第九章 脂代谢 脂类的生理功能 a.生物膜的骨架成分 磷脂、糖脂 b.能量贮存形式 甘油三酯 c.参与信号识别、免疫 糖脂 d.激素、维生素的前体 固醇类激素,维生素D、A、K、E e.生物体表保温防护 脂肪贮存量大,热值高,39KJ。 70kg人体,贮存的脂肪可产生:2008320kJ 蛋白质 105000kJ 糖原 2520kJ GIc 168kJ 脂肪的热值:1g脂肪产生的热量,是等量蛋白质或糖的23倍 脂类的消化、吸收和转运 脂类的消化和吸收 脂类的消化(主要在十二指肠中) 食物中的脂类主要是甘油三酯80-90% 还有少量的磷脂6-10% 胆固醇2-3% 胃的食物糜(酸性)进入十二指肠,刺激肠促胰浟肽的分泌,引起胰脏分泌HCO3至小肠(碱性)。脂 肪间接刺溦胆汁及胰液的分泌。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水解。 胰腺分泌的脂类水解酶 ①三脂酰甘油脂肪酶(水解三酰甘油的C、C3酯键,生成2-单酰甘油和两个游离的脂眆酸。胰脏分泌 的脂肪酶原要在小肠中激活) ②磷脂酶A(水解磷脂,产生溶血磷酸和脂肪酸) ③胆固醇脂酶(水解胆固醇脂,产生胆固醇和脂肪酸) ④辅脂酶( Colipase)(它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原) 2、脂类的吸收 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混合微团(20nm), 这种微团极性増大,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。被吸攸的脂类,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(CM),经胞吐排至细胞外, 再经淋巴系统进入血液
１ 第九章 脂代谢 脂类的生理功能 a. 生物膜的骨架成分 磷脂、糖脂 b. 能量贮存形式 甘油三酯 c. 参与信号识别、免疫 糖脂 d. 激素、维生素的前体 固醇类激素，维生素D、A、K、E e. 生物体表保温防护 脂肪贮存量大，热值高，39KJ。 70kg 人体，贮存的脂肪可产生：2008320kJ 蛋白质 105000kJ 糖原 2520kJ Glc 168kJ 脂肪的热值：1g 脂肪产生的热量，是等量蛋白质或糖的2.3 倍。 第一节 脂类的消化、吸收和转运 一、 脂类的消化和吸收 1、 脂类的消化（主要在十二指肠中） 食物中的脂类主要是甘油三酯 80-90% 还有少量的磷脂 6-10% 胆固醇 2-3% 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HCO- 3 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，分散成小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下水解。 胰腺分泌的脂类水解酶： ① 三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的 C1、C3酯键，生成 2-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活） ②磷脂酶 A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸） ③胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸） ④辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原） 2、 脂类的吸收 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混合微团（20nm）， 这种微团极性增大，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，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（CM），经胞吐排至细胞外， 再经淋巴系统进入血液
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。 脂类转运和脂蛋白的用 甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。 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式 载脂蛋白:(已发现18种,主要的有7种)在肝脏及小肠中合成,分泌至胞外,可使疏水脂类增溶,并 且具有信号识别、调控及转移功能,能将脂类运至特定的靶细胞中 脂蛋白的分类及功能 P151表15-1各种脂蛋白的组成、理化性质、生理功能 三、贮脂的动用 皮下脂肪在脂肪酶作用下分解,产生脂肪酸,经血浆白蛋白运输至各组织细胞中。 血浆白蛋白占血浆蛋白总量的50%,是脂肪酸运输蛋白,血浆白蛋白既可运输脂肪酸,又可解除脂肪酸 对红细胞膜的破坏。 贮脂的降解受激素调节。 促进:肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素 抑制:胰岛素 植物种子发芽时,脂肪酶活性升高,能利用脂肪的微生物也能产生脂肪酶。 第二节脂肪酸和甘油三醋的分解代谢 甘油三酯的水解 甘油三酯的水解由脂肪酶催化。 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。 这三种酶是 脂肪酶(激素敏感性甘油三酯脂肪酶,是限速酶) 甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶 肾上腺素、胰髙血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶,使cAM浓度升高,促使依赖cAMP 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 胰岛素、前列腺素E1作用相反,可抗脂解。 油料种子萌发早期,脂肪酶活性急剧増髙,脂肪迅速水解。 甘油代谢 在脂肪细胞中,没有甘油激酶,无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液,转运至肝脏后才能被甘油激 酶磷酸化为3-磷酸甘油,再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸-羟丙酮,进λ糖酵解途径或糖异生途径
２ 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。 二、 脂类转运和脂蛋白的作用 甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。 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式。 载脂蛋白：（已发现 18种，主要的有 7 种）在肝脏及小肠中合成，分泌至胞外，可使疏水脂类增溶，并 且具有信号识别、调控及转移功能，能将脂类运至特定的靶细胞中。 脂蛋白的分类及功能： P151 表 15-1 各种脂蛋白的组成、理化性质、生理功能 三、 贮脂的动用 皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，产生脂肪酸，经血浆白蛋白运输至各组织细胞中。 血浆白蛋白占血浆蛋白总量的 50%，是脂肪酸运输蛋白，血浆白蛋白既可运输脂肪酸，又可解除脂肪酸 对红细胞膜的破坏。 贮脂的降解受激素调节。 促进：肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素 抑制：胰岛素 植物种子发芽时，脂肪酶活性升高，能利用脂肪的微生物也能产生脂肪酶。 第二节 脂肪酸和甘油三酯的分解代谢 一、 甘油三酯的水解 甘油三酯的水解由脂肪酶催化。 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。 这三种酶是： 脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶） 甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶 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cAMP浓度升高，促使依赖 cAMP 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。 胰岛素、前列腺素E1作用相反，可抗脂解。 油料种子萌发早期，脂肪酶活性急剧增高，脂肪迅速水解。 二、 甘油代谢 在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激 酶磷酸化为3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径
P152反应式: 三、脂肪酸的氧化 (一)饱和偶数碳脂肪酸的β氧化 1、β氧化学说 早在1904年,Famz和Kmoo就提出了脂肪酸β氧化学说。 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸,饲隈喂动物,尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。 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。 结论:脂肪酸的氧化是从羧基端β碳原子开始,每次分解出个二碳片断。 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G反应,生成马尿酸和苯乙尿酸,排出 体外 B一氧化发生在肝及其它细胞的线粒体内 2、脂肪酸的β氧化过程 脂肪酸进入细胞后,首先被活化成酯酰CoA,然后再入线粒体内氧化。 (1)、脂肪酸的活化(细胞质) RCOO-+ ATP CoA-SH. RCO-S-CoA AMP P 生成一个高能硫脂键,需消耗两个髙能磷酸键,反应平衡常数为1,由于PP水解,反应不可逆。 细胞中有两种活化脂肪酸的酶: 内质网脂酰CoA合成酶,活化12C以上的长链脂肪酸 线粒体脂酰CoA合成酶,活化4~1C的中、短链脂肪酸 (2)、脂肪酸向线粒体的转运 中、短链脂肪酸(410C)可直接进入线粒体,并在线粒体内活化生成脂酰CoA。 长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA,经肉碱转运至线粒体内 肉(毒碱:L-B羟基r三甲基铵基丁酸 P154图15-1脂酰CoA以脂酰肉碱形式转运到线粒体内 线粒体内膜外侧(胞质侧)ε肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化,脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的β羟基,生成脂 酰肉碱。 线粒体内膜:线粒体内膜的移位酮将脂酰肉碱移入线粒体内,并将肉碱移出线粒体 线粒体内膜内侧:肉碱脂酰转移酶Ⅱ催化,使脂酰基又转移给CoA,生成脂酰CoA和游离的肉碱。 脂酰CoA进入线粒体后,在基质中进行β氧化作用,包括4个循环的步骤聚
３ P152 反应式： 三、 脂肪酸的氧化 （一） 饱和偶数碳脂肪酸的β氧化 1、 β氧化学说 早在 1904 年，Franz 和 Knoop 就提出了脂肪酸β氧化学说。 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。 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。 结论：脂肪酸的氧化是从羧基端β-碳原子开始，每次分解出一个二碳片断。 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Gly 反应，生成马尿酸和苯乙尿酸，排出 体外。 β－氧化发生在肝及其它细胞的线粒体内。 2、 脂肪酸的β氧化过程 脂肪酸进入细胞后，首先被活化成酯酰CoA，然后再入线粒体内氧化。 （1）、 脂肪酸的活化（细胞质） RCOO- + ATP + CoA-SH → RCO-S-CoA + AMP + Ppi 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1，由于PPi水解，反应不可逆。 细胞中有两种活化脂肪酸的酶： 内质网脂酰CoA 合成酶，活化12C 以上的长链脂肪酸 线粒体脂酰CoA 合成酶，活化4~10C 的中、短链脂肪酸 （2）、 脂肪酸向线粒体的转运 中、短链脂肪酸（4-10C）可直接进入线粒体，并在线粒体内活化生成脂酰CoA。 长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA，经肉碱转运至线粒体内。 肉(毒)碱：L-β羟基-r-三甲基铵基丁酸 P154.图15-1 脂酰CoA以脂酰肉碱形式转运到线粒体内 线粒体内膜外侧（胞质侧）：肉碱脂酰转移酶Ⅰ催化，脂酰CoA 将脂酰基转移给肉碱的β羟基，生成脂 酰肉碱。 线粒体内膜：线粒体内膜的移位酶将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。 线粒体内:膜内侧：肉碱脂酰转移酶Ⅱ催化，使脂酰基又转移给CoA，生成脂酰CoA 和游离的肉碱。 脂酰 CoA 进入线粒体后，在基质中进行β氧化作用，包括4 个循环的步骤
(3)、脂酰CoA脱氢生成B-反式烯脂CoA P154反应式: 线粒体基质中,已发现三种脂酰CoA脱氢酶,均以FAD为辅基,分别催化链长为C4C6,C6Cμ,CeC18 的脂酰CoA脱氢 (4)、△2反式烯脂酰CA水化生成LB羟脂酰CoA P155反应式: β-烯脂酰CoA水化酶 (5)、L-β羟脂酰CA脱氢生成β酮脂统CoA P155反应式 L-β羟脂酸CoA脱氢酶 (6)、β酮脂酰CA硫解生成乙酰CoA和(n-2)脂酰跣CoA P155反应式 酮脂酰硫解酶 3、脂肪酸β氧化用小结 结合P154图15-1和P156图15-2,回顾脂肪酸β氧化过程。 (1)脂肪酸β氧化时仅需活化一次,其代价是消耗1个ATP的两个高能键 (2)长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化,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CoA合成酶活化 (3)β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤 (4)β-氧化的产物是乙酰CoA,可以进入TCA 脂肪酸β氧化产生的能量 以硬脂酸为例,18碳饱和脂肪酸 胞质中:(1)活化:消耗2ATP,生成硬脂酰CoA 线粒体内 (2)脂酰CoA脱氢:FADH,产生2ATP (3)B羟脂酰CoA脱氢:NADH,产生3AP (4)β-酮脂酰CoA硫解:乙酰CoA→TCA,12AIP (n-2)脂酰CoA→第二轮β氧化 活化消耗: -2ATP B氧化产生 8×(2+3)ATP=40
４ （3）、 脂酰 CoA 脱氢生成β-反式烯脂酰 CoA P154 反应式： 线粒体基质中，已发现三种脂酰 CoA脱氢酶，均以 FAD 为辅基，分别催化链长为 C4-C6，C6-C14，C6-C18 的脂酰 CoA 脱氢。 （4）、 △2反式烯脂酰CoA 水化生成L-β-羟脂酰CoA P155 反应式： β-烯脂酰CoA 水化酶 （5）、 L-β-羟脂酰CoA 脱氢生成β-酮脂酰 CoA P155 反应式： L-β羟脂酸CoA 脱氢酶 （6）、 β-酮脂酰CoA 硫解生成乙酰 CoA 和（n-2）脂酰CoA P155 反应式： 酮脂酰硫解酶 3、 脂肪酸 β-氧化作用小结 结合 P154 图15-1 和P156 图15-2，回顾脂肪酸β氧化过程。 （1） 脂肪酸 β-氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1 个ATP 的两个高能键 （2） 长链脂肪酸由线粒体外的脂酰 CoA 合成酶活化，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CoA合成酶活化。 （3） β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4 个重复步骤 （4） β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA 4、 脂肪酸β-氧化产生的能量 以硬脂酸为例，18 碳饱和脂肪酸 胞质中： ⑴活化：消耗2ATP，生成硬脂酰CoA 线粒体内： ⑵脂酰 CoA 脱氢：FADH2 ，产生2ATP ⑶β-羟脂酰 CoA脱氢：NADH，产生3ATP ⑷β-酮脂酰 CoA硫解：乙酰CoA → TCA，12ATP (n-2)脂酰CoA → 第二轮β氧化 活化消耗： -2ATP β氧化产生： 8×（2+3）ATP = 40
9个乙酰CoA:9×12ATP=108 净生成 146ATP 饱和脂酸完全氧化净生成ATP的数量:(8.5n7AIP(n为偶数) 硬脂酸燃烧热值:-2651kcal B-氧化释放:146AP×(73Kca)10658Kcl 转换热效率 1065.8 2651 5、阝-氧化的调节 (1)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CoA的浓度增加, 可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ,限制脂肪氧化。 (2 NADHVNAD比率高时,β一羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制 (3)乙酰CoA浓度高时;可抑制硫解酶,抑淛氧化(脂酰CoA有两条去路:①氧化。②合成甘油三酯) (二) 不饱和脂酸的β氧化 1、单不饱和脂肪酸的氧化 P157油酸的β氧化 △3顺一△2反烯脂酰跣CoA异构酶(改变双键位置和顺反构型) (146-2)ATP 2、多不饱和脂酸的氧化 P158亚油酸的β氧化 △3顺一△2反烯脂酰CoA异构酶(改变双键位置和顺反构型) β-羟脂酰OoA差向酶(改变β羟基构型:D→L型) (1462-2)ATP 奇数碳脂肪酸的β氧化 奇数碳脂肪酸经反复的β氧化,最后可得到丙酰CoA,丙酰COA有两条代谢途径: 1、丙酰CoA转化成琥酰CoA,进入TCA 详细过程P158 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。 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,进入宿主细胞,在硫 激酶作用下产丙酰CoA,转化成琥珀酰COoA,参加糖异生作用
５ 9 个乙酰CoA： 9×12 ATP = 108 净生成： 146ATP 饱和脂酸完全氧化净生成ATP 的数量：(8.5n-7)ATP (n 为偶数) 硬脂酸燃烧热值：–2651 kcal β-氧化释放：146ATP×(-7.3Kcal)=-1065.8Kcal 转换热效率 5、 β-氧化的调节 ⑴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CoA的浓度增加， 可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪氧化。 ⑵[NADH]/[NAD+ ]比率高时，β—羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。 ⑶乙酰 CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰 CoA有两条去路： ①氧化。②合成甘油三酯） （二） 不饱和脂酸的β氧化 1、 单不饱和脂肪酸的氧化 P157 油酸的β氧化 △3顺—△2反烯脂酰CoA 异构酶（改变双键位置和顺反构型） （146-2）ATP 2、 多不饱和脂酸的氧化 P158 亚油酸的β氧化 △3顺—△2反烯脂酰CoA 异构酶（改变双键位置和顺反构型） β-羟脂酰CoA 差向酶（改变β-羟基构型：D→L型） （146—2—2）ATP （三） 奇数碳脂肪酸的β氧化 奇数碳脂肪酸经反复的β氧化，最后可得到丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径： 1、 丙酰 CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 详细过程 P158 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。 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，进入宿主细胞，在硫 激酶作用下产丙酰CoA，转化成琥珀酰CoA，参加糖异生作用。 40.2% 2651 1065.8 =