜, 神 经 和 血 浆, 占 5%

生 物 体 内 的 脂

1. 单 纯 脂 (1) 中 性 脂 ( 三 酯 酰 甘 油 类 ) 含 甘 油 和 脂 肪 酸 饱 和 脂 肪 酸 月 桂 酸 (C 12 H 24 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 豆 寇 酸 (C 14 H 28 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 棕 榈 酸 (C 16 H 32 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 硬 脂 酸 (C 18 H 36 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 不 饱 和 脂 肪 酸 油 酸 (C 18 H 34 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH 亚 油 酸 (C 18 H 32 O 2 ) CH 3 (CH 2 ) 4 CH=CHCH 2 CH =CH (CH 2 ) 7 COOH (2) 蜡 2. 复 合 脂 ( 类 脂 ) 磷 脂 糖 脂 硫 脂 3. 非 皂 化 脂 ( 衍 生 脂 类 ) 萜 类 甾 醇 固 醇

Triacylglycerols,TG O O CH 2 O C R 1 R 2 C O CH O CH 2 O C R 3

Phospholipids,PL O O CH 2 O C R 1 R 2 C O CH O CH 2 O P O X O - R 2 COOH 多 为 花 生 四 烯 酸 (arachidonic acid)

磷 脂 酰 胆 碱 (Phosphatidylcholine)

Cholesterol(Ch) and Cholesteryl Ester (CE) HO RCOO Cholesterol Cholesteryl Ester

Fluid mosaic model for membrane structure ( 流 动 镶 嵌 模 型 )

Fatty Acid, FA 软 脂 酸 (C16) 硬 脂 酸 (C18) 油 酸 (C18) * 亚 油 酸 * 亚 麻 酸 (C18) (C18) * 花 生 四 烯 酸 (C20) CH 3 (CH 2 ) 14 COOH CH 3 (CH 2 ) 16 COOH CH 3 (CH 2 ) 7 CH CH(CH 2 ) 7 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 CH CHCH 2 CH CH(CH 2 ) 7 COOH CH 3 CH 2 CH CHCH 2 CH CHCH 2 CH CH(CH 2 ) 7 COOH CH 3 (CH 2 ) 4 (CH CHCH 2 ) 3 CH CH(CH 2 ) 3 COOH

二 脂 类 的 主 要 功 能 ( 一 ) 脂 肪 是 重 要 的 贮 存 能 量 和 供 给 能 量 的 物 质 脂 肪 是 机 体 内 代 谢 燃 料 的 贮 存 形 式, 它 在 体 内 氧 化 可 释 放 大 量 能 量 以 供 机 体 利 用 ( 二 ) 脂 类 是 生 物 膜 必 不 可 少 的 结 构 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 本 组 成 成 分 ( 三 ) 脂 类 能 够 提 供 机 体 营 养 必 需 脂 肪 酸 必 需 脂 肪 酸 : 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 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 ; ( 四 ) 磷 脂 作 为 第 二 信 使 参 与 了 机 体 的 代 谢 调 节 生 物 活 性 物 质 : 激 素 胆 固 醇 维 生 素 等 ( 五 ) 保 护 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 ( 六 ) 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

三 不 饱 和 脂 肪 酸 的 分 类 及 命 名 Ω ω -3,ω-6,ω-9 系 列 PUFA 四 脂 类 的 消 化 吸 收

第 二 节 脂 类 的 消 化 和 吸 收 (Digestion and absorption of lipid) digestion: 小 肠 (small intestine): 胆 汁 酸 盐 (bile) 胰 脂 酶 (pancreatic lipase) 辅 酯 酶 (colipase) 胰 磷 脂 酶 A 2 (phospholipase A 2 ) 胆 固 醇 酯 酶 (cholesteryl esterase) 消 化 产 物 : 甘 油 一 酯 (2-monoacylglycerol,MG) FFA Cholesterol 溶 血 磷 脂 (lysophospholipid) absorption

胆 汁 酸 盐 (bile): 作 用 : 是 较 强 的 乳 化 剂, 可 增 加 消 化 酶 对 脂 类 的 接 触 面 积, 有 利 于 脂 类 的 消 化 和 吸 收 OH 疏 水 侧 CH 3 OH 亲 水 侧 CH 3 CH 3 CO OH HN CH 2 HOOC 疏 水 侧 亲 水 侧 油 油 水 油 甘 氨 胆 酸 的 构 象 式 油

胰 脂 酶 Pancreatic lipase: O R 2 O C O CH 2 CH O C R 1 O 胰 脂 酶 HC CH 2 OH O O C R 2 + R 1 COOH + R 3 COOH CH 2 O C R 3 CH 2 OH 2- 甘 油 一 酯 (MG) FFA 辅 酯 酶 colipase: 能 与 胰 脂 酶 及 脂 肪 结 合, 增 加 胰 脂 酶 活 性, 促 进 脂 肪 水 解

R 2 磷 脂 消 化 phospholipase A 2: O C O CH 2 CH CH 2 O O C R 1 O O P O - OX 胆 固 醇 消 化 cholesteryl esterase: 胰 磷 脂 酶 A 2 R2 COOH + CH 2 CHOH O O C R 1 O CH 2 O P O - 溶 血 磷 脂 OX (lysophospholipid) RCOO 胆 固 醇 酯 酶 RCOOH + HO

一 脂 类 的 水 解 ( 一 ) 脂 肪 的 酶 促 水 解

( 二 ) 磷 脂 的 酶 水 解 磷 脂 被 水 解 成 甘 油 脂 肪 酸 磷 酸 胆 碱 等, 都 是 水 溶 性 物 质, 可 被 吸 收 入 血 液

磷 脂 酶 A 1 (B 1 ) CH 2 OCOR 1 磷 脂 酶 A 2 (B 2 ) CHOCOR 2 磷 脂 酶 D CH 2 O P O X 磷 脂 酶 C

CH 2 O O -C - R 1 胆 碱 O R 2 -C - OCH CH 2 O O O -C - RP OH 1 OH X 胆 胺 丝 氨 酸 甘 油 TG 酸 二 磷 脂 磷 酰 脂 胆 甘 酰 碱 磷 油 脂 胆 丝 酰 胺 氨 甘 酸 油 磷 脂 酰 甘 油

分 类 : 六 类 ( 磷 脂 酸 PA 的 -P-OH 上 的 H 被 取 代 ) 磷 脂 酰 - 胆 碱 PC 磷 脂 酰 - 胆 胺 ( 乙 醇 胺 ) PE 磷 脂 酰 - 丝 氨 酸 PS 磷 脂 酰 - 甘 油 Pg 磷 脂 酰 - 磷 脂 酰 甘 油 Dpg 磷 脂 酰 - 肌 醇 PI

磷 脂 酰 - CH 2 CH 2 N -H 3 Phosphatidylethanolamine PE 脑 磷 脂 磷 脂 酰 - CH 2 CH 2 N - (CH 3 ) 3 Phosphatidylcholine PC 卵 磷 脂

胆 固 醇 脂 ( 三 ) 其 他 脂 类 的 水 解 乙 酰 胆 碱

甘 油 三 酯 的 消 化 与 吸 收

第 三 节 脂 类 在 体 内 的 储 存 动 用 和 运 输 一 储 存 和 动 员 第 一 大 脂 库 : 内 脏 周 围 保 护 和 稳 定 第 二 大 脂 库 : 腹 腔 的 腹 膜 上 储 存 脂 肪 第 三 大 脂 库 : 皮 下 组 织 保 持 体 温 二 脂 类 的 运 输

血 浆 脂 蛋 白 代 谢 Metabolism of Lipoprotein

一 血 脂 : 血 浆 所 含 脂 类 脂 类 :TG PL Ch CE 与 FA 来 源 : 外 源 性 ; 内 源 性 二 血 浆 脂 蛋 白 的 分 类 组 成 及 结 构 分 类 : 电 泳 法 (electrophoresis):cm β pro-β α 超 离 心 法 (ultracentrifugation):cm(chylomicron) VLDL(very low density lipoprotein) LDL HDL 电 泳 法 CM 前 组 成 :TG,Ch 及 CE,PL, 载 脂 蛋 白 (apolipoprotein,apo) 结 构 :

血 浆 脂 蛋 白

血 浆 脂 蛋 白 的 结 构 具 极 性 及 非 极 性 基 团 的 载 脂 蛋 白 磷 脂 游 离 胆 固 醇, 以 单 分 子 层 借 其 非 极 性 疏 水 基 团 与 内 部 疏 水 链 相 联 系, 极 性 基 团 朝 外 疏 水 性 较 强 的 TG 及 胆 固 醇 酯 位 于 内 核

三 载 脂 蛋 白 的 定 义 种 类 功 能 定 义 : 脂 蛋 白 中 与 脂 类 结 合 的 蛋 白 质 称 为 载 脂 蛋 白 种 类 :ApoA/B/C/D/E 功 能 : 稳 定 血 浆 脂 蛋 白 结 构 脂 质 代 谢 酶 的 调 节 因 子 被 细 胞 膜 相 应 受 体 识 别 的 标 志 四 血 浆 脂 蛋 白 的 代 谢 CM VLDL LDL HDL 五 血 浆 脂 蛋 白 代 谢 异 常

乳 糜 微 粒 (CM) 的 代 谢 Ch 肝 食 物 TG 小 肠 FFA apoe 受 体 新 生 CM B48 TG C,PL A A PL C HDL C E apoc,e B48 TG C,PL E CM 残 粒 apoa,c A C 成 熟 CM B48 TG C,PL E 肝 外 组 织 脂 蛋 白 脂 肪 酶 FFA 甘 油

极 低 密 度 脂 蛋 白 (VLDL) 的 代 谢 Ch 肝 LDL 受 体 FFA LDL 受 体 apoe 受 体 B 1 0 0 C LDL 新 生 VLDL B100 TG C,PL A C PL C E HDL LPL HL apoe apoc,e B100 TG C,PL E apoc IDL (VLDL 残 粒 ) B100 成 熟 VLDL TG C,PL C E 甘 油 肝 外 组 织 脂 蛋 白 脂 肪 酶 FFA 溶 酶 体 肝 外 组 织

低 密 度 脂 蛋 白 (LDL) 的 代 谢 LDL LDL 受 体 溶 酶 体 核 Ch HMGCoA 还 原 酶 ACAT CE 氨 基 酸 LDL 结 合 内 吞 溶 酶 体 水 解 游 离 胆 固 醇 细 胞 膜 (-) HMGCoA 还 原 酶 (-) (+) 胆 固 醇 合 成 ACAT (Ch CE) LDL 受 体 (-) LDL 摄 取 (-)

高 密 度 脂 蛋 白 (HDL) 的 代 谢 合 成 胆 汁 酸 或 从 胆 汁 排 出? HDL 受 体 肝 Ch CETP CE LDL 受 体 LDL pl 新 生 HDL CE LCAT LCAT 组 织 Ch 小 肠 CE HDL2 CM 残 粒 IDL PL apoaⅠ apoaⅡ LPL 肝 外 组 织 HDL3 apoc apoe CM VLDL Ch

第 四 节 甘 油 三 酯 ( 脂 肪 ) 的 代 谢 Metabolism of Triglyceride

甘 油 三 酯 的 分 解 代 谢 (Degradation of triacylglycerols) 脂 肪 的 动 员 (Lipolysis) 甘 油 的 代 谢 (Glycerol Metabolism) 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 (β-oxidation) 脂 肪 酸 的 其 他 氧 化 方 式 酮 体 (Ketone Bodies) 的 生 成 和 利 用

概 念 脂 肪 的 动 员 (Lipolysis) 限 速 酶 : 激 素 敏 感 性 脂 肪 酶 (hormonesensitive triglyceride lipase,hsl) 脂 解 激 素 : 肾 上 腺 素 胰 高 血 糖 素 ACTH 及 TSH 抗 脂 解 激 素 : 胰 岛 素 前 列 腺 素 E 2 及 烟 酸

脂 肪 动 员 的 基 本 过 程 甘 油 三 酯 激 素 敏 感 性 脂 肪 酶 脂 肪 酸 + 甘 油 二 酯 甘 油 二 酯 酶 脂 肪 酸 + 甘 油 一 酯 甘 油 一 酯 酶 脂 肪 酸 + 甘 油

脂 肪 动 员 的 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 甘 油 可 在 血 液 循 环 中 自 由 转 运, 而 脂 肪 酸 进 入 血 液 循 环 后 须 与 清 蛋 白 结 合 成 为 复 合 体 再 转 运 脂 肪 动 员 生 成 的 甘 油 主 要 转 运 至 肝 脏 再 磷 酸 化 为 3- 磷 酸 甘 油 后 进 行 代 谢

甘 油 的 代 谢 CH 2 OH ATP ADP CH 2 OH NAD + NADH+H + CHOH CH 2 OH 甘 油 激 酶 ( 肝 肾 肠 ) CHOH CH 2 O P 磷 酸 甘 油 脱 氢 酶 3- 磷 酸 甘 油 CH 2 OH C O 糖 酵 解 丙 酮 酸 CH 2 O P 糖 异 生 糖 或 糖 原 磷 酸 二 羟 丙 酮

甘 油 α- 磷 酸 甘 油 磷 酸 二 羟 丙 酮 丙 酮 酸 TCA 3 磷 酸 甘 油 醛 ( 糖 异 生 ) 葡 萄 糖 淀 粉 磷 酸 二 羟 丙 酮 是 联 系 甘 油 代 谢 和 糖 代 谢 的 关 键 物 质

一 分 子 甘 油 彻 底 氧 化 能 生 成 多 少 分 子 ATP? 甘 油 α - 磷 酸 甘 油 -1 α - 磷 酸 甘 油 磷 酸 二 羟 丙 酮 3/2 3- 磷 酸 甘 油 醛 1,3- 二 磷 酸 甘 油 酸 3/2 1,3- 二 磷 酸 甘 油 酸 3- 磷 酸 甘 油 酸 1 磷 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 烯 醇 式 丙 酮 酸 1 丙 酮 酸 乙 酰 CoA 3 异 柠 檬 酸 草 酰 琥 珀 酸 3 α - 酮 戊 二 酸 琥 珀 酰 CoA 3 琥 珀 酰 CoA 琥 珀 酸 1 琥 珀 酸 延 胡 索 酸 2 苹 果 酸 草 酰 乙 酸 3

Review 脂 类 化 学 脂 类 在 体 内 的 消 化 和 吸 收 脂 肪 类 脂 : 磷 脂 和 胆 固 醇 脂 类 在 体 内 的 贮 存 和 运 输 脂 库 脂 肪 动 员 血 浆 脂 蛋 白 脂 类 的 分 解 代 谢 脂 肪

1. 饱 和 脂 肪 酸 的 降 解 脂 肪 酸 的 分 解 代 谢 (1) 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 (1904 年 Knoop) 概 念 : 长 链 脂 肪 酸 在 一 系 列 酶 的 作 用 下, 其 α- C 和 β-c 之 间 的 键 断 裂, β-c 被 氧 化 成 羧 基, 生 成 乙 酰 CoA 和 少 两 个 碳 的 脂 酰 CoA 的 过 程 定 位 : 动 物 线 粒 体 基 质 中 植 物 线 粒 体 基 质 中 / 过 氧 化 物 酶 体 / 发 芽 种 子 的 乙 醛 酸 体 中 历 程 : 活 化 脱 氢 加 水 脱 氢 硫 解 辅 酶 : ATP FAD NAD CoA

(2) 脂 肪 酸 的 α- 氧 化 (1956 P.K. Stumpf) 以 游 离 脂 肪 酸 为 底 物, 在 α- C 上 氧 化 分 解 出 CO2, 生 成 少 一 个 碳 的 脂 酰 CoA 的 过 程 (3) 脂 肪 酸 的 ω- 氧 化 脂 肪 酸 的 碳 ( 末 端 甲 基 碳 ) 原 子 发 生 氧 化, 转 变 成 羟 甲 基, 继 而 氧 化 成 羧 基, 从 而 形 成 α,ω- 二 羧 酸 的 过 程 2. 不 饱 和 脂 肪 酸 的 降 解 (1) 单 不 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化 (2) 多 不 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化

脂 肪 酸 的 β- 氧 化 (β-oxidation) 概 念 : 脂 肪 酸 氧 化 从 羧 基 端 β- 碳 原 子 开 始, 每 次 释 放 出 一 个 二 碳 片 段 ( 乙 酰 CoA,acetyl-CoA) 过 程 : 脂 肪 酸 的 活 化 进 入 线 粒 体 β 氧 化 TAC(Tricarboxylic acid cycle)

= = 1. 脂 酸 的 活 化 (activation) 脂 酰 CoA (acyl-coa) 的 生 成 ( 胞 液 ) 亚 细 胞 部 位 : 胞 液 (cytosol) O RCH 2 CH 2 C-OH 脂 肪 酸 + CoA-SH 脂 酰 CoA 合 成 酶 ATP AMP PPi O RCH 2 CH 2 C~SCoA 脂 酰 ~SCoA * 脂 酰 CoA 合 成 酶 (acyl-coa synthetase) 存 在 于 内 质 网 及 线 粒 体 外 膜 上

肉 碱 (carnitine) O CH 3 RC ~SCoA + H 3 C N + CH 2 CH CH 2 COOH CH 3 OH 脂 酰 CoA (Acyl-CoA) 肉 碱 (L-β 羟 -γ - 三 甲 氨 基 丁 酸 ) (Carnitine) CH 3 H 3 C N + CH 2 CH CH 2 COOH CH 3 O C O R 脂 酰 肉 碱 (Acylcarnitine)

2. 脂 酰 CoA 进 入 线 粒 体 (mitochondrion) ATP CoA FFA AMP PPi 脂 酰 CoA 限 速 酶 脂 酰 CoA 合 成 酶 肉 碱 脂 酰 转 移 酶 Ⅰ 线 粒 体 外 膜 脂 酰 CoA 肉 碱 CoA 脂 酰 肉 碱 肉 碱 脂 酰 转 移 酶 Ⅱ 肉 碱 - 脂 酰 肉 碱 转 位 酶 线 粒 体 内 膜 CoA 肉 碱 脂 酰 肉 碱 基 质 脂 酰 肉 碱 脂 酰 CoA β - 氧 化

3. β-oxidation of fatty acid 亚 细 胞 部 位 : 线 粒 体 基 质 (mitochondrial matrix) 过 程 : 在 脂 肪 酸 β- 氧 化 多 酶 复 合 体 的 催 化 下, 从 脂 酰 基 β 碳 原 子 开 始, 经 脱 氢 (dehydrogenation) 加 水 (hydration) 再 脱 氢 (dehydrogenation) 硫 解 (thiolysis) 四 步, 生 成 一 分 子 比 原 来 少 两 个 碳 原 子 的 脂 酰 CoA(acyl-CoA) 及 一 分 子 乙 酰 CoA(acetyl-CoA)

脂 肪 酸 脂 酰 CoA 脂 酰 CoA 反 Δ 2 - 烯 脂 酰 CoA O RCH 2 CH 2 C 脂 酰 CoA 合 成 酶 O RCH 2 CH 2 C C O OH ~SCoA RCH 2 CH 2 C ~SCoA FAD 脂 酰 CoA 脱 氢 酶 FADH 2 O β α RCH CHC ~SCoA - 烯 脂 酰 CoA H 2 O 水 化 酶 OH O β α RCH CH 2 C ~SCoA L(+)β - 羟 脂 酰 NAD + CoA 脱 氢 酶 NADH+H + O β α RC CH 2 C ~SCoA Δ 2 L(+)β - 羟 脂 酰 CoA β - 酮 脂 酰 CoA 脂 酰 CoA ( 少 两 个 碳 原 子 ) O ATP+HSCoA AMP+PPi β - 酮 脂 酰 CoA HSCoA 硫 解 酶 O O RC ~SCoA + CH 3 C~SCoA 2~ P 呼 吸 链 3~ P 呼 吸 链 线 粒 体 内 膜 H 2 O H 2 O 乙 酰 CoA 1 脱 氢 2 加 水 3 脱 氢 4 硫 解 (dehydrogenation) (hydration) (dehydrogenation) (thiolysis)

三 羧 酸 循 环 彻 底 氧 化 乙 酰 CoA 生 成 酮 体 肝 外 组 织 氧 化 利 用 FADH 2 2ATP 呼 吸 链 H 2 O NADH + H + 3ATP 呼 吸 链 H 2 O

4. 脂 肪 酸 氧 化 的 能 量 生 成 以 16 碳 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化 为 例 活 β 氧 化 : 化 : 消 耗 2 个 高 能 磷 酸 键 每 轮 循 环 四 个 重 复 步 骤 : 脱 氢 水 化 再 脱 氢 硫 解 产 物 :1 分 子 乙 酰 CoA 1 分 子 少 两 个 碳 原 子 的 脂 酰 CoA 1 分 子 NADH+H + 1 分 子 FADH 2

7 轮 循 环 产 物 :8 分 子 乙 酰 CoA 7 分 子 NADH+H + 7 分 子 FADH 2 能 量 计 算 : 生 成 ATP 8 12 + 7 3 + 7 2 = 131 净 生 成 ATP 131 2 = 129 公 式 总 结 :[(n/2)-1] (2+3)+ (n/2) 12-2 n 为 碳 原 子 的 数 目

脂 肪 酸 β-oxidation 要 点 脂 肪 酸 仅 需 活 化 一 次 (cytosol), 消 耗 一 个 ATP 的 两 个 高 能 键 ; Acyl-CoA 由 carnitine 运 入 线 粒 体, 限 速 酶 : CAT-Ⅰ; β-oxidation(mitochondrion): 包 括 dehydrogenation hydration dehydrogenation thiolysis 四 个 重 复 步 骤

氧 化 的 生 化 历 程 RCH 2 CH 2 CO-SCoA 脂 酰 CoA 脱 氢 酶 β - 烯 脂 酰 CoA 水 化 酶 β - 羟 脂 酰 CoA 脱 氢 酶 β - 酮 酯 酰 CoA 硫 解 酶 脂 酰 CoA 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA 乙 酰 CoA RCH=CH-CO-SCoA RCHOHCH 2 CO~ScoA RCOCH 2 CO-SCoA R-CO~ScoA FAD FADH 2 H 2 O NAD + NADH CoASH + CH 3 CO~SCoA TCA 呼 吸 链 呼 吸 链 乙 酰 CoA H 2 0 H 2 0 ATP 乙 酰 CoA

脂 肪 酸 β- 氧 化 的 定 义 : 激 活 的 脂 肪 酸 运 进 线 粒 体 后 在 酶 的 作 用 下, 在 β 位 经 过 脱 氢 加 水 再 脱 氢 和 硫 解 四 步 反 应 生 成 一 个 乙 酰 CoA 和 少 两 个 碳 的 脂 酰 CoA, 如 此 不 断 循 环, 直 至 将 长 链 脂 肪 酸 都 分 解 为 乙 酰 CoA( 丙 酰 CoA) 的 过 程, 称 为 脂 肪 酸 β- 氧 化. β- 氧 化 的 生 理 意 义 : 是 脂 肪 酸 分 解 供 能 的 主 要 形 式, 可 产 生 大 量 ATP, 提 供 空 腹 时 机 体 所 需 总 能 量 的 50% 提 供 其 他 代 谢 所 需 的 乙 酰 CoA 和 水

脂 肪 酸 的 其 他 氧 化 方 式 不 饱 和 脂 肪 酸 的 氧 化 过 氧 化 酶 体 脂 肪 酸 的 氧 化 丙 酸 的 氧 化

酮 体 (Ketone Bodies) 的 生 成 和 利 用 酮 体 (Ketone Bodies): 乙 酰 乙 酸 (Acetoacetate) β- 羟 丁 酸 (β-hydroxybutyrate) 和 丙 酮 (Acetone) 酮 体 的 生 成 (Formation of Ketone Bodies) 酮 体 的 利 用 (Utilization of Ketone Bodies ) 酮 体 生 成 的 生 理 意 义 (Physiology Significance of Ketogenesis) 酮 体 生 成 的 调 节 (Regulation of Ketogenesis)

酮 体 ketone bodies(kb) CH 2 COCH 2 COOH 乙 酰 乙 酸 (acetoacetate) γ β α CH 3 CHOHCH 2 COOH β - 羟 丁 酸 (β-hydroxybutyrate) CH 3 COCH 3 丙 酮 (acetone)

酮 体 的 生 成 (Formation of Ketone Bodies) 脂 肪 酸 限 速 酶 β - 氧 化 2CH 3 COSCoA HMGCoA OH 合 成 酶 HOOCCH 2 C 乙 酰 乙 酰 CoA 硫 解 酶 HSCoA CH 2 COSCoA CH 3 COCH 2 COSCoA 乙 酰 乙 酰 CoA HMGCoA 裂 解 酶 CH 3 COSCoA HSCoA CH 3 CH 3 COSCoA NADH+H + NAD + 羟 甲 基 戊 二 酸 单 酰 CoA (HMGCoA) CH 3 CHOHCH 2 COOH β - 羟 丁 酸 CH 2 COCH 2 COOH β - 羟 丁 酸 脱 氢 酶 乙 酰 乙 酸 CO 2 CH 3 COCH 3 丙 酮

酮 体 的 利 用 Utilization of Ketone Bodies CH 3 CHOHCH 2 COOH β - 羟 丁 酸 NAD + NADH+H + CH 2 COOH HSCoA+ATP 乙 酰 乙 酰 硫 激 酶 AMP+PPi CH 2 COCH 2 COOH 乙 酰 乙 酸 CH 3 COCH 2 COSCoA CH 2 COSCoA 琥 珀 酰 CoA 转 硫 酶 CH 2 COOH 乙 酰 乙 酰 CoA 硫 解 酶 HSCoA CH 2 COOH 2CH 3 COSCoA TCA 循 环 糖 异 生 丙 酮 丙 酮 酸 ( 或 乳 酸 ) 糖

脂 肪 酸 血 液 肝 外 组 织 脂 肪 酸 葡 萄 糖 肝 氨 基 酸 肾 酮 体 肺 脂 肪 酸 葡 萄 糖 氨 基 酸 TAC 乙 酰 CoA 酮 体 酮 体 乙 酰 CoA CO 2 TAC 酮 体 ( 尿 中 排 出 ) 丙 酮 ( 呼 出 ) CO 2

各 组 织 依 赖 的 主 要 能 源 物 质 Glucose FFA KB Red Blood Cell + Brain + + Muscle +( 剧 烈 运 动 ) +( 休 息 时 ) + Liver + +

酮 体 生 成 的 生 理 意 义 它 是 肝 为 肝 外 组 织 提 供 的 一 种 能 源 (Fuel) 物 质, 并 且 酮 体 是 肌 肉 和 大 脑 等 组 织 的 重 要 能 源 ; 增 加 酮 体 的 利 用 可 减 少 糖 的 利 用, 有 利 于 维 持 血 糖 水 平 恒 定, 节 省 蛋 白 质 的 消 耗 酮 体 是 脂 酸 在 肝 内 正 常 的 中 间 代 谢 产 物 正 常 情 况 下 血 中 仅 含 少 量 酮 体, 但 饥 饿 高 脂 低 糖 或 糖 尿 病 时, 酮 体 生 成 过 多, 可 引 起 酮 血 症 (ketonemia) 酮 尿 症 (ketonuria) 或 酮 症 酸 中 毒 (Ketoacidosis)

三 脂 肪 的 生 物 合 成 1. 脂 肪 酸 的 生 物 合 成 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 完 全 不 同 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

脂 肪 酸 的 合 成 代 谢 ( 一 ) 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 ( 二 ) 合 成 原 料 乙 酰 CoA ATP HCO 3- NADPH Mn 2+

合 成 过 程 可 以 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

乙 酰 CoA 的 穿 膜 转 运 : 柠 檬 酸 穿 梭 系 统 肉 毒 碱 转 运

胞 液 柠 檬 酸 - 丙 酮 酸 穿 梭 线 粒 体 基 质 NADPH+H + NADP + 乙 酰 CoA AMP PPi 苹 果 酸 草 酰 乙 酸 ATP CoA 丙 酮 酸 CO 2 CO 2 苹 果 酸 酶 ATP 柠 檬 酸 裂 解 酶 线 粒 体 膜 柠 檬 酸 柠 檬 酸 丙 酮 酸 乙 酰 CoA 苹 果 酸 草 酰 乙 酸 柠 檬 酸 合 酶 H 2 O CoA

(2) 合 成 阶 段 以 软 脂 酸 (16 碳 ) 的 合 成 为 例 ( 在 细 胞 液 中 进 行 ) 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 原 初 反 应 ( 初 始 反 应 ) 缩 合 反 应 还 原 反 应 脱 水 反 应 还 原 反 应

脂 肪 酸 合 成 酶 系 : ACP 酰 基 转 移 酶 ACP 丙 二 酸 单 酰 转 移 酶 β 酮 脂 酰 ACP 合 成 酶 β 酮 脂 酰 ACP 还 原 酶 羟 脂 酰 ACP 脱 水 酶 烯 脂 酰 ACP 还 原 酶

ACP( 酰 基 载 体 蛋 白 ): 一 种 对 热 稳 定 的 小 分 子 蛋 白 质, 是 脂 肪 酸 合 成 酶 系 的 核 心 部 分, 起 携 带 和 转 移 酰 基 的 作 用

ACP( 酰 基 载 体 蛋 白 )

至 此, 生 成 的 丁 酰 -ACP 比 开 始 的 乙 酰 - ACP 多 了 两 个 碳 原 子 ; 然 后 丁 酰 基 再 从 ACP 上 转 移 到 β- 酮 脂 酰 合 成 酶 的 -SH 上, 再 重 复 以 上 的 缩 合 还 原 脱 水 还 原 4 步 反 应, 每 次 重 复 增 加 两 个 碳 原 子, 释 放 一 分 子 CO2, 消 耗 两 分 子 NADPH 经 过 7 次 重 复 后 合 成 软 脂 酰 -ACP, 最 后 经 硫 脂 酶 催 化 脱 去 ACP 生 成 软 脂 酸 (16 碳 )

(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

全 过 程

脂 肪 酸 链 的 延 长

脂 肪 酸 合 成 代 谢 要 点 a) 脂 肪 酸 生 物 合 成 的 原 料 是 乙 酰 辅 酶 A, 但 丙 二 酰 辅 酶 A 才 是 二 碳 单 位 直 接 供 体, 除 末 端 二 个 碳 原 子 来 源 于 乙 酰 辅 酶 A, 其 他 均 来 自 丙 二 酰 辅 酶 A, 合 成 为 偶 数 碳 脂 肪 酸, 终 止 于 16 碳

b) 脂 肪 酸 合 成 中 间 过 程 以 ACP 为 载 体, 还 原 反 应 以 NADPH 2 为 辅 酶, 它 来 自 于 磷 酸 戊 糖 途 径 (HMP 途 径 ) C) 脂 肪 酸 的 从 头 合 成 途 径 位 于 细 胞 质 中 进 行, 线 粒 体 中 形 成 的 乙 酰 辅 酶 A 是 通 过 柠 檬 酸 丙 酮 酸 穿 梭 作 用 运 送 到 细 胞 质 中 参 加 反 应

脂 肪 酸 合 成 与 β 氧 化 的 比 较 脂 肪 酸 合 成 β 氧 化 场 所 不 同 : 细 胞 质 线 粒 体 原 料 穿 过 : 柠 檬 酸 丙 酮 酸 肉 毒 碱 运 载 系 统 酰 基 载 体 : ACP CoA SH e 供 体 ( 受 体 ):NADPH 2 NAD + FAD 酶 系 反 应 : 缩 合 还 原 氧 化 水 合 脱 水 还 原 ; 氧 化 裂 解 ; 相 同 : 都 要 活 化

(4) 不 饱 和 脂 肪 酸 的 合 成 不 饱 和 脂 肪 酸 中 的 不 饱 和 键 由 去 饱 和 酶 催 化 形 成 人 体 内 含 有 的 不 饱 和 脂 肪 酸 主 要 有 棕 榈 油 酸 (16C, 一 个 不 饱 和 键 ) 油 酸 (18C, 一 个 不 饱 和 键 ) 亚 油 酸 (18C, 两 个 不 饱 和 键 ) 亚 麻 酸 (18C, 三 个 不 饱 和 键 ) 以 及 花 生 四 烯 酸 (20C, 四 个 不 饱 和 键 ) 等, 前 两 种 单 不 饱 和 脂 肪 酸 可 由 人 体 自 己 合 成, 后 三 种 为 多 不 饱 和 脂 肪 酸, 必 须 从 食 物 中 摄 取, 因 为 哺 乳 动 物 体 内 没 有 9 以 上 的 去 饱 和 酶

二 脂 肪 的 合 成 1 脂 酰 CoA 的 合 成 2 α - 磷 酸 甘 油 的 合 成 3 脂 酰 CoA 与 α - 磷 酸 甘 油 进 行 缩 合

Outline 1. 脂 类 概 述 脂 肪 与 类 脂, 脂 肪 酸 ( 饱 和, 不 饱 和, 必 需 ) 2. 脂 类 的 消 化 和 吸 收 3. 脂 类 的 贮 存 和 运 输 4. 脂 肪 的 分 解 脂 肪 酸 的 β - 氧 化, 酮 体 5. 脂 肪 酸 的 生 物 合 成

测 试 题 胆 汁 酸 盐 在 脂 类 消 化 中 主 要 作 用 : A 有 使 脂 肪 乳 化 的 作 用 B 有 促 进 脂 肪 吸 收 的 作 用 C 有 促 进 胰 脂 酶 活 性 的 作 用 D 使 水 解 的 脂 类 呈 溶 解 状 态 E 有 促 进 辅 脂 酶 活 性 的 作 用 (A B)

测 试 题 参 与 脂 肪 酸 氧 化, 以 FAD 为 辅 基 的 酶 催 化 : A 还 原 不 饱 和 脂 酰 CoA B β- 羟 脂 酰 CoA 脱 氢 C 脂 肪 酸 的 激 活 D 脂 酰 CoA 脱 氢 E β- 酮 脂 酰 还 原 (D)

测 试 题 一 分 子 14 碳 的 肉 豆 蔻 酸 经 β- 氧 化 为 乙 酰 CoA A 活 化 肉 豆 蔻 酸 消 耗 2 分 子 高 能 磷 酸 键 B 肉 豆 蔻 酸 需 经 7 次 β- 氧 化 才 生 成 7 分 子 乙 酰 CoA C 生 成 6 分 子 FADH 2 和 6 分 子 NADH + H + D 肉 毒 碱 脂 酰 转 移 酶 Ⅱ 是 豆 蔻 酸 β- 氧 化 的 关 键 酶 (A C)

测 试 题 对 脂 酸 分 解 代 谢 而 言 下 列 哪 一 种 叙 述 是 错 误 的? A 存 在 于 胞 液 B 生 成 CH 3 CO~CoA C β 氧 化 的 活 性 形 式 是 RCH 2 CH 2 CH 2 CO~CoA D 一 种 中 间 物 是 RCH 2 CHOHCH 2 CO~CoA E 反 应 进 行 时 NAD + NADH (A)

测 试 题 有 关 酮 体 的 正 确 叙 述 是 : (A B C D) A 酮 体 包 括 丙 酮 乙 酰 乙 酸 和 β- 羟 丁 酸 B 酮 体 可 以 从 尿 中 排 出 C 饥 饿 可 引 起 酮 体 增 加 D 糖 尿 病 可 引 起 酮 体 增 加

测 试 题 能 将 酮 体 氧 化 成 CO 2 和 H 2 O 的 组 织 是 A 心 肌 B 红 细 胞 C 脑 D 肝 (A C)

THE END