第十一章 脂类代谢 2.pptVIP

第十一章 脂类代谢 第一节 生物体内的脂类 脂类（lipid）亦译为脂质或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。 脂肪酸多为4碳以上的长链一元羧酸 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇 和固醇。 脂类的元素组成主要是C H O,有些尚含N S P。 早在20世纪初，脂肪酸的降解已经成为探讨的对象。Knoop于1904年开始用苯环作为标记，追踪脂肪酸在动物体内的转变过程。当时已知动物体缺乏降解苯环的能力，部分的苯环化合物仍保持着环的形式被排出体外。 KnooP用五种含碳原子数目不同的苯脂酸（即直链分别含l、2、3、4及5个碳原子的苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸及苯戊酸）饲养动物，收集尿液，然后分析尿中带有苯环的物质。结果发现动物食进的苯脂酸虽然有五种，而它们的中间代谢产物只有苯甲酸和苯乙酸两种，苯甲酸和苯乙酸以它们的甘氨酸结合物 ──马尿酸和苯乙尿酸的形式从尿中排出。换言之，动物食进的苯脂酸含有奇数碳原子（苯基的碳原子不计），则排出马尿酸，而含有偶数碳原子，则排出苯乙尿酸 在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱, carnitine）来携带脂酰基。 借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。 其中，肉碱脂酰转移酶Ⅰ(carnitine acyl transferase Ⅰ)是脂肪酸?-氧化的关键酶。 ?-氧化过程由四个连续的酶促反应组成： ① 脱氢 ② 水化 ③ 再脱氢 ④ 硫解 ① ?-氧化循环过程在线粒体基质内进行； ② ?-氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； ③ 需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子； ④ 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。 1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次?-氧化循环可生成5分子ATP。 1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。 以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为： 对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算： Stumpf，P．K．1956年发现植物线粒体中除有β- 氧化作用外， 还有一种特殊的氧化途径，称为α- 氧化作用。这种氧化途径后来也在动物的脑和肝细胞中发现。这个氧化过程是首先使α- 碳原子氧化成羟基，再氧化成酮基，最后脱酸成为少一个碳的脂肪酸。在这个氧化系统中，仅以游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，产物既可以是D-α-羟基脂肪酸，也可以是含少一个碳原子的脂肪酸。α-氧化的机制至今尚不十分清楚，其可能的途径是： 生物界的脂肪酸大多数为偶数碳原子，但在许多植物、海洋生物、石油酵母等体内还有部分奇数碳脂肪酸存在。它们按β- 氧化进行，除产生乙酰辅酶A外，最后还剩下一个丙酰辅酶A。丙酰辅酶A不能再按β-氧化继续降解，它经3步酶反应转变成琥珀酰辅酶A。 甘油的合成 脂肪酸的合成 二者分别转变为3—磷酸甘油和脂酰CoA后的连接 合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成： ?1．由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）： 2．由脂肪分解形成的甘油 Salih Wakil’s发现用细胞提取液进行脂肪酸生物合成时需要HCO3-，后来才知道乙酰辅酶A是合成脂肪酸的引物，以软脂酸为例，所需的8个乙酰辅酶A单位中，只有一个以乙酰辅酶A的形式参与合成，其余7个皆以丙二酸单酰辅酶的形式参与合成，脂肪酸合成中，每次延长都需要丙二酸单酰辅酶A参加。丙二酸单酰辅酶A是由乙酰辅酶A和HCO3- 羧化形成的。 脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。合成反应由脂肪酸合成酶系催化。 在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白（acyl carrier protein, ACP）和7种酶单体所构成的多酶复合体。 ① 合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA； ② 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶； ③ 合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗15分子ATP（8分子用于转运，7分子用于活化）； ④ 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。 4. 饱和脂肪酸的从头合成与β-氧化的比较 Section 4 Metabolism of Phosph