动物生物化学讲义（一）：脂代谢

脂类的 酶促水解脂肪的 分解代谢
（主要 脂肪酸的 β氧化 ）
脂肪的 合成脂类一章内容复习提问？
提问,什么是脂？
答案,醇酸的酯化产物以及不溶性的大分子脂肪酸、
醇。
提问,脂类的生物功能？
答案,长期储备能源物质、膜成分、防护、维生素、
激素成分。
脂代谢 —脂分解与合成第一节 脂类的酶促水解提问,脂类水解的产物是什么？
答案,脂肪酸、醇 （ 甘油、鞘氨醇、固醇、脂肪醇、氨基醇）,磷酸 等 。
提问,影响水解的因素有哪些呢？
生物因素 ——酶 的种类及其影响因素本身因素 —— 溶解度 及其影响因素（如温度,pH)
C H
2
O
C H O
C H
2
O
C
C
P O
O H
O
O
O
O R
1
O R
1
X
磷脂酶 A1
磷脂酶 B
磷脂酶 A2
磷脂酶 C 磷脂酶 D
第二节 脂肪的分解代谢 当 饥饿、禁食 时，
血液中 激素 （肾上腺素、胰高糖素）
浓度升高,激活脂肪细胞内脂肪水解酶,脂肪水解。
产物 （甘油、脂肪酸）被蛋白质载运通过在 血液运输 。
2.1甘油的氧化
CH2OH
CHOH
CH2OH
ATP ADP
甘油激酶
CH 2O H
CHO H
CH2O PO 32-
糖代谢活化 → 脱氢 → 糖代谢彻底氧化目前发现只有肝脏细胞具有甘油激酶，这意味着什么
3-磷酸甘油
N A D HN A D ++ ++ H
--脱氢酶
CH 2O H
C O
CH 2O PO 32-
磷酸二羟丙酮甘油只能在肝脏中氧化
？ 。
乙酰 SCOA
2.1脂肪酸的 β氧化提问,根据反应方程 给 β氧化下个定义？
β — 脂肪酸的 β碳原子氧化 —被氧化 （形成羰基）,该处的共价键断开，分解出一个 乙酰 SCoA。
部位 ——原核生物细胞质,各种真核生物 线粒体 基质 内
R C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
O H
αβ
ATP
H2O + 2HSCoA
AMP+PPi
FADH2 +
NADH + H+
~ S C o AR
O
CC H 2C H 2
~ S C o A
O
CC H 3
脂酰 SCOA
具体过程
1.饱和脂肪酸活化 水化脱氢 硫酯解 乙酰 CoA脱氢线粒体膜转运细胞质 线粒体基质 产物
A.活化
R C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
O HHSCoA+ + ATP
脂酰合成酶
Mg2+
H2
O
~ S C o AR CH
2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
脂酰 -CoA 高能化合物
AMP + PPi分两步 —中间产物
A M PR C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
消耗 2高能键
β氧化研究表明反应的平衡常数 ≈1，但该反应始终能够持续向正反应进行,？
答案,PPi水解消耗，平衡右移
R C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
O HHSCoA+ + ATP
脂酰合成酶
Mg2+ ~
S C o AR C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
H 2
C
O
AMP + PPi
B.转运
C4~C10脂肪酸直接穿越，
线粒体内活化 原因？
C12以上的 脂肪酸细胞质中 活化，转运入 --原因？
答案,酶位置
C
O
O
C H 3
C H 3
CH 3 N C H
O H
C H 2 C H 2
脂酰 CoA溶解差，
难以逾越外 膜水腔内 膜
？ 性质载体能完成由 水腔进入内膜的转运任务呢？
两性
——肉毒胆碱 （赖氨酸衍生物）
非极性 极性
~ S C o A
O
CR
脂酰肉碱肉毒碱转酰基酶 Ⅰ
线粒体内膜 C
O
O
OC
C H
3
R
C H
3
CH
3
N C H
O
C H
2
C H
2
线粒体内膜肉碱 脂酰肉碱基质腔肉毒碱转酰基酶 Ⅰ
脂酰 CoA HSCoA
脂酰肉碱移位酶肉碱肉毒碱转酰基酶 Ⅱ
脂酰 CoA HSCoA
β氧化
C,β氧化
a.脱氢
~ S C o AR CH
2
C
H 2
C
H 2
C
O
FAD FADH2
脱氢酶 ~
S C o AR C
H 2
CH CH C
O
b.水化（或水合）
~ S C o AR CH
2
CH CH C
O
H—O—H
β α
水化酶 ~ S C o AR C
H 2
CH C
H 2
O H
C
O
β-羟 脂酰 CoA
c.脱氢
~ S C o AR CH
2
CH C
H 2
O H
C
O脱氢酶 ~ S C o AR C H
2 C
O
C
H 2
HO
C
β-酮 脂酰 CoANADH+ NADH + H+
β-烯 脂酰 CoA
β αβ α
d.硫解
~ S C o AR C H 2 C
O
C H
HO
C H SCoA
~ S C o AC
O
CH 3~ S o AC
O
C
H 2
R +
乙酰 CoA少二碳原子的脂酰 CoA
β氧化
~ S C o AC
O
CH 3
乙酰 CoA？
进入 三羧酸循环彻底氧化！ 或 进入乙醛酸循环脂酰基团
CH3 CO COOH
NAD+
NADH + H+
CoASH
CO2
CH3CO~SCoA
OC COOH
CH
2
COOH
CH2COOH
C(OH)COOH
CH2COOH
CH2COOH
CHCOOH
CH(OH)COOH
NAD(P)
NAD(P)H+H
CH2COOH
CHCOOH
COCOOHCH2COOHCH
2
COCOOH
NADH+H
NADNADH + H+ +CO~SCoA
CH2
CH2
COOH
GDP+Pi
GTP
CoASH
H
2 O
CH2 COOH
CH
2
COOH
FADH2
FAD
CH COOH
CH COOH
HOC COOH
CH
2
COOH
H +
NAD+
CO2
+
+
CoASH
H 2 O
CoASH
CO2
丙酮酸乙酰 CoA
(2)
(1)
(7)
(8)
(9)
(10)
(5)
(6)
(3)
(4)
草酰琥珀酸
α-酮戊二酸琥珀酰 CoA
琥珀酸延胡索酸
L-苹果酸草酰乙酸
H O2
三羧酸循环异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸三羧酸循环乙酰 CoA
乙醛酸乙酰 CoA
CoASH
①
②
D,产能效率以软脂酸为例
C16H32O2？ 次 β氧化彻底转化
8乙酰 CoA
+7FADH2
+7NADH
+7H+
当,乙酰 CoA及脱下的氢经过 三羧酸循环,氧化磷酸化彻底氧化
C16H32O2 16CO2 +16H2O+131ATP
△ G=-2340Kcal/molATP净产率
131-2（活化消耗 1× 2） =129
获能效率
（ 129× 7.3） /2340=40%
单位重量 脂肪酸 转化的 ATP储能（ kcal/kg) =2.3糖？
脂肪酸中 H含量高
7
乙酸 +氢气
E,产物好氧情况 CO2 + H2O
厌氧情况（厌氧微生物）
水解~
S C o AC
O
CH 3
H2O
？ COCH 3 O HSCoAH+
乙酸
FADH2 +NADH+H+？ 2H2 ↑+ 辅酶氢气甲烷 ↑甲烷菌全球变暖
~ S C o AC
O
2681 11 31 5 41 7
1 0 9
2.不饱和脂肪酸
3HSCoA 3CH3COSCoA
γ-烯 脂酰 CoA
β-烯 脂酰 CoA
β氧化
β氧化
β
C H
O～
SCoA
~ S C o AC
O
C H
γ
2.2脂肪酸的其他氧化途径
1.α 氧化
R CH
2
C O O H
α O2
R CH C O O H
O H O2
R C O O H+ CO2
主要是带支链的脂肪酸或奇数脂肪酸或过长的脂肪酸，机理不清。
2.ω氧化
CH 3 CH
2
CH
2
CH
2
C O O H
αω O2
CH
2
CH
2
CH
2
C O O HH O O C
ω氧化 + β氧化快速双向 β氧化特殊微生物具有的途径石油中的 脂肪烃 先 被微生物 氧化为脂肪酸,进一步通过 脂肪酸氧化途径 被降解。
糖尿病人 以脂代谢维生 呼出的气体一股 甜味血内含有大量 丙酮 。？
2.3酮体的生成和利用特殊的酶部分 CH3COSCoA + CH3COSCoA
CH3COCH2COSCoA
HSCoA
乙酰乙酰 CoA
直接或间接
CH3COCH2 COOH
HSCoA
1乙酰乙酸
CH3COCH3
NAD+
NADH+ +H+
CH3CHCH2 COOH
OH
2丙酮
3β-羟丁酸硫解酶肝并不能降解酮体产能（缺酶），为什么制造 酮体 呢？
第三节 脂肪的合成
3.1脂肪酸的生物合成分解：脱氢 水化 脱氢 硫酯解合成,缩合 加氢 脱水 加氢由血液传递给其它组织，尤其是心脏的 快捷能源，过多酸中毒 。
部位 —— 细胞质途径和位置均大不相同位置不同 互不影响
1.合成软脂酸细胞质脂肪酸合成乙酰 CoA
脂肪酸分解
A.转运
A.转运脂酰 CoA溶解差，难以逾越外 膜水腔内 膜乙酰 CoA
乙酰 CoA
线粒体内膜线粒体基质 三羧酸载体乙酰 CoA
草酰乙酸柠檬酸 柠檬酸草酰乙酸
ATP,CoASH
柠檬酸裂解酶
ADP+Pi
NADH
苹果酸脱氢酶
NAD+苹果酸丙酮酸
NADP+
NADPH
CO2
乙酰 CoA
脂肪酸合成丙酮酸糖异生三羧酸循环腔 +外膜 +细胞质提问,为什么糖吃多了会发胖呢？
糖代谢产物
？
B.羧化
C.连接载体蛋白
（连接一羧基 COOH）
~ S C o AC
O
CH 3 +CO2
乙酰 CoA羧化酶
ATP Mn2+ 生物素
C ~ S C o AC
O
C
H 2
O
H O
丙二酸单酰 CoA？ 辅酶合成酶复合体酶载体蛋白 （简写 ACP）
中间产物 产物脂肪酸
SH C
H 2
C
H 2
N
H
C
O
C
H 2
C
H 2
N
H
C
O
C
O H
H
C
C H 3
C H 3
C H 2PO
O
O
O C
H 2
S e r A C P
PO
O
O
O P
O
O
O C H
2 O
O H
H
HH
H
O
3
P O
2
腺呤 腺呤
SH C
H 2
C
H 2
N
H
C
O
C
H 2
C
H 2
N
H
C
O
C
O H
H
C
C H 3
C H 3
C H 2腺呤酰基载体蛋白（ ACP）
辅酶 A（ CoA） (酰基载体 )
作用：,吊运” 中间产物在各酶活性中心间传递反应。
乙酰 CoA 1
1 转酰酶
HSCoA
3
3 合成酶 SH 3 合成酶 S 乙酰丙二酸单酰 CoA
乙酰乙酰
+
D.合成脂酰乙酰 ACP
2
2转丙酰酶
2
丙二酸单酰
2
3
S 乙酰丙二酸单酰
3
合成酶CH
3 C
O
S
COOH
CH2
CO ACP
CO2
乙酰乙酰 ACP
4
β酮脂酰 ACP还原酶4C
活性中心
NADPH(H+)
NADPH+
CH3CCH2CACP
O O
CH3CHCH2CACP
OOH
β羟丁脂酰 ACP
（ 4C酮 脂酰）
（ 4C羟 脂酰）
E.完成一轮合成 5
6
烯 脂酰 ACP还原酶
CH3CHCH2CACP
OOH CH
3CH=CHCACP
H2O
4C5
羟 脂酰 ACP脱水酶
CH3CH2CH2CACP
NADPH(H+)
NADPH+
？
1
32
5
4
6
一圈碳链增加 2C
β烯 丁脂酰 ACP
（ 4C烯 脂酰）
（ 4C脂酰）
6
3
合成酶
2
4
5
还原酶脱水酶还原酶转移酶
3酮脂酰 ACP合成酶
4C
4C
6C
6 6C
4C→ 6C
3C 4C
CO2
6C
6C→ 8C
→ 16C
硫酯酶软脂酸
+ ACP
软脂酸 分解 与 合成 代谢的区别区 别 点 脂 酸 氧 化脂 酸 合 成
1.细胞中的部位 细胞质 线粒体
2.酰基载体 ACP CoA
3.二碳单元参加或断裂的形式 丙二酸单酰 CoA 乙酰 CoA
4.电子供体或受体 NADPH FAD,NAD＋
5.酶系 7种酶，复合体 4种酶
6.能量变化 消耗 7个 ATP及 14个 NADPH 产生 129个 ATP
2.碳链的加长比软脂酸碳链更长的脂肪酸在 线粒体 或 微粒体 中完成操作硬脂酸等的合成通过 肉碱 载运。
软脂酰 CoA
乙酰 CoA
HSCoA
缩合酶
C18酮 脂酰 CoA
还原酶脱水酶还原酶
C18脂酰 CoA
硬脂酸 同样方式延长至 C22,C24等
？
3.不饱和脂肪酸的合成各种生物不尽相同。
A.高等动物的 脂肪组织和肝组织 -共氧化
EFADH2
EFADNADH+H
+
NAD+
NADH—细胞色素 b5-还原酶
Fe2+
细胞色素 b5
Fe3+
Fe3+
去饱和酶
Fe2+
不饱和脂酰
CoA
饱和脂酰
CoA
2H+
2H2O
+O2
B,植物和低等好氧生物 -共氧化
NADPH 2e- 黄素蛋白 2e- 铁硫蛋白 2e-
酶 -O2
O2 酶饱和脂酰
CoA
不饱和脂酰
CoA2H2O
2H+
不饱和脂肪酸植物和微生物可利用与单烯脂酸类似的方法合成 多烯脂酸（ 必需脂肪酸）,动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取。
天然含量大，无需合成，“用进退废”。
C,厌氧细菌
1
32
5
4
6 C10烯 脂酰 ACP 还原酶 饱和 脂酰 ACP
下几轮正常单烯脂酰 ACP
硫酯解酶单烯脂酸脂肪酸
3.2脂肪的合成
1.活化 CH 2 OH
CH OH
C
H 2
OH
+ ATP
甘油激酶
CH 2 O H
CH O H
C
H 2
O P+ ADP
甘油 3-磷酸甘油脂肪酸 + HSCoA
脂肪酸硫激酶
RCOSCoA
脂酰 CoA
脂肪
2.合成CH 2 O H
CH O H
C
H 2
O P
R1COSCoA HSCoA
CH 2 O
CH O H
C
H 2
O
C O R 1
P
转酰酶
R2COSCoA HSCoA
转酰酶
CH 2 O
CH O
C
H 2
O
C O R 1
C O R 2
P
？ C O R 2C O R 3
CH 2 O
CH O
C
H 2
O
C O R 1
磷脂酸酶P
C O R 2
H
CH 2 O
CH O
C
H 2
O
C O R 1
R3COSCoA HSCoA
转酰酶要减肥，
管好嘴促进了生物膜的不断更新、修复、调整。
1.分解（水解＋脂肪酸氧化）
2.合成代谢
3.3磷脂的代谢高等动植物 —活化胆碱
HOˉ(CH2)2N(CH3)2
OH
胆碱 激酶
ATP ADP
磷酸胆碱
CTP PPi
CTP转移酶
CDP胆碱
ˉ(CH2)2N(CH3)2
OH
P ˉ(CH2)2N(CH3)2
OH
CDP
转移酶甘油二酯卵磷脂 +CMP
微生物 —活化磷脂酸CH 2 O
CH O
C
H 2
O
C O R 1
C O R 2
P
CTP PPi
CTP转移酶
CH 2 O
CH O
C
H 2
O
C O R 1
C O R 2
GDP
磷脂酸 GDP甘油二酯转移酶胆碱卵磷脂 +CMP