生物化学脂类代谢.ppt
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生物化学之脂类代谢
1、是生物机体内重要的贮能和供能物质：脂肪完全氧 化产能9.3千卡/g；蛋白质完全氧化产能4千卡/g；糖 完全氧化产能大约4千卡/g。 但不是主要贮能和供能物质：脂肪少而糖类多，则 对机体无大碍，但脂肪多而糖类少，则对机体有碍 。这是因为TCA中乙酰CoA和草酰乙酸是起始物质 ，而草酰乙酸则主要由糖生成，故脂肪的生物氧化 需要有糖类生物氧化配合。 2、是良好的脂溶剂 3、供给人和动物营养必需的不饱和脂肪酸：亚油酸、 亚麻酸、花生四烯酸是机体必须的，缺少时会产生 一些疾病。亚油酸：治心血管病。
第七章 脂类代谢
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 脂类的消化和吸收 甘油三酯的分解代谢 甘油三酯的合成代谢 磷脂的代谢 胆固醇代谢 血浆脂蛋白代谢
脂类
脂肪:甘油三酯 脂类
胆固醇 胆固醇酯 磷脂 糖脂
类脂
是动、植物细胞原生质的主要成分 分子中除C、H、O外，还有P和N
一、脂肪的生理功能
乙酰乙酸硫激酶（肾脏）
（3）乙酰乙酰CoA硫解，生成2分子乙酰CoA
CH3CHOHCH 2COOH
β -羟丁酸
β -羟丁酸脱氢酶
NAD+ NADH+H +
CH2 CH2
COOH COSCoA
HSCoA+ATP 乙酰乙酰硫激酶 AMP+PPi
（肾脏）
CH2COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3COCH2COSCoA
步骤1：脱氢
步骤2：加水（水化）
步骤3：再脱氢
步骤4：硫解
由此产生2碳的乙酰CoA，剩下少掉2个碳的脂酰CoA，再 进入β-氧化循环。一个16碳的软脂酸经过完全分解总共可产生 129个ATP。
O
脂肪酸
RCH2CH2C 脂酰CoA 合成酶
第七章 脂类代谢
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 脂类的消化和吸收 甘油三酯的分解代谢 甘油三酯的合成代谢 磷脂的代谢 胆固醇代谢 血浆脂蛋白代谢
脂类
脂肪:甘油三酯 脂类
胆固醇 胆固醇酯 磷脂 糖脂
类脂
是动、植物细胞原生质的主要成分 分子中除C、H、O外，还有P和N
一、脂肪的生理功能
乙酰乙酸硫激酶（肾脏）
（3）乙酰乙酰CoA硫解，生成2分子乙酰CoA
CH3CHOHCH 2COOH
β -羟丁酸
β -羟丁酸脱氢酶
NAD+ NADH+H +
CH2 CH2
COOH COSCoA
HSCoA+ATP 乙酰乙酰硫激酶 AMP+PPi
（肾脏）
CH2COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3COCH2COSCoA
步骤1：脱氢
步骤2：加水（水化）
步骤3：再脱氢
步骤4：硫解
由此产生2碳的乙酰CoA，剩下少掉2个碳的脂酰CoA，再 进入β-氧化循环。一个16碳的软脂酸经过完全分解总共可产生 129个ATP。
O
脂肪酸
RCH2CH2C 脂酰CoA 合成酶
《生物化学》——脂类代谢
奇数碳原子脂肪酸的分解 ① 羧化 ② 脱羧 脂肪酸的α-氧化 脂肪酸的-ω氧化 不饱和脂肪酸的分解
4. 乙酰CoA的去路
进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水 以及大量的ATP。 生成酮体参与代谢（动物体内） 脂肪酸β氧化产生的乙酰CoA，在肌 肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分 解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条 去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羟丁酸和 丙酮，这三者统称为酮体。
CO2
来自于空气
H2O
来自于土壤
光合作用 的产物
C6H12O6 O2
光合作用
光合作用 的能源
可见光中 380----720nm波长光
光合作用 的特点
是一个氧化还原反应
1.水被氧化为分子态氧
2.二氧化碳被还原到糖水平
3.同时发生日光能的吸收,转化和贮藏
光合作用
光合作用
光合作用
光合作用
光合作用
（1）酮体的生成 A. 2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA 硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1 分子的CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲 基戊二酸单酰CoA（HMG CoA），并释放1分子 CoASH。 C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙 酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜β-羟 丁酸脱氢酶作用下，被还原成β-羟丁酸。部分乙 酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。
（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。
脂类-生物化学 PPT
鞘磷脂
• 鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱（少数是磷酰乙醇 胺）组成。
• 鞘氨醇 至今已经发现60多种，哺乳动物的鞘氨醇主要 是18碳不饱和的4－烯鞘氨醇（4－sphinganine），称 为D－鞘氨醇（D－sphingosine），其次是二氢鞘氨醇 （dihydrosphingosine）和4－羟二氢鞘氨醇（又叫植 物鞘氨醇phytosphingosine）。
• 必需脂肪酸：维持生长所需的，体内又不能合成的 脂肪酸。如油酸；亚麻酸；EPA（二十碳五烯酸）； DHA(二十二碳六烯酸)
五、脂肪酸的主要化学反应
• （1）机体代谢中，在脂肪酸酶催化下，活化硫酰化， 形成脂酰CoA。
• （2）不饱和脂肪酸的双键极易为强氧化剂，如H2O2 、超氧化物阴离子自由基（O2·-)或羟自由基（·OH）所 氧化。
胆固醇的 结构
脂蛋白
• 脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的 复合物，其中的蛋白部分称载脂蛋白。
• 脂蛋白广泛存在于血浆中，因此也称血浆脂蛋白 。细胞膜中与脂质融合的蛋白质也可看成是脂蛋 白，并称为细胞脂蛋白。
• 血浆脂蛋白依据密度增加为序可分为乳糜微粒、 极低密度脂蛋白、中间密度脂蛋白、低密度脂蛋 白和高密度脂蛋白五类，五类脂蛋白中有的还存 在亚类。
• Ⅰ类极性脂质：具有界面可溶性，但是不具有容积可 溶性，能渗入膜，但是自身不能成膜。如三酰甘油脂
• Ⅱ类极性脂质：它是成膜分子，如磷脂类、单酰基甘 油等
• Ⅲ类极性脂质：可溶性脂质，如去污剂
三 脂质的生物学作用
1、储存脂质，作为能源物质和碳源 2、结构脂质，构成生物膜、 3、活性脂质，具有特殊的生理作用 4、作为溶剂
• 立体结构：环与环稠合构型顺式，两个基角处在环面的同 侧；环与环稠合构型反式，两个基角处在环面的异侧。
28-29-脂类代谢
Beta-hydroxyR Fatty Acyl CoA
O H O S CoA
H2O in
ETS
β
NAD
(dehydrogenase)
Beta-ketoR Fatty Acyl CoA CoA-S
ation 3
NADH + H
O O S CoA
2.5 ATP 3
H out
β
H
thiolysis
Fatty Acyl CoA
R
β
α
O S CoA
Matrix Side
FAD
oxidation 1
(dehydrogenase)
alpha-beta unsat. Fatty Acyl CoA (trans)
R
H out
ETS
FADH2
O S CoA
1.5 ATP 2
H2O
hydration 2
(hydratase)
acetyl CoA
脂肪酸氧化分解时的能量释放： 脂肪酸氧化分解时的能量释放：
由于1分子FADH 可生成1 分子ATP ATP， 分子NADH NADH可生成 由于 1 分子 FADH2 可生成 1.5 分子 ATP ，1 分子 NADH 可生成 分子ATP ATP， 分子乙酰CoA 经彻底氧化分解可生成10 CoA经彻底氧化分解可生成 2.5 分子 ATP ， 1 分子乙酰 CoA 经彻底氧化分解可生成 10 分子ATP。 分子ATP。 ATP 16C acid） 为例来计算， 以 16C 的软脂酸 （ palmitic acid ） 为例来计算 ， 则生成 ATP的数目为： ATP的数目为： 的数目为 7次β-氧化分解产生4×7= 氧化分解产生4 8分子乙酰CoA可得10×8= 分子乙酰CoA可得10× CoA可得10 减去活化时消耗的 28分子ATP； 28分子ATP； 分子ATP 80分子ATP； 80分子ATP； 分子ATP 2分子ATP 分子ATP
O H O S CoA
H2O in
ETS
β
NAD
(dehydrogenase)
Beta-ketoR Fatty Acyl CoA CoA-S
ation 3
NADH + H
O O S CoA
2.5 ATP 3
H out
β
H
thiolysis
Fatty Acyl CoA
R
β
α
O S CoA
Matrix Side
FAD
oxidation 1
(dehydrogenase)
alpha-beta unsat. Fatty Acyl CoA (trans)
R
H out
ETS
FADH2
O S CoA
1.5 ATP 2
H2O
hydration 2
(hydratase)
acetyl CoA
脂肪酸氧化分解时的能量释放： 脂肪酸氧化分解时的能量释放：
由于1分子FADH 可生成1 分子ATP ATP， 分子NADH NADH可生成 由于 1 分子 FADH2 可生成 1.5 分子 ATP ，1 分子 NADH 可生成 分子ATP ATP， 分子乙酰CoA 经彻底氧化分解可生成10 CoA经彻底氧化分解可生成 2.5 分子 ATP ， 1 分子乙酰 CoA 经彻底氧化分解可生成 10 分子ATP。 分子ATP。 ATP 16C acid） 为例来计算， 以 16C 的软脂酸 （ palmitic acid ） 为例来计算 ， 则生成 ATP的数目为： ATP的数目为： 的数目为 7次β-氧化分解产生4×7= 氧化分解产生4 8分子乙酰CoA可得10×8= 分子乙酰CoA可得10× CoA可得10 减去活化时消耗的 28分子ATP； 28分子ATP； 分子ATP 80分子ATP； 80分子ATP； 分子ATP 2分子ATP 分子ATP
动物生物化学 第七章 脂类代谢
CH2OH甘油激酶 CH2OPO23- 磷酸甘油脱氢酶 CH2OPO23-
CHOH
CHOH
CO
CH2OHATP ADP CH2OH NAD+ NADH+ H+ CH2OH
2．脂肪酸的分解代谢
（1）脂肪酸的-氧化
• 脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化 分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切 除2个碳原子。脂肪酸的-氧化是含偶数 碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要 分解方式。
• 胰脂肪酶是一种非专一性水解酶，对脂肪酸碳 链的长短及饱和度专一性不严格。但该酶具有 较好的位置选择性，即易于水解甘油酯的1位 及3位的酯键，主要产物为甘油单酯和脂肪酸。 甘油单酯则被另一种甘油单酯脂肪酶水解，得 到甘油的脂肪酸。
1.脂肪的动员
1．甘油的代谢
• 甘油经血液输送到肝脏后，在ATP存在下，由甘油激 酶催化，转变成-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过 程。-磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下， 脱氢形成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮是糖酵解途径 的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合 成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙 酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。
• （2）许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代 谢的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原 料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。
• （3）人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿 症等都与脂类代谢紊乱有关。
7.1 脂肪的分解代谢
• 脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，它 们在生物体内将沿着不同途径进行代谢。
• 由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个 高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个 ATP），因此，1分子软脂酸完全氧化净生成 131 – 2 = 129 个ATP。
脂类的代谢
基因工程研究所
脂肪
CH2 OH HO CH
CH2 OH
甘油
Southern Medical University
+ R-COOH (n) 脂肪酸
CH2 COOR1
R2COO CH CH2
甘油三酯
COOR3
基因工程研究所
脂肪酸（脂酸、FA）
Southern Medical University
饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸
机体可以自身合成
多不饱和脂肪酸： 动物机体自身不能合成， 需从植物油中摄取，因而
称为营养必需脂肪酸。包
括：亚油酸、α-亚麻酸、
花生四烯酸。
基因工程研究所
类脂
胆固醇酯 甘油磷脂 鞘磷脂
鞘糖脂
Southern Medical University
胆固醇 甘 油
FA
FA FA Pi X
X = 含氮化合物
➢ 不饱和脂肪酸的命名和分类
➢ 脂类的消化和吸收
➢ 甘油三酯代谢
➢ 磷脂的代谢
➢ 胆固醇代谢
➢ 血浆脂蛋白代谢
基因工程研究所
概
述
Southern Medical University
脂类(lipid)是脂肪和类脂的总称， 是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并 能被机体利用的有机化合物。
基因工程研究所
常见的不饱和脂酸
系统名
十六碳一烯酸 十八碳一烯酸 十八碳二烯酸 十八碳三烯酸 十八碳三烯酸 廿碳四烯酸 廿碳五烯酸
（EPA）
碳原子及双键数
双键位置
族
△系
n系
16：1（9）
9
7
ω-7
18：1（9）
9
脂类代谢——生物化学
O
H22CC OOH C (CH2)k CH3
甘油磷脂
O
O H2C O C (CH2)m CH3
H3C (CH2)n C O CH
O
X = 胆碱、水、乙
H2C O P O X 醇胺、 丝氨酸、甘
OH
油、肌醇、磷脂酰
甘油等
目录
鞘脂
鞘 氨 FA 醇
鞘磷脂
鞘
氨 FA 醇 Pi X
鞘糖脂
鞘
氨 FA 醇糖
目录
代谢
VLDL
LPL
VLDL LPL、HL LDL
残粒
FFA
FFA
外周组织
LPL——脂蛋白脂肪酶 HL—— 肝脂肪酶
目录
内 源 性 VLDL 的 代 谢
VLDL的生理功能： 运输内源性TG
目录
（三）低密度脂蛋白
来 源：由VLDL转变而来
代谢 1. LDL受体代谢途径
LDL 受 体 广 泛 分 布 于 肝 动 脉 壁 细 胞 等 全身各组织的细胞膜表面,特异识别、结合 含 apo E 或 apo B100 的 脂 蛋 白 ，故 又称 apo B,E受体。
AⅠ激活LCAT (卵磷酯胆固醇脂转移酶) CⅡ激活LPL (脂蛋白脂肪酶) AⅣ辅助激活LPL CⅢ抑制LPL AⅡ激活HL (肝脂肪酶)
目录
四、血浆脂蛋白的代谢
（一）乳糜微粒
来源
小肠合成的TG
apo B48 、 AⅠ、
和合成及吸收的 +
AⅡ、 AⅣ
磷脂、胆固醇
目录
代谢
血液 新生CM
成熟CM
FFA
脂酰CoA合成酶 CoA + RCOOH
RCOCoA
生物化学第七章脂类代谢
软脂酸合成的总反应式：
乙酰CoA ＋ 7丙二酸单酰CoA ＋ 14NADPH＋H+
脂肪酸合成酶系 软脂酸(１６Ｃ)＋14 NADP＋＋8HSCoA＋7CO2＋6H2O
软 脂 酸 的 合 成 总 图
目录
（四） 脂酸合成的调节
(1)代谢物的调节作用
乙酰CoA羧化酶的别构调节 抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA
激活剂：柠檬酸、异柠檬酸
糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增 多，有利于脂酸的合成。 大量进食糖类能增强脂肪合成酶的活性从 而使脂肪合成增加。
(2)激素调节
胰岛素
胰高血糖素 肾上腺素 生长素 + 脂酸合成
﹣ 脂酸合成 ﹣ TG合成
乙酰CoA羧化酶的共价调节 胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活 胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化 而复活
作用：转移羧基
（2）软脂酸合成 各种生物合成软脂酸的过程基本相似。 软脂酸的合成是一个重复加成过程，每 次延长2个碳原子。由脂酸合成酶系催化。
真核生物7种酶蛋白结构域（脂肪酰基转移酶、
丙二酰酰CoA酰基转移酶、β酮脂肪酰合成酶、β酮
脂肪酰还原酶、β羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶、
硫酯酶）和脂酰基载体蛋白(ACP)聚合在一条多肽
第 七 章
脂类代谢
Metabolism of Lipid
第一节 脂 类 的 概 述
一、脂类的概念:
脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称。
脂肪（甘油三酯 triglyceride）
脂类 类脂 胆固醇（酯） cholesterol 磷脂 phospholipid
糖脂
脂类物质的基本构成：
脂类代谢
2. 甘油三酯是机体的主要能量储存形式 男性：21%，女性：26％
二、甘油三酯的分解代谢
（一） 脂肪的动员 定义 储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪 脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放 入血以供其他组织氧化利用的过程。 关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶
(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)
2.不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键
单不饱和脂酸(monounsaturated fatty acid) 多不饱和脂酸(polyunsaturated fatty acid)
不饱和脂酸的分类 单不饱和脂酸 多不饱和脂酸 含2个或2个以上双键的不饱和脂酸
第 二 节 脂类的消化与吸收
Digestion and Absorption of Lipid
甘油一酯途径
脂酰CoA合成酶
CoA + RCOOH ATP AMP RCOCoA PPi
CH2OH O CHO-C-R1 CH2OH
= =
脂酰CoA 转移酶
O CH2O-C-R2 O CHO-C-R1
= = = =
脂酰CoA 转移酶
R2COCoA CoA
CH2OH
R3COCoA CoA
O CH2O-C-R2 O CHO-C-R1 O CH2O-C-R3
D(-)-β羟脂酰CoA 表构酶
β氧化
L(+)-β羟脂酰CoA
O
18 12 9
H3C
3次β氧化
c
1
SCoA
亚油酰CoA （⊿9顺，⊿12顺）
O 7 H3C
⊿3顺,⊿2反-烯脂酰 CoA异构酶
6 5 4 3
SCoA 2 十二碳二烯脂酰CoA （⊿3顺，⊿6顺）
生物化学脂类代谢
生物化学脂类代谢在我们的生命活动中，脂类代谢是一个至关重要的过程。
脂类不仅是细胞结构的重要组成部分，还在能量储存、信号传递以及许多生理功能中发挥着关键作用。
脂类，简单来说，包括脂肪、磷脂、固醇等。
脂肪，也就是我们常说的甘油三酯，是体内主要的储能物质。
当我们摄入的能量超过身体即时所需时，多余的部分就会被转化为脂肪储存起来，以备不时之需。
脂类的消化和吸收是脂类代谢的第一步。
在我们的消化道中，胆汁起着重要的作用。
胆汁能够乳化脂肪，使其变成微小的颗粒，增加与消化酶的接触面积，从而便于脂肪的消化。
脂肪酶将甘油三酯分解为甘油和脂肪酸，这些小分子物质可以被小肠上皮细胞吸收。
吸收进来的脂肪酸和甘油会重新合成甘油三酯，并与载脂蛋白等结合形成乳糜微粒。
乳糜微粒通过淋巴系统进入血液循环，最终被运输到脂肪组织、肌肉等部位储存或利用。
当身体需要能量时，储存的脂肪会被动员起来。
在激素敏感性脂肪酶的作用下，甘油三酯被水解为甘油和脂肪酸。
脂肪酸进入血液，与血浆清蛋白结合形成脂肪酸清蛋白复合物，被运输到各个组织器官，如肝脏、肌肉等，通过β氧化途径进行分解代谢，产生大量的能量。
β氧化是脂肪酸分解的主要途径。
脂肪酸首先被活化成脂酰 CoA，然后进入线粒体。
在一系列酶的作用下，经过脱氢、加水、再脱氢和硫解等步骤，每次生成一个乙酰 CoA 和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。
乙酰 CoA 可以进入三羧酸循环进一步氧化分解，产生能量。
除了脂肪酸，磷脂也是脂类的重要组成部分。
磷脂在细胞膜的构成中起着关键作用，它能够保证细胞膜的流动性和稳定性。
磷脂的代谢与脂肪酸的代谢密切相关，一些酶参与了磷脂的合成和分解过程。
固醇类物质，如胆固醇，在体内既可以从食物中摄取，也可以自身合成。
胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素等重要生理活性物质的前体。
然而，过高的胆固醇水平会增加心血管疾病的风险，因此体内胆固醇的平衡调节非常重要。
肝脏在脂类代谢中扮演着“核心角色”。
它不仅能够合成和分解脂肪，还参与磷脂、胆固醇等的代谢。