第八章 脂类代谢

第八章脂类代谢【目的与要求】1、了解脂类物质的组成、种类和生理功能及在体内的消化与吸收过程。

2、重点掌握脂肪酸的β-氧化途径：包括脂肪酸进入线粒体的运载、β-氧化的反应过程、过程中的能量变化。

3、了解酮体的合成与分解途径。

4、掌握脂肪酸的从头合成途径。

5、了解不饱和脂肪酸的合成过程。

【教学内容】1、脂肪的分解代谢。

2、脂肪的生物合成。

【重点与难点】1、脂肪的合成部位、原料及基本过程。

2、脂酸的β-氧化反应过程、限速酶、能量的生成。

3、软脂酸的合成部位、合成原料、合成酶系及反应过程。

【教学方法】多媒体授课。

【教学时数】5学时第一节脂类概述一、脂类的定义及分类（一）定义脂类是脂肪和类脂的总称是一类不溶于水而溶于有机溶剂的生物有机分子（根据溶解性定义），对多数脂质，其化学本质是脂肪酸和醇形成的酯类及其衍生物。

脂肪酸：4C以上的长链（饱和或不饱和）一元羧酸月桂酸（12:0）、豆蔻酸（14:0）、软脂酸（棕榈酸）（16:0）、硬脂酸（18:0）必需脂酸—亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。

醇：甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇（二）分类脂类按化学结构和组成可分为三大类：1、单纯脂质：是脂肪酸（C4 以上）和醇（甘油醇和高级一元醇）构成的酯。

又分为：脂肪（室温下：液态→油；固态→脂）：甘油+3 个不同脂肪酸（多为偶数碳原子→脂肪）蜡：高级脂肪酸（C12－C32）+高级醇（C26－C28）或固醇→蜡2、复合脂质：单纯脂质+非脂溶性物质磷脂含磷酸的单纯脂质衍生物，生物膜的主要成分包括甘油磷脂、鞘磷脂糖脂即糖脂酰甘油，糖苷与甘油分子第三个羟基以糖苷键相连，甘油的另两个羟基被脂肪酸脂化。

主要存在于：动物神经系统、植物叶绿体及代谢活跃部位。

包括脑苷脂和神经节苷脂。

3、衍生脂质（1）取代烃：脂肪酸、高级醇，少量脂肪醛、脂肪胺。

（2）固醇类（甾类）是环戊烷多氢菲的衍生物，因含有醇基故命名为固醇。

（3）萜（4）其它：V A、VD、VE、VK、脂酰CoA、脂多糖、脂蛋白二、功能1、贮存能量和供给能量是脂肪最重要的生理功能（90%的脂肪贮存）。

2、结构脂质。

3、生物活性物质。

（1）胆固醇（2）萜类：包括脂溶性维生素(A，D，E，K)和多种光合色素（如类胡萝卜素）。

（3）电子载体：泛醌、质体醌（4）信号分子：磷脂酰肌醇、肌醇三磷酸4、其它：（1）脂肪组织还可起到保持体温，保护内脏器官的作用。

（2）蜡：脊椎动物保护皮肤、防水三、脂类的消化和吸收正常人每日每人从食物中消化60-150g脂类，其中甘油三脂占90%以上，还有少量的磷脂、胆固醇及其酯和一些游离脂肪酸(free fatty acids)。

（一）消化正常人每日每人从食物中消化60-150g脂类，其中甘油三脂占90%以上，还有少量的磷脂、胆固醇及其酯和一些游离脂肪酸(free fatty acids)。

1、消化部位：脂类的消化主要在小肠上段进行。

小肠、肝、胆有病的人不能吃油腻的食物。

2．酶(1)通过小肠蠕动，由胆汁中的胆汁酸盐使食物脂类乳化，使不溶于水的脂类分散成水包油的小胶体颗粒，提高溶解度增加了酶与脂类的接触面积，有利于脂类的消化及吸收。

(2)在形成的水油界面上，进入小肠的胰分泌液中的酶类（包括胰脂肪酶，辅脂酶，胆固醇酯酶和磷脂酶A2）对脂类进行消化。

（二）吸收食物中的脂类经胰液中酶消化后，生成２－单酰甘油、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等，它们极性明显增强，与胆汁乳化成混合微团，体积很小(20nm)，极性较强，可被肠粘膜细胞吸收。

吸收部位：主要在十二指肠下段和盲肠。

第二节脂肪的分解代谢一、脂肪动员脂肪组织中的甘油三酯在一系列脂肪酶的作用下，分解生成甘油和脂肪酸，并释放入血供其它组织利用的过程，称为脂肪动员。

脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中。

它能催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油。

生物体内存在着对磷脂分子的不同部位进行水解的磷脂酶。

参与磷脂分解的酶主要有磷脂酶A l、A2、磷脂酶B l、B2、磷脂酶C、磷脂酶D 等，其作用方式如下所示：限速酶：甘油三酯脂酶（减肥应当注意）二、甘油的分解与转化脂肪和肌肉组织中缺乏甘油激酶而不能利用甘油。

甘油被运输到肝脏，被甘油激酶催化生成3-磷酸甘油，进入糖酵解途径或用于糖异生。

三、脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化存在几种不同途径：α氧化、β-氧化、ω氧化（一）β-氧化：1904年，knoop阐明了脂肪酸的氧化，实验证据：苯环不能被高等动物氧化分解，保持苯环的形式排出体外。

将脂肪酸与苯环连接后，实验动物分别饲喂奇、偶数碳的苯脂酸，检测尿液中分别只有：苯甲尿酸（奇）和苯乙尿酸（偶）。

他提出脂酸在体内的氧化分解是从羧基端β-碳原子开始，每次断裂2个碳原子的“β-氧化学说”。

1、定义：脂肪酸在β碳原子上进行氧化，然后α碳原子和β碳原子之间键发生断裂，每次均生成一个含二碳单位的乙酰CoA和较原来少两个碳原子的脂肪酸。

2、场所：线粒体基质——由酶决定3、过程除脑组织外，多数组织可氧化脂肪酸，以肝、肌肉最活跃（亚细胞：胞液、线粒体）。

脂肪酸氧化过程可概括为活化、转移、四步循环及最后经三羧酸循环被彻底氧化生成CO2和水并释放出能量等四个阶段。

（1）脂肪酸的活化活化后生成的脂酰CoA极性增强，含有高能硫酯键，而且增加了水溶性，分子中有高能键、性质活泼；是酶的特异底物，与酶的亲和力大，因此更容易参加反应。

能量消耗：PPi水解的作用反应过程中生成的焦磷酸（PPi）立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻止了逆向反应的进行。

故1分子脂酸活化，实际上消耗了2个高能磷酸键。

活化场所：脂酰CoA合成酶（家族）又称硫激酶，作用底物脂肪酸链长度不同，分布在胞浆中、线粒体膜和内质网膜上。

胞浆中的硫激酶催化中、短链脂肪酸活化；内质网膜上的酶活化长链脂肪酸，生成脂酰CoA，然后进入内质网用于甘油三酯合成；而线粒体膜上的酶活化的长链脂酰CoA，进入线粒体进入β-氧化。

（2）脂肪酸的转运脂酸的活化在胞液中进行，而催化脂酸氧化的酶系存在于线粒体的基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。

实验证明，长链脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜。

它进入线粒体需肉毒碱(carnitine)的转运。

线粒体内膜内外两侧均有此酶，系同工酶，分别为肉毒碱脂酰转移酶(carnitine acyl transferase)I（脂肪酸氧化的限速酶）和肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ。

肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ使胞浆的脂酰CoA转化为CoA和脂肪酰肉毒碱，后者进入线粒体内膜。

在线粒体膜内侧面的肉碱一脂酰肉碱转位酶的作用下，通过内膜进入线粒体基质内。

位于线粒体内膜内侧的肉碱脂酸转移酶Ⅱ又使脂肪酰肉毒碱转化成肉毒碱和脂酰CoA。

肉碱脂酸转移酶I是脂酸β氧化的限速酶，脂酸CoA进入线粒体是脂酸β-氧化的主要限速步骤。

丙二酸单酰CoA是肉毒碱脂酰转移酶I的抑制剂。

（3）四步循环①脱氢(dehydrogenation)反应②加水反应③再脱氢反应④硫解反应此碳链较短的脂酰辅酶A又经过脱氢、加水、脱氢及硫脂解等反应，生成乙酰辅酶地如此重复进行，一分子脂肪酸终于变成许多分子乙酰辅酶A。

乙酰辅酶A可以进入三羧酸循环氧化成CO2及H2O，也可以参加其他合成代谢。

4、β-氧化要点（1）脂肪酸只活化一次，消耗一个ATP两个高能键，且在细胞液中进行（2）4个过程的循环：脱氢、水合、再脱氢、硫解，在线粒体中进行。

（3）循环一次的产物：1个乙酰-CoA、1个FAD H2、1个NADH+H+。

（4）β-氧化是绝对需氧的过程。

有FADH2和NADH+H+生成，这些氢要经呼吸链传递给氧生成水，需要氧参加，乙酰CoA的氧化也需要氧。

β-氧化的酶在线粒体内，没有线粒体的红细胞不能氧化脂肪酸供能。

5、能量计算以C16饱和脂肪酸为例：（1）活化：消耗2个ATP（2）7次循环：8个乙酰-CoA、7个FAD H2、7个NADH+H+10×8+7×1.5+7×2.5-2=106个ATP6、β-氧化的生理意义CH3(CH2)14COSCoA+7NAD++7FAD+HSCoA+7H2→8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+(1)能量供应：β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径，(2)β-氧化也是脂肪酸的改造过程。

(3)重要化合物合成的原料：乙酰CoA是酮体、胆固醇和类固醇化合物合成的原料。

（二）α-氧化（植物叶片、发芽种子；动物脑、肝）1、定义：脂肪酸在一些酶的（微粒体中由加单氧酶和脱羧酶）催化下，在α碳原子上发生氧化作用，生成一个碳单位CO2和少一个碳原子的脂肪酸的过程称为脂肪酸的α-氧化。

脂肪酸α-碳原子氧化后，羧基以CO2的形式脱去，被氧化的α-碳原子变为羧基。

2、特点a.底物是游离脂肪酸；b.用于消除β-氧化的底物障碍，支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过长脂肪酸；c.避免植烷酸积累导致外周神经炎类型的运动失调、视网膜炎。

α-氧化障碍者不能氧化植烷酸。

（三）ω-氧化12碳以下的脂肪酸，首先是脂肪酸的ω-碳原子羟化生成ω-羧脂肪酸，再氧化生成α、ω-二羧酸，然后在α-端或ω-端活化，进入线粒体，两端羧基都可进行β-氧化，加速脂肪酸的降解。

最后生成琥珀酰-CoA。

ω-氧化是在肝微粒体中进行，由加单氧酶催化的。

浮游细菌可经ω-氧化降解海洋泄漏的石油。

（四）脂肪酸氧化的其它形式1、不饱和脂肪酸的氧化（1）单不饱和脂肪酸一半的脂肪酸和食物中脂肪酸多为不饱和脂肪酸，其双键都是顺式的。

烯脂酰-CoA异构酶将油酸的△3的顺式变为△2反式，这样可沿β-氧化进行。

（2）多不饱和脂肪酸书中以亚油酸（18,△9,12）为例。

除需烯脂酰-CoA异构酶外，还需要2,4-二烯脂酰CoA还原酶的参与：(1) 不饱和脂肪酸完全氧化生成CO2和H2O时提供的ATP少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。

双键异构化反应取代脱反应(2) 多不饱和脂肪酸需要还原力NADPH。

NADPH对2,4-二烯脂酰CoA还原酶既不是抑制剂，也不是还原剂2、奇数碳脂肪酸的氧化：多数哺乳动物奇数C的脂肪酸罕见，但反刍动物可以提供所需能量的25%1、经历数次β-氧化后，生成乙酰-CoA和丙酰-CoA。

如：17C的直链脂肪酸经β-氧化后，产生7个乙酰-CoA和1个丙酰-CoA（丙酰-CoA 也是Val、Ile的降解产物）。

丙酰-CoA经3步反应转化为琥珀酰-CoA 才能进入三羧酸循环。

甲基丙二酰-CoA变位酶使得羰基-CoA基团转移到甲基上并置换1个H。

2、其它：丙酰-CoA转变成乙酰-CoA………β-羟丙酸支路。

四、脂肪酸分解代谢的调节分解代谢主要途径是β-氧化，其限速步骤是活化的脂酰COA从线粒体外转运到线粒体内，关键酶是肉碱脂酰转移酶Ⅰ该酶受丙二酸单酰COA抑制。