第十章 脂类代谢
丙酮
乙酰乙酸
β-羟丁酸
第十章 脂类代谢
（1）酮体生成
乙酰乙酰CoA
acetoacetate decarboxylase解
第十章 脂类代谢
（2）酮体生成的意义
①酮体易运输 长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒碱转 运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸 白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并 不需要载体。
第十章 脂类代谢
线粒体内膜的内外两侧均有肉毒碱脂酰转移酶， 分别称为肉毒碱脂酰转移酶I和肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ， 酶Ⅰ和酶Ⅱ是同工酶。
第十章 脂类代谢
（3）β-氧化的反应历程
脱氢、加 水、再脱 氢和硫解， 生成1分 子乙酰 CoA和一 个少2个 碳的脂酰 CoA。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢 Fatty Catabolism
一、脂肪的分解代谢 二、脂肪的生物合成
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
一、脂肪的分解代谢
第十章 脂类代谢
（一）脂类的消化和吸收
动物体中脂肪的消化需要三种脂肪酶(lipase) 参与， 逐步水解甘油三酯的三个酯，生成甘油和脂肪酸。
第十章 脂类代谢
※β-氧化 氧化是从脂肪酸的羧基端β氧化 碳原子开始，碳链逐次断裂， 每次产生一个乙酰CoA和原 来少2个C的脂肪酸链。
※β-氧化 氧化作用在细胞的线粒体基 氧化
质中进行，油料作物种子萌 发时另一个细胞器——乙醛 酸循环体(glyoxysome，简称 乙醛酸体)中也能进行类似的 作用。
第十章 脂类代谢
2.乙醛酸循环(glyoxylate cycle)
乙醛酸循环存在于一些细菌、藻类和油料 植物的种子的乙醛酸体中，它可将脂肪酸降解 的主要产物乙酰CoA合成为琥珀酸。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
乙醛酸循环与TAC循环相比，可看作是TAC 循环的一个支路。异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase)和苹果酸合酶(malate synthase)是该循环的 关键酶。参与乙醛酸循环的酶除了这两种酶外， 其余的酶都与TCA 循环相同。
①脱氢（dehydrogenation）反应
在脂酰CoA脱氢酶催化下，脂酰CoA在α和 β碳原子上各脱去一个氢原子生成具有反式双 键的α、β-烯脂肪酰辅酶A。
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②加水（hydration）反应
在烯酰CoA水化酶催化下，反式-∆2-烯脂酰-CoA 在双键上加1分子水，生成L-（+）-β-羟脂酰CoA。
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动物三酰甘油的动员
Hormone:荷尔蒙 Adenylyl cyclase: 腺苷环化酶 Serum almumin:血清蛋白
第十章 脂类代谢
水解产物脂肪酸、甘油和β-单酰甘油等经扩 散进入肠粘膜细胞又重新酯化成脂肪；它们和一 些磷脂和胆固醇混合在一起，由脂蛋白外壳包裹， 形成乳糜微粒；乳糜微粒经胞吐作用由粘膜细胞 分泌至细胞间隙，再经淋巴系统进入血液。小分 子的脂肪酸(C6~C10)可不经酯化而直接进入血液。 植物细胞水解产生的脂肪酸则直接进入线粒 体或乙醛酸体进行氧化分解。
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③脱氢反应
在β-羟脂肪酰CoA脱氢酶（辅酶为NAD）催化下， β-羟脂肪酰CoA脱氢生成β酮脂酰CoA。
第十章 脂类代谢
④硫解(thiolysie)
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
（4）棕榈酸-CoA彻底氧化的能量
第十章 脂类代谢
（5）不饱和脂肪酸的氧化
含一个双键。 含一个双键。 少生成1个 少生成 个 FADH2 。
第十章 脂类代谢
含二个双键。 含二个双键。 少生成1个 少生成 个 NADH和1个 和 个 FADH2
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（6）奇数碳链脂肪酸的氧化 β-Oxidation of Odd-Carbon Fatty Acids
先β-氧化，生成丙 酰CoA，然后再经 过羧化、两次异构 化，最后生成琥珀 酰CoA，进入TCA。
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主要存在于动 物和微生物中
柠檬酸穿梭
第十章 脂类代谢
在植物中，不存在“柠檬酸穿梭”。 植物体内，乙酰CoA先脱去CoA，以乙酸的形式 运出线粒体，再在线粒体外由脂酰CoA合成酶催 CoA 化重新形成乙酰CoA。
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（2）丙二酸单酰CoA的生成
在脂肪酸的从头合成过程中，参入脂肪酸链的二碳单 位的直接供体是丙二酸单酰CoA(malonyl-CoA) 。 在乙酰CoA羧化酶(acetyl-CoA carboxylase)的催化下， 消耗ATP，乙酰CoA和HCO3-反应形成丙二酸单酰 CoA。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
3.脂肪酸的ω-氧化途径
ω-氧化是脂肪酸的ω-端甲基发生氧化，转变成羟甲 基然后再氧化成羧基，而形成α，ω-二羧酸的过程。 动物体内的12C以下的脂肪酸常通过ω-氧化途径进行 降解。 植物体内的在ω-端具有含氧官能团(羟基、醛基或羧 基)的脂肪酸大多也是通过ω-氧化作用生成的，这些 脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组分。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
（二）甘油代谢
磷酸二羟丙酮
甘油在甘油激 酶(glycerol kinase) 的催化下，生成磷 酸二羟丙酮和磷酸 甘油醛，然后进入 糖酵解或糖异生。
磷酸甘油醛
第十章 脂类代谢
（三）脂肪酸的氧化
1.脂肪酸的β-氧化(β-oxidation)
1904年，Knoop利用在体内不易降解的苯基作为 标记物连接在脂肪酸的甲基末端，然后喂狗或兔。结 果发现，如喂环标记的奇数碳原子脂肪酸，动物尿中 的代谢物为苯甲酸；如果喂苯环标记的偶数碳原子脂 肪酸，则尿中发现的代谢物是苯乙酸。 。
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乙醛酸循环的生物学意义
（1）它可看作是TAC循环的一个支路，其产物琥珀酸 可回补四碳化合物的不足，使循环正常运转，对某些 微生物在因四碳化合物不足而使二碳化合物不能充分 氧化时更为重要（对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环 使它们能够仅以乙酸盐作为能源和碳源生长）。 （2）植物和微生物脂肪转变为糖的过程中，乙醛酸循 环起着关键作用，它是连结糖代谢和脂代谢的枢纽。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
二、脂类的合成（Lipid 脂类的合成 Biosynthesis） ）
（一）甘油的生物合成 （二）脂肪酸的生物合成 （三）脂肪的生物合成
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（一）甘油的生物合成
甘油是由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮 在细胞质中合成的。 与脂肪酸缩合成脂肪的是3-磷酸甘油，而 不是游离的甘油。
第十章 脂类代谢
②节省葡萄糖供脑和红细胞利用 肝外组织利用酮体会生成大量的乙酰CoA， 大量乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶系活性，限制糖 的利用。同时乙酰CoA还能激活丙酮酸羧化酶， 促进糖异生。肝外组织利用酮体氧化供能，就减 少了对葡萄糖的需求，以保证脑组织、红细胞对 葡萄糖的需要。脑组织不能利用长链脂肪酸，但 在饥饿时可利用酮体供能。
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
ACP的辅基结构
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
第十章 脂类代谢
总方程式
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2.脂肪酸链延伸（第二阶段）
（1）The ER reactions are actually quite similar to the fatty acid synthase: addition of two-carbon units at the carboxyl end of the chain by means of oxidative decarboxylations involving malonyl-CoA. 在羧基末 端加入。 （2）The mitochondrial reactions involve addition (and subsequent reduction) of acetyl units. These reactions are essentially a reversal of fatty acid oxidation, with the exception that NADPH is utilized in the saturation of the double bond, instead of FADH2.和 β-氧化的逆过程相似，但辅酶不同。
丙酰CoA羧化酶
D-甲基丙二酸单酰CoA
D-甲基丙二酸单酰CoA
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2.α-氧化（α-oxidation）
1956年，Stumpf，P.K. 在植物种子和叶子以及动物 的脑和肝细胞中发现了α-氧化作用。 在酶的催化下，在脂肪酸的α-碳原子上发生氧化作 用，分解出CO2，称为脂肪酸的α-氧化。主要氧化 有烷基分支的脂肪酸；联合β-氧化可彻底氧化脂肪 酸。且植物体内C12以下的脂肪酸不被α-氧化降解。
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（1） 活 化
脂肪酸在进行β-氧化作用之前需要进行 “活化”，并且转运到氧化作用的部位，然后 才能进行β-氧化作用,活化形式是脂酰CoA。 在脂酰CoA合成酶(acyl CoA synthetase)催化 和CoA-SH及ATP的参与下，脂肪酸转变为脂酰 CoA。活化后生成的脂酰CoA极性增强，易溶 于水；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。 脂肪酸活化主要在细胞液中进行。
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羧基转移酶 生物素羧化酶 生物素羧基载体蛋白
乙酰CoA羧化酶
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（3）脂肪酸合酶系统 FAS
脂肪酸合酶系统(fatty acid synthase system，FAS) 是一个多酶复合体，它包括：①乙酰CoA:ACP转移 酶、②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶、③ β-酮脂酰ACP合酶、④β-酮脂酰-ACP还原酶、⑤β-羟脂酰ACP脱水酶、⑥烯脂酰-ACP还原酶等6种酶；此外复 合体中还含有脂酰基载体蛋白(acyl carrier protein， ACP)作为辅助蛋白。