1、脂类代谢脂类代谢脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢脂类的生物合成脂类的生物合成目录目录n生物体内的脂类生物体内的脂类n脂肪酸的功能脂肪酸的功能n脂类的消化吸收和运转脂类的消化吸收和运转n脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢n脂肪的生物合成脂肪的生物合成n磷脂、糖脂和固醇的代谢磷脂、糖脂和固醇的代谢n脂肪酸代谢的调节脂肪酸代谢的调节脂类脂类酰基甘油酯酰基甘油酯糖脂、硫脂糖脂、硫脂萜萜 类类甾醇类甾醇类蜡蜡磷脂磷脂酰基甘油酯酰基甘油酯CHCH2 2O OC CR R1 1O OCHCH2 2CHCHO OC CR R2 2O OO OC CR R3 3O O几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯2,3-2,3-双酰基
2、双酰基-1-1-D-D-葡葡萄糖萄糖-D-D-甘油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧-葡萄葡萄糖甘油二酯糖甘油二酯(硫酯硫酯)2,3-2,3-双酰基双酰基-1-(-1-(-D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，6-6-D-D-半乳糖基）半乳糖基）-D-D-甘油甘油蜡蜡n蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不易水解。在动物体内多存在于分泌物中，不易水解。在动物体内多存在于分泌物中，主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊毛、主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊毛、鲸油皆含有蜡。鲸油皆含有蜡。磷
3、脂磷脂n磷脂为含磷的单脂磷脂为含磷的单脂衍生物，分甘油醇衍生物，分甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂磷脂及鞘氨醇磷脂两类。前者为甘油两类。前者为甘油醇酯衍生物，后者醇酯衍生物，后者为鞘氨醇酯的衍生为鞘氨醇酯的衍生物。磷脂是细胞膜物。磷脂是细胞膜的重要成分。的重要成分。萜萜n萜分子的碳架可以看成萜分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊二是由两个或多个异戊二烯单位连接而成。烯单位连接而成。n萜的分类主要根据异戊萜的分类主要根据异戊二烯的数目。由两个异二烯的数目。由两个异戊二烯构成的萜称为单戊二烯构成的萜称为单萜。由三个异戊二烯构萜。由三个异戊二烯构成的萜称为倍半萜，由成的萜称为倍半萜，由四个异戊二烯构成的萜四个
4、异戊二烯构成的萜称为二萜，同理还有三称为二萜，同理还有三萜、四萜等等。萜、四萜等等。甾醇类甾醇类n类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是4 4个环个环组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是以环戊烷多氢菲为核心结构。有以环戊烷多氢菲为核心结构。有及及两两型型脂肪酸的功能脂肪酸的功能n磷脂和糖脂的组成单元磷脂和糖脂的组成单元n以共价键与糖蛋白的蛋白质部分相接以共价键与糖蛋白的蛋白质部分相接,经过经过修饰的这个糖蛋白在脂肪酸残基的引导下修饰的这个糖蛋白在脂肪酸残基的引导下指向膜的靶标位置指向膜的靶标位置n是燃料分子是燃料分子,以三脂酰甘油形
5、式贮存以三脂酰甘油形式贮存n某些衍生物担当着激素及胞内信使的职能某些衍生物担当着激素及胞内信使的职能PIC一、脂类的消化和吸收一、脂类的消化和吸收1 1、脂类的消化脂类的消化2 2、脂类的吸收脂类的吸收二、二、脂类的转运和脂蛋白的作用脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（乳麋微粒（CMCM）极低密度脂蛋白极低密度脂蛋白VLDLVLDL低密度脂蛋白低密度脂蛋白LDLLDL高密度脂蛋白高密度脂蛋白HDLHDL脂蛋白的种类脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转脂类的消化吸收和运转脂类的消化脂类的消化n脂类的消化主要在十二指肠中。脂类的消化主要在十二指肠中。n食物中的脂类主要是甘油三酯（食物中的脂类主要是甘油三
6、酯（80-90%80-90%），），还有少量的磷脂（还有少量的磷脂（6-10%6-10%）和胆固醇）和胆固醇（2-2-3%3%）。）。n胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌HCO3-HCO3-至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下水解。水解。PIC2胰腺分泌的脂类水解酶胰腺分泌的脂类水解酶三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的三脂
7、酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的C1C1、C3C3酯键，生成酯键，生成2-2-单酰甘油和两个游离的脂单酰甘油和两个游离的脂肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原要在小肠中激肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原要在小肠中激活）活）磷脂酶磷脂酶A2A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸）肪酸）胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸）和脂肪酸）辅脂酶（辅脂酶（ColipaseColipase）（它和胆汁共同激活）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原）胰脏分泌的脂肪酶原）甘油三酯的水解甘油三酯的水解n甘油三酯的水解由脂肪酶催化。甘油三酯的水解由脂肪酶催化。n组织中
8、有三种脂肪酶，逐步将甘油三酯水组织中有三种脂肪酶，逐步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。n这三种酶是：这三种酶是：脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶）限速酶）甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶磷脂酶磷脂酶A2水解磷脂图水解磷脂图脂类的吸收脂类的吸收n脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆脂类的消化产物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（混合微团（20nm20nm），这种微团极性增大，），这种微团极性增大，易于穿
9、过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。被吸收的脂类，粘膜的拄状表面细胞吸收。被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CMCM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。统进入血液。n小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴系统，直接进入门静脉血液中。系统，直接进入门静脉血液中。脂类转运和脂蛋白的作用脂类转运和脂蛋白的作用n甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。甘油三
10、脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。n脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形式。式。n载脂蛋白：已知参与脂蛋白形成的载脂蛋白有载脂蛋白：已知参与脂蛋白形成的载脂蛋白有apoAapoA、B B、C C、D D和和E E等类型。每类中又有不同的种等类型。每类中又有不同的种类，已知有近类，已知有近2020种。它们大多具有双性的种。它们大多具有双性的螺螺旋结构。其不带电荷的疏水氨基酸残基分布在螺旋结构。其不带电荷的疏水氨基酸残基分布在螺旋的非极性一侧，带电荷的亲水氨基酸残基分布
11、旋的非极性一侧，带电荷的亲水氨基酸残基分布在螺旋的极性一侧。这种双性的在螺旋的极性一侧。这种双性的MM螺旋结构有利螺旋结构有利于载脂蛋白与脂质的结合并稳定脂蛋白的结构。于载脂蛋白与脂质的结合并稳定脂蛋白的结构。脂类在体内转运脂类在体内转运n脂类在血液中的运输脂类在血液中的运输n脂肪动员与脂肪酸的运输脂肪动员与脂肪酸的运输n血脂和血浆脂蛋白的结构与功能：血脂和血浆脂蛋白的结构与功能：血脂血脂脂蛋白结构脂蛋白结构血浆脂蛋白的主要功能血浆脂蛋白的主要功能PIC-血液中运输-1PIC-血液中运输-2PIC-血液中运输-3脂肪动员与脂肪酸的运输脂肪动员与脂肪酸的运输n脂肪动员：脂肪组织中脂肪脂肪动员：脂
12、肪组织中脂肪的水解和利用的水解和利用n激素敏感性脂肪酶（脂肪细激素敏感性脂肪酶（脂肪细胞）胞）1 1）脂解激素）脂解激素:肾上腺素，胰肾上腺素，胰高血糖素，肾上腺皮质激素高血糖素，肾上腺皮质激素2 2）抗脂解激素：胰岛素，）抗脂解激素：胰岛素，前列腺素前列腺素n脂肪酸的运输：脂肪酸脂肪酸的运输：脂肪酸-清清蛋白复合物蛋白复合物血脂血脂n血脂是指血浆中所含的脂质，包括甘油三酯、血脂是指血浆中所含的脂质，包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯和游离脂肪酸。磷脂中磷脂、胆固醇及其酯和游离脂肪酸。磷脂中主要为卵磷脂，约占主要为卵磷脂，约占7070；鞘磷脂和脑磷脂；鞘磷脂和脑磷脂分别占分别占2525和和101
13、0左右。血中醇型胆固醇约左右。血中醇型胆固醇约占总胆固醇的占总胆固醇的1 13 3，而酯型占，而酯型占2 23 3。血脂的。血脂的来源有外源性的，即从饲料中摄取并经过消来源有外源性的，即从饲料中摄取并经过消化道吸收进入血浆中的，还有内源性的，即化道吸收进入血浆中的，还有内源性的，即由肝、脂肪组织和其他组织合成后释入血浆由肝、脂肪组织和其他组织合成后释入血浆中的。血脂的含量随生理状态不同而改变，中的。血脂的含量随生理状态不同而改变，动物品种、饲养状况、年龄、性别等都可以动物品种、饲养状况、年龄、性别等都可以影响血脂的组成和水平。影响血脂的组成和水平。血浆脂蛋白的主要功能血浆脂蛋白的主要功能(一一
14、)乳糜微粒乳糜微粒(CM)(CM)(二二)极低密度脂蛋白极低密度脂蛋白(VLDL)(VLDL)(三三)低密度脂蛋白低密度脂蛋白(LDL)(LDL)(四四)高密度脂蛋白高密度脂蛋白(HDL)(HDL)(一一)乳糜微粒乳糜微粒(CM)(CM)运输外源甘油三酯和胆固醇酯的脂蛋白形式。运输外源甘油三酯和胆固醇酯的脂蛋白形式。磷脂CM胆固醇脂肪载脂蛋白B48 A IA-,淋巴管道血液CM 富含胆固醇酯的CM残余甘油三酯脂肪酸小肠粘膜细胞肌肉、心和脂肪组织(二二)极低密度脂蛋白极低密度脂蛋白(VLDL)(VLDL)n把内源的，即肝内合成的甘油三酯、磷脂、把内源的，即肝内合成的甘油三酯、磷脂、胆固醇与胆固醇
15、与apo B100apo B100、E E等载脂蛋白结合形成等载脂蛋白结合形成脂蛋白，运到肝外组织去贮存或利用。脂蛋白，运到肝外组织去贮存或利用。(三三)低密度脂蛋白低密度脂蛋白(LDL)(LDL)nLDLLDL是由是由VLDLVLDL转变来的。转变来的。LDLLDL富含胆固醇酯，富含胆固醇酯，因此它是向组织转运肝脏合成的内源胆固因此它是向组织转运肝脏合成的内源胆固醇的主要形式。各种组织，如肾上腺皮质、醇的主要形式。各种组织，如肾上腺皮质、睾丸、卵巢以及肝脏本身都能摄取和代谢睾丸、卵巢以及肝脏本身都能摄取和代谢LDLLDL。(四四)高密度脂蛋白高密度脂蛋白(HDL)(HDL)nHDLHDL的作
16、用与的作用与LDLD基本相反。它是机体胆固基本相反。它是机体胆固醇的醇的 清扫机清扫机”，负责把胆固醇运回肝脏代，负责把胆固醇运回肝脏代谢转变。谢转变。HDLHDL主要在肝脏，也可在小肠合成。主要在肝脏，也可在小肠合成。PIC-脂蛋白对三酰甘油及胆固醇的运送 溶酶体脂肪来自膳食()来自膳食()小肠胆固醇胆汁盐靶细胞肝脏乳糜微粒残留物乳糜微粒毛细血管脂蛋白脂酶脂肪组织肌肉内源性胆固醇()来自膳食()胆固醇脂肪酸产生能量贮存脂蛋白脂酶毛细血管脂蛋白高密度极低密度脂蛋白中密度脂蛋白低密度脂蛋白胆固醇脂蛋白对三酰甘油及胆固醇的运送脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢n一、一、脂肪的水解脂肪的水解n二、二、脂肪
17、酸的氧化脂肪酸的氧化n三、三、饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化作用氧化作用n四、饱和脂肪酸的四、饱和脂肪酸的以及以及氧化作用氧化作用n五、不饱和脂肪酸的五、不饱和脂肪酸的氧化氧化及及生理功能生理功能 n六、六、奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化n七、七、酮体的代谢酮体的代谢脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解脂肪酶是激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶。脂肪酶是激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶。肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使活腺苷酸环化酶，使cAMPcAMP浓度升高，促使依赖浓度升高，促使依赖cAMPcAMP的蛋白激酶活化
18、，后者使无活性的脂肪酶磷酸化，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。转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。胰岛素、前列腺素胰岛素、前列腺素E1E1作用相反，可抗脂解。作用相反，可抗脂解。脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化n脂肪酸的活化脂肪酸的活化(activation)(activation)脂酰脂酰CoA(acyl-CoA)CoA(acyl-CoA)的形成的形成RCOOH+HSCoAATPAMP+PPi脂酰CoA合成酶RCOSCoA脂酰CoA(acyl-CoA)脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化2RCOO-+ATP +CoA-SH RCO-S-CoA +AMP +Ppi无
19、机焦无机焦磷酸酶磷酸酶2pin生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为酸键，反应平衡常数为1 1，由于，由于PPiPPi水解，水解，反应不可逆。反应不可逆。n细胞中有两种活化脂肪酸的酶：细胞中有两种活化脂肪酸的酶：内质网脂酰内质网脂酰CoACoA合成酶合成酶线粒体脂酰线粒体脂酰CoACoA合成酶合成酶脂肪酸向线粒体的转运脂肪酸向线粒体的转运n中、短链脂肪酸（中、短链脂肪酸（4-10C4-10C）可直接进入线粒）可直接进入线粒体，并在线粒体内活化生成脂酰体，并在线粒体内活化生成脂酰CoACoA。n长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰长链脂肪酸先在胞质中
20、生成脂酰CoACoA，经肉，经肉碱转运至线粒体内。碱转运至线粒体内。脂酰脂酰CoACoA穿越线粒体步骤穿越线粒体步骤1.1.细胞溶胶中的脂酰细胞溶胶中的脂酰CoACoA转移到肉碱上，转移到肉碱上，释出释出CoACoA到细胞溶胶中到细胞溶胶中2.2.经传送系统，脂酰肉碱被送进线粒体基经传送系统，脂酰肉碱被送进线粒体基质质3.3.脂酰基转移到来自线粒体的脂酰基转移到来自线粒体的CoACoA分子上分子上4.4.释出的肉碱又回到细胞溶胶中释出的肉碱又回到细胞溶胶中PIC-CoACoA穿越线粒体穿越线粒体H3CN+CH3CH3CH2CHOHCH2COOH肉碱(L-羟-三甲氨基丁酸)RCOSCoA+脂酰C
21、oAH3CN+CH3CH3CH2CHOCH2COOHC OR脂酰肉碱 N+(CH N+(CH3 3)3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO-COO-肉毒碱肉毒碱 O OR-CR-C N+(CH N+(CH3 3)3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO-COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoAATPATPCoASHCoASHAMP+PPiAMP+PPi-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA肉碱脂酰转移酶肉碱脂
22、酰转移酶移位酶移位酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶酯酰酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 O OR-C-OHR-C-OHPIC-酯酰酯酰CoACoA进入线粒体进入线粒体饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化作用氧化作用（2 2）-氧化过程氧化过程（1 1）-氧化作用的概念及试验证据氧化作用的概念及试验证据脂肪酸的活化和转运脂肪酸的活化和转运-氧化学说氧化学说-氧化的生化过程氧化的生化过程-氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率-氧化的调节氧化的调节 线粒体和过氧化物酶体线粒体和过氧化物酶体氧化比较氧化比较-氧化作用的概念及试验证据氧化作用的概念及试验证据 概概
23、 念念 试验证据试验证据 19041904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验的实验结果，推导出了-氧化学说。脂肪酸在体内氧化时在羧基脂肪酸在体内氧化时在羧基端的端的-碳原子上进行氧化，碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰二碳单位，即乙酰CoACoA，该过，该过程称作程称作-氧化。氧化。-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2)2n+12n+1-COOH-COOH-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2)2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH（苯甲酸）（苯甲酸）-CH-CH2 2C
24、OOHCOOH（苯乙酸）（苯乙酸）奇数碳原子：奇数碳原子：偶数碳原子：偶数碳原子：氧化学说氧化学说n早在早在19041904年，年，Franz KnoopFranz Knoop就提出了脂肪就提出了脂肪酸酸氧化学说。氧化学说。n用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动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。物，尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。n用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动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。物，尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸。n结论：脂肪酸的氧化是从羧基端结论：脂肪酸的氧化是从羧基端-碳原子碳原子开始，每次分解出一个二碳
25、片断。开始，每次分解出一个二碳片断。n产生的终产物苯甲酸、苯乙酸对动物有毒害，产生的终产物苯甲酸、苯乙酸对动物有毒害，在肝脏中分别与在肝脏中分别与GlyGly反应，生成马尿酸和苯反应，生成马尿酸和苯乙尿酸，排出体外。乙尿酸，排出体外。脂肪酸的活化（细胞质）脂肪酸的活化（细胞质）nRCOO-+ATP+CoA-SH RCO-S-CoA+AMP+PPin生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为键，反应平衡常数为1 1，由于，由于PPiPPi水解，反应水解，反应不可逆。不可逆。n细胞中有两种活化脂肪酸的酶：细胞中有两种活化脂肪酸的酶：内质网脂酰内质
26、网脂酰CoACoA合成酶，活化合成酶，活化12C12C以上的长链以上的长链脂肪酸；脂肪酸；线粒体脂酰线粒体脂酰CoACoA合成酶，活化合成酶，活化4 410C10C的中、的中、短链脂肪酸。短链脂肪酸。PIC-PIC-脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂肪酸的脂肪酸的-氧化过程氧化过程I.I.(活化活化)脂肪酸的活化（细胞质）脂肪酸的活化（细胞质）II.II.（转运）（转运）脂肪酸向线粒体的转运脂肪酸向线粒体的转运III.III.（脱氢）（脱氢）脂酰脂酰CoACoA脱氢生成脱氢生成-反式烯脂酰反式烯脂酰CoA CoA IV.IV.（水化）（水化）2 2反式烯脂酰反式烯脂酰CoACoA水化生成水化生成L-L
27、-羟羟 脂酰脂酰CoA CoA V.V.（脱氢）（脱氢）L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢生成脱氢生成-酮脂酰酮脂酰CoA CoA VI.VI.（硫解）（硫解）-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解生成乙酰硫解生成乙酰CoACoA和脂和脂酰酰CoA CoA（n-2n-2）PIC-PIC-氧化的生化历程氧化的生化历程FAD FADH NAD+NADH CoASH H2O H+脱氢脱氢加水加水再脱氢再脱氢硫解硫解 氧氧化化的的生生化化历历程程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoA CoA-烯脂酰烯脂酰CoA
28、 CoA 水化酶水化酶 -羟脂酰羟脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶 -酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCHRCHOHCH2 2COScoACOScoARCOCHRCOCH2 2CO-SCoA CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CHCH3 3COSCoACOSCoAR-COScoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoAPIC-脂肪酸循环脂肪酸循环脂肪酸脂肪酸-氧化
29、作用小结氧化作用小结n脂肪酸脂肪酸-氧化时仅需活化一次，其代价是氧化时仅需活化一次，其代价是消耗消耗1 1个个ATPATP的两个高能键。的两个高能键。n长链脂肪酸由线粒体外的脂酰长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoACoA合成酶活合成酶活化，经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪化，经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoACoA合成酶活化。合成酶活化。n-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4 4个个重复步骤。重复步骤。n-氧化的产物是乙酰氧化的产物是乙酰CoACoA，可以进入，可以进入TCATCA。软脂酸软脂酸b-
30、氧化过程氧化过程下图是软脂酸（棕榈酸下图是软脂酸（棕榈酸 C C1515H H3131COOHCOOH）的）的b-b-氧氧化过程，它需经历七轮化过程，它需经历七轮-氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分分子乙酰子乙酰CoACoA。-氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率因此因此,脂脂肪酸氧化肪酸氧化是高度的是高度的放能过程放能过程TAB-氧化过程中能量的释放及转氧化过程中能量的释放及转换效率换效率-氧化的调节氧化的调节n脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoACoA
31、的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限，限制脂肪氧化。制脂肪氧化。nNADH/NAD+NADH/NAD+比率高时，比率高时，羟脂酰羟脂酰CoACoA脱脱氢酶便受抑制。氢酶便受抑制。n乙酰乙酰CoACoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰化（脂酰CoACoA有两条去路：有两条去路：氧化；合成氧化；合成甘油三酯）。甘油三酯）。脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径氧化途径n脂肪酸在一些酶的催化下，在脂肪酸在一些酶的催化下，在-碳原子上碳原子上发生氧化作用，分解出一个一碳单位发生氧化作用，分解出一个一碳单位CO2，生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种
32、氧生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的化作用称为脂肪酸的-氧化作用。氧化作用。n-氧化作用是氧化作用是1956年由年由P.K.Stumpf首先在首先在植物种子和叶片中发现的，后来在动物脑植物种子和叶片中发现的，后来在动物脑和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。用。脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用该途径以游该途径以游离脂肪酸作离脂肪酸作为底物，在为底物，在-碳原子上碳原子上发生羟化发生羟化 （-OH-OH）或氢）或氢过氧化过氧化 （-OOH-OOH），），然后进一步然后进一步氧化脱羧氧化脱羧RCHRCH2 2COOHCOOHRCH(OH)
33、COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOCOOHRCOOHRCOOHCOCO2 2O O2 2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHRCH(OOH)COOHCOCO2 2RCHORCHOO O2 2NAD+NADH+H+过氧化过氧化羟化羟化H H2 2O O脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用PIC-脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用Info-脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每次植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每次氧化从脂酸羧基端失去一个氧化从脂酸羧基端失去一个C C原子。原子。RCHRCH2 2COOHRCOOH+C
34、OCOOHRCOOH+CO2 2 -氧化作用对生物体内氧化作用对生物体内 奇数碳脂肪酸的形成；奇数碳脂肪酸的形成；含甲基的支链脂肪酸的降解；含甲基的支链脂肪酸的降解；过长的脂肪酸（如过长的脂肪酸（如C C2222、C C2424）的降解）的降解起着重要的作用起着重要的作用哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就是通过这哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就是通过这种途径而实现的种途径而实现的脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径氧化途径n脂肪酸的脂肪酸的-氧化是指脂肪酸的末端（氧化是指脂肪酸的末端（-端）端）甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成化成羧基，从而形成,-
35、,-二羧酸的过程二羧酸的过程脂肪酸的末端脂肪酸的末端甲基（甲基（-端）端）经氧化转变成经氧化转变成羟基，继而再羟基，继而再氧化成羧基，氧化成羧基，从而形成从而形成，-二羧酸二羧酸CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO-HOCHHOCH2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO-OHC(CHOHC(CH2 2)n COO)n COO-OOC(CHOOC(CH2 2)n COO)n COO-O O2 2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶脂肪酸的脂肪
36、酸的氧化作用氧化作用PIC-脂肪酸的脂肪酸的氧化作用氧化作用Info-脂肪酸的脂肪酸的氧化作用氧化作用n氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸。并继而氧化成醛，再转化成羧酸。n动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过-氧化氧化途径进行降解。途径进行降解。n植物体内的在植物体内的在-端具有含氧基团（羟基、醛基或端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通过羧基）的脂肪酸大多也是通过-氧化作用生成的，氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成成分。这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成
37、成分。n一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶性产物，这种降解过程首先要进行性产物，这种降解过程首先要进行-氧化作用，氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通过生成二羧基脂肪酸后再通过-氧化作用降解，如氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达氧化速率可高达0.50.5克克/天天/平方米。平方米。PIC-不饱和脂肪酸氧化不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸氧化氧化不饱和脂肪酸氧化它经历了三轮它经历了三轮-氧化作用后，产物在氧化作用后，产物在,位位有一顺式双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是有一顺式
38、双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是双键的异构化，生成反式的双键的异构化，生成反式的,双键，然后双键，然后-氧氧化作用继续正常进行。因此油酸的氧化与相同碳的化作用继续正常进行。因此油酸的氧化与相同碳的饱和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构饱和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构化反应取代了一次脱氢反应，所以少产生一分子化反应取代了一次脱氢反应，所以少产生一分子FADHFADH2 2。不仅是单不饱和脂肪酸，所有的多不饱和脂肪酸不仅是单不饱和脂肪酸，所有的多不饱和脂肪酸的前四轮的前四轮-氧化作用都与油酸相类同，都在第四轮氧化作用都与油酸相类同，都在第四轮时需要一种异构酶的参与。时需要一种
39、异构酶的参与。油油酰酰基基的的氧氧化化作作用用油酰基油酰基CoACoA（9 9 18 18：1 1）CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH 2 2-反反-十二碳烯酰十二碳烯酰CoA CoA-氧化氧化,三次循环三次循环烯酯酰烯酯酰CoACoA异构酶异构酶烯酯酰烯酯酰CoACoA水化酶水化酶再开始再开始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2-CO-CoA 3 3-顺顺-十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoACoA H HPIC-油酰基油酰基的的氧
40、化作用氧化作用-pt1-pt1PIC-油酰基油酰基的的氧化作用氧化作用-pt2-pt2不饱和脂肪酸的生理功能不饱和脂肪酸的生理功能 n保持细胞膜的相对流动性，以保正细胞的保持细胞膜的相对流动性，以保正细胞的正常生理功能。正常生理功能。n使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三酯。酯。n是合成人体内前列腺素和凝血噁烷的前躯是合成人体内前列腺素和凝血噁烷的前躯物质。物质。n降低血液粘稠度，该善血液微循环。降低血液粘稠度，该善血液微循环。n提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能力。力。奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化n丙酸的代
41、谢丙酸的代谢n大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过 -氧化可全部转变成乙酰氧化可全部转变成乙酰CoACoA，但一些植物，但一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮最后一轮-氧化作用后，产生丙酰氧化作用后，产生丙酰CoACoAn丙酰丙酰CoACoA有两条代谢途径：有两条代谢途径：.丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA，进入，进入TCATCA.丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA，进入，进入TCATCAATP、CoASH丙酸的代谢丙酸的代谢甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀
42、酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶变位酶变位酶三羧酸循三羧酸循环环ATP、CO2 生物素生物素CoB12丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA，进入，进入TCATCAn动物体内存在这条途径，因此，在动物肝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。脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。n反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸，进入宿主细胞，在硫激酶作用下产丙酰进入宿主细胞，在硫激酶作用下产丙酰CoACoA，转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA，参加糖异生
43、作用。，参加糖异生作用。PIC-丙酰CoA形成琥珀酰CoA过程丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA，进入，进入TCATCAn这条途径在植物、微生物中较普遍。这条途径在植物、微生物中较普遍。n有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳脂肪酸，经脂肪酸，经氧化后，最后产生丙酰氧化后，最后产生丙酰CoACoA酮体的代谢酮体的代谢 酮体的酮体的生成生成 酮体的酮体的分解分解和和利用利用 生成酮体的生成酮体的生理意义生理意义 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoA,CoA,在肌肉中进入三羧在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条
44、去路。酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰乙酰CoACoA可在肝细胞形成可在肝细胞形成乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸、丙羟丁酸、丙酮，酮，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。再运到肝外组织中利用。生成酮体的生成酮体的调节调节酮体的生成酮体的生成n形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoACoA转移转移出去，乙酰乙酸占出去，乙酰乙酸占30%30%，羟丁酸羟丁酸70%70%，少量，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）n肝脏线粒体中的乙酰肝脏线粒体中的乙酰CoACoA
45、走哪一条途径，主要走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下饥饿状态下，草，草酰乙酸离开酰乙酸离开TCATCA，用于异生合成，用于异生合成GlcGlc。当草酰乙。当草酰乙酸酸浓度很低时浓度很低时，只有少量乙酰，只有少量乙酰CoACoA进入进入TCATCA，大，大多数乙酰多数乙酰CoACoA用于合成酮体。用于合成酮体。n当乙酰当乙酰CoACoA不能再进入不能再进入TCATCA时，肝脏合成酮体送时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。n肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮肝中酮体生成的酶类很活泼，但
46、没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。速透过线粒体并进入血液循环，送至全身。羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮-羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶脱羧酶CoAS
47、H酮体的生成酮体的生成2Info-酮体的生成酮体的生成n酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内n形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoACoA转移出去，转移出去，乙酰乙酸占乙酰乙酸占30%30%，羟丁酸羟丁酸70%70%，少量丙酮。，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）（丙酮主要由肺呼出体外）n肝脏线粒体中的乙酰肝脏线粒体中的乙酰CoACoA走哪一条途径，主要取决走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开离开TCATCA，用于异生合成，用于异生合成GlcGlc。当草
48、酰乙酸浓度很。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰低时，只有少量乙酰CoACoA进入进入TCATCA，大多数乙酰，大多数乙酰CoACoA用于合成酮体。当乙酰用于合成酮体。当乙酰CoACoA不能再进入不能再进入TCATCA时，肝时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有化脂肪酸。肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身PIC-酮体的生成酮体的生成乙酰乙
49、酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH-氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2-羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸酮体的分解酮体的分解酮体的利用酮体的利用n肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。n（1 1）乙酰乙酸乙酰乙酸被琥珀酰被琥珀酰CoACoA转硫酶（转硫酶（-酮脂酰酮脂酰CoACoA转移酶转移酶）活化成乙酰乙酰）活化成乙酰乙酰CoACoA。心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较高的酶活心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较高的酶活性，可活化乙酰乙酸性，可活化乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酸+琥珀酰琥珀酰C
50、oACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA+CoA+琥珀酸琥珀酸然后，乙酰乙酰然后，乙酰乙酰CoACoA被被氧化酶系中的硫解酶硫解，氧化酶系中的硫解酶硫解，生成生成2 2分子乙酰分子乙酰CoACoA，进入，进入TCATCA。n（2 2）羟基丁酸羟基丁酸由由羟基丁酸脱氢酶催化，羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸，然后进入上述途径。生成乙酰乙酸，然后进入上述途径。酮体的利用续酮体的利用续n（3 3）丙酮丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入酸，进入TCATCA或异生成糖。或异生成糖。n肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺
