1、脂类代谢脂类代谢 Metabolism of Lipids 第十一章第十一章 生物化学与分子生物学系生物化学与分子生物学系 陈瑜陈瑜 2 脂质的基本特点 脂质的基本特点 不溶于水 不溶于水 能溶解于一种或一种以上的有机溶剂 能溶解于一种或一种以上的有机溶剂 分子中常含有脂肪酸或能与脂肪酸起酯化反应 分子中常含有脂肪酸或能与脂肪酸起酯化反应 能被生物体所 能被生物体所利用利用 分类 分类 脂肪 脂肪 类脂：固醇及其酯、磷脂和糖脂等 类脂：固醇及其酯、磷脂和糖脂等 脂肪酸及其衍生物 脂肪酸及其衍生物 脂类代谢概况脂类代谢概况 3 脂蛋白是脂质基本转运形式脂蛋白是脂质基本转运形式 血浆脂蛋白血浆脂蛋
2、白 组成 组成 脂质 脂质 载脂蛋白 载脂蛋白，如，如apo A, B, C, D, E apo A, B, C, D, E等 等 在各组织器官之间转运脂质 在各组织器官之间转运脂质 第一节第一节 脂质的消化吸收脂质的消化吸收 Digestion and Absorption of Lipids 5 条件条件 乳化剂（胆汁酸盐等）的乳化剂（胆汁酸盐等）的乳化作用乳化作用； 脂质消化酶脂质消化酶的催化的催化 部位部位 主要在主要在小肠上段小肠上段 一、食物脂质的消化一、食物脂质的消化 6 胆盐在脂肪消化中的作用胆盐在脂肪消化中的作用 乳化乳化 消化酶消化酶 甘油三酯甘油三酯 食物中的脂类食物中的
3、脂类 2 2- -甘油一酯甘油一酯 + 2 FFA+ 2 FFA 磷脂磷脂 溶血磷脂溶血磷脂 + FFA+ FFA 磷脂酶磷脂酶A2A2 胆固醇酯胆固醇酯 胆固醇酯酶胆固醇酯酶 胆固醇胆固醇 + FFA+ FFA 胰脂酶胰脂酶 辅脂酶辅脂酶 微团微团 (micelles)(micelles) 消化脂类的酶消化脂类的酶 8 辅脂酶是胰脂酶对辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋脂肪消化不可缺少的蛋 白质辅因子白质辅因子，分子量约分子量约1010, ,000000。辅脂酶在胰腺辅脂酶在胰腺 泡中以泡中以酶原形式合成酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠随胰液分泌入十二指肠。 后后，辅脂酶原被胰蛋白酶辅脂
4、酶原被胰蛋白酶NN端切下五肽而被激端切下五肽而被激 活活。辅脂酶辅脂酶本身不具脂肪酶的活性本身不具脂肪酶的活性，但具有与但具有与 甘油三酯和胰脂酶结合的结构域甘油三酯和胰脂酶结合的结构域。 辅脂酶辅脂酶 9 脂肪与类脂的消化产物脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯包括甘油一酯、 脂酸脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸中链脂酸 ( (6 6C C1010C)C)及短链脂酸及短链脂酸( (2 2C C4 4C)C)构成的的甘构成的的甘 油三酯与胆汁酸盐油三酯与胆汁酸盐，形成形成混合微团混合微团(mixed micelles)，被被肠粘膜细胞吸收肠粘膜细胞吸收。 消化的产物消化
5、的产物 10 十二指肠下段及空肠上段。十二指肠下段及空肠上段。 中链及短链中链及短链脂酸构成的脂酸构成的TG 乳化乳化 吸收吸收 脂肪酶脂肪酶 甘油甘油 + FFA+ FFA 门静脉门静脉 血循环血循环 肠粘膜肠粘膜 细胞细胞 吸收部位吸收部位 吸收方式吸收方式 二、吸收的脂质经再合成进入血液循环二、吸收的脂质经再合成进入血液循环 长链长链脂酸及脂酸及2-甘油一酯甘油一酯 肠粘膜细胞肠粘膜细胞 （酯化成（酯化成TGTG） 胆固醇及游离脂酸胆固醇及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞 （酯化成（酯化成CECE） 淋巴管淋巴管 血循环血循环 乳糜微粒乳糜微粒 (chylomicron, CM) TG、C
6、E、PL + 载脂蛋白载脂蛋白(apo) B48(apo) B48、 C、A、A 溶血磷脂及游离脂酸溶血磷脂及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞 （酯化成（酯化成PLPL） 12 CoA + RCOOH RCOCoA 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA R3COCoA CoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CHCH 2 2 OH OH CHCH 2 2 OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O = CHCH 2 2 OH OH CHCH 2 2 OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O = C
7、HCH 2 2 OH OH CHCH 2 2 OO- -C C- -R R 2 2 CHOCHO- -C C- -R R1 1 O = O = CHCH 2 2 OH OH CHCH 2 2 OO- -C C- -R R 2 2 CHOCHO- -C C- -R R1 1 O = O = CHCH 2 2 OO- -C C- -R R3 3 CHCH 2 2 OO- -C C- -R R2 2 CHOCHO- -C C- -R R1 1 O = O = O = 甘油一酯途径甘油一酯途径（甘油三酯的再合成（甘油三酯的再合成) ) 甘 油 三 酯 的 消 化 与 吸 收 甘 油 三 酯 的 消 化
8、 与 吸 收 14 小肠是介于机体内外脂质间的选择性屏障小肠是介于机体内外脂质间的选择性屏障 通过屏障脂质过多：体内脂质堆积，发生疾病通过屏障脂质过多：体内脂质堆积，发生疾病 通过屏障脂质过少：营养障碍通过屏障脂质过少：营养障碍 小肠脂质消化吸收能力的可塑性很大小肠脂质消化吸收能力的可塑性很大 脂质可刺激并增加脂质可刺激并增加小肠对脂质消化吸收能力小肠对脂质消化吸收能力 三、脂质消化吸收在维持机体脂质平衡三、脂质消化吸收在维持机体脂质平衡 中具有重要作用中具有重要作用 15 小肠脂质消化吸收能力调节的可能机制小肠脂质消化吸收能力调节的可能机制 脂质刺激小肠黏膜细胞脂质刺激小肠黏膜细胞多基因表达
9、谱多基因表达谱协调变化；协调变化； 小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞分泌一些物质分泌一些物质，调节脂质消化吸收，调节脂质消化吸收 能力；能力； 第二节第二节 甘油三酯代谢甘油三酯代谢 Metabolism of Triglycerides 17 脂肪组织：脂肪组织：主要以主要以葡萄糖葡萄糖为原料合成脂肪，也利用为原料合成脂肪，也利用 CMCM或或VLDLVLDL中的中的FAFA合成脂肪。合成脂肪。 一、甘油三酯合成途径一、甘油三酯合成途径 肝脏：肝脏：肝内质网肝内质网以以葡萄糖葡萄糖为原料合成脂肪为原料合成脂肪合成的合成的 TGTG，组成，组成VLDLVLDL入血。入血。 小肠粘膜：小肠粘膜：利用脂肪
10、利用脂肪消化产物再合成消化产物再合成脂肪脂肪TGTG ， 组成组成CMCM经淋巴入血。经淋巴入血。 （一）甘油三酯合成的主要场所（一）甘油三酯合成的主要场所 18 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 CMCM中的中的FFAFFA（来自食物脂肪）（来自食物脂肪） 1. 甘油一酯途径甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）（小肠粘膜细胞） 2. 甘油二酯途径甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）（肝、脂肪细胞） （二）合成原料（二）合成原料 （三）合成基本过程（三）合成基本过程 19 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP Mg2+ 甘油一酯途径（甘油一酯途径（小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞）
11、1. 1.脂肪酸脂肪酸活化活化成脂酰成脂酰CoACoA 脂肪酸脂肪酸 + CoA-SH 脂酰脂酰CoA PPi 20 甘油一酯途径以甘油一酯途径以甘油一酯甘油一酯为起始物为起始物 在在小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞进行进行 以以脂酰脂酰CoACoA酯化酯化甘油一酯合成甘油三酯甘油一酯合成甘油三酯 脂酰脂酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA CH CH 2 2 OH OH CH CH 2 2 OH OH CHO CHO - - C C - - R R 1 1 O = CH CH 2 2 OH OH CH CH 2 2 OH OH CHO CHO - - C C - - R R 1 1 O =
12、 R3COCoA CoA 脂酰脂酰CoA 转移酶转移酶 CH CH 2 2 OH OH CH CH 2 2 O O - - C C - - R R 2 2 CHO CHO - - C C - - R R 1 1 O = O = CH CH 2 2 OH OH CH CH 2 2 O O - - C C - - R R 2 2 CHO CHO - - C C - - R R 1 1 O = O = CH CH 2 2 O O - - C C - - R R 3 3 CH CH 2 2 O O - - C C - - R R 2 2 CHO CHO - - C C - - R R 1 1 O =
13、O = O = 21 甘油二酯途径以甘油二酯途径以3 3- -磷酸甘油磷酸甘油为起始物为起始物 在在肝细胞及脂肪细胞肝细胞及脂肪细胞进行进行 以以脂酰脂酰CoACoA先后酯化先后酯化3 3- -磷酸甘油磷酸甘油及及甘油二酯甘油二酯 合成甘油三酯合成甘油三酯 甘甘 油油 二二 酯酯 途途 径径 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R1COCoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷脂酸 磷酸酶磷酸酶 Pi 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油
14、油 PiPiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油 O = PiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油 O = PiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油 PiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -
15、C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油 O = Pi CHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O = 磷磷脂脂酸酸 O = Pi CHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O = 磷磷脂脂酸酸 CHCH 2 2 OH OH CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O = O = 1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯 CH
16、CH 2 2 OO- -C C- -R R3 3 CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O = O = O = 甘甘油油三三酯酯 CHCH 2 2 OO- -C C- -R R3 3 CHCH 2 2 OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O = O = O = 甘甘油油三三酯酯 23 3 3- -磷酸甘油磷酸甘油主要来自主要来自糖代谢糖代谢。 肝、肾肝、肾等组织含有等组织含有甘油激酶甘油激酶，可利用游离甘油。，可利用游离甘油。 甘油激酶（肝、肾）甘油激酶（肝、肾） ATP ADP CHCH
17、2 2 OH OH CHCH 2 2 OH OH CHOH CHOH 游游离离甘甘油油 PiPiCHCH 2 2 OO- - CHCH 2 2 OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油 24 肝、肾等组织肝、肾等组织： 含含甘油激酶甘油激酶，能催化游离，能催化游离甘油磷酸化甘油磷酸化生生成成甘甘 油油- -3 3- -磷酸磷酸，供甘油三酯合成。，供甘油三酯合成。 脂肪细胞脂肪细胞： 缺乏甘油激酶，不能直接利用甘油缺乏甘油激酶，不能直接利用甘油合成甘油合成甘油 三酯。三酯。 25 组织：肝（主要）、脂肪等组织：肝（主要）、脂肪等 亚细胞：胞液（主要亚细胞：胞液（主要合成合成161
18、6碳的软脂肪酸碳的软脂肪酸) ) 肝线粒体，内质网（碳链延长）肝线粒体，内质网（碳链延长） 二、内源性脂肪酸由脂酰二、内源性脂肪酸由脂酰CoACoA在在 脂肪酸合酶体系脂肪酸合酶体系催化下合成催化下合成 （一）（一）软脂肪酸的合成软脂肪酸的合成 1. 1. 合成部位合成部位 26 乙酰乙酰CoACoA、ATPATP、NADPH+HNADPH+H+ +、HCOHCO- -3 3 （ （COCO2 2）及）及MnMn2+ 2+等 等 2. 2. 合成原料合成原料 乙酰乙酰CoACoA需通过需通过柠檬酸柠檬酸- -丙酮酸丙酮酸循环转运循环转运 线线 粒粒 体体 膜膜 胞液胞液 线粒体基质线粒体基质
19、丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoACoA NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶苹果酸酶 CoA 乙酰乙酰CoA ATP AMP PPi ATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 苹果酸苹果酸 CO2 CO2 柠檬酸柠檬酸- -丙酮酸循环丙酮酸循环 28 酶酶-生物素生物素-CO2 + 乙酰乙酰CoA 酶酶-生物素生物素 + 丙二酰丙二酰CoACoA 酶酶-生物素生物素 + HCO3 酶酶-生物素生物素-CO2 ADP+Pi ATP 总反应式总反应式 丙二酰丙二酰CoA + ADP
20、 + Pi ATP + HCO3- + 乙酰乙酰CoA 软脂肪酸合成反应过程软脂肪酸合成反应过程 （1 1）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoACoA的合成的合成 由由乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶（acetyl CoA carboxylase）催化）催化 29 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是是 脂酸合成的脂酸合成的限速酶限速酶，存在于胞液中存在于胞液中，其辅基是其辅基是生生 物素物素，Mn2+是其激活剂是其激活剂。其活性受别构调节和磷其活性受别构调节和磷 酸化酸化、去磷酸化修饰调节去磷酸化修饰调节 。 30 （2 2）脂酸合成）脂酸合成 从从乙
21、酰乙酰CoACoA及丙二酰及丙二酰CoACoA合成长链脂酸合成长链脂酸，是，是 一个一个重复加成重复加成过程，每次过程，每次延长延长2 2个碳原子个碳原子。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。各种生物合成脂酸的过程基本相似。 31 有有7 7种酶蛋白种酶蛋白（脂肪酰基转移酶脂肪酰基转移酶、丙丙 二酰二酰CoA酰基转移酶酰基转移酶、-酮脂肪酰合成酶酮脂肪酰合成酶、 -酮脂肪酰还原酶酮脂肪酰还原酶、-羟脂酰基脱水酶羟脂酰基脱水酶、 脂烯酰还原酶和硫酯酶脂烯酰还原酶和硫酯酶），聚合在一起构聚合在一起构 成成多酶体系多酶体系。 软脂酸合成酶软脂酸合成酶 大肠杆菌大肠杆菌 三个结构域：三个结构域： 7种酶
22、活性都在一条多肽链上，属种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶多功能酶， 由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾首尾 相连组成的二聚体相连组成的二聚体。 高等动物高等动物 底物进入缩合单位底物进入缩合单位 还原单位还原单位 软脂酰释放单位软脂酰释放单位 其辅基是其辅基是4 -磷酸泛酰磷酸泛酰 氨基乙硫醇氨基乙硫醇, 是是脂酰基载体脂酰基载体。 酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP)(ACP) 34 软脂肪酸由软脂肪酸由 缩合缩合、还原还原、 脱 水脱 水 、 再 还再 还 原原4 4步基本反步基本反 应经应经7 7次循环次循环 合成合成 35 软脂肪酸合成的
23、总反应式：软脂肪酸合成的总反应式： CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+H+ CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP+ 36 1.1.内质网脂肪酸延长途径内质网脂肪酸延长途径 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA为二碳单位供体为二碳单位供体 由内质网脂肪酸延长酶系催化由内质网脂肪酸延长酶系催化 NADPH+HNADPH+H+ +供氢供氢 通过通过缩合、加氢、脱水及再加氢缩合、加氢、脱水及再加氢等反应，每轮等反应，每轮 延长延长2 2个碳原子个碳原子，可将脂肪酸延长至，可将脂肪酸延长至24碳，但以碳，但以
24、1818碳硬脂肪酸碳硬脂肪酸最多最多 （二）软脂肪酸延长（二）软脂肪酸延长 37 2 2、线粒体脂肪酸延长途径、线粒体脂肪酸延长途径 乙酰乙酰CoACoA为二碳单位供体为二碳单位供体 由线粒体脂肪酸延长酶系催化由线粒体脂肪酸延长酶系催化 由由NADPH+HNADPH+H+ +供氢供氢 通过缩合、加氢、脱水和再加氢（与通过缩合、加氢、脱水和再加氢（与- -氧化逆氧化逆 反应基本相似反应基本相似 ）反应，每轮）反应，每轮延长延长2 2个碳原子个碳原子，可，可 延长至延长至24或或26个碳原子，但仍以个碳原子，但仍以1818碳硬脂肪酸碳硬脂肪酸 最多最多 38 1.1.植物植物 含含9，12及及15
25、去饱和酶去饱和酶，能合成，能合成9 以以 上多不饱和脂肪酸上多不饱和脂肪酸 2.2.人体人体 缺乏缺乏9以以上去饱和酶上去饱和酶，只能合成软油酸只能合成软油酸 和油酸等单不饱和脂肪酸和油酸等单不饱和脂肪酸，多不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸 只能从食物（特别只能从食物（特别植物油脂植物油脂）摄取。）摄取。 （三）不饱和脂肪酸合成（三）不饱和脂肪酸合成 39 ATPATP、NADPH+HNADPH+H+ +及乙酰及乙酰CoACoA：脂肪酸合成原料，：脂肪酸合成原料， 能促进脂肪酸合成能促进脂肪酸合成 脂酰脂酰CoACoA：变构抑制乙酰：变构抑制乙酰CoA羧化酶，抑制羧化酶，抑制 脂肪酸合成脂肪酸合成
26、（四）脂肪酸合成受代谢物和激素调节（四）脂肪酸合成受代谢物和激素调节 1.1.代谢物通过改变代谢物通过改变原料供应量原料供应量和和乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶活活 性调节脂肪酸合成性调节脂肪酸合成 40 进食糖类食物进食糖类食物：糖代谢加强：糖代谢加强 NADPH+H+及乙酰及乙酰CoA供应增多，有利于脂肪酸合成供应增多，有利于脂肪酸合成 细胞内细胞内ATP增多，抑制异柠檬酸脱氢酶，导致柠檬酸增多，抑制异柠檬酸脱氢酶，导致柠檬酸 和异柠檬酸蓄积并从线粒体渗至胞液，变构激活乙酰和异柠檬酸蓄积并从线粒体渗至胞液，变构激活乙酰 CoA羧化酶，脂肪酸合成增加羧化酶，脂肪酸合成增加 高脂膳食和脂肪动
27、员高脂膳食和脂肪动员： 使细胞内脂酰使细胞内脂酰CoA增多，别构抑制乙酰增多，别构抑制乙酰CoA羧化酶，羧化酶， 抑制脂肪酸合成抑制脂肪酸合成 41 胰岛素胰岛素 诱导乙酰诱导乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶、羧化酶、脂肪酸合成酶、ATP- 柠檬酸裂解酶等合成，促进脂肪酸合成。柠檬酸裂解酶等合成，促进脂肪酸合成。 促进脂肪酸合成磷脂酸，增加脂肪合成。促进脂肪酸合成磷脂酸，增加脂肪合成。 增加脂肪组织脂蛋白脂酶活性，增加脂肪组增加脂肪组织脂蛋白脂酶活性，增加脂肪组 织对血液甘油三酯脂肪酸摄取，促使脂肪组织对血液甘油三酯脂肪酸摄取，促使脂肪组 织合成脂肪贮存。织合成脂肪贮存。 2.2.胰岛素是调节脂
28、肪酸合成的主要激素胰岛素是调节脂肪酸合成的主要激素 42 胰高血糖素胰高血糖素 增加蛋白激酶增加蛋白激酶A活性，使活性，使乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶磷酸磷酸 化降低活性，抑制脂肪酸合成。化降低活性，抑制脂肪酸合成。 减少肝细胞向血液释放脂肪。减少肝细胞向血液释放脂肪。 肾上腺素、生长素肾上腺素、生长素 抑制抑制乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶，调节脂肪酸合成，调节脂肪酸合成。 43 花生四烯酸花生四烯酸 前列腺酸前列腺酸 (20:4，5,8,11,14) 三、一些多不饱和脂肪酸衍生物三、一些多不饱和脂肪酸衍生物 （一）（一）前列腺素、血栓噁烷、白三烯前列腺素、血栓噁烷、白三烯是廿碳是廿碳
29、 多不饱和脂肪酸衍生物多不饱和脂肪酸衍生物 10 9 8 6 5 3 1 11 12 14 15 17 19 20 CH 3 3 COOH 9 7 5 3 1 11 13 15 17 19 10 COOH R 1 1 20 R 2 2 CH 3 3 44 合成原料合成原料： 花生四烯酸花生四烯酸 （三）（三）PGPG、TXTX和和LTLT具有很强具有很强生物活性生物活性 （二）（二）PGPG、TXTX和和LTLT 45 四、甘油三酯分解氧化四、甘油三酯分解氧化 （一）脂肪动员（一）脂肪动员 脂肪动员脂肪动员（fat mobilization）是指储存在脂是指储存在脂 肪细胞中的脂肪在肪细胞中的
30、脂肪在脂肪酶脂肪酶的作用下，逐步水的作用下，逐步水 解，释放出解，释放出游离脂肪酸和甘油游离脂肪酸和甘油供其他组织细供其他组织细 胞氧化利用的过程。胞氧化利用的过程。 甘油三酯甘油三酯 （脂肪细胞）（脂肪细胞） 甘油脂肪酸甘油脂肪酸 （供全身各组织细胞利用）（供全身各组织细胞利用） 46 激素敏感性脂肪酶激素敏感性脂肪酶（hormone sensitive lipase, HSL） 催化的反应：甘油三酯催化的反应：甘油三酯甘油二酯脂肪酸甘油二酯脂肪酸 脂肪动员的限速酶脂肪动员的限速酶 对多种对多种激素敏感激素敏感 47 脂解激素脂解激素 对抗脂解激素因子对抗脂解激素因子 关键酶关键酶 激素敏感
31、性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) 能促进脂肪动员的激素，如能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素胰高血糖素、 去甲肾上腺素、去甲肾上腺素、ACTH 、 TSH等。等。 抑制脂肪动员，如抑制脂肪动员，如胰岛素胰岛素、前列腺素、前列腺素E2、 烟酸等。烟酸等。 脂肪动员过程：脂肪动员过程： 脂解激素脂解激素-受体受体 G蛋白蛋白 AC ATP cAMP PKA + + + HSLa(无活性无活性) HSLb(有活性有活性) TG 甘油二酯甘油二酯 （DG） FFA 甘油一酯甘油一酯 FFA 甘油二酯脂肪
32、酶甘油二酯脂肪酶 甘油甘油 FFA 甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶 HSLHSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 49 甘油溶于水，直接由血液运送至肝、肾、肠等组织甘油溶于水，直接由血液运送至肝、肾、肠等组织。 ATP ADP 甘油激酶甘油激酶( (肝、肾、肠肝、肾、肠) ) NAD+ NADH+H+ 磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶 酵解途径酵解途径 CH2OH CH HO CH2OH 甘油甘油 CH2OH CH HO CH2O P 3 3- -磷酸甘油磷酸甘油 CH2OH C CH2O = O P 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 （二）甘油经转变为甘油（二）甘油经转变为甘油- -3
33、3- -磷酸后被利用磷酸后被利用 50 （三）（三）- -氧化是脂肪酸分解的基本形式氧化是脂肪酸分解的基本形式 1. 1. 脂肪酸活化为脂酰脂肪酸活化为脂酰CoACoA 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi 脂脂 肪肪 酸酸 RCH RCH 2 2 CH CH 2 2 C C - - OH OH O O = O O = 脂脂 酰酰 SCoA RCH RCH 2 2 CH CH 2 2 C C SCoA SCoA O O = O O = CoA-SH 部位：部位：线粒体外线粒体外 51 2.脂酰脂酰CoA经肉碱经肉碱转运进转运进 入线粒体入线粒体，是脂酸是脂酸-氧氧 化的主要化的主
34、要限速步骤限速步骤 肉 碱 脂 酰 转 移 酶肉 碱 脂 酰 转 移 酶 （carnitine acyl transferase ）是脂酸是脂酸-氧化的限速酶氧化的限速酶。 脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 L(+)-羟脂酰羟脂酰 CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+ NADH+H+ 2-烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶 H2O 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶 FAD FADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶 CoA-SH 脂酰脂酰CoA R CH 2 CH 2 CSCoA O = 反反 2-烯酰烯酰CoA R CH = CH CSCoA R CH = CH CSCoA O = L(+)-
35、羟脂酰羟脂酰CoA R CHOHCH 2 CSCoA O = 酮脂酰酮脂酰CoA R COCH 2 CSCoA O = 脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoACoA RCSCoA + CH 3 CO SCoA O = 3. 3. 脂酰脂酰CoACoA分解产生分解产生乙酰乙酰CoACoA、FADHFADH2 2和和NADHNADH 53 NADH + H+ FADH2 H2O 呼吸链呼吸链 1.5ATP H2O 呼吸链呼吸链 2.5ATP 乙酰乙酰CoACoA 彻底氧化彻底氧化 三羧酸循环三羧酸循环 生成酮体生成酮体 肝外组织氧化利用肝外组织氧化利用 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶 L(+)-羟脂酰羟脂酰
36、 CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+ NADH+H+ -烯酰烯酰CoA 水化酶水化酶 2 H2O FAD FADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶 CoA-SH 脂酰脂酰CoACoA 合成酶合成酶 肉 碱 转 运 载 体 肉 碱 转 运 载 体 ATP CoASH AMP PPi H2O 呼吸链呼吸链 1.5ATP H2O 呼吸链呼吸链 2.5ATP 线线 粒粒 体体 膜膜 TAC 脂脂 肪肪 酸酸 RCHRCH 2 2 CHCH 2 2 C C- -OH OH OO = OO = RCH=CHCSCoA O = RCH=CHCSCoA O = O = RCH2CH2CSCoA O = O =
37、RCHOHCH2CSCoA O = O = RCOCH2CSCoA O = O = RCSCoA+ CH3COSCoA O = O = RCH2CH2CSCoA O = O = 活化：活化：消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 - -氧化：氧化： 每轮循环每轮循环 四个重复步骤：四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：产物：1 1分子分子乙酰乙酰CoACoA 1 1分子分子少两个碳原子的脂酰少两个碳原子的脂酰CoACoA 1 1分子分子NADH+HNADH+H+ + 1 1分子分子FADHFADH2 2 4. 4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源脂酸氧化是体内能量的重
38、要来源 以以16碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例 56 7 7 轮循环产物：轮循环产物：8 8分子分子乙酰乙酰CoACoA 7 7分子分子NADH+HNADH+H+ + 7 7分子分子FADHFADH2 2 能量计算：能量计算： 生成生成ATPATP 8 810 + 710 + 72.5 + 72.5 + 71.5 = 1.5 = 108108 净生成净生成ATPATP 108 108 2 = 2 = 106106 57 软脂肪酸与葡萄糖在体内氧化产生软脂肪酸与葡萄糖在体内氧化产生ATPATP的比较的比较 软脂肪酸软脂肪酸 葡萄糖葡萄糖 以以1mol1mol计计 106 ATP106 AT
39、P 32 ATP32 ATP 以以100g100g计计 41.4 ATP41.4 ATP 17.8ATP17.8ATP 能量利用效率能量利用效率 33%33% 33%33% 58 （四）不同的氧化方式（四）不同的氧化方式 因因双键位置不同双键位置不同，不饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸-氧化产氧化产 生生顺式顺式3烯脂酰烯脂酰CoA或顺式或顺式2烯脂酰烯脂酰CoA，阻，阻 止止-氧化继续进行。氧化继续进行。 1. 1. 不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸- -氧化需转变构型氧化需转变构型 59 脂肪酸氧化酶催化；脂肪酸氧化酶催化； 以以FAD为辅基；为辅基； 脱下的氢与脱下的氢与O2结合成结合成H2O2，不产生
40、，不产生ATP； H2O2由过氧化氢酶分解；由过氧化氢酶分解； 不能在线粒体进行不能在线粒体进行-氧化的氧化的超长碳链脂肪超长碳链脂肪 酸先氧化分解成酸先氧化分解成较短链脂肪酸较短链脂肪酸，以使其能，以使其能 在线粒体内在线粒体内- -氧化分解氧化分解 。 2. 2. 长链脂肪酸长链脂肪酸 60 人体含有极少量人体含有极少量奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸，-氧氧 化会生成丙酰化会生成丙酰CoA。 支链氨基酸支链氨基酸氧化分解产生丙酰氧化分解产生丙酰CoA。 丙酰丙酰CoA先经先经- -羧化酶及异构酶转变为羧化酶及异构酶转变为 琥珀酰琥珀酰CoACoA，加入三羧酸循环彻底氧化。，加入三羧酸循环
41、彻底氧化。 3 3. . 丙酰丙酰CoACoA转变为琥珀酰转变为琥珀酰CoACoA进行氧化进行氧化 61 脂肪酸能从脂肪酸能从远离羧基端的甲基端进行氧化远离羧基端的甲基端进行氧化， 即即- -氧化氧化； 4. 4. 脂肪酸氧化还可从甲基端进行脂肪酸氧化还可从甲基端进行 62 （五）脂肪酸在肝氧化分解产生酮体 酮体的定义酮体的定义： 脂肪酸在分解代谢过程中生的脂肪酸在分解代谢过程中生的乙酰乙酸 (acetoacetate)、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)及及 丙酮(acetone)，三者统称三者统称酮体(ketone bodies)。 酮体血浆水平： 0.03 0.03 0.5mm
42、ol/L(0.3 0.5mmol/L(0.3 5mg/dl)5mg/dl) 63 1. 酮体在肝脏生成 64 2. 酮体在肝外组织氧化利用 （1 1）乙酰乙酸利用需）乙酰乙酸利用需先活化为乙酰乙酰先活化为乙酰乙酰CoACoA： 有两条途径有两条途径 （2 2）乙酰乙酰）乙酰乙酰CoACoA硫解生成硫解生成乙酰乙酰CoACoA 65 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰琥珀酰CoACoA 琥珀酸琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 琥珀酰琥珀酰CoACoA转硫酶转硫酶 （心、肾、脑及骨（心、肾、脑及骨 骼肌的线粒体）骼肌的线粒体） 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA 硫激酶硫激酶 （肾、
43、心和脑（肾、心和脑 的线粒体）的线粒体） CH CH 3 3 CHCH CHCH 2 2 COOH COOH D( D( - - ) ) - - - - 羟羟 丁丁 酸酸 羟羟 丁丁 酸酸 OH OH CH CH 3 3 CHCH CHCH 2 2 COOH COOH D( D( - - ) ) - - - - 羟羟 丁丁 酸酸 羟羟 丁丁 酸酸 CH CH 3 3 CHCH CHCH 2 2 COOH COOH D( D( - - ) ) - - - - 羟羟 丁丁 酸酸 羟羟 丁丁 酸酸 OH OH CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 乙乙
44、酰酰 乙乙 酸酸 = = O O = = O O CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 = = O O CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸 = = O O = = O O = = O O = = O O CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 CSCoA CSCoA ( ( 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoA CoA ) )
45、 = = O O = = O O CH CH 3 3 CCH CCH 2 2 CSCoA CSCoA ( ( 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoA CoA ) ) = = O O = = O O = = O O = = O O CH CH 3 3 CSCoA CSCoA = = O O 2 CH CH 3 3 CSCoA CSCoA = = O O CH CH 3 3 CSCoA CSCoA = = O O = = O O 2 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA硫解酶硫解酶 （心、肾、脑及骨（心、肾、脑及骨 骼肌线粒体）骼肌线粒体） 66 酮体酮体 分子小分子小 溶于水溶于水 能在
46、能在血液中运输血液中运输 能能通过血脑屏障通过血脑屏障及肌肉组织的毛细血管壁及肌肉组织的毛细血管壁 很很容易被运输容易被运输到肝外组织到肝外组织 肝外组织肝外组织有活性较高的有活性较高的酮体利用酶酮体利用酶 3. 3. 酮体是肝脏向肝外组织输出能量的酮体是肝脏向肝外组织输出能量的 重要中间产物重要中间产物 67 4. 4. 酮体生成受多种因素调节酮体生成受多种因素调节 （1 1）餐食状态影响酮体生成）餐食状态影响酮体生成 饱食：饱食：胰岛素分泌增加，脂解作用受抑制、胰岛素分泌增加，脂解作用受抑制、 脂肪动员减少，酮体生成减少。脂肪动员减少，酮体生成减少。 饥饿：饥饿：胰高血糖素等脂解激素分泌增多，胰高血糖素等脂解激素分泌增多， 脂肪动员加强，有利于脂肪酸脂肪动员加强，有利于脂肪酸 - -氧化及酮体氧化及酮体 生成。生成。 68 （2 2）糖代谢影响酮体生成）糖代谢影响酮体生成 糖代谢旺盛：糖代谢旺盛：进入肝细胞的脂肪酸主要酯化进入肝细胞的脂肪酸主要酯化3- 磷酸甘油生成甘油三酯及磷脂。磷酸甘油生成甘油三酯及磷脂。 糖代谢减弱：糖代谢减弱：3-磷酸
