1、第四章第四章 脂类及脂类代谢脂类及脂类代谢 脂类是细胞的重要组成成分，同时具有多种重要功脂类是细胞的重要组成成分，同时具有多种重要功能。能。如，如，脂肪是重要的储能和供能物质；脂肪是重要的储能和供能物质；磷脂、糖磷脂、糖脂、硫脂等是生物膜的重要成分；脂、硫脂等是生物膜的重要成分；固醇类物质是固固醇类物质是固醇类激素的前体；醇类激素的前体；糖脂与细胞识别、免疫功能有关。糖脂与细胞识别、免疫功能有关。总之，在物质运输、能量代谢、信息识别与传递、代总之，在物质运输、能量代谢、信息识别与传递、代谢调控等重要的生命活动中，脂类都起着十分重要的谢调控等重要的生命活动中，脂类都起着十分重要的作用。作用。第一
2、节第一节 脂类概述脂类概述 脂类是一类不溶于水易溶于非极性溶剂的有机化合脂类是一类不溶于水易溶于非极性溶剂的有机化合物。物。生物体内的脂类主要包括油脂、蜡、磷脂、糖脂、生物体内的脂类主要包括油脂、蜡、磷脂、糖脂、萜、甾类化合物。这些脂类在化学结构和成分上有很萜、甾类化合物。这些脂类在化学结构和成分上有很大差别，但其物理性质比较相似。下面主要对油脂和大差别，但其物理性质比较相似。下面主要对油脂和磷脂的组成、结构和性质作简单介绍。磷脂的组成、结构和性质作简单介绍。一、油脂一、油脂 油脂是油和脂肪的总称。常温下呈液态的叫油，呈油脂是油和脂肪的总称。常温下呈液态的叫油，呈固态的叫脂肪。油脂普遍存在于动
3、植物体内，是生物固态的叫脂肪。油脂普遍存在于动植物体内，是生物体主要的能源物质之一。高等动物体内的油脂主要分体主要的能源物质之一。高等动物体内的油脂主要分布于皮下蜂窝组织及网膜组织中，植物油脂大部存在布于皮下蜂窝组织及网膜组织中，植物油脂大部存在于果实和种子中。于果实和种子中。（一）油脂的组成和结构（一）油脂的组成和结构 油脂油脂是甘油和脂肪酸形成的脂。脂肪中的是甘油和脂肪酸形成的脂。脂肪中的3个脂酸个脂酸可以是相同的，也可以是不同的。相同的叫可以是相同的，也可以是不同的。相同的叫简单三简单三酰甘油酰甘油，不同的叫，不同的叫混合三酰甘油混合三酰甘油。脂酸羧基的。脂酸羧基的-HO与甘油醇基的与甘
4、油醇基的H连接成的酯的键叫连接成的酯的键叫酯键酯键。组成油脂的高级脂肪酸种类很多，但绝大多数是含组成油脂的高级脂肪酸种类很多，但绝大多数是含偶数碳原子的直链高级脂肪酸。偶数碳原子的直链高级脂肪酸。类别类别俗名俗名系统名称系统名称结构简式结构简式饱和脂饱和脂肪酸肪酸软脂酸软脂酸十六酸十六酸CH3(CH2)14COOH硬脂酸硬脂酸十八酸十八酸CH3(CH2)16COOH不饱和不饱和脂肪酸脂肪酸油酸油酸9-十八碳烯酸十八碳烯酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亚油酸亚油酸9，12-十八十八碳二烯酸碳二烯酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚麻酸亚麻酸9，1
5、2，15-十八碳三烯酸十八碳三烯酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH桐油酸桐油酸9，11，13-十八碳三烯酸十八碳三烯酸CH3(CH2)3(CH=CH)3(CH2)7COOH蓖麻油酸蓖麻油酸12-羟基羟基-9-十八碳烯酸十八碳烯酸CH3(CH2)5CHOHCH2CH=CH(CH2)7COOH花生四烯酸花生四烯酸5，8，11，14-二十碳四烯酸二十碳四烯酸CH3(CH2)CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH （二）油脂的性质（二）油脂的性质 1、物理性质物理性质 纯净的油脂是无色、无味无臭的稠状液纯净的油脂是无色、
6、无味无臭的稠状液态或蜡状固体，含杂质具颜色和气味。密度均小于态或蜡状固体，含杂质具颜色和气味。密度均小于1g/cm2。不溶于水但易溶于汽油、乙醚、苯和四氯化碳。不溶于水但易溶于汽油、乙醚、苯和四氯化碳等非极性有机溶剂。天然油脂是混合物，没有固定的熔等非极性有机溶剂。天然油脂是混合物，没有固定的熔点和沸点（沸腾前即发生分解），但各种油脂均有一定点和沸点（沸腾前即发生分解），但各种油脂均有一定的熔点范围，如花生油为的熔点范围，如花生油为03，牛油为，牛油为4049，猪油为猪油为2846。2、化学性质化学性质 可发生水解、加成和氧化等反应。可发生水解、加成和氧化等反应。（1）水解和皂化水解和皂化 油
7、脂在酸、碱或酶的作用下可以发油脂在酸、碱或酶的作用下可以发生水解反应。生水解反应。油脂在酸的作用下，水解生成甘油和脂肪酸，其反油脂在酸的作用下，水解生成甘油和脂肪酸，其反应是可逆的应是可逆的；在碱性条件（与在碱性条件（与NaOH共热）下水解，共热）下水解，则生成高级脂肪酸盐和甘油，因高级脂肪酸钠是肥皂则生成高级脂肪酸盐和甘油，因高级脂肪酸钠是肥皂的主要成分，所以在碱性条件下的水解反应又叫皂化的主要成分，所以在碱性条件下的水解反应又叫皂化反应。反应。COR2CHCH2CH2OOCCOOOR1R3+3NaOHR1COONaR2COONaR3COONa+CH2CHCH2OHOHOH三脂酰甘油脂肪酸钠
8、甘油 皂化皂化1g油脂所需的油脂所需的KOH的质量（的质量（mg）称为皂化值。）称为皂化值。每种油脂都有一定的皂化值。油脂的皂化值是检验油脂每种油脂都有一定的皂化值。油脂的皂化值是检验油脂质量的重要指标之一，不纯的油脂含有不能皂化的杂质，质量的重要指标之一，不纯的油脂含有不能皂化的杂质，所以皂化值低。所以皂化值低。（2）加成反应加成反应 油脂中不饱和烃基上的碳碳双键可油脂中不饱和烃基上的碳碳双键可以与氢气、卤素等发生加成反应。以与氢气、卤素等发生加成反应。氢化氢化 不饱和脂肪酸甘油酯经催化加氢可以转化不饱和脂肪酸甘油酯经催化加氢可以转化为饱和程度较高的脂，这个过程叫油脂的为饱和程度较高的脂，这
9、个过程叫油脂的氢化或硬化氢化或硬化。CH2CHCH2OOOCOCOCO(CH2)7(CH2)7(CH2)7CHCHCHCHCHCH(CH2)7(CH2)7(CH2)7CH3 CH3 CH3 CH2CHCH2OOOCOCOCO(CH2)16(CH2)16(CH2)16CH3 CH3 CH3+3H2三油酰甘油（不饱和）三油酰甘油（不饱和）三硬脂酰甘油（饱和）三硬脂酰甘油（饱和）利用此原理可将液态植物油如棉籽油、豆油、菜籽油利用此原理可将液态植物油如棉籽油、豆油、菜籽油等部分氢化，制成半固体脂肪；由棉籽油氢化制成等部分氢化，制成半固体脂肪；由棉籽油氢化制成“人造猪油人造猪油”卤化卤化 卤素中的溴、碘
10、同样可以加入不饱和脂肪的卤素中的溴、碘同样可以加入不饱和脂肪的双键上，而产生饱和的卤化脂，这种作用称双键上，而产生饱和的卤化脂，这种作用称卤化卤化。加碘作用在油脂分析上非常重要，从加碘数目的多少，加碘作用在油脂分析上非常重要，从加碘数目的多少，可以推测油脂中所含脂酸的不饱和程度。表示油脂的不可以推测油脂中所含脂酸的不饱和程度。表示油脂的不饱和度用饱和度用碘值（碘价）碘值（碘价）。碘值就是。碘值就是100克脂质样品中所克脂质样品中所能吸收的碘克数。能吸收的碘克数。脂质脂质奶油猪油羊脂椰子油亚麻仁油橄榄油花生油皂化值皂化值220241193 203192 195246 265190 196190
11、195189 199碘值碘值22 3854 7032 508 10170 20974 9583 105脂质脂质豆油棉籽油盐篙油菜籽油麻油茶籽油皂化值皂化值190 197191 195191170 179188 193190 195碘值碘值115 145104 114144.897 105103 11280 87自然界普通脂质的皂化值及碘值自然界普通脂质的皂化值及碘值 （3）氧化氧化 脂肪所含的不饱和脂肪酸与分子氧作用后，脂肪所含的不饱和脂肪酸与分子氧作用后，可产生脂肪酸过氧化物。脂肪酸过氧化物在空气中可氧可产生脂肪酸过氧化物。脂肪酸过氧化物在空气中可氧化成胶状复杂化合物。不饱和甚高的油类暴露在
12、空气中化成胶状复杂化合物。不饱和甚高的油类暴露在空气中后，也发生这种氧化。工业上利用这种性质作油漆之用，后，也发生这种氧化。工业上利用这种性质作油漆之用，如桐油暴露在空气中可得一层坚硬而有弹性的固体薄膜，如桐油暴露在空气中可得一层坚硬而有弹性的固体薄膜，可作防雨防腐膜，这种现象叫脂质的可作防雨防腐膜，这种现象叫脂质的干化干化。生活细胞中。生活细胞中的不饱和脂肪酸被活性氧（自由基氧）氧化产生的过氧的不饱和脂肪酸被活性氧（自由基氧）氧化产生的过氧化物可破坏细胞结构。化物可破坏细胞结构。（4)酸败酸败 天然油脂暴露在空气中经相当时间后败坏天然油脂暴露在空气中经相当时间后败坏而发生臭味的现象叫而发生臭
13、味的现象叫酸败酸败。此现象在温暖季节更易发生。此现象在温暖季节更易发生。酸败的原因有二：酸败的原因有二：脂质因长期经光和热或微生物的作脂质因长期经光和热或微生物的作用而被水解放出自由脂酸，低分子脂酸就有臭味。用而被水解放出自由脂酸，低分子脂酸就有臭味。因因空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生醛和酮，也有臭味。空气中的氧使不饱和脂酸氧化，产生醛和酮，也有臭味。油脂中的游离脂酸含量常用酸值表示。中和油脂中的游离脂酸含量常用酸值表示。中和1g油脂中油脂中的游离脂酸所需的的游离脂酸所需的KOH的质量（的质量（mg）称为该油脂的）称为该油脂的酸酸值值。（5）乙酰化乙酰化 含羟酸的甘油酯和醋酸酐作用即成乙酰含
14、羟酸的甘油酯和醋酸酐作用即成乙酰化酯（乙酰基与羟基结合）。化酯（乙酰基与羟基结合）。HOHCR(CH2)xCO3C3H5O3+3(CH3CO)2OHOCR(CH2)xCO3C3H5O3CO CH3+3CH3COOH 脂肪的羟基化程度是用乙酰值（乙酰价）来表示的，脂肪的羟基化程度是用乙酰值（乙酰价）来表示的，中和中和1g乙酰酯经皂化释出的乙酸所需的乙酰酯经皂化释出的乙酸所需的KOH毫克数。毫克数。从乙酰值的大小可以推知样品中所含羟基的多少。从乙酰值的大小可以推知样品中所含羟基的多少。二、磷脂二、磷脂 磷脂包括磷脂包括甘油醇磷脂甘油醇磷脂和和鞘氨醇磷脂鞘氨醇磷脂两类。前者是甘油两类。前者是甘油醇酯
15、衍生物，后者是鞘氨醇酯的衍生物。磷脂是细胞膜醇酯衍生物，后者是鞘氨醇酯的衍生物。磷脂是细胞膜的重要成分。的重要成分。甘油醇磷脂是由甘油醇磷脂是由甘油、脂肪酸、磷酸和其它基团甘油、脂肪酸、磷酸和其它基团（如（如胆碱、乙醇胺、丝氨酸、脂性醛基、脂酰基或肌醇等中胆碱、乙醇胺、丝氨酸、脂性醛基、脂酰基或肌醇等中的一或两种）组成，是磷脂酸的衍生物。磷脂酸是生物的一或两种）组成，是磷脂酸的衍生物。磷脂酸是生物体内自身合成的。体内自身合成的。OCR2OCCH2CH2HOOCPOOOHOHR13-磷脂酸磷脂酸OCR2OCCH2CH2HOOCPOOOHOHR1X甘油醇磷脂的通式甘油醇磷脂的通式 甘油醇磷脂包括磷
16、脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰甘油醇磷脂包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇、醛缩磷脂和双磷脂酰甘油。但丝氨酸、磷脂酰肌醇、醛缩磷脂和双磷脂酰甘油。但其中最重要的是磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇其中最重要的是磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）胺（脑磷脂）OCR2OCCH2CH2HOOCPOOO-OHR1CH2CH2N(CH3)3卵磷脂卵磷脂+OCR2OCCH2CH2HOOCPOOOHOHR1CH2CH2NH2脑磷脂脑磷脂 卵磷脂广布于动物体的脑、精液、红细胞、肾上腺等卵磷脂广布于动物体的脑、精液、红细胞、肾上腺等组织中，在卵黄中的含量可高达组织中，在卵黄中的含量可
17、高达8%10%。脑磷脂是动植物体中含量十分丰富的磷脂。脑磷脂是动植物体中含量十分丰富的磷脂。第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 一、脂肪的酶促降解一、脂肪的酶促降解 脂肪在脂肪酶催化下水解，动物组织中存在脂肪在脂肪酶催化下水解，动物组织中存在甘油三酯甘油三酯脂肪酶脂肪酶、甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶和和甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶，此三种酶，此三种酶逐步将脂肪水解为甘油和游离脂肪酸。逐步将脂肪水解为甘油和游离脂肪酸。甘油三酯甘油三酯OCR2OCCH2CH2HOOCCOOR1R3甘油二酯甘油二酯OCR2OCCH2CH2HOOHCOR1甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶H2OR3COOH甘油单酯
18、甘油单酯OCR2OCCH2CH2HOHOH甘油甘油CHCH2CH2OHOHOH甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶H2OR1COOH甘油单酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶H2OR2COOH二，甘油的氧化分解及转化二，甘油的氧化分解及转化甘油甘油CCH2CH2OHOHOHH甘油激酶ATPADP-磷酸磷酸甘油甘油CCH2OPO3-2CH2OHOHH磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH+H+磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮CCH2OPO3-2CH2OHO3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖异生作用葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoATCACO2+H2O磷酸丙糖异构酶1mol甘油彻底氧化净生成18.5molATP 三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸
19、的氧化 生物体内脂肪酸的氧化分解有生物体内脂肪酸的氧化分解有氧化、氧化、氧化和氧化和氧化氧化等几条不同的代谢途径，但等几条不同的代谢途径，但氧化是最重要的且占比例氧化是最重要的且占比例最大的代谢途径。下面将对最大的代谢途径。下面将对氧化和不饱和脂肪酸作一氧化和不饱和脂肪酸作一介绍。介绍。（一）（一）饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的氧化作用氧化作用 脂肪酸脂肪酸在一系列酶的催化下，在一系列酶的催化下，碳原子发生氧化，继碳原子发生氧化，继而碳链在而碳链在碳原子核碳原子核碳原子间断裂，每次均生成一个碳原子间断裂，每次均生成一个二碳片断二碳片断乙酰乙酰CoA和较原来少两个碳原子的和较原来少两个碳原子的脂酰脂酰
20、CoA的过程，叫脂肪酸的的过程，叫脂肪酸的氧化作用氧化作用。真核生物的脂肪。真核生物的脂肪酸分解代谢发生在线粒体基质中，而原核生物发生在细酸分解代谢发生在线粒体基质中，而原核生物发生在细胞溶胶中。胞溶胶中。1、脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸在进入线粒体基质前，在与脂肪酸在进入线粒体基质前，在与内质网或线粒体外膜相连的内质网或线粒体外膜相连的脂酰辅酶脂酰辅酶A合成酶合成酶（又叫（又叫脂脂肪酸硫激酶肪酸硫激酶）的催化下，先被活化成脂酰的催化下，先被活化成脂酰CoA。由于。由于反应生成的反应生成的ppi立即被水解为两分子的立即被水解为两分子的pi,使总反应不可使总反应不可逆，但总反应是在逆，但总反
21、应是在无机焦磷酸酶无机焦磷酸酶催化焦磷酸释放的能量催化焦磷酸释放的能量驱动完成的。驱动完成的。R CH2CH2CH2COO-+ATPR CH2CH2CH2CO AMP+ppi脂肪酸脂酰腺苷酸+CoAR CH2CH2CH2CO AMPR CH2CH2CH2COSCoA+AMP脂酰腺苷酸脂酰辅酶A 每活化每活化1分子脂肪酸消耗两个高能磷酸键，相当于消分子脂肪酸消耗两个高能磷酸键，相当于消耗耗2分子分子ATP.2、脂肪酸的转运脂肪酸的转运 10个碳原子以下的脂酰个碳原子以下的脂酰CoA分子可分子可以渗透通过线粒体内膜，但长链的以渗透通过线粒体内膜，但长链的脂酰脂酰CoA分子就不分子就不能轻易地通过线
22、粒体内膜。需要在能轻易地通过线粒体内膜。需要在肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶的的催化下与极性的肉碱分子结合。肉碱在植物和动物组催化下与极性的肉碱分子结合。肉碱在植物和动物组织中都存在。肉碱脂酰转移酶有肉碱脂酰转移酶织中都存在。肉碱脂酰转移酶有肉碱脂酰转移酶和和肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶两种。转运由一种特异的载体蛋白两种。转运由一种特异的载体蛋白完成。完成。肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶脂酰辅酶A肉碱R COSCoA+CH3NCH3CH3CH2CHOHCH2COO-+CH3NCH3CH3CH2CHOCH2COO-+COR+CoASH脂酰肉碱R COS CoACoA SHR CO肉碱肉碱肉碱R CO
23、肉碱R COS CoACoA SH线粒体内膜线粒体内膜膜间隙膜间隙线粒基质体线粒基质体肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶载体蛋白载体蛋白 2、饱和脂肪酸饱和脂肪酸氧化作用的反应过程氧化作用的反应过程 （1）氧化（第一次脱氢反应）氧化（第一次脱氢反应）在在脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶催催化下，化下，脂酰脂酰CoA在在、碳原子上脱去碳原子上脱去2个氢原子，生成个氢原子，生成、-烯脂酰烯脂酰CoA和和FADH2.FADH2氧化生成氧化生成1.5分子分子ATP.(2)水化反应水化反应 在在烯脂酰烯脂酰CoA水化酶水化酶催化下，催化下，、-烯烯脂酰脂酰CoA加水生成加水生成-羟脂酰羟
24、脂酰CoA。RCH2CH2COSCoAR CCOC SCoAHH脂酰CoA脱氢酶FADFADH2、-烯脂酰烯脂酰CoACoA脂酰脂酰CoAR CCOC SCoAHHH2OH2O、-烯脂酰烯脂酰CoACoAR C C C SCoAHHHOHO-羟脂酰羟脂酰CoACoA （3）再氧化（第二次脱氢反应）再氧化（第二次脱氢反应）在在-羟脂酰羟脂酰CoA硫硫解酶解酶的催化下，的催化下，-羟脂酰羟脂酰CoA的的碳原子及羟基脱氢，碳原子及羟基脱氢，生成生成酮脂酰酮脂酰CoA和和NADH+H+,NADH+H+进入呼吸链进入呼吸链氧化生成氧化生成2.5分子分子ATP。RC C CSCoAHHHOHO-羟脂酰羟脂
25、酰CoARC C CSCoAHHOO-酮脂酰酮脂酰CoANAD+NADH+H+(4)硫解反应硫解反应 在在-酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶硫解酶的催化下，的催化下，-酮脂酮脂酰酰CoA受受CoA的作用发生硫解，生成乙酰的作用发生硫解，生成乙酰CoA和比原来和比原来少两个碳原子的脂酰少两个碳原子的脂酰CoA。RC C CSCoAHHOO-酮脂酰酮脂酰CoA+CoAR C SCoAO脂酰脂酰CoA+CH3COS CoA 少两个碳原子的脂酰少两个碳原子的脂酰CoA又进入下一步的又进入下一步的氧化作用，氧化作用，每重复一轮均生成每重复一轮均生成1 1分子乙酰分子乙酰CoA、1分子分子NADH+HNADH+H
26、+、1 1分分子子FADH2和比原来少两个碳原子的脂酰和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。如此循。如此循环直至完全降解为乙酰环直至完全降解为乙酰CoA为止。以软脂酸为例看饱和为止。以软脂酸为例看饱和脂肪酸脂肪酸氧化（氧化（7 7轮）的总反应。轮）的总反应。C15H31COOH+8CoASH+ATP+7FAD+7NAD+7H2O8CH3COSCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+3 3、脂肪酸、脂肪酸氧化作用小结：氧化作用小结：（1 1）脂肪酸）脂肪酸氧化作用前必须活化为脂酰氧化作用前必须活化为脂酰CoACoA，且，且仅需活化一次，相当于消耗仅需活化一次，相当于消耗2 2分子分子
27、ATPATP。（2 2）脂酰）脂酰CoACoA经肉碱携带，以脂酰肉碱形式从胞液经肉碱携带，以脂酰肉碱形式从胞液进入线粒体基质氧化。进入线粒体基质氧化。（3 3）脂肪酸）脂肪酸氧化作用在线粒体基质中包括氧化作用在线粒体基质中包括4 4步酶步酶促反应：氧化、水化、再氧化、硫解。促反应：氧化、水化、再氧化、硫解。（4 4）氧化作用每循环一次：氧化作用每循环一次：2次脱氢，生成次脱氢，生成1分子分子FADH2和和1分子分子NADH+H+,它们进入电子传递链，共产它们进入电子传递链，共产生生4分子分子ATP。（5)5)氧化作用每循环一轮，产生氧化作用每循环一轮，产生1分子乙酰分子乙酰CoA，进，进入入T
28、CA循环彻底氧化共产生循环彻底氧化共产生10分子分子ATP.（6 6）第一次脱氢反应生成反式烯脂酰）第一次脱氢反应生成反式烯脂酰CoA，水化反水化反应生成应生成-羟脂酰羟脂酰CoA。4、脂肪酸彻底氧化的能量计算脂肪酸彻底氧化的能量计算软脂酸（软脂酸（C16)8 乙酰乙酰CoA7FADH27 NADH+H+8 FADH224 NADH+H+8 GTP8 ATP8 1.5ATP242.5ATP7 2.5ATP7 1.5ATP-2 ATP活化氧化再氧化硫解水化 （二）不饱和脂肪酸的氧化（二）不饱和脂肪酸的氧化 不饱和脂肪酸的氧化也是发生在线粒体内，其活化和不饱和脂肪酸的氧化也是发生在线粒体内，其活化
29、和转运都与饱和脂肪酸相同，但经转运都与饱和脂肪酸相同，但经氧化作用降解时还需氧化作用降解时还需要另外两个酶的作用：要另外两个酶的作用：异构酶异构酶和和还原酶还原酶。1、单不饱和脂肪酸氧化（以油酸为例）单不饱和脂肪酸氧化（以油酸为例）COSCoA2345678918COSCoA2312453HSCoA3CH3COSCoA油脂酰油脂酰CoA顺式顺式3-烯脂酰烯脂酰CoACOSCoA231245顺式顺式3-烯脂酰烯脂酰CoACOSCoA231245反式反式2-烯脂酰烯脂酰CoA顺顺3-反反2-烯脂酰烯脂酰CoA异构酶异构酶烯脂酰烯脂酰CoA水化酶水化酶COSCoA2-羟脂酰羟脂酰CoAOH5HSCo
30、A5CH3COSCoACH3COSCoA亚油脂酸的氧化途径亚油脂酸的氧化途径 四、乙醛酸循环四、乙醛酸循环 在高等植物萌发的种子，特别是高含油量的种子中，在高等植物萌发的种子，特别是高含油量的种子中，检测到乙醛酸循环；在细菌、藻类的生育过程中也发检测到乙醛酸循环；在细菌、藻类的生育过程中也发现有乙醛酸循环。现有乙醛酸循环。在乙醛酸循环中，存在两种重要的酶，在乙醛酸循环中，存在两种重要的酶，异柠檬酸裂解异柠檬酸裂解酶酶和和苹果酸合酶苹果酸合酶。异柠檬酸裂解酶转化异柠檬酸。异柠檬酸裂解酶转化异柠檬酸 为琥为琥珀酸和乙醛酸珀酸和乙醛酸;苹果酸合酶催化一个和柠檬酸合成酶相苹果酸合酶催化一个和柠檬酸合成
31、酶相似的反应，催化乙酰似的反应，催化乙酰CoA CoA 和乙醛酸和乙醛酸 形成苹果酸。形成苹果酸。CH2CH2COOHCOOH琥珀酸CCH2COOHCOOHO草酰乙酸CH2CH2CCOOHCOOHCOOHHO柠檬酸CHCH2CHCOOHCOOHCOOHHO异柠檬酸CHOCOOH乙醛酸CHCH2COOHCOOHHO苹果酸CH3COSCoA脂酰CoA氧化NAD+NADH+H+CoASHCoASH柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶苹果酸合酶苹果酸合酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶乙醛酸循环 乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰CoACoA转变成
32、一分转变成一分子琥珀酸。其总反应为：子琥珀酸。其总反应为：琥珀酸由乙醛酸循环转移到线粒体，在线粒体中经三琥珀酸由乙醛酸循环转移到线粒体，在线粒体中经三羧酸循环的部分反应转变为草酰乙酸；草酰乙酸转移羧酸循环的部分反应转变为草酰乙酸；草酰乙酸转移到细胞质中，由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化脱羧生到细胞质中，由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖经糖成磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖经糖异生作用转变为异生作用转变为6-磷酸葡萄糖，进一步形成蔗糖。磷酸葡萄糖，进一步形成蔗糖。延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧
33、酸循环循环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸丙酮酸合合成成植物和微植物和微生物生物6-6-磷酸果糖磷酸果糖蔗蔗糖糖 乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸循环的生物学意义 由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线粒体中通过由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线粒体中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸，然后进入细胞质，三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸，然后进入细胞质，沿糖异生途径转变成糖类。沿糖异生途径转变成糖类。乙醛酸循环中有苹果酸中间体，它也可以到细胞质中异乙醛酸循环
34、中有苹果酸中间体，它也可以到细胞质中异生成糖，但它需要及时回补，以保证循环的正常进行，生成糖，但它需要及时回补，以保证循环的正常进行，这仍来自循环的产物琥珀酸在线粒体中的转变。这仍来自循环的产物琥珀酸在线粒体中的转变。琥珀酸可异生成糖并以蔗糖的形式运至种苗的其它组琥珀酸可异生成糖并以蔗糖的形式运至种苗的其它组织供给它们生长所需的能源和碳源；而当种子萌发终止、织供给它们生长所需的能源和碳源；而当种子萌发终止、贮脂耗尽，同时叶片能进行光合作用时，植物的能源和贮脂耗尽，同时叶片能进行光合作用时，植物的能源和碳源可以由太阳光和碳源可以由太阳光和CO2获得时，乙醛酸体的数量迅速获得时，乙醛酸体的数量迅速
35、下降以至完全消失。下降以至完全消失。对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能以乙酸盐对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能以乙酸盐为能源和碳源生长。为能源和碳源生长。第三节第三节 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢 生物体内脂肪的合成十分活跃，特别是动物的肝脏和生物体内脂肪的合成十分活跃，特别是动物的肝脏和脂肪组织是合成脂肪最活跃的组织。油料作物成熟期，脂肪组织是合成脂肪最活跃的组织。油料作物成熟期，脂肪的合成也非常活跃。脂肪合成的直接原料是脂肪的合成也非常活跃。脂肪合成的直接原料是-磷磷酸甘油和脂酰酸甘油和脂酰CoA.一、一、-磷酸甘油的合成磷酸甘油的合成 在生物体中，在生物体中，-磷酸甘油主要来自
36、于糖酵解途径的磷酸甘油主要来自于糖酵解途径的中间产物中间产物磷酸二羟丙酮的还原。磷酸二羟丙酮的还原。CH2OHCH2OPO3H2CO磷酸二羟丙酮CH2OHCH2OPO3H2CHOH-磷酸甘油-磷酸甘油脱氢酶NADH+H+NAD+糖酵解途径葡萄糖 二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成 脂肪酸的生物合成是一个比较复杂的过程，进行的脂肪酸的生物合成是一个比较复杂的过程，进行的场场所所主要在胞液中主要在胞液中，由乙酰由乙酰CoA提供提供碳源碳源，NADPH+H+提供提供还原力还原力，ATP提供提供能量能量，并需要，并需要CO2的参与。的参与。实验证明，在生物体内首先合成实验证明，在生物体内首先合成
37、C16饱和脂肪酸（软脂饱和脂肪酸（软脂酸），然后再转变为更长碳链的饱和脂肪酸及不饱和脂酸），然后再转变为更长碳链的饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸。肪酸。（一）饱和脂肪酸（一）饱和脂肪酸软脂酸的从头合成软脂酸的从头合成 1、乙酰乙酰CoA的转运的转运 脂肪酸从头合成的碳源乙酰脂肪酸从头合成的碳源乙酰CoA主要来自于主要来自于丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸氧化、和氨基酸氧化、和氨基酸氧化等反应。氧化等反应。乙酰乙酰CoA不能穿过线粒体内膜到胞液中，因此它需借助不能穿过线粒体内膜到胞液中，因此它需借助“柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭”进入胞液。其过程为：进入胞液。其过程为：线粒体内的乙酰线粒体内的乙酰
38、CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸；与草酰乙酸缩合成柠檬酸；柠檬酸经线粒体内膜上的三羧酸载体转运到胞液中柠檬酸经线粒体内膜上的三羧酸载体转运到胞液中；转运到胞液中的柠檬酸经柠檬酸裂解酶的催化裂解为转运到胞液中的柠檬酸经柠檬酸裂解酶的催化裂解为草酰乙酸和乙酰草酰乙酸和乙酰CoA，此步反应消耗，此步反应消耗ATP;草酰乙酸经还原后再氧化脱羧生成丙酮酸，丙酮酸进草酰乙酸经还原后再氧化脱羧生成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体后，在丙酮酸羧化酶催化下重新生成草酰乙酸，入线粒体后，在丙酮酸羧化酶催化下重新生成草酰乙酸，又可继续参加乙酰又可继续参加乙酰CoA的转运。的转运。线粒体内膜线粒体基质胞液柠檬酸柠檬酸草酰乙酸丙酮
39、酸乙酰CoA丙酮酸苹果酸草酰乙酸苹果酸CO2ATPADP+PiNADPH+H+NADP+脂肪酸合成乙酰CoA+CO2CoASHATPADP+Pi三羧酸载体乙酰乙酰CoA的转运的转运柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸酶苹果酸酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶2、丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的合成的合成 软脂酸的合成共需软脂酸的合成共需8 8个乙酰个乙酰CoA，其中只有，其中只有1分子以分子以乙酰乙酰CoA的形式参与合成，其的形式参与合成，其余的余的乙酰乙酰CoA均以丙二酸单酰均以丙二酸单酰CoA的形式参与合成。的形式参与合
40、成。在乙酰在乙酰CoA羧化酶的催化下，乙酰羧化酶的催化下，乙酰CoA和和HCO3-羧化羧化形成丙二酸单酰形成丙二酸单酰CoA。CH3COSCoA+HCO3-+H+ATP乙酰CoA羧化酶COOHCH2COSCoA+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA 3、脂肪酸从头合成的反应过程脂肪酸从头合成的反应过程 生物体的脂肪酸合成生物体的脂肪酸合成是由是由脂肪酸合酶复合体脂肪酸合酶复合体催化的。脂肪酸的合成是锚定在催化的。脂肪酸的合成是锚定在一个一个酰基载体蛋白（酰基载体蛋白（ACPACP）上进行的。上进行的。ACPACP和和COACOA一样，一样，含有一个含有一个磷酸泛酰巯
41、基乙胺基团磷酸泛酰巯基乙胺基团，它可与酰基形成硫脂，它可与酰基形成硫脂键。磷酸泛酰巯基乙胺基团与键。磷酸泛酰巯基乙胺基团与ACPACP的的Ser-OHSer-OH基酯化，而基酯化，而在在CoA中它与中它与AMP以磷酯键相连。以磷酯键相连。ATP、Mg、生物素HSCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOC CHOHCH3CH3CH2O POOO CH2SerACP泛酸磷酸泛酸巯基乙胺HSCH2CH2NHCOCH2CH2NHCOC CHOHCH3CH3CH2O POOO POOOHAHCH22-O3POOHHHOACP中央巯基中央巯基SH外围巯基外围巯基SH脂肪酸合酶复合体结构模式脂肪酸合酶复合体
42、结构模式乙酰乙酰CoA:ACP转移酶转移酶丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACP转移酶转移酶-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶 烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶（1 1）起始反应）起始反应 在在乙酰乙酰CoA-ACP转酰基酶转酰基酶的催化下，将的催化下，将乙酰乙酰CoA上的乙酰基转移到上的乙酰基转移到ACP的磷酸泛酰巯基乙胺的的磷酸泛酰巯基乙胺的-SH上，然后再将其转移到上，然后再将其转移到-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶的半胱氨的半胱氨酸的酸的-SH上。上。CH3COSCoA+ACP-SH乙酰CoA-ACP转酰基酶CH3COSACP
43、+CoASHCH3COSACP-酮脂酰-ACP合酶(H-S-E)ACPSHCH3CO-S-E（2 2）丙二酸单酰基的转移）丙二酸单酰基的转移 在在丙二酸单酰丙二酸单酰CoA-ACP转酰转酰基酶基酶的催化下，丙二酸单酰的催化下，丙二酸单酰CoA的丙二酸单酰基转移到的丙二酸单酰基转移到ACP上生成丙二酸单酰上生成丙二酸单酰-ACP。COOHCH2COSCoA丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA+ACP-SHCOOHCH2COSACP丙二酸单酰丙二酸单酰ACPACP丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶+CoASH （3 3）缩合反应）缩合反应-酮脂酰酮脂酰ACP合酶上的乙酰基与合酶上的乙酰基与ACP上的丙二
44、酸单酰基缩合成乙酰乙酰上的丙二酸单酰基缩合成乙酰乙酰ACP,同时释放出同时释放出-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶和合酶和CO2.COOHCH2COSACP丙二酸单酰丙二酸单酰ACPCH3CO-S-E+(H-S-E)CO2CH3CCH2C SACPOO乙酰乙酰乙酰乙酰ACPCH3CCH3C SACPOO乙酰乙酰乙酰乙酰ACP(4)(4)第一次还原反应第一次还原反应 乙酰乙酰乙酰乙酰ACP在在-酮脂酰酮脂酰-ACP还还原酶原酶的催化下，由的催化下，由NADPH+H+提供氢，被还原为提供氢，被还原为-羟羟丁酰丁酰-ACP。-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶NADPH+H+NADP+CH3CHCH3
45、CSACPO-羟丁酰羟丁酰-ACPOH（5 5）脱水反应）脱水反应-羟丁酰羟丁酰-ACP在在-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水脱水酶酶的催化下，的催化下，-羟丁酰羟丁酰-ACP脱水脱水生成生成2 2-反烯丁酰反烯丁酰-ACP。CH3CHCH3CSACPO-羟丁酰羟丁酰-ACPOH-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶H2OCHCH3CHCOSACP2 2-反烯丁酰反烯丁酰-ACP（6 6）第二次还原反应）第二次还原反应 2-反烯丁酰反烯丁酰-ACP在在烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶催化下，由催化下，由NADPH+H+提供氢，被还原为提供氢，被还原为丁酰丁酰-ACP.CHCH3CHCOSACP2 2-反烯
46、丁酰反烯丁酰-ACP烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶NADPH+H+NADP+CH3CH2CH2-C-S-ACPO丁酰丁酰-ACP 上述上述6步反应为一次循环，产生的丁酰步反应为一次循环，产生的丁酰-ACP作为第二作为第二次循环的起始物，与丙二酸单酰次循环的起始物，与丙二酸单酰-ACP再经缩合、还原、再经缩合、还原、脱水、再还原生成乙酰脱水、再还原生成乙酰-ACP。如此循环，直至合成软。如此循环，直至合成软脂酸脂酸-ACP.软脂酸软脂酸-ACP经软脂酰硫酯酶催化生成游离的软脂酸。经软脂酰硫酯酶催化生成游离的软脂酸。由乙酰由乙酰CoA合成软脂酸的总反应为：合成软脂酸的总反应为：8CH3COSCo
47、A+7ATP+14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH+8CoASH+14NADP+6H2O+7ADP+7PiCH3COSCoA+HCO3-+H+COOHCH2COSCoACOOHCH2COSACP丙二酸单酰丙二酸单酰ACPACPCH3COSCoA+ACP-SHCH3COSACPCH3CO-S-ECH3CCH2C SACPOO乙酰乙酰乙酰乙酰ACPCH3CHCH3CSACPO-羟丁酰羟丁酰-ACPOHCHCH3CHCOSACP2-反烯丁酰反烯丁酰-ACPCH3CH2CH2-C-S-ACPO丁酰丁酰-ACPH2O乙酰乙酰CoA乙酰乙酰ACP丙二酸单酰丙二酸单酰CoACH3CH2(CH2)13COSACP软脂酰软脂酰ACPCoASHH-S-EACPSHCO2ATPADP+PiACPSHCoASHNADPH+H+NADP+NADPH+H+NADP+CH3CH2(CH2)13COO-软脂酸软脂酸H2OH-SACP
