第五章运动与脂类代谢学习目标：当学完这一章后，你应该能够解释以下的关键概念和重要问题：关键概念：甘油三酯－脂肪酸循环；血浆FFA；酮体。

重要问题：脂酰辅酶A通过线粒体内膜的机制；脂肪酸β氧化及能量的生成如何；甘油氧化的途径及能量的生成如何；耐力运动训练对血脂的影响及意义。

第一节脂肪的分解代谢脂肪又称为甘油三酯也称三酰甘油，运动时在人体内贮存的脂肪分解参与机体的功能共有三种来源:贮存在脂肪组织(即脂库)中的脂肪；血浆脂蛋白中的脂肪；肌细胞浆中的脂肪滴。

一、脂肪组织中贮存脂肪的水解和动员脂肪组织中贮存的脂肪经常有一部分在脂肪酶的作用下不断释放出甘油和脂肪酸进入血液，称为脂肪动员。

在脂肪水解的过程中首先由甘油三酯脂肪酶催化使甘油三酯转变为甘油二酯和1分子脂旺酸，甘油三酯脂肪酶又可以催化甘油二酯生成甘油一酯和另1分子脂肪酸，最后又由甘油一酯脂肪酶催化使甘油一酯生成甘油和第3分子脂肪酸。

甘油三酯脂肪酶是脂肪水解的关键酶，它的活性可以受到多种激素的调节而改变，如儿茶酚胺，胰高血糖素，生长激素等均可增加其活性，胰岛素可以抑制其活性，所以甘油三酯脂肪酶又称为激素敏感性脂肪酶。

在各种促进脂肪水解的激素中以儿茶酚胺，即去甲肾上腺素和肾上腺素的作用最重要，经过对β-肾上腺素能受体的作用，通过cAMP-PK系统(环腺苷磷酸-蛋白激酶系统)促使甘油三酯脂肪酶磷酸化而激活。

在脂肪组织中脂肪在不断进行水解的同时也进行着再酯化过程，即一部分脂肪水解后生成的脂肪酸通过合成酯酰CoA(辅酶A)，再与α-甘油磷酸一起合成甘油三酯，这时调节脂肪动员的灵敏性起重要作用，又称为甘油三酯—脂肪酸循环。

脂肪细胞中催化甘油生成α-甘油磷酸的甘油激酶活性极低，所以不能重复利用经过脂肪水解所产生的甘油，甘油产生后经过血液循环运输到肝脏等组织进一步代谢。

而脂肪组织中再酯化作用所需要的α-甘油磷酸则由糖代谢生成的中间代谢产物二羟丙酮磷酸经过α-甘油磷酸脱氢酶作用生成。

其过程如下：胰岛素可促进血液中葡萄糖进入脂肪细胞的载体转运过程，葡萄糖在脂肪细胞内经过糖酵解产生二羟丙酮磷酸。

所以，胰岛素和葡萄糖均能促进脂肪细胞的再酯化作用，抑制脂肪动员。

处于休息状态人体内脂肪组织内脂肪水解所产生的脂肪酸大约1/3进入血液，2/3经再酯化作用生成甘油三酯。

进入血液的脂肌酸因水溶性差，立即由血浆清蛋白作为载体生成游离脂肪酸（FFA)，每分子清蛋白可结合10分子脂肪酸，这样就有以利于运输到各组织器官进—步代谢。

二、血浆脂蛋白中甘油三酯的水解在血浆脂蛋白中乳糜微粒（CM）中主要由消化道吸收的外源性甘油三酯，极低密度脂蛋白（VLDL）含有丰富的主要由肝脏合成的内源性甘油三酯，低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）中含较少量的甘油三酯。

这些脂蛋白中的甘油三酯经过脂蛋白肪酶（LPL）催化后水解成为脂肪酸和甘油。

脂肪酶酸也立即以血浆中的清蛋白作为载体生成FFA。

LPL广泛分布于人体内，以心肌，脂肪组织和慢肌纤维具有最大的活性，肺、主动脉、肾髓质次之。

血液中的LPL在细胞内糙面内质网中合成，合成后即运出细胞，在毛细血管内皮细胞表面与硫酸肝素结合。

肝素与LPL的亲和力大于硫酸肝素，可以使LPL从毛细血管内皮细胞表面游离到血液中，从而可以在全血液中催化血浆脂蛋白质中甘油三酯水解。

LPL对于血浆中甘油三酯水解后利用以及合成组织中甘油三酯均具有重要作用。

LPL的活性也受多种激素的调节，儿茶酚胺，胰高血糖素，甲状腺激素，糖皮质激素可以激活骨骼肌的LPL，腺素可以激活脂肪组织的LPL。

三、肌细胞内甘油三酯的水解在骨骼肌和心肌细胞内也能在核糖体内合成LPL，合成后LPL不转运出细胞仍在胞内调节细胞浆脂滴的甘油三酯水解。

肌细胞内LPL活性受低浓度肾上腺素胰高血糖素抑制，高浓度的肾上腺素和胰高血糖素激活。

肌细胞内甘油三酯为5～15mmo1湿肌，比脂肪组织含甘油三酯400～800mmo1湿重要低得多。

在进行长时间中等强度的耐力运动时，肌细胞内甘油三酯水解成为脂肪酸和甘油，脂肪酸在肌细胞内氧化供能也有重要的作用。

第二节血浆自由脂肪酸（FFA）血浆FFA是脂肪酸在血液中的运输形式，即以清蛋白作为脂防酸的载体。

在休息及空腹状态血浆FFA 的浓度为6～16 mg％(或0.1 mmol／L)左右。

它的浓度比血糖80～120mg％要低许多，但FFA在血浆中有较快的转运率，处于静息状态，血浆FFA的半寿期大约为4min，低强度运动时半寿期缩短到2min，中等强度运动时血浆FFA的半寿期更缩短到0.9min。

反映出血浆FFA无论在静息状态，低强度和中等强度运动时都能积极地参与各组织器官的氧化供能。

血浆FFA/清蛋白的浓度比值对调节脂肪组织中脂肪的动员利用有重要作用。

静息状态血浆FFA/清蛋白摩尔浓度比值是0.2，当进行长时间中等强度的耐力运动时脂肪大量水解动员，进入血浆的脂肪酸增多，血浆FFA／清蛋白比值可以增加到3～4，这时超过清蛋白的运载能力，必然有部分脂肪酸未能与青蛋白结合，可以刺激脂肪组织血管产生收缩，阻力增大，脂肪组织供血量减少，脂肪酸不能有效地运出脂肪组织，增加了再酯化作日，这样可以防止血浆FFA浓度过分升高对人体产生毒性作。

高浓度的血浆FFA能形成微胶粒溶液，这会损伤细胞膜，增加血小板的“粘集”，引起血栓形成，干扰心脏电传导及引起心律失常，抑制一些酶的活性等。

Newsholme(1982)观察到在不同生理及病理条件下人体血浆FFA的浓度不会超过2mmoL／L，证明人体内有防止脂肪动员的—系列保护机制(表5-1)。

血乳酸浓度升高也会促进脂肪组织中的再酯化作用，血乳酸5 mmol／L起促进再酯化的阈值作用，10mmo1／L使脂肪组织中水解生成的脂肪酸多半再酯化。

血糖浓度升高，进入脂肪细胞的葡萄糖增多，也促进再酯化作用。

所以在人体内糖贮备量比较充足，运动强度也相对较大时，运动时总是优先利用糖，脂肪的供能受到相当大的限制。

这也是为什么脂肪的供能总是在休息状态，低强度运动，尤其在长时间运动的中、后期(运动2～3h后)才显得重要起来的主要原因。

肌细胞摄取血浆FFA是—种简单的浓度依赖过程，不消耗能量，当血液流到肌细胞时由血浆清蛋白对脂肪酸的亲和力大小与肌细胞膜脂质双层结构结合脂肪酸部位对脂肪酸亲和力的大小，来决定肌细胞摄取脂肪酸的速率。

所以，肌细胞利用脂肪酸的速率决定着肌细胞摄取脂肪酸的速率，这样可以对肌细胞内脂肪酸的浓度起调节作用，即便于利用脂肪酸，又可防止肌细胞内脂肪酸浓度过高产生毒性作用。

第二节脂肪酸的分解代谢脂肪酸β-氧化是在细胞内线粒体基质中进行的，但长链脂肪或脂酰辅酶A均不能通过线粒体内膜，长链脂肪酸首先生成脂肪酸A，然后再经过一种特异的转运载体肉碱的帮助来通过线粒体内膜。

在人体内具有生理活性的是L-肉碱，D-肉碱无作用。

一、脂酰辅酶A的生成脂肪酸在进入线粒体氧化分解以前必须经过活化作用，即脂肪酸与辅酶A在脂酰辅酶A合成酶的催化下由ATP参与供能，生成脂酰辅酶A。

二、脂酰辅酶A通过线粒体内膜脂酰辅酶A在线粒体膜间腔中经过位于线粒体内膜外表面的肉碱脂酰基转移酶I(CAT·I)的作用，使肉碱的羟基与脂肪酸联结成脂酰肉碱。

辅酶A可重复利用。

脂酰肉碱经过位于线粒体内膜上的肉碱脂酰转位酶(CA T·T)的作用通过线粒体内膜。

脂酰肉碱再经过肉碱脂酰转移酶Ⅱ(CA T·Ⅱ)作用，脱去肉碱，又形成脂酰辅酶A。

肉碱经过上述转位酶(CA T·T)的作用通过线粒体内膜回到线粒体膜间腔中又可以重复利用。

肉碱在脂肪分解代谢有重要作用。

目前认为肉碱是一种很好的降脂食品，对运动员耐力和减肥有好处。

中链脂肪酸(含8碳，10碳)不需要肉碱携带可以直接通过线粒体内膜，进入线粒体基质氧化。

三、脂酰辅酶A的β-氧化作用在线粒体基质中脂酰辅酶A经过一系列酶的作用，通过脱氢、加水、再脱氢和硫解4步反应，产生1分子2碳单位的乙酰辅酶A和1分子比原来少了两个碳原子的脂酰辅酶A。

新生成的脂酰辅酶A又可以重复经过上述4步反应反复进行，直至完全分解成乙酰辅酶A为止。

由于氧化作用是在脂肪酸的β-位碳原子亡开始的故称为β-氧化过程。

偶数碳原子的脂肪酸每次氧化可以生成1分子乙酰辅A，最终全部分裂成为乙酰辅酶A。

以硬脂酸为例，反复β-氧化的结果如下：β-氧化是脂肪酸氧化的主要方式，产生的乙酰辅酶A可以进入三羧酸循环进一步氧化。

脂肪酸的β-氧化过程如下：(—)脱氢：脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，α，β碳原子各脱下一氢原子，生成烯酰CoA。

脱下的2H由FAD接受生成。

(二)加水：反烯酰CoA在烯酰水化酶的催化下，加水生成β-羟脂酰CoA。

(三)再脱氢：β-羟脂酯酰CoA在β-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱下2H生成β-酮脂酰CoA，脱下的2H由接受，生成(四)硫解：β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，加HSCoA使碳链断裂，生成1分子乙酰CoA和少两个碳原子的脂酰CoA。

四、脂肪酸氧化时能量的生成脂肪酸氧化是人体能量的重要能源。

以硬脂酸为例，进行了8次β-氧化，生成了8分子，8分子。

每分子通过呼吸链氧化产生2分子A TP，每分子氧化产生3分子ATP，每分子乙酰CoA通过三羧酸循环产生12分子ATP，1分子硬脂酸氧化共生成能量为： (8×2)+(8×3)+(9×12)＝148分子A TP，减去脂肪酸活化为脂酰CoA时消耗2个高能磷酸键，相当于2分子ATP，净生成146分子A TP。

脂肪酸在体内氧化释放的能量约30％贮存在ATP的高能磷酸键中，其余以热能丧失。

脂肪酸和葡萄糖均是人体的重要能源，但脂肪酸产生的能量比葡萄糖多(表5-2)。

第四节甘油的代谢甘油溶于水，直接由血液运送至肝、肾、肠等组织，主要在肝脏中进一步代谢。

肝脏有较高活性的甘油激酶，能将甘油转变为甘油磷酸，然后脱氢生成二羟丙酮磷酸，循糖代谢途径进行分解或经糖异生作用转变成糖。

最近认为，甘油在骨骼肌中也可被氧化。

除肝脏外，肾，小肠粘膜也有较丰富的甘油激酶，一定程度上可以利用甘油，但脂肪细胞，骨骼肌和心肌中甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。

一、甘油氧化时能量的生成1分子甘油彻底氧化为CO2和H20时可以生成21分子ATP，激活生成α-甘油磷酸消耗1分子ATP，α-甘油磷酸氧化成为二羟丙酮磷酸时脱去2H，形成1分子，转移到线粒体通过α-甘油磷酸穿梭机制氧化。

线粒体内膜的α-甘油磷酸脱氢酶的辅酶是FAD，FAD接受2H形成只能生成2分子ATP，二羟丙酮磷酸彻底氧化生成20分子ATP。

二、运动时甘油代谢的意义运动时脂肪水解所生成的甘油主要经过血液运输到肝脏中进一步代谢，其中至少四分之三作为糖异生作用的底物，生成葡萄糖或糖原，这对于增加机体可利用糖的量，维持血糖稳定有重要作用，人处于饥饿状态或进行长时间的耐力运动时，对于维持人的生命或保持良好的运动能力都有积极作用。