1、第第28章章 脂肪酸的脂肪酸的分解代謝分解代謝(Fatty acid catabolism)一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化三、不飽和脂肪酸的氧化三、不飽和脂肪酸的氧化四、酮體四、酮體五、磷脂的代謝五、磷脂的代謝六、鞘脂類的代謝六、鞘脂類的代謝七、甾醇的代謝七、甾醇的代謝八、脂肪酸代謝的調(diào)節(jié)八、脂肪酸代謝的調(diào)節(jié)脂質(zhì)的定義 脂質(zhì)（脂質(zhì)（lipid）也稱為脂類或類脂，是一類低）也稱為脂類或類脂，是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子。對溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子。對大多數(shù)脂質(zhì)而言，其化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸與醇形成大多數(shù)脂質(zhì)而言，其化

2、學(xué)本質(zhì)是脂肪酸與醇形成的酯類及其衍生物。參與脂質(zhì)組成的脂肪酸多是的酯類及其衍生物。參與脂質(zhì)組成的脂肪酸多是4碳以上的長鏈一元羧酸，醇的成分包括甘油、鞘碳以上的長鏈一元羧酸，醇的成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇及固醇。氨醇、高級一元醇及固醇。脂質(zhì)的分類1. 單純脂質(zhì)（單純脂質(zhì)（simple lipid）單純脂質(zhì)是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三單純脂質(zhì)是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三酯和蠟，蠟是長鏈脂肪酸和長鏈醇或固醇形成的酯和蠟，蠟是長鏈脂肪酸和長鏈醇或固醇形成的酯。酯。2. 復(fù)合脂質(zhì)（復(fù)合脂質(zhì)（compound lipid）復(fù)合脂質(zhì)包括磷脂和糖脂。復(fù)合脂質(zhì)包括磷脂和糖脂。3. 衍生脂質(zhì)（衍

3、生脂質(zhì)（derived lipid）脂肪酸、高級醇、脂肪醛、脂肪胺、烴；脂肪酸、高級醇、脂肪醛、脂肪胺、烴；固醇、膽酸、強心苷、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、固醇、膽酸、強心苷、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、萜及其它萜及其它某些天然存在的脂肪酸高等生物對脂肪的需求 脊椎動物從食物中獲得脂肪，動員貯存在脂肪脊椎動物從食物中獲得脂肪，動員貯存在脂肪組織中的脂肪，在肝中將過量的食物中的碳水化合組織中的脂肪，在肝中將過量的食物中的碳水化合物轉(zhuǎn)變成脂肪運輸?shù)狡渌M織。對于某些器官來說，物轉(zhuǎn)變成脂肪運輸?shù)狡渌M織。對于某些器官來說，三酰甘油提供了過半的能量需求，特別是在肝、心三酰甘油提供了過半的能量需求，特別是在肝、

4、心和靜息的骨骼肌中。在冬眠的動物和遷徙的鳥中，和靜息的骨骼肌中。在冬眠的動物和遷徙的鳥中，貯存的脂肪實際上是惟一的能量來源。維管植物在貯存的脂肪實際上是惟一的能量來源。維管植物在種子萌發(fā)時動員貯存的脂肪，但其它時候不依賴脂種子萌發(fā)時動員貯存的脂肪，但其它時候不依賴脂肪提供能量。肪提供能量。一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送 甘油三酯在人類的飲食脂肪中，以及作為代甘油三酯在人類的飲食脂肪中，以及作為代謝能量的主要貯存形式中約占謝能量的主要貯存形式中約占90%。脂肪可完全。脂肪可完全氧化成氧化成CO2和和H2O，由于脂肪分子中絕大部分碳，由于脂肪分子中絕大部分碳原子和葡萄糖相比，都處于較低的氧化狀態(tài)，因原

5、子和葡萄糖相比，都處于較低的氧化狀態(tài)，因此脂肪氧化代謝產(chǎn)生的能量按同等重量計算比糖此脂肪氧化代謝產(chǎn)生的能量按同等重量計算比糖類和蛋白質(zhì)要高出類和蛋白質(zhì)要高出2倍以上。倍以上。 三脂酰甘油的結(jié)構(gòu)1軟脂酰軟脂酰2,3二油酰甘油二油酰甘油 當(dāng)當(dāng)3個脂肪酸都是同一種脂肪酸時，稱為簡個脂肪酸都是同一種脂肪酸時，稱為簡單三脂酰甘油，當(dāng)單三脂酰甘油，當(dāng)3個脂肪酸至少有一個不同時，個脂肪酸至少有一個不同時，稱為混合三脂酰甘油。稱為混合三脂酰甘油。 各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見上冊各種脂肪酸的名稱和結(jié)構(gòu)見上冊P 83 表表 2-2三脂酰甘油三脂酰甘油（三酰甘油）（三酰甘油）（甘油三酯）（甘油三酯）脂肪酸結(jié)構(gòu)與熔點的

6、關(guān)系棕櫚酸棕櫚酸不飽和脂肪酸的順反結(jié)構(gòu) 棕櫚酸棕櫚酸 硬脂酸硬脂酸 油酸油酸 亞油酸亞油酸 -亞麻酸亞麻酸 花生四烯酸花生四烯酸食物成分含有的能量H=U+PV H=U+PV = Qp（恒壓反應(yīng)熱）（恒壓反應(yīng)熱）脂肪的乳化 由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的酶卻是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂質(zhì)酶卻是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂質(zhì)水的界面處發(fā)生的。若要消化迅速，必須盡量增水的界面處發(fā)生的。若要消化迅速，必須盡量增大脂質(zhì)水界面的面積。人攝入的脂肪在肝臟分泌大脂質(zhì)水界面的面積。人攝入的脂肪在肝臟分泌的膽汁鹽及磷脂酰膽堿等物質(zhì)（表面活性劑）的

7、作的膽汁鹽及磷脂酰膽堿等物質(zhì)（表面活性劑）的作用下，經(jīng)小腸蠕動而乳化，大大地增大了脂質(zhì)水用下，經(jīng)小腸蠕動而乳化，大大地增大了脂質(zhì)水的界面面積的界面面積，促進了脂肪的消化和吸收，促進了脂肪的消化和吸收 。 膽汁酸的結(jié)構(gòu)膽酸膽酸甘氨膽酸甘氨膽酸牛磺膽酸牛磺膽酸消化脂肪的酶 消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰臟分消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰臟分泌的胰脂肪酶，它們可將三脂酰甘油的脂肪酸水泌的胰脂肪酶，它們可將三脂酰甘油的脂肪酸水解下來。胰脂肪酶與一個稱為輔脂肪酶的小蛋白解下來。胰脂肪酶與一個稱為輔脂肪酶的小蛋白質(zhì)在一起，存在于脂質(zhì)水界面上。胰脂肪酶催質(zhì)在一起，存在于脂質(zhì)水界面上。胰脂肪酶催化化1

8、、3位脂肪酸的水解，生成位脂肪酸的水解，生成2單酰甘油。單酰甘油。胰液中還有酯酶，它催化單酰甘油、膽固醇酯和胰液中還有酯酶，它催化單酰甘油、膽固醇酯和維生素維生素A的酯水解。另外，胰臟還分泌磷脂酶，的酯水解。另外，胰臟還分泌磷脂酶，它催化磷脂的它催化磷脂的2酰基水解。酰基水解。 脂肪的消化和吸收 脂肪消化后的產(chǎn)物脂肪酸和脂肪消化后的產(chǎn)物脂肪酸和2單酰甘油由小單酰甘油由小腸上皮粘膜細胞吸收后，又轉(zhuǎn)化為三脂酰甘油，腸上皮粘膜細胞吸收后，又轉(zhuǎn)化為三脂酰甘油，然后與蛋白質(zhì)一起包裝成乳糜微粒，然后與蛋白質(zhì)一起包裝成乳糜微粒，乳糜微粒乳糜微粒釋釋放到淋巴管中，再進入血液，放到淋巴管中，再進入血液，運送到肌

9、肉和脂肪運送到肌肉和脂肪組織。組織。短的和中等長度的脂肪酸被吸收進入門靜短的和中等長度的脂肪酸被吸收進入門靜脈血液，直接送入肝臟。脈血液，直接送入肝臟。 脂肪的消化與吸收圖解脂肪酸和單酯酰甘油在細胞中重新合成三酯酰甘油乳糜微粒乳糜微粒乳糜微粒的結(jié)構(gòu)Apolipoproteins（載脂蛋白）（載脂蛋白）CholesterolPhospholipidsTriacylglycerols and cholesteryl esters脂肪的消化和吸收 在脂肪組織和骨骼肌毛細血管中，在脂肪組織和骨骼肌毛細血管中，細胞外的脂細胞外的脂蛋白脂肪酶蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase）被載脂蛋白被載

10、脂蛋白apoC-活化，催化三活化，催化三脂脂酰甘油水解成脂肪酸和甘油，酰甘油水解成脂肪酸和甘油，產(chǎn)產(chǎn)生的脂肪酸生的脂肪酸由靶組織的細胞吸收。在肌肉中，脂肪由靶組織的細胞吸收。在肌肉中，脂肪酸被氧化以提供能量；在脂肪組織中，它們被重新酸被氧化以提供能量；在脂肪組織中，它們被重新合成三合成三脂脂酰甘油貯存起來酰甘油貯存起來被這些組織吸收；甘油被被這些組織吸收；甘油被運送到肝臟和腎臟，轉(zhuǎn)變成二羥丙酮磷酸（脫氫反運送到肝臟和腎臟，轉(zhuǎn)變成二羥丙酮磷酸（脫氫反應(yīng)），進入糖酵解途徑。應(yīng)），進入糖酵解途徑。 脂肪的消化和吸收 被去除大多數(shù)三酰甘油的乳糜微粒仍含有膽被去除大多數(shù)三酰甘油的乳糜微粒仍含有膽固醇和載

11、脂蛋白，隨血液運送到肝臟，經(jīng)固醇和載脂蛋白，隨血液運送到肝臟，經(jīng)apoE受受體介導(dǎo)吞入肝細胞，釋放出其中的膽固醇，殘體體介導(dǎo)吞入肝細胞，釋放出其中的膽固醇，殘體在溶酶體中降解。三酰甘油或氧化供能，或作為在溶酶體中降解。三酰甘油或氧化供能，或作為酮體合成的前體。當(dāng)食物提供的脂肪酸超過當(dāng)時酮體合成的前體。當(dāng)食物提供的脂肪酸超過當(dāng)時氧化供能及合成酮體所需時，肝臟將它們轉(zhuǎn)變成氧化供能及合成酮體所需時，肝臟將它們轉(zhuǎn)變成三酰甘油，與特異的載脂蛋白組裝成三酰甘油，與特異的載脂蛋白組裝成VLDL（極（極低密度脂蛋白），經(jīng)血液運送到脂肪組織貯藏。低密度脂蛋白），經(jīng)血液運送到脂肪組織貯藏。 脂肪的動員 中性脂（中

12、性脂（neutral lipid）以脂滴的形式貯存在脂）以脂滴的形式貯存在脂肪細胞（以及合成固醇的腎上腺皮質(zhì)、卵巢、睪丸肪細胞（以及合成固醇的腎上腺皮質(zhì)、卵巢、睪丸細胞）中。脂滴的結(jié)構(gòu)是以固醇和三脂酰甘油為核細胞）中。脂滴的結(jié)構(gòu)是以固醇和三脂酰甘油為核心，外面包裹著一層磷脂。脂滴的表面還覆蓋著圍心，外面包裹著一層磷脂。脂滴的表面還覆蓋著圍脂滴蛋白（脂滴蛋白（perilipin，油滴包被蛋白，圍脂素）。圍，油滴包被蛋白，圍脂素）。圍脂滴蛋白能夠阻止脂滴被不適時地動員。當(dāng)需要代脂滴蛋白能夠阻止脂滴被不適時地動員。當(dāng)需要代謝能量的激素信號到達時，貯存在脂肪組織中的三謝能量的激素信號到達時，貯存在脂肪

13、組織中的三脂酰甘油被動員，運輸?shù)叫枰慕M織（骨骼肌、心脂酰甘油被動員，運輸?shù)叫枰慕M織（骨骼肌、心臟和腎皮質(zhì)）中作為燃料。臟和腎皮質(zhì)）中作為燃料。 脂肪的動員 腎上腺素和胰高血糖素通過細胞質(zhì)膜上的受體、腎上腺素和胰高血糖素通過細胞質(zhì)膜上的受體、G蛋白、腺苷酸環(huán)化酶、蛋白激酶蛋白、腺苷酸環(huán)化酶、蛋白激酶A通路，使圍脂滴通路，使圍脂滴蛋白及激素敏感的脂肪酶磷酸化，磷酸化的圍脂滴蛋白及激素敏感的脂肪酶磷酸化，磷酸化的圍脂滴蛋白引起磷酸化的脂肪酶運動到脂滴表面，催化三蛋白引起磷酸化的脂肪酶運動到脂滴表面，催化三脂酰甘油水解成游離脂肪酸和甘油。激素敏感的脂脂酰甘油水解成游離脂肪酸和甘油。激素敏感的脂肪酶

14、被磷酸化后，活性提高肪酶被磷酸化后，活性提高1-2倍，同時在磷酸化的倍，同時在磷酸化的圍脂滴蛋白作用下，活性提高圍脂滴蛋白作用下，活性提高50倍。圍脂滴蛋白基倍。圍脂滴蛋白基因缺陷的細胞不能對因缺陷的細胞不能對cAMP濃度的增加作出響應(yīng)，激濃度的增加作出響應(yīng)，激素敏感的脂肪酶也不能與脂滴結(jié)合。素敏感的脂肪酶也不能與脂滴結(jié)合。 動員產(chǎn)生的脂肪酸的運輸 脂肪細胞中的脂肪酸進入血液，與清蛋白非共脂肪細胞中的脂肪酸進入血液，與清蛋白非共價鍵結(jié)合運輸。清蛋白分子量價鍵結(jié)合運輸。清蛋白分子量66000，約占血清總，約占血清總蛋白的蛋白的50%，每個清蛋白單體分子結(jié)合多達，每個清蛋白單體分子結(jié)合多達10個脂

15、個脂肪酸分子。通過與可溶性的血清清蛋白結(jié)合，水不肪酸分子。通過與可溶性的血清清蛋白結(jié)合，水不溶性的脂肪酸得以經(jīng)血液運輸。到達靶組織后，脂溶性的脂肪酸得以經(jīng)血液運輸。到達靶組織后，脂肪酸與清蛋白解離，進入靶細胞氧化供能。肪酸與清蛋白解離，進入靶細胞氧化供能。 脂肪動員圖解豚鼠脂肪細胞橫切脂肪細胞的電鏡掃描照片擬南芥子葉橫切蛋白體蛋白體油體油體脂質(zhì)的運輸形式 簡單的、非酯化的脂肪酸與血清清蛋白及血簡單的、非酯化的脂肪酸與血清清蛋白及血漿中的其他蛋白質(zhì)結(jié)合而轉(zhuǎn)運。漿中的其他蛋白質(zhì)結(jié)合而轉(zhuǎn)運。 磷脂、三脂酰甘油、膽固醇和膽固醇酯是以磷脂、三脂酰甘油、膽固醇和膽固醇酯是以脂蛋白的形式轉(zhuǎn)運的。在機體的各個

16、脂蛋白的形式轉(zhuǎn)運的。在機體的各個部位，脂蛋部位，脂蛋白與特異的受體和酶作用而被吸收和利用。白與特異的受體和酶作用而被吸收和利用。脂蛋白的不同密度 大多數(shù)蛋白質(zhì)的密度為大多數(shù)蛋白質(zhì)的密度為1.31.4g/ml，脂的密度一般為脂的密度一般為0.8g/ml。脂蛋白的密度取決。脂蛋白的密度取決于蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例，蛋白質(zhì)比例越大則于蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例，蛋白質(zhì)比例越大則密度越大。密度越大。主要的人血漿脂蛋白的組成和性質(zhì)也有些書上將也有些書上將IDL和和LDL合并為合并為LDL，其密度范圍為，其密度范圍為1.006-1.063。人血漿脂蛋白中的載脂蛋白LCAT：卵磷脂：卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶膽固醇酰基轉(zhuǎn)移

17、酶人血漿脂蛋白中的載脂蛋白（續(xù)）各種脂蛋白的大小主要的人血漿脂蛋白的組成和性質(zhì)VLDL的形成部位和功能 VLDL主要在肝臟的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成，腸中主要在肝臟的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成，腸中也有少量形成。也有少量形成。VLDL在目的部位被脂蛋白脂在目的部位被脂蛋白脂肪酶作用，將三脂酰甘油水解利用，肪酶作用，將三脂酰甘油水解利用，VLDL逐逐漸轉(zhuǎn)變成漸轉(zhuǎn)變成IDL和和LDL，LDL又返回到肝臟重新又返回到肝臟重新加工，或?qū)⒛懝檀嫁D(zhuǎn)運到脂肪組織和腎上腺。加工，或?qū)⒛懝檀嫁D(zhuǎn)運到脂肪組織和腎上腺。LDL似乎是膽固醇和膽固醇酯的主要運輸形式，似乎是膽固醇和膽固醇酯的主要運輸形式，而乳糜微粒的主要任務(wù)是運輸三脂酰甘油。而乳

18、糜微粒的主要任務(wù)是運輸三脂酰甘油。LDL通過受體被胞吞入細胞ACAT: 脂酰脂酰CoA:膽固醇脂酰基轉(zhuǎn)移酶膽固醇脂酰基轉(zhuǎn)移酶細胞表面LDL受體的結(jié)構(gòu)LDL受體缺陷會導(dǎo)受體缺陷會導(dǎo)致高膽固醇血癥致高膽固醇血癥HDL的形成部位和功能 HDL在肝臟和小腸里剛形成時，體積小，富含在肝臟和小腸里剛形成時，體積小，富含蛋白質(zhì)的顆粒，含有少量的膽固醇，不含膽固醇酯。蛋白質(zhì)的顆粒，含有少量的膽固醇，不含膽固醇酯。它含有卵磷脂它含有卵磷脂膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶（膽固醇酰基轉(zhuǎn)移酶（lecithin-cholesterol acyl transferase，LCAT），催化膽固醇），催化膽固醇酯形成。存在于初生酯形成。存

19、在于初生HDL表面的表面的LCAT將乳糜微粒殘將乳糜微粒殘體（體（remnant）和）和VLDL殘體中的膽固醇和卵磷脂轉(zhuǎn)殘體中的膽固醇和卵磷脂轉(zhuǎn)變成膽固醇酯，形成核心，使得碟狀的初生變成膽固醇酯，形成核心，使得碟狀的初生HDL轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成成熟的、球狀的變成成熟的、球狀的HDL顆粒。這個富含膽固醇的顆粒。這個富含膽固醇的脂蛋白回到肝臟，卸下膽固醇，其中一些膽固醇轉(zhuǎn)脂蛋白回到肝臟，卸下膽固醇，其中一些膽固醇轉(zhuǎn)變成膽酸鹽。變成膽酸鹽。 HDL的形成部位和功能 HDL可以通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吸收進入肝細可以通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吸收進入肝細胞，但是也有些胞，但是也有些HDL的膽固醇由另一個機制輸入其它的

20、膽固醇由另一個機制輸入其它組織。組織。HDL能夠結(jié)合到肝臟和產(chǎn)生類固醇的組織如腎能夠結(jié)合到肝臟和產(chǎn)生類固醇的組織如腎上腺的質(zhì)膜受體蛋白上腺的質(zhì)膜受體蛋白SR-BI上，這些受體并不介導(dǎo)內(nèi)上，這些受體并不介導(dǎo)內(nèi)吞作用，而是將吞作用，而是將HDL中的膽固醇和其它脂部分地、選中的膽固醇和其它脂部分地、選擇性地運入細胞。耗盡的擇性地運入細胞。耗盡的HDL然后解離到血液中重新然后解離到血液中重新循環(huán)，從乳糜微粒和循環(huán)，從乳糜微粒和VLDL殘體中吸收脂質(zhì)。殘體中吸收脂質(zhì)。 HDL的形成部位和功能 耗盡的耗盡的HDL也能夠吸收貯存在肝外組織中的膽也能夠吸收貯存在肝外組織中的膽固醇，把它們攜帶到肝臟，產(chǎn)生反向膽

21、固醇運輸途徑。固醇，把它們攜帶到肝臟，產(chǎn)生反向膽固醇運輸途徑。一種反向運輸途徑是，新生的一種反向運輸途徑是，新生的HDL與富含膽固醇細與富含膽固醇細胞的胞的SR-BI受體相互作用，觸發(fā)膽固醇從細胞表面到受體相互作用，觸發(fā)膽固醇從細胞表面到HDL的被動運動，然后攜帶它返回肝臟。第二個途的被動運動，然后攜帶它返回肝臟。第二個途徑是，耗盡的徑是，耗盡的HDL的的apoA-與富含膽固醇細胞的主與富含膽固醇細胞的主動運輸?shù)鞍祝▌舆\輸?shù)鞍祝ˋBC1）相互作用，）相互作用，HDL由內(nèi)吞作用吸由內(nèi)吞作用吸收，裝載著膽固醇重新分泌出來，運輸?shù)礁闻K。收，裝載著膽固醇重新分泌出來，運輸?shù)礁闻K。 脂蛋白的循環(huán)HDL和

22、LDL與心血管疾病的關(guān)系 HDL和和LDL的相對量對于膽固醇在體內(nèi)的的相對量對于膽固醇在體內(nèi)的去向和動脈蝕斑的形成是重要的。高水平的去向和動脈蝕斑的形成是重要的。高水平的HDL有助于降低心血管疾病的危險，而高水平有助于降低心血管疾病的危險，而高水平的的LDL會增加冠狀動脈及心血管疾病的危險。會增加冠狀動脈及心血管疾病的危險。脂蛋白的形成與分泌二、脂肪酸的氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸分解發(fā)生于原核生物的細胞溶膠及真核生脂肪酸分解發(fā)生于原核生物的細胞溶膠及真核生物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸在進入線粒體前，必須先物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸在進入線粒體前，必須先與與CoA形成脂酰形成脂酰CoA，這個

23、反應(yīng)是由脂酰，這個反應(yīng)是由脂酰CoA合成酶合成酶（acyl-CoA synthetase）催化的。）催化的。 RCOOH + ATP + HS-CoA RCO-S-CoA + AMP + PP i 無機焦磷酸酶無機焦磷酸酶 2Pi 脂酰CoA的合成歷程脂酰脂酰CoA合成酶合成酶脂酰脂酰CoA合成酶合成酶脂肪酸進入線粒體 短鏈或中等長度鏈（短鏈或中等長度鏈（10個碳原子以下）的脂個碳原子以下）的脂酰酰CoA通過滲透可以容易地通過線粒體內(nèi)膜，但通過滲透可以容易地通過線粒體內(nèi)膜，但是更長鏈的脂酰是更長鏈的脂酰CoA需要通過特殊機制才能進入需要通過特殊機制才能進入線粒體。這個過程需要經(jīng)過線粒體。這個過

24、程需要經(jīng)過3 3種不同酶的作用。種不同酶的作用。 肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶 肉堿：脂酰肉堿移位酶肉堿：脂酰肉堿移位酶 肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶 脂肪酸與肉堿結(jié)合進入線粒體基質(zhì)肉堿：脂酰肉堿肉堿：脂酰肉堿移位酶移位酶脂肪酸與肉堿結(jié)合進入線粒體基質(zhì) After fatty acylcarnitine is formed at the outer membrane or in the intermembrane space, it moves into the matrix by facilitated diffusion through the transporter in the inn

25、er membrane. In the matrix, the acyl group is transferred to mitochondrial coenzyme A, freeing carnitine to return to the intermembrane space through the same transporter.Knoop的重要發(fā)現(xiàn) 在研究脂肪酸降解時在研究脂肪酸降解時Knoop發(fā)現(xiàn)（發(fā)現(xiàn)（1904年），年），把偶數(shù)碳原子的脂肪酸己酸帶上苯基示蹤物后喂狗，把偶數(shù)碳原子的脂肪酸己酸帶上苯基示蹤物后喂狗，分析尿液的結(jié)果是苯基以苯乙酰分析尿液的結(jié)果是苯基以苯乙酰-N-甘氨

26、酸的形式出甘氨酸的形式出現(xiàn)；而用奇數(shù)碳原子的脂肪酸戊酸作同樣的實驗，現(xiàn)；而用奇數(shù)碳原子的脂肪酸戊酸作同樣的實驗，結(jié)果得到苯甲酰結(jié)果得到苯甲酰-N-甘氨酸。他由此推論，脂肪酸氧甘氨酸。他由此推論，脂肪酸氧化每次降解下一個化每次降解下一個2碳單位的片段。碳單位的片段。 Knoop的苯基標記脂肪酸降解實驗脂肪酸的氧化途徑脂肪酸氧化的總反應(yīng)式軟脂酰軟脂酰CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O 8乙酰乙酰CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+ 以以16碳的軟脂酸為例碳的軟脂酸為例線粒體中脂肪酸徹底氧化的三大步驟脂酰CoA脫氫酶 脂酰脂酰CoA脫氫酶存在于線粒體的基

27、質(zhì)中，共脫氫酶存在于線粒體的基質(zhì)中，共有有3種，分別催化短鏈、中鏈、長鏈脂酰種，分別催化短鏈、中鏈、長鏈脂酰CoA的的脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物 FADH2 的一對電子的一對電子先傳遞給先傳遞給電子傳遞黃素蛋白（電子傳遞黃素蛋白（ETF），再經(jīng)，再經(jīng)ETF：泛醌氧化還原酶泛醌氧化還原酶的催化將電子傳遞給的催化將電子傳遞給泛醌泛醌，進入，進入呼吸電子傳遞鏈。呼吸電子傳遞鏈。 脂酰CoA氧化產(chǎn)生的FADH2的電子傳遞脂酰CoA氧化產(chǎn)生的FADH2的電子傳遞脂肪酸氧化的能量總決算以軟脂酸為例以軟脂酸為例 一分子軟脂酸經(jīng)過一分子軟脂酸經(jīng)過氧化產(chǎn)生氧化產(chǎn)生 8個乙酰個乙酰CoA，

28、7個個NADH，7個個FADH2每個乙酰每個乙酰CoA經(jīng)過檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生經(jīng)過檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生 3個個NADH，1個個FADH2，1個個GTP（ATP） 合計合計 NADH 38 + 7 = 31個個 FADH2 18 + 7 = 15個個 GTP 18 = 8個個共產(chǎn)生共產(chǎn)生ATP 312.5 + 151.5 + 8 = 77.5 + 22.5 + 8 = 108個個脂肪酸氧化的能量總決算以軟脂酸為例以軟脂酸為例 這這108個個ATP減去軟脂酸活化時消耗的兩個高減去軟脂酸活化時消耗的兩個高能鍵，實際產(chǎn)生能鍵，實際產(chǎn)生106個個ATP。 106個個ATP貯能為貯能為10630.54 = 3237

29、kJ軟脂酸徹底氧化釋放的自由能為軟脂酸徹底氧化釋放的自由能為9790kJ，故能量，故能量轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為 32379790100% = 33%。 過氧化物酶體中的脂肪酸過氧化物酶體中的脂肪酸氧化氧化 在動物細胞中，線粒體基質(zhì)是主要的脂肪酸在動物細胞中，線粒體基質(zhì)是主要的脂肪酸氧化部位，但在某些細胞中，其他部位也含有能將氧化部位，但在某些細胞中，其他部位也含有能將脂肪酸氧化成乙酰脂肪酸氧化成乙酰CoA的酶。發(fā)生在動物和植物細的酶。發(fā)生在動物和植物細胞過氧化物酶體中的脂肪酸胞過氧化物酶體中的脂肪酸氧化過程與線粒體中相氧化過程與線粒體中相似，但不完全相同。線粒體中催化脂酰似，但不完全相同。線粒體中催

30、化脂酰CoA第一步第一步氧化的是脂酰氧化的是脂酰CoA脫氫酶，而在過氧化物酶體中是脫氫酶，而在過氧化物酶體中是脂酰脂酰CoA氧化酶，這一步需氧，產(chǎn)生氧化酶，這一步需氧，產(chǎn)生H2O2，H2O2很很快被過氧化氫酶催化產(chǎn)生快被過氧化氫酶催化產(chǎn)生H2O和和O2。過氧化物酶體中的脂肪酸過氧化物酶體中的脂肪酸氧化氧化 哺乳動物線粒體和過氧化物酶體中哺乳動物線粒體和過氧化物酶體中氧化的第二氧化的第二個不同是對脂酰個不同是對脂酰CoA的特異性不同；過氧化物酶體系的特異性不同；過氧化物酶體系統(tǒng)對特長鏈和具有分支鏈的脂肪酸的活性要高得多，統(tǒng)對特長鏈和具有分支鏈的脂肪酸的活性要高得多，如二十六碳酸（如二十六碳酸（2

31、6:0）和植烷酸（）和植烷酸（phytanic acid）、）、降植烷酸（降植烷酸（pristanic acid）。這些不常見的脂肪酸是）。這些不常見的脂肪酸是通過飲食從乳制品、反芻動物的脂肪、肉類和魚中獲通過飲食從乳制品、反芻動物的脂肪、肉類和魚中獲得。它們在過氧化物酶體中的降解代謝涉及到幾種這得。它們在過氧化物酶體中的降解代謝涉及到幾種這個細胞器特有的酶。人若不能氧化這些化合物，會導(dǎo)個細胞器特有的酶。人若不能氧化這些化合物，會導(dǎo)致幾種嚴重的疾病。致幾種嚴重的疾病。 過氧化物酶體缺陷病過氧化物酶體缺陷病 患患Zellweger綜合征的患者不能產(chǎn)生過氧化物酶綜合征的患者不能產(chǎn)生過氧化物酶體，從

32、而缺少這個細胞器特有的所有代謝途徑。在體，從而缺少這個細胞器特有的所有代謝途徑。在X - 連 鎖 的 腦 白 質(zhì) 腎 上 腺 萎 縮 癥 （連 鎖 的 腦 白 質(zhì) 腎 上 腺 萎 縮 癥 （ X - l i n k e d adrenoleukodystrophy，XALD）病人中，過氧化）病人中，過氧化物酶體不能氧化特長鏈脂肪酸，似乎是因為過氧化物酶體不能氧化特長鏈脂肪酸，似乎是因為過氧化物酶體膜上缺少將這些脂肪酸運入的轉(zhuǎn)運蛋白。這物酶體膜上缺少將這些脂肪酸運入的轉(zhuǎn)運蛋白。這兩種缺陷都導(dǎo)致血液中特長鏈脂肪酸積累，特別是兩種缺陷都導(dǎo)致血液中特長鏈脂肪酸積累，特別是26:0。XALD在在10歲之

33、前影響小男孩，引起失明、歲之前影響小男孩，引起失明、動作失調(diào)，數(shù)年內(nèi)死亡。動作失調(diào)，數(shù)年內(nèi)死亡。 肝過氧化物酶體不含檸檬酸循環(huán)的酶，不能肝過氧化物酶體不含檸檬酸循環(huán)的酶，不能催化乙酰催化乙酰CoA氧化成氧化成CO2。長鏈或分支的脂肪酸。長鏈或分支的脂肪酸被降解成較短鏈的產(chǎn)物，如己酰被降解成較短鏈的產(chǎn)物，如己酰CoA，然后運到，然后運到線粒體中繼續(xù)氧化。線粒體中繼續(xù)氧化。 植物過氧化物酶體乙醛酸循環(huán)體中的氧化動物線粒體中的氧化種子中三酰甘油轉(zhuǎn)變成糖種子中三酰甘油轉(zhuǎn)變成糖奇數(shù)碳脂肪酸的氧化 大多數(shù)哺乳動物組織中很少有奇數(shù)碳原子的脂大多數(shù)哺乳動物組織中很少有奇數(shù)碳原子的脂肪酸，但在反芻動物中，奇數(shù)碳

34、原子的脂肪酸氧化肪酸，但在反芻動物中，奇數(shù)碳原子的脂肪酸氧化提供的能量相當(dāng)于它們所需能量提供的能量相當(dāng)于它們所需能量的的25%。具有奇數(shù)。具有奇數(shù)碳原子的直鏈脂肪酸可經(jīng)正常的碳原子的直鏈脂肪酸可經(jīng)正常的氧化途徑，產(chǎn)氧化途徑，產(chǎn)生若干個乙酰生若干個乙酰CoA和一個丙酰和一個丙酰CoA，丙酰，丙酰CoA也是也是甲硫氨酸、纈氨酸及異亮氨酸的降解產(chǎn)物。甲硫氨酸、纈氨酸及異亮氨酸的降解產(chǎn)物。奇數(shù)碳脂肪酸的氧化依賴生物素的羧化依賴生物素的羧化檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)甲基丙二酰CoA變位酶作用機制5脫氧腺苷鈷氨素脫氧腺苷鈷氨素Vit B12單不飽和脂肪酸的氧化水合、脫氫、硫解，循環(huán)水合、脫氫、硫解，循環(huán)三輪三輪

35、氧化氧化烯酰烯酰CoA異構(gòu)酶異構(gòu)酶雙鍵位置改變，同時雙鍵位置改變，同時構(gòu)型由順式變成反式構(gòu)型由順式變成反式多不飽和脂肪酸的氧化三輪三輪氧化氧化烯酰烯酰CoA異構(gòu)酶異構(gòu)酶一輪一輪氧化氧化亞油酰亞油酰CoA雙鍵位置改變，同時雙鍵位置改變，同時構(gòu)型由順式變成反式。構(gòu)型由順式變成反式。多不飽和脂肪酸的氧化將將4位順式雙鍵位順式雙鍵和和2位反式雙鍵位反式雙鍵轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成3位反式位反式雙鍵。雙鍵。2,4-二烯酰二烯酰-CoA還原酶還原酶脂酰脂酰-CoA脫氫酶脫氫酶多不飽和脂肪酸的氧化烯酰烯酰CoA異構(gòu)酶異構(gòu)酶四輪四輪氧化氧化將將3位反式雙鍵位反式雙鍵異構(gòu)成異構(gòu)成2位反式雙鍵。位反式雙鍵。脂肪酸的氧化 脂肪

36、酸的脂肪酸的氧化發(fā)生在過氧化物酶體中。氧化發(fā)生在過氧化物酶體中。植烷植烷酸存在于反芻動物的脂肪以及某些食品中，是人膳酸存在于反芻動物的脂肪以及某些食品中，是人膳食中的一個重要組成成分。由于植烷酸食中的一個重要組成成分。由于植烷酸C3位上有位上有一個甲基，不能通過正常的一個甲基，不能通過正常的氧化降解，而是利用氧化降解，而是利用線粒體中另一個酶線粒體中另一個酶植烷酸植烷酸羥化酶羥化酶催化催化羥基化，羥基化，再由再由植烷酸植烷酸氧化酶氧化酶催化氧化脫羧反應(yīng)，生成少催化氧化脫羧反應(yīng)，生成少一個碳原子的降植烷酸，然后按正常的一個碳原子的降植烷酸，然后按正常的氧化方式氧化方式降解，其降解產(chǎn)物為降解，其降

37、解產(chǎn)物為3個丙酰個丙酰CoA，3個乙酰個乙酰CoA ，最后一個降解產(chǎn)物為異丁酰最后一個降解產(chǎn)物為異丁酰CoA，它可以轉(zhuǎn)化成琥，它可以轉(zhuǎn)化成琥珀酰珀酰CoA進入進入TCA循環(huán)。循環(huán)。 葉綠素的結(jié)構(gòu)式疏水的植醇側(cè)鏈（疏水的植醇側(cè)鏈（20個碳）個碳）脂肪酸的氧化植醇植醇植烷酸植烷酸氧化氧化脂肪酸的氧化降植烷酸降植烷酸Refsums Disease Refsums Disease是遺傳性共濟失調(diào)性多發(fā)是遺傳性共濟失調(diào)性多發(fā)性神經(jīng)炎樣病，是因遺傳性缺少脂肪酸性神經(jīng)炎樣病，是因遺傳性缺少脂肪酸氧化酶氧化酶系統(tǒng)，體內(nèi)積累植烷酸，導(dǎo)致暗視覺不良、震顫，系統(tǒng)，體內(nèi)積累植烷酸，導(dǎo)致暗視覺不良、震顫，以及其他神經(jīng)方

38、面的異常。這種病人要忌食含有以及其他神經(jīng)方面的異常。這種病人要忌食含有葉綠素的食品和植食性動物食品。葉綠素的食品和植食性動物食品。 脂肪酸的氧化 在鼠肝微粒體中觀察到一種較少見的脂肪酸在鼠肝微粒體中觀察到一種較少見的脂肪酸氧化途徑，這個途徑使中長鏈和長鏈脂肪酸通過氧化途徑，這個途徑使中長鏈和長鏈脂肪酸通過末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧基都可末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧基都可以與以與CoA結(jié)合，從兩端進行結(jié)合，從兩端進行氧化。氧化。 催化催化氧化的酶是依賴細胞色素氧化的酶是依賴細胞色素P450的單加的單加氧酶，反應(yīng)還需要氧酶，反應(yīng)還需要NADPH和和O2參與。參與。 脂肪酸的脂肪酸

39、的氧化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行的。氧化是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進行的。脂肪酸的氧化mixed function oxidasealdehyde dehydrogenasealcohol dehydrogenase oxidation檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)逆戟鯨逆戟鯨 駱駝駱駝 金金鸻鸻 灰熊灰熊 沙鼠沙鼠 紅喉蜂鳥紅喉蜂鳥脂肪酸氧化產(chǎn)生的水為某些動物重要的水源四、酮體乙酰乙酰CoA的代謝結(jié)局的代謝結(jié)局 在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成的乙酰在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成的乙酰CoA可可以有以下幾種去向：以有以下幾種去向：1. 最主要的去向是進入檸檬酸循環(huán)徹底氧化；最主要的去向是進入檸檬酸循環(huán)徹底氧化；2. 作為類固醇的前

40、體，合成膽固醇；作為類固醇的前體，合成膽固醇；3. 作為脂肪酸合成的前體，合成脂肪酸；作為脂肪酸合成的前體，合成脂肪酸；4. 轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、D羥丁酸和丙酮，這羥丁酸和丙酮，這3種種 物質(zhì)稱為酮體（物質(zhì)稱為酮體（ketone bodies）。）。 肝臟中酮體的形成 在肝臟線粒體中，決定乙酰在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向的是去向的是草酰乙酸，它帶動乙酰草酰乙酸，它帶動乙酰CoA進入檸檬酸循環(huán)。進入檸檬酸循環(huán)。但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異生，乙酰生，乙酰CoA難以進入檸檬酸循環(huán)，這有利于難以進入檸檬酸循環(huán)，這有利于乙酰乙酰Co

41、A進入酮體合成途徑。進入酮體合成途徑。在動物體內(nèi)，乙在動物體內(nèi)，乙酰酰CoA不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。 酮體的合成*ThiolaseHMG-CoA synthase酮體的合成HMG-CoA lyase-Hydroxybutytate dehydrogenase酮體酮體酮體酮體酮體酮體*酮病的產(chǎn)生 嚴重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大嚴重饑餓或未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態(tài)和胰島素水平過低都會耗盡體內(nèi)的糖的貯存，肝外組織不能從血液低都會耗盡體內(nèi)的糖的貯存，肝外組織不能從血液中獲取充分的葡萄糖。為