第九章脂肪酸的分解代謝(Fattyacidcatabolism)一、脂質的消化、吸收和傳送二、脂肪酸的氧化三、不飽和脂肪酸的氧化四、酮體五、磷脂的代謝六、鞘脂類的代謝七、甾醇的代謝八、脂肪酸代謝的調節第九章脂肪酸的分解代謝(Fattyacidcatab1脂類概述1.概念

脂類是脂肪和類脂的總稱，它是由脂肪酸與醇作用生成的酯及其衍生物，統稱為脂質或脂類，是動物和植物體的重要組成成分。脂類是廣泛存在于自然界的一大類物質，脂類是生物體維持正常生命活動不可缺少的一大類有機化合物，是與糖類、蛋白質、核酸并列為四大類重要基本物質之一,包括脂肪和類脂。它們的化學組成、結構理化性質以及生物功能存在著很大的差異，但它們都有一個共同的特性，就是難溶于水，易溶于有機溶劑。脂類概述1.概念2白色和棕色脂肪組織白脂肪組織(WAT,白脂肪)作為儲存能量的物質;作為熱絕緣體;褐色脂肪(BAT,褐色脂肪)在新生兒和冬眠的哺乳動物體內豐富;含有比白色脂肪更高的線粒體和更多的毛細血管數。白色和棕色脂肪組織白脂肪組織(WAT,白脂肪)3肥胖小鼠和正常小鼠肥胖癥“超級肥胖”男性(1.77m和146kg)醫學分級:腰圍:102cm(男)，88cm(女)-USA94/80歐盟;90中國，85日本腰臀比:0.9(男)，0.85(女)–USABMI:體重指數(18.5,25,30)體脂百分比:身體儲存脂肪的水平%=(1.2*BMI)+(0.23*年齡)?5.4?(10.8*性別)肥胖小鼠和正常小鼠肥胖癥“超級肥胖”男性(1.77m和4對健康的影響死亡率高發病率高肥胖的生存悖論肥胖的原因飲食習慣久坐的生活方式遺傳缺陷醫療和精神疾病社會決定因素對健康的影響5脂肪又稱三酯酰甘油或甘油三脂類脂磷脂糖脂異戊二烯酯甾醇萜類甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂腦磷脂2.脂類的分類(1)單純脂--是脂肪酸和醇類所形成的酯，其中典型的為甘油三酯。(2)復合脂--除醇類、脂肪酸外還含有其它物質，如磷酸、含氮化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。(3)其它脂--為一類不含有脂肪酸、非皂化的脂，包括萜類、前列腺素類和甾類化合物等。脂肪又稱三酯酰甘油或甘油三脂磷脂甾醇甘油磷脂卵磷脂26單純脂

單純脂7復合脂

磷酸甘油脂，又稱甘油磷脂，是最具有代表性的復合脂，廣泛存在于動物、植物和微生物。磷酸甘油脂是細胞膜結構重要的組分之一，在動物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實中含量較為豐富。最簡單的磷酸甘油脂結構如圖:復合脂磷酸甘油脂，又稱甘油磷脂，是最具有代表性8貯藏物質/能量物質

脂肪是機體內代謝燃料的貯存形式，它在體內氧化可釋放大量能量以供機體利用。脂肪組織儲存脂肪,約占體重10～20%.1g脂肪在體內徹底氧化供能約38KJ，而1g糖徹底氧化僅供能16.7KJ。

合理飲食脂肪氧化供能占15～25%空腹脂肪氧化供能占50%以上禁食1～3天脂肪氧化供能占85%飽食、少動脂肪堆積，發胖3.脂類的功能貯藏物質/能量物質脂肪是機體內代謝燃料的貯存形式，它在體9提供給機體必需脂成分（1）必需脂肪酸亞油酸18碳脂肪酸，含兩個不飽和鍵；亞麻酸18碳脂肪酸，含三個不飽和鍵；花生四烯酸20碳脂肪酸，含四個不飽和鍵；（2）生物活性物質:激素、膽固醇、維生素等。生物體結構物質（1）作為細胞膜的主要成分幾乎細胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜結構的基本組成成分。（2）保護作用脂肪組織較為柔軟，存在于各重要的器官組織之間，使器官之間減少摩擦，對器官起保護作用。用作藥物卵磷脂、腦磷脂可用于肝病、神經衰弱及動脈粥樣硬化的治療等。提供給機體必需脂成分生物體結構物質10脂質生物脂類化合物的化學性質不同，其共同的特點是不溶于水.脂肪和油(儲存油脂)磷脂和甾醇(膜的主要成分)脂質11在生物體內使用的幾乎普遍用作能量儲存形式的脂肪和油是脂肪酸衍生物。典型的含脂肪酸的化合物是三酰甘油.在生物體內使用的幾乎普遍用作能量儲存形式的脂肪和油是脂肪酸衍12命名方法脂肪酸的命名是根據鏈中碳原子的個數以及雙鍵的個數和位置進行的。

Palmitate (C16:0) 棕櫚酸

Stearate (C18:0) 硬脂酸

Oleate (C18:1) 油酸

Linoleate (C18:2) 亞油酸

Linolenate (C18:3) 亞麻酸

Arachidonate (C20:4) 花生四稀酸命名方法脂肪酸的命名是根據鏈中碳原子的個數以及雙鍵的個數和位13脂質扮演的角色膜的成分（甘油磷脂和鞘脂）與一些蛋白質共價連接能量儲存（甘油三酯）和燃料分子作為激素和細胞內第二信使（DAG，二酰基甘油）脂質扮演的角色14一、脂質的消化、吸收和傳送

三脂酰甘油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90%。脂肪可完全氧化成CO2和H2O，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，因此脂肪氧化代謝產生的能量按同等重量計算比糖類和蛋白質要高出2倍以上。食物成分含有的能量一、脂質的消化、吸收和傳送三脂酰甘油在人類的飲食脂肪15（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸結合而成的酯。脂肪酸飽和脂肪酸：軟脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不飽和脂肪酸含1個雙鍵（油酸）含2個雙鍵（亞油酸）含3個雙鍵（亞麻酸）含4個雙鍵（花生四烯酸）（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸結合而成的酯。16三脂酰甘油的結構1－軟脂酰－2,3－二油酰甘油

當3個脂肪酸都是同一種脂肪酸時，稱為簡單三脂酰甘油，當3個脂肪酸至少有一個不同時，稱為混合三脂酰甘油。三脂酰甘油（三酰甘油）（甘油三酯）三脂酰甘油的結構1－軟脂酰－2,3－二油酰甘油三脂酰甘油17某些天然存在的脂肪酸某些天然存在的脂肪酸18消化脂肪的酶

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解下來。胰脂肪酶與一個稱為輔脂肪酶的小蛋白質在一起，存在于脂質－水界面上。胰脂肪酶催化1－、3－位脂肪酸的水解，生成2－單酰甘油。胰液中還有酯酶，它催化單酰甘油、膽固醇酯和維生素A的酯水解。另外，胰臟還分泌磷脂酶，它催化磷脂的2－酰基水解。消化脂肪的酶消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰臟分泌19脂肪的乳化

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－水的界面處發生的。若要消化迅速，必須盡量增大脂質－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（表面活性劑）的作用下，經小腸蠕動而乳化，大大地增大了脂質－水的界面面積，促進了脂肪的消化和吸收。脂肪的乳化由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的酶20膽汁酸的結構膽酸甘氨膽酸牛磺膽酸

膽汁鹽是膽固醇的氧化產物，極性構成外側，疏水形成內側，構成一個膠質顆粒。膽汁酸的結構膽酸甘氨膽酸牛磺膽酸膽汁鹽是膽固醇21消化：小腸上段脂類(TG、CH、PL等)微團膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、輔脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、長鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團乳化消化：小腸上段脂類(TG、CH、PL等)微團膽汁酸鹽乳化胰22混合微團擴散小腸粘膜細胞內重新酯化載脂蛋白結合乳糜微粒門靜脈肝臟吸收：十二指腸下段及空腸上段中短鏈脂肪酸血液、淋巴全身混合微團擴散小腸粘膜重新酯化載脂蛋白結合乳糜微粒門靜脈肝23脂肪的吸收

脂肪經消化后的產物脂肪酸和2－單酰甘油由小腸上皮粘膜細胞吸收后，又轉化為三脂酰甘油，然后與蛋白質一起包裝成乳糜微粒，釋放到血液，通過淋巴系統運送到各種組織中。短的和中等長度的脂肪酸被吸收進入門靜脈血液，以游離形式直接送入肝臟。在脂肪組織和骨骼肌毛細血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoproteinlipase）的作用下，乳糜微粒中的脂肪被水解成游離的脂肪酸和甘油，產生的脂肪酸被這些組織吸收，甘油被運送到肝臟和腎臟，轉變成二羥丙酮磷酸。脂肪的吸收脂肪經消化后的產物脂肪酸和2－單酰甘油由小24生物化學考研課件--第10章25脂肪代謝脂肪代謝26生物化學考研課件--第10章27其中第一步反應需要消耗ATP，而第二步反應可生成還原輔酶Ⅰ。磷酸二羥丙酮為磷酸丙糖，是糖酵解途徑的中間產物，因此既可以繼續氧化，經丙酮酸進入三羧酸循環徹底氧化成CO2和水，又可經糖異生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。甘油被被運送到肝臟和腎臟，在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷酸甘油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。其中第一步反應需要消耗ATP，而第二步反應可生成還原輔酶Ⅰ。28三酰甘油分解甘油三酯的脂肪酸在脂肪酶的作用下被從甘油主鏈的釋放下來。自由的脂肪酸可以通過

–氧化

產生能量.甘油可轉化為二羥丙酮磷酸，并進入糖酵解。三酰甘油分解甘油三酯的脂肪酸在脂肪酶的作用下被從甘油主鏈的釋29生物化學考研課件--第10章30ProgressiveAdipocyteHypertrophyin

Aquaporin-7-deficientMice

JBiolChem.2005Apr22;280(16):15493-6.

Hara-ChikumaM,SoharaE,…andVerkmanAS.

ProgressiveAdipocyteHypertro31三脂酰甘油的轉移

貯存在脂肪組織中的三脂酰甘油要轉移時，先在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下水解成甘油和脂肪酸。游離的脂肪酸進入血液，并與清蛋白結合。形成脂肪－清蛋白復合物可以大大增加脂肪酸的溶解度。

磷脂、三脂酰甘油、膽固醇和膽固醇酯是以脂蛋白的形式轉運的。在機體的各個部位，脂蛋白與特異的受體和酶作用而被吸收和利用。三脂酰甘油的轉移貯存在脂肪組織中的三脂酰甘油要轉移時32血脂概念：血漿中所含脂類的總稱，主要包括甘油三酯、磷脂、膽固醇、膽固醇酯及游離脂肪酸等。血脂與血漿中的蛋白質結合形成水溶性復合物--LP形式存在和運輸。②由肝臟、脂肪細胞等組織合成后釋放入血血脂來源：①腸道中食物脂類的消化吸收③儲存脂肪動員釋放入血。運輸--血漿脂蛋白血脂的去路：①進入脂肪組織儲存；②氧化供能；③構成生物膜；④轉變為其它物質。血脂概念：血漿中所含脂類的總稱，主要包括甘油三酯、磷脂、膽固33脂蛋白的不同密度

大多數蛋白質的密度為1.3～1.4g/ml，脂的密度一般為0.8g/ml。脂蛋白的密度取決于蛋白質和脂質的比例，蛋白質比例越大則密度越大。脂蛋白的不同密度大多數蛋白質的密度為1.3～1.4g/m34乳糜微粒（CM）極低密度脂蛋白（VLDL）低密度脂蛋白（LDL）

高密度脂蛋白（HDL）密度血漿脂蛋白顆粒中間密度脂蛋白（IDL）分類：超速離心法乳糜微粒（CM）極低密度脂蛋白（VLDL）低密度脂蛋白（35

CMVLDLIDLLDLHDL蛋白質

1~210182550脂肪

84~85503053膽固醇脂

414224017磷脂

818222127

ApoACB48CB100EB100AⅠAⅡB100合成部位小腸粘膜肝細胞肝小腸肝細胞功能轉運外源轉運內源轉運內源轉運內源逆向轉運

甘油三脂油三脂膽固醇膽固醇酯膽固醇膽固醇

28893血漿脂蛋白的組成、性質及功能CMVLDL36HDL和LDL與心血管疾病的關系

HDL和LDL的相對量對于膽固醇在體內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，而高水平的LDL會增加冠狀動脈及心血管疾病的危險。HDL和LDL與心血管疾病的關系HDL和LDL的相對37-氧化作用的提出是在二十世紀初，FranzKnoop

在此方面作出了關鍵性的貢獻。他將末端甲基上連有苯環的脂肪酸喂飼狗，然后檢測狗尿中的產物。結果發現，食用含偶數碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，而食用含奇數碳的脂肪酸的狗的尿中有苯甲酸的衍生物馬尿酸。

Knoop由此推測無論脂肪酸鏈的長短，脂肪酸的降解總是每次水解下兩個碳原子。二、脂肪酸的氧化脂肪酸的-氧化-氧化作用的提出是在二十世紀初，FranzKnoo38實驗證據：1904年，F.Knoop的標記實驗：實驗前提：已知動物體內不能降解苯環實驗方案：用苯基標記的飽和脂肪酸飼喂動物

實驗證據：1904年，F.Knoop的標記實驗：實驗前提：已39

據此，Knoop提出脂肪酸的氧化發生在-碳原子上，而后Ca與Cb之間的鍵發生斷裂，從而產生二碳單位，此二碳單位Knoop推測是乙酸。

以后的實驗證明Knoop推測的準確性，由此提出了脂肪酸的b-氧化作用。

-氧化作用是指脂肪酸在-碳原子上進行氧化，然后α-碳原子和β-碳原子之間鍵發生斷裂。每進行一次-氧化作用，分解出一個二碳片段，生成較原來少兩個碳原子的脂肪酸。據此，Knoop提出脂肪酸的氧化發生在-40

早期的標記實驗(1904):脂肪酸通過失去二碳單元的方式被降解當狗被喂以奇數脂肪酸連接到一個苯基時，苯甲酸被排泄；當以偶數脂肪酸連接到一個苯基時，苯乙酸被排泄。假設:-碳被氧化,是以每一輪氧化失去一個二碳單元的方式進行的這些實驗是在生物化學中的一個里程碑，在使用合成標記（這里的苯基）闡明反應機理，并且是在生物化學采用放射性同位素以前很久做的！早期的標記實驗(1904):脂肪酸通過失去二碳單元的方式41

(1)脂肪酸的活化

(2)脂肪酸的轉運

(3)b-氧化脂肪酸-氧化的過程b-氧化作用的部位：Localizationof-oxidationoccursinmitochondria,線粒體基質。(1)脂肪酸的活化(2)脂肪酸的轉運42脂肪酸的活化

脂肪酸分解發生于原核生物的細胞溶膠及真核生物的線粒體基質中。脂肪酸在進入線粒體前，必須先與CoA形成脂酰CoA，這個反應是由脂酰CoA合成酶（acyl-CoAsynthetase）催化的。RCOOH+ATP+HS-CoA→RCOS-CoA+AMP+PPi

無機焦磷酸酶↓

2Pi脂肪酸的活化需要ATP的參與。每活化1分子脂肪酸，需要1分子ATP轉化為AMP，即要消耗2個高能磷酸鍵。這可以折算成需要2分子ATP水解成ADP。在體內，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反應不可逆。脂肪酸的活化脂肪酸分解發生于原核生物的細胞溶膠及真43生物化學考研課件--第10章44脂肪酸在線粒體外膜被激活脂肪酸轉化為脂肪酰基輔酶A（高能量化合物）通過一個脂肪酰基腺苷酸中間體（酶結合），被脂肪酰基輔酶A合成酶催化（也被稱為脂肪酸硫激酶）。Fattyacid+CoA+ATPfattyacyl-CoA+AMP+2Pi脂肪酸在線粒體外膜被激活脂肪酸轉化為脂肪酰基輔酶A（高能量化45生物化學考研課件--第10章46脂肪酸轉入線粒體

脂肪酸的b-氧化作用通常是在線粒體的基質中進行的，中、短鏈脂肪酸可直接穿過線粒體內膜，而長鏈脂肪酸需依靠肉堿(也叫肉毒堿，Carnitine)，以脂酰肉堿的形式跨越內膜而進入基質，故稱肉堿轉運。

肉毒堿carnitine

：L-β-羥基γ-三甲基氨基丁酸，由賴氨酸衍生的。

肉堿酰基轉移酶Ⅰ

肉堿：脂酰肉堿移位酶肉堿酰基轉移酶Ⅱ脂肪酸轉入線粒體脂肪酸的b-氧化作用通常是在線粒體47脂酰肉毒堿肉毒堿脂酰COACOA脂酰肉毒堿載體(移位酶)肉毒堿胞質一側內膜外側內膜內側線粒體基質一側COA脂酰COAβ-氧化肉毒堿脂酰基轉移酶Ⅰ肉毒堿脂酰基轉移酶Ⅱ脂酰肉毒堿肉毒堿脂酰COACOA脂酰肉毒堿載體(移位酶)肉48肉毒堿是季胺類化合物，是一種人體必需的營養素，有著重要的生物學功能和臨床應用價值。近年來肉毒堿在心腦血管疾病、消化疾病、兒童疾病的預防和治療，以及血液透析病人的營養支持和運動醫學等領域已得到廣泛的研究和應用。其中的肉堿脂酰轉移酶Ⅰ和Ⅱ是一組同工酶。前者在線粒體外催化脂酰CoA上的脂酰基轉移給肉堿，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內將運入的脂酰肉堿上的脂酰基重新轉移至CoA，游離的肉堿被運回內膜外側循環使用。肉毒堿是季胺類化合物，是一種人體必需的營養素，有著重49激活的(長鏈的)被肉堿帶入基質肉堿（肉毒堿）L-β-羥基γ-三甲基氨基丁酸激活的(長鏈的)被肉堿帶入基質肉堿（肉毒堿）50脂肪酰基連接在肉堿上，在位于內層膜的外表面的肉堿酰基轉移酶的作用下，形成脂肪酰基肉堿，把CoA留在細胞質中。酰基肉堿載體通過促進擴散作用將酰基肉堿運進酰基線粒體內膜中鏈酰基輔酶A似乎是自己進入的線粒體基質，不靠肉堿運輸。酰基在位于內層膜的內面的肉堿酰基轉移酶II的作用下又被轉移給輔酶A，形成脂肪酰基輔酶A。這個跨膜的過程是脂肪酸在線粒體中氧化的限速過程，這個過程缺陷會引發疾病(如肌肉痙攣，特別是在空腹運動時，或在高脂飲食情況下).脂肪酰基連接在肉堿上，在位于內層膜的外表面的肉堿酰基轉移酶的51脂肪酸的β-氧化途徑脂肪酸的β-氧化途徑52脂酰CoA進入線粒體后，經歷多次b-氧化作用而逐步降解成多個二碳單位——

乙酰CoA。每次b-氧化作用包括四個步驟：氧化，水合，氧化和斷裂β-氧化的歷程脂酰-CoA被氧化成-CoA通過多次的

b

氧化b氧化由四個反應組成:被FAD氧化

水化被NAD+

氧化

被CoA硫解脂酰CoA進入線粒體后，經歷多次b-氧化作用而逐步降解成多個53

a.

將脂酰CoA氧化成對酰烯CoA形成了一個反式Δ2-雙鍵在脂酰鏈上

并形成了

FADH2(catalyzedbyacylCoAdehydrogenase脂酰輔酶A脫氫酶).脂肪酸的β-氧化過程(2)氧化脫氫RCH2CH2CH2CO~SCoA脂酰CoA(16C)脂酰CoA脫氫酶FADFADH21.5ATP呼吸鏈a.

將脂酰CoA氧化成對酰烯CoA形成了一54脂酰CoA脫氫酶

脂酰CoA脫氫酶存在于線粒體的基質中，共有3種，分別催化短鏈、中鏈、長鏈脂酰CoA的脫氫反應。脫氫反應的產物FADH2的一對電子先傳遞給電子傳遞黃素蛋白（ETF），再經ETF：泛醌氧化還原酶的催化將電子傳遞給泛醌，進入呼吸電子傳遞鏈。脂酰CoA脫氫酶脂酰CoA脫氫酶存在于線粒體的基質中55(3)加水RCH2CCCO~CoAHH

反2-烯酰CoA

反2-烯酰CoA水化酶

H2OOHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂酰CoAb.

水化反式

Δ2-烯脂酰CoA形成3-羥脂酰CoA(catalyzedbyenoylCoAhydratase烯脂酰CoA水合酶).對反式雙鍵具有立體專一性加水。

(3)加水RCH2CCCO~CoAHH反2-烯酰56(4)再脫氫OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂酰CoA

NAD+

NADH+H+L-β-羥脂酰CoA脫氫酶2.5ATP呼吸鏈c.

氧化3-羥脂酰CoA為3-酮脂酰CoA產生NADH(catalyzedbyhydroxyacylCoAdehydrognease羥脂酰CoA脫氫酶).(4)再脫氫OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂57d.

分割，硫解3-酮脂酰CoA通過第二個CoA分子,生成乙酰輔酶Aa而

脂酰輔酶A比原來縮短了兩個碳原子(catalyzedby-ketothiolase-酮脂酰CoA硫解酶).(5)硫解β-酮脂酰CoARCH2C~SCoAOCH2COCH3CO~SCoA乙酰CoARCH2CO~SCoA脂酰CoA(14C)（1）（2）（3）（4）CoA-SHβ-酮脂酰CoA硫解酶

重復反應d.

分割，硫解3-酮脂酰CoA通過第二個CoA分58乙酰CoA乙酰CoA59

第一步氧化被膜脂酰輔酶A脫氫酶催化,將乙酰-CoA轉化為

trans-2-enoyl-CoA

電子被FAD收集.水合步驟,由烯酰輔酶A水合酶催化,轉化

反式-2-烯脂酰-CoA為L-b-酮脂酰-CoA.第二步氧化由

羥脂酰CoA脫氫酶催化,氧化3-羥脂酰CoA為3-酮脂酰CoA,NAD+

收集電子

.酰基輔酶A乙酰轉移酶(或通常稱為硫解酶)催化CoA進行的進攻,切割b-酮脂酰-CoA在a和b碳之間(硫解),生成兩個乙酰-CoA分子

一個進入三羧酸循環氧化途徑另一個再次進入b氧化途徑.

60生物化學考研課件--第10章61對于長鏈脂肪酸，需要經過多次b-氧化作用，每次降解下一個二碳單位，直至成為二碳（當脂肪酸含偶數碳時）或三碳（當脂肪酸含奇數碳時）的脂酰CoA。(3)β-氧化的歷程對于長鏈脂肪酸，需要經過多次b-氧化作用，每次降解下一個二碳62下圖是軟脂酸（棕櫚酸C15H31COOH）的b-氧化過程，它需經歷七輪b-氧化作用而生成8分子乙酰CoA。偶數碳飽和脂肪酸的氧化下圖是軟脂酸（棕櫚酸C15H31COOH）的b-氧化過程，63對于偶數碳飽和脂肪酸，b-氧化過程的化學計量：脂肪酸在b-氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1分子ATP轉變成了AMP，消耗了2個高能磷酸鍵，相當于2分子ATP。在b-氧化過程中，每進行一輪，使1分子FAD還原成FADH2、1分子NAD+還原成NADH，兩者經呼吸鏈可分別生成1.5分子和2.5分子ATP，因此每輪b-氧化作用可生成4分子ATP。b-氧化作用的產物乙酰CoA可通過三羧酸循環而徹底氧化成CO2和水，同時每分子乙酰CoA可生成10分子ATP。對于偶數碳飽和脂肪酸，b-氧化過程的化學計量：641分子軟脂酸徹底氧化生成ATP的分子數一次活化作用-27輪b-氧化作用+4×7=+288分子乙酰CoA的氧化+10×8=+80總計+106軟脂酰－CoA+7FAD+7CoA+7NAD++7H2O→8乙酰－CoA+7FADH2+7NADH+7H+

106個ATP貯能為106×30.54=3237kJ軟脂酸徹底氧化釋放的自由能為9790kJ，故能量轉化率為

3237÷9790×100%=33%。1分子軟脂酸徹底氧化生成ATP的分子數一次活化作用-27輪b65生物化學考研課件--第10章66總結：脂肪酸β氧化最終的產物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數為Cn的脂肪酸進行β氧化，則需要作（n/2－1）次循環才能完全分解為n/2個乙酰CoA，產生（n/2-1）個NADH和（n/2-1）個FADH2；生成的乙酰CoA通過TCA循環徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過呼吸鏈傳遞電子生成ATP。

總結：67脂肪酸的其它氧化分解方式

不飽和脂肪酸的分解奇數碳原子脂肪酸的分解①羧化②脫羧脂肪酸的α-氧化脂肪酸的ω-氧化脂肪酸的其它氧化分解方式

不飽和脂肪酸的分解68生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構型，而且位置也相當有規律——

第一個雙鍵都是在C9和C10之間（寫作D9），以后每隔三個碳原子出現一個。例如，亞油酸18:2D9，12；-亞油酸18:3D9,12,15。不飽和脂肪酸的氧化

不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，只是某些步驟還需其它酶（異構酶和還原酶）的參與，現以油酸為例加以說明。生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構型，而且位置也相當有規69它經歷了三輪b-氧化作用后，產物在b,g位有一順式雙鍵，因此接下來的反應不是脫氫，而是雙鍵的異構化，生成反式的a,b雙鍵，然后b-氧化作用繼續正常進行。因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次雙鍵異構化反應取代了一次脫氫反應，所以少產生一分子FADH2。不僅是單不飽和脂肪酸，所有的多不飽和脂肪酸的前四輪b-氧化作用都與油酸相類同，都在第四輪時需要一種異構酶的參與。它經歷了三輪b-氧化作用后，產物在b,g位有一順式雙鍵，因70單不飽和脂肪酸的氧化水合、脫氫、硫解，循環單不飽和脂肪酸的氧化水合、脫氫、硫解，循環71多不飽和脂肪酸的氧化Ⅰ多不飽和脂肪酸的氧化Ⅰ72生物化學考研課件--第10章73不飽和脂肪酸的氧化需要一個或兩個輔助酶和一個還原酶，和一個異構酶

異構酶將順-3

雙鍵轉化為

一個反-2

雙鍵.還原酶

(2,4-二烯酰-CoA還原酶)轉化反-2,順-4

為

反-3

結構,并會被進一步轉化為反-2

結構通過異構酶.NADPH

在還原過程中需要被用到(由兩個雙鍵變成一個).一種單不飽和脂肪酸的氧化:烯酰輔酶A異構酶可以改變雙鍵的位置一種異構酶和還原酶在氧化多不飽和脂肪酸的過程中都是需要的.不飽和脂肪酸的氧化需要一個或兩個輔助酶和一個還原酶，和一個異74大多數脂肪酸含偶數碳原子，它們通過b-氧化可全部轉變成乙酰CoA，但一些植物和海洋生物能合成奇數碳脂肪酸，它們在最后一輪b-氧化作用后，產生丙酰CoA。奇數碳鏈脂肪酸的氧化丙酰CoA的代謝在動物體內依照如下圖所示的途徑進行，先進行羧化，然后經過兩次異構化，形成琥珀酰CoA。大多數脂肪酸含偶數碳原子，它們通過b-氧化可全部轉變成乙酰C75奇數碳鏈脂肪酸的氧化－油酰CoA的氧化奇數碳鏈脂肪酸的氧化－油酰CoA的氧化76脂肪酸在一些酶的催化下，在a-碳原子上發生氧化作用，分解出一個一碳單位CO2，生成縮短了一個碳原子的脂肪酸。這種氧化作用稱為脂肪酸的a-氧化作用。脂肪酸的a-氧化途徑a-氧化作用是1956年由P.K.Stumpf首先在植物種子和葉片中發現的，后來在動物腦和肝細胞中也發現了脂肪酸的這種氧化作用。脂肪酸在一些酶的催化下，在a-碳原子上發生氧化作用，分解出一77該途徑以游離脂肪酸作為底物，在a-碳原子上發生羥化（-OH）或氫過氧化（-OOH），然后進一步氧化脫羧，其可能的機理下圖所示。該途徑以游離脂肪酸作為底物，在a-碳原子上發生羥化（-OH）78脂肪酸的α氧化

植烷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C3位上有一個甲基，不能通過正常的β氧化降解，而是利用線粒體中另一個酶脂肪酸α－羥化酶催化α氧化脫羧反應，生成少一個碳原子的降植烷酸，然后就可以按正常的β氧化的方式降解了，其降解產物為3個丙酰CoA，3個乙酰CoA,最后一個降解產物為異丁酰CoA。脂肪酸的α氧化植烷酸存在于反芻動物的脂肪以及某些食品79植醇植烷酸脂肪酸的α氧化植醇植烷酸脂肪酸的α氧化80降植烷酸降植烷酸81Refsum’sDisease：雷夫敘姆病

植烷酸貯積癥

人若遺傳性缺少脂肪酸α氧化酶系統，體內會積累植烷酸，導致暗視覺不良、震顫，以及其他神經方面的異常。這種病人要忌食含有葉綠素的食品和植食性動物食品。Refsum’sDisease：雷夫敘姆病

植烷酸貯積癥82脂肪酸的ω氧化

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末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧基都可以與CoA結合，從兩端進行β氧化。

脂肪酸的-氧化是指脂肪酸的末端（-端）甲基發生氧化，先轉變成羥甲基，繼而再氧化成羧基，從而形成a,-二羧酸的過程。催化ω氧化的酶是依賴細胞色素P450的單加氧酶，反應還需要NADPH和O2參與。脂肪酸的ω氧化在鼠肝微粒體中觀察到一種較少見的脂肪酸83生成的,-二羧酸可從兩端進行b-氧化作用而降解。生成的,-二羧酸可從兩端進行b-氧化作用而降解。84動物體內的十二碳以下的脂肪酸常常通過w-氧化途徑進行降解。植物體內的在w-端具有含氧基團（羥基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通過w-氧化作用生成的，這些脂肪酸常常是角質層或細胞壁的組成成分。一些需氧微生物能將烴或脂肪酸迅速降解成水溶性產物，這種降解過程首先要進行w-氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通過b-氧化作用降解，如海洋中的某些浮游細菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達0.5克/天/平方米。動物體內的十二碳以下的脂肪酸常常通過w-氧化途徑進行降解。植85四、酮體乙酰CoA的代謝結局

在肝臟線粒體中脂肪酸降解生成的乙酰CoA可以有幾種去向：最主要的是進入檸檬酸循環徹底氧化；第二是作為類固醇的前體，合成膽固醇；第三是作為脂肪酸合成的前體，合成脂肪酸；第四是轉化為乙酰乙酸、D－β－羥丁酸和丙酮，這3種物質稱為酮體（ketonebodis）。

β-羥丁酸約70％乙酰乙酸約30％丙酮含量極微四、酮體乙酰CoA的代謝結局在肝臟線粒體中脂肪酸降解生86肝臟中酮體的形成

在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向的是草酰乙酸，它帶動乙酰CoA進入檸檬酸循環。但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異生，乙酰CoA難以進入檸檬酸循環，這有利于乙酰CoA進入酮體合成途徑。在動物體內，乙酰CoA不能轉變成葡萄糖，在植物中可以。肝臟中酮體的形成在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向87酮體的合成(1)兩分子乙酰CoA縮合成乙酰乙酰CoA，反應由硫解酶催化。此外，脂肪酸b-氧化作用的最后一輪也能產生乙酰乙酰CoA。

酮體的合成(1)兩分子乙酰CoA縮合成乙酰乙酰CoA，反應由88(2)又一分子乙酰CoA與乙酰乙酰CoA縮合，生成-羥--甲基戊二酸單酰CoA（HMG-CoA)，反應由HMG-CoA合成酶催化。3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA(HMG-CoA)(2)又一分子乙酰CoA與乙酰乙酰CoA縮合，生成-羥-89

(3)MG-CoA分解成乙酰乙酸和乙酰CoA，反應由HMG-CoA裂解酶催化。

(3)MG-CoA分解成乙酰乙酸和乙酰CoA，反應由HMG90(4)生成的乙酰乙酸一部分可還原成-羥丁酸，反應由-羥丁酸脫氫酶催化；也有極少一部分可脫羧形成丙酮，反應可自發進行，也可由乙酰乙酸脫羧酶催化。(4)生成的乙酰乙酸一部分可還原成-羥丁酸，反應由-羥91酮體的分解－肝外組織利用酮體作燃料酮體的分解－肝外組織利用酮體作燃料92乙酰輔酶A在肝可以轉化為酮體當碳水化合物的供應不是最優的時候糖尿病的條件下，在肝草酰乙酸的濃度要低：糖酵解率低（因此補充草酰乙酸前體的供應被切斷）和草酰乙酸轉移到了糖異生作用（以保持血糖水平）.活性脂肪酸氧化產生的乙酰輔酶A不能通過檸檬酸循環被氧化，于是將被轉換為b-羥基丁酸，乙酰乙酸，和丙酮，從線粒體離開到其他組織乙酰輔酶A在肝可以轉化為酮體當碳水化合物的供應不是最優的時候93酮體的形成過程是,首先兩個乙酰-CoAs

縮合形成一個

acetoacetyl-CoA(乙酰乙酰CoA)

由硫解酶催化;然后再加入另一個乙酰-CoA形成

b-hydroxyl-b-methylglutaryl-CoA(b-羥－b－甲基戊二酰CoA).乙酰乙酸可脫羧形成丙酮（脫羧酶）或還原成

D-b-hydroxylbutyrate(b-羥丁酸)(脫氫酶).酮體的形成過程是,首先兩個乙酰-CoAs縮合形成一個a94生物化學考研課件--第10章95酮病的產生

嚴重饑餓或未經治療的糖尿病人體內可產生大量的乙酰乙酸，其原因是饑餓狀態和胰島素水平過低都會耗盡體內的糖的貯存，肝外組織不能從血液中獲取充分的葡萄糖，為了獲取能量，肝中的葡糖異生作用就會加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同樣加速，同時動員蛋白質的分解。脂肪酸氧化加速產生出大量的乙酰CoA，葡糖異生作用又使草酰乙酸耗盡。在此情況下，乙酰CoA轉向生成酮體。①血液中出現大量丙酮，常可從患者的氣息中嗅到，可借此對患者作出診斷。②血液中出現的乙酰乙酸和D-β-羥丁酸，使血液pH降低，以至發生“酸中毒”，尿中酮體顯著增高。酮病的產生嚴重饑餓或未經治療的糖尿病人體內可產生大量96酮體生成的生理意義：酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細血管壁，是輸出脂肪能源的一種形式。長期饑餓時，酮體供給腦組織50～70%的能量。禁食、應激及糖尿病時，心、腎、骨骼肌攝取酮體代替葡萄糖供能，節省葡萄糖以供腦和紅細胞所需，并可防止肌肉蛋白的過多消耗。酮體生成的生理意義：酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細血管壁97

在冬眠的動物中，脂肪酸氧化提供代謝所需的能量、熱量和水；脂肪降解時所釋放的甘油通過糖異生作用轉化為血液中的葡萄糖。一只灰熊正準備它冬眠的居所在冬眠的動物中，脂肪酸氧化提供代謝所需的能量、熱量和水；98

駱駝在其駝峰中貯存有大量的脂肪，在沙漠條件下，通過脂肪的氧化來獲得額外的水分，這是能量和水分的主要代謝來源。駱駝在其駝峰中貯存有大量的脂肪，在沙漠條件下，通過脂肪的99脂肪動員的影響酮體生成的調節饑餓或糖尿病時胰島素肝內乙酰CoA

酮體生成飽食及糖供應充足時，則相反脂肪動員肝內脂肪酸β-氧化入肝脂肪酸胰高血糖素脂肪動員的影響酮體生成的調節饑餓或糖尿病時胰島素肝內乙酰Co100五、磷脂的代謝磷脂是一類含磷的類脂化合物，是構成人體所有細胞與組織的成分。如：腦、心臟、肝臟、神經組織等。植物的全部活細胞中也含有磷脂，和維生素等一起被稱為生物活性物質。磷脂和蛋白質一起是組成細胞膜最主要的成分，它不僅與細胞膜的生理功能有密切的關系，而且還是眾多信息分子前體的貯備形式，在生命體機能的調控中起著重要的作用。細胞膜上的磷脂主要為甘油的磷酸脂，也稱為磷脂酸衍生物。另外，還存在少量鞘磷脂。主要的磷脂酸衍生物有：卵磷脂（磷脂酰膽堿），腦磷脂（磷脂酰膽胺），磷脂酰甘油，磷脂酰絲氨酸，磷脂酰肌醇等。五、磷脂的代謝磷脂是一類含磷的類脂化合物，是構成人體101甘油磷脂（磷脂酰甘油）：由甘油構成的磷脂，是生物膜的主要組分。鞘氨醇磷脂：含鞘氨醇而不含甘油的磷脂，是神經組織各種膜（如神經髓鞘）的主要結構脂之一。磷脂－含磷酸復合脂磷脂的結構通式（具有雙親性）：有兩個脂肪酸以酯鍵與甘油的C1和C2相接，還有一個極性或具有電荷的“頭”接在C3上甘油磷脂（磷脂酰甘油）：由甘油構成的磷脂，是生物膜的主要組分102甘油磷脂的組成及種類

磷脂酰膽堿(卵磷脂)(PC)磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)(PE)磷脂酰絲氨酸X=-CH2CH2N+(CH3)3X=-CH2CH2NH3+X=-CH2CH2NH2COOHCH2O—COR1R2CO—O—CHCH2O—P—O—X=OOH甘油磷脂的組成及種類磷脂酰膽堿(卵磷脂)(PC)磷脂酰乙醇103生物化學考研課件--第10章104磷脂酸和磷脂酰膽堿的結構磷脂酸磷脂酰膽堿（卵磷脂）膽堿常見的磷脂還有：磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）磷脂酰絲氨酸磷脂酰肌醇磷脂酰甘油雙磷脂酰甘油（心磷脂）磷脂酸和磷脂酰膽堿的結構磷脂酸磷脂酰膽堿（卵磷脂）膽堿常見的105甘油磷脂的降解B1A1CDCH2—O——C—R1=OR2—C——O—CH=OCH2—O——p——O—X=OOHA2B2B磷脂酶A1:存在于細胞溶酶體、蛇、蜂、蝎毒。產物為溶血磷脂2。磷脂酶A2:存在于細胞膜及線粒體膜、蛇、蜂、蝎毒。產物為溶血磷脂1。急性胰腺炎時，組織中的溶血磷脂A2原被激活。甘油磷脂的降解B1A1CDCH2—O——C—R1=OR2—C106甘油磷脂的降解B1A1CDCH2—O——C—R1=OR2—C——O—CH=OCH2—O——p——O—X=OOHA2B2B磷脂酶B1:水解溶血磷脂1磷脂酶B2:水解溶血磷脂2磷脂酶C:存在于細胞膜、蛇毒及某些細菌磷脂酶D:存在于高等植物，動物腦組織亦有甘油磷脂的降解B1A1CDCH2—O——C—R1=OR2—C107生物化學考研課件--第10章108鞘磷脂：

和磷脂酸衍生物不同的是：鞘磷脂醇的部分不是甘油，而是神經醇；高級脂肪酸中除軟脂酸、硬脂酸和二十四酸外，還有鞘磷脂特有的腦神經酸；高級脂肪酸分子中的—COOH與神經醇分子中的—NH2脫水形成酰胺。鞘磷脂鞘磷脂：鞘磷脂109結構特點

甾體化合物在結構上的共同特點是：含有環戊烷駢多氫化菲的甾核，一般在甾核上還有3個側鏈R、R‘、R“。七甾醇的代謝－膽固醇的代謝R、R’一般為甲基（稱為角甲基），少數為—CH2OH、—CHO等。R“多為2個碳原子以上的碳鏈，或某些含氧、含氮的取代基。

結構特點七甾醇的代謝－膽固醇的代謝R、R’一般為甲基（稱為110膽固醇的分布：廣泛存在于全身各組織，2gCh/1000g

體重。腦、肝、腎、腸等內臟含量較高。膽固醇的生理功能：膽固醇概述：最豐富的甾醇化合物是生物膜和神經髓鞘的重要組分，對調節膜的流動性、維持膜的結構與功能具重要作用是合成類固醇激素、膽汁酸及維生素D3的前體。膽固醇的分布：廣泛存在于全身各組織，2gCh/1000g體111食物膽固醇的吸收來源：動物腦、內臟(肝)、蛋黃、肉類、魚類等。影響膽固醇吸收的因素：食物膽固醇、膽汁酸鹽、食物脂肪及脂肪酸、植物固醇、纖維素、果膠、某些藥物再循環（腸肝循環）：食入的膽固醇吸收后又可通過膽汁或腸壁而排入腸腔與膳食中的膽固醇混合在一起而被重新吸收。食物膽固醇的吸收來源：動物腦、內臟(肝)、蛋黃、肉類、魚類等112膽固醇的轉化與排泄膽固醇在體內不能被徹底分解為二氧化碳和H2O，其代謝去路是轉變為膽汁酸、類固醇激素及維生素D3膽汁酸維生素D3膽固醇孕烯醇酮皮質酮孕酮皮質醇（糖皮質激素）醛固酮（鹽皮質激素）睪丸酮雌二醇（性激素）糞便排出膽固醇的轉化與排泄膽固醇在體內不能被徹底分解為二氧化碳和H2113八、脂肪酸代謝的調節（一）脂肪酸進入線粒體的調控

脂酰CoA進入線粒體的速度（脂酰CoA的過膜機制）可以控制脂肪酸β氧化的速率。脂肪酸合成是在細胞溶膠中進行的，丙二酰CoA是合成脂肪酸的中間產物，當細胞溶膠中丙二酰CoA水平高時，抑制肉堿酰基轉移酶Ⅰ的活性，使乙酰CoA不能進入線粒體。八、脂肪酸代謝的調節（一）脂肪酸進入線粒體的調控脂酰114（二）心臟中脂肪酸氧化的調節

脂肪酸氧化是心臟的主要能量來源，若心臟用能減少，檸檬酸循環和氧化磷酸化活動隨之減弱，導致乙酰CoA和NADH積累。乙酰CoA在線粒體中水平增高會抑制硫解酶的活性，NADH水平增高也會抑制L-3-羥脂酰CoA脫氫酶的活性，從而抑制脂肪酸的β氧化。（二）心臟中脂肪酸氧化的調節脂肪酸氧化是心臟的主要115（三）激素對脂肪酸代謝的調節

胰高血糖素和腎上腺素通過磷酸化脂肪酶，提高脂肪酶的活性，促進脂肪的降解。同時通過磷酸化乙酰CoA羧化酶抑制其活性，抑制脂肪酸的合成。胰島素的功能剛好相反。（三）激素對脂肪酸代謝的調節胰高血糖素和腎上腺素通過116激素對脂代謝的調節甘油三脂脂肪動員激素（腎上腺素、生長激素等）受體修飾受體腺苷酸環化酶（無活性）腺苷酸環化酶（有活性）ATPcAMP蛋白質激酶（無活性）蛋白質激酶（有活性）激素敏感性脂酶（無活性）激素敏感性脂酶（有活性）脂肪酸+甘油（第一信使）（第二信使）激素對脂代謝的調節甘油三脂脂肪動員激素受體修飾受體腺苷酸環化117生物化學考研課件--第10章118脂肪代謝和糖代謝的關系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環乙醛酸循環甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化

糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物脂肪代謝和糖代謝的關系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘119第10章脂類的生物合成(Lipidbiosynthesis)一、貯存脂肪二、脂類的合成第10章脂類的生物合成(Lipidbiosynthesi120（一）貯存脂肪貯存脂肪

貯存的脂肪稱之為貯存脂肪或脂肪組織,來自膳食的脂肪必須先轉化為貯存脂肪。脂肪動員

在病理或饑餓條件下，儲存在脂肪細胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解為游離脂酸及甘油并釋放入血以供其他組織氧化利用，該過程稱為脂肪動員（mobilization）。（一）貯存脂肪貯存脂肪121脂肪肝（fattyliver）過度的脂肪動員可導致脂肪肝。肝臟被脂肪細胞所浸滲，變成非功能性的脂肪組織。脂肪肝病因較復雜，肥胖、糖尿病、酒精中毒是脂肪肝的三大病因，并且無論單純性脂肪肝的成因如何，總有一部分患者發展為脂肪性肝炎和肝纖維化，甚至導致脂肪性肝硬化及其相關疾病。脂肪肝（fattyliver）過度的脂肪動員可導122

“糖尿病脂肪肝”的發病率為25%。主要由于貯脂組織中脂肪動員增加，大量釋放游離脂肪酸，在肝臟大量合成并貯存三酸甘油脂，形成脂肪肝。糖尿病脂肪肝多見于成年型。

“糖尿病脂肪肝”的發病率為25%。主要由于貯脂組織中脂123胰島素及與其拮抗的激素胰腺朗格漢斯小島所分泌的蛋白質激素。由A、B鏈組成，共含51個氨基酸殘基。能增強細胞對葡萄糖的攝取利用，促進糖原、脂肪、蛋白質合成。胰島素是機體內唯一降低血糖的激素。體內拮抗胰島素的激素主要有胰高血糖素、腎上腺素及去甲腎上腺素、腎上腺皮質激素、生長激素等。它們都能使血糖升高。胰島素及與其拮抗的激素胰腺朗格漢斯小島所分泌的124胰高血糖素胰高血糖素的主要作用是迅速使肝臟中的糖元分解，促進肝臟葡萄糖的產生與輸出，進入血液循環，以提高血糖水平。胰高血糖素還能加強肝細胞攝入氨基酸，及能促進肝外組織中的脂類降解作用，增加甘油輸入肝臟，提供了大量的糖異生原料而加強糖異生作用。胰高血糖素與胰島素共同協調血糖水平的動態平衡。進食碳水化合物時，產生大量葡萄糖，從而刺激胰島素的分泌，同時胰高血糖素的分泌受到抑制，胰島素/胰高血糖素比值明顯上升，此時肝臟從生成葡萄糖為主的組織轉變為將葡萄糖轉化為糖元而貯存糖元的器官。饑餓時，血液中胰高血糖素水平顯著上升而胰島素水平下降。糖異生及糖元分解加快，肝臟不斷地將葡萄糖輸送到血液中。同時由于胰島素水平降低，肌肉和脂肪組織利用葡萄糖的能力降低，主要是利用脂肪酸，從而節省了葡萄糖以保證大腦等組織有足夠的葡萄糖供應。胰高血糖素胰高血糖素的主要作用是迅速使肝臟中的125腎上腺素和去甲腎上腺素腎上腺素是腎上腺髓質分泌的，去甲腎上腺素是交感神經末梢的分泌物。當精神緊張或寒冷刺激使交感神經處在興奮狀態，腎上腺素及去甲腎上腺素分泌增多，使肝糖元分解輸出增多，阻礙葡萄糖進入肌肉及脂肪組織細胞，使血糖升高。腎上腺素和去甲腎上腺素腎上腺素是腎上腺髓質分泌126糖尿病（diabetes）糖尿病是胰島功能減退、胰島素水平低等而引發的糖、蛋白質、脂肪、水和電解質等一系列代謝紊亂綜合征，臨床上以高血糖為主要特點，典型病例可出現多尿、多飲、多食、消瘦等表現。血糖不能被利用，能量供應不足，只能分解脂類和蛋白。糖尿病（diabetes）糖尿病是胰島功能減127（二）脂肪酸的生物合成

生物機體內脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優勢。脂肪酸合成的碳源主要來自糖酵解產生的乙酰CoA。

脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟完全不同。脂肪酸的生物合成是在細胞質中進行，需要CO2和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進行的。線粒體中的乙酰CoA必須運出線粒體才能參與脂肪酸的合成。乙酰CoA通過三羧酸轉運體系運出線粒體。在分解時,中、短鏈脂肪酸可直接穿過線粒體內膜，而長鏈脂肪酸需依靠肉堿，以脂酰肉堿的形式跨越內膜而進入基質，（二）脂肪酸的生物合成生物機體內脂類128脂肪酸的生物合成飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸碳鏈的延長不飽和脂肪酸的合成部位：

動物體---細胞質植物體---葉綠體和前質體

原料：乙酰CoA

產物：不超過16碳的飽和脂肪酸脂肪酸的生物合成飽和脂肪酸的從頭合成部位：129乙酰－CoA來源（一):

丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解

（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脫氫酶系乙酰－CoA來源（一):

丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分130脂酰CoA進入線粒體后，經歷多次b-氧化作用而逐步降解成多個二碳單位——

乙酰CoA。

每次b-氧化作用包括四個步驟：氧化，水合，氧化和斷裂,在斷裂的一步就會產生乙酰CoA.乙酰－CoA來源（二):β-氧化的歷程脂酰CoA進入線粒體后，經歷多次b-氧化作用而逐步降解成多個131(1)乙酰CoA的轉運

因為乙酰CoA在線粒體產生，乙酰CoA不能直接穿過線粒體內膜，需要通過“檸檬酸穿梭”（三羧酸轉運體系）的方式從線粒體基質到達細胞質，才能用于合成脂肪酸。(1)乙酰CoA的轉運因為乙酰CoA在線粒體產生，132乙酰CoA的三羧酸轉運體系檸檬酸作為乙酰基的載體（carrier）

循環的凈結果是將乙酰CoA從線粒體轉運到了細胞質，同時也消耗了化學能ATP。在植物體中，線粒體內產生的乙酰CoA先脫去CoA以乙酸的形式運出線粒體，再在線粒體外由脂酰CoA合成酶催化重新形成乙酰CoA。乙酰CoA的三羧酸轉運體系檸檬酸作為乙酰基的載體（carri133線粒體的乙酰基以檸檬酸鹽的形式運到細胞質乙酰輔酶A分子由葡萄糖和氨基酸在線粒體中形成的.他們轉化為檸檬酸鹽的形式通過內層膜的檸檬酸轉運蛋白進入細胞質乙酰輔酶A是由細胞內ATP依賴的檸檬酸裂解酶的作用再生成的。草酰乙酸到線粒體中又轉化為蘋果酸、丙酮酸.線粒體的乙酰基以檸檬酸鹽的形式運到細胞質乙酰輔酶A分子由葡萄134(2)丙二酸單酰CoA的形成

在脂肪酸的從頭合成過程中，參入脂肪酸鏈的二碳單位的直接提供者并不是乙酰CoA，而是乙酰CoA的羧化產物——丙二酸單酰CoA（malonyl-CoA）。原料的準備——乙酰CoA和碳酸氫鹽羧化生成丙二酸單酰CoA（在細胞液中進行），由乙酰CoA羧化酶催化，輔基為生物素，是一個不可逆反應。(2)丙二酸單酰CoA的形成在脂肪酸的從頭合成過程135丙二酸單酰CoA的形成

乙酰CoA的羧化為不可逆反應，是脂肪酸合成的限速步驟，故乙酰CoA羧化酶的活性高低控制著脂肪酸合成的速度。丙二酸單酰CoA的形成乙酰CoA的羧化為不可逆反應，是136乙酰CoA羧化酶的組成

在原核生物（如:大腸桿菌）中，由兩種酶和一種蛋白質組成三元多酶復合體

—

生物素羧基載體蛋白（biotincarboxylcarrierprotein，BCCP）生物素羧化酶（BC）羧基轉移酶（CT）

在動物（真核生物哺乳類和鳥類）及高等植物體內，乙酰CoA羧化酶是由多個亞基組成的寡聚酶，每個亞基兼具上述的三種催化活性，還有別構調節位點。當以原體存在時沒有酶活性，但只有當它們聚合成完整的寡聚酶后才有活性。

乙酰CoA羧化酶的組成在原核生物（如:大腸桿菌）中，137

影響乙酰CoA羧化酶活性的因素：（在動物體中）

檸檬酸：促進無活性的單體聚合成有活性的全酶，從而加速脂肪酸的合成；

軟脂酰CoA：促使全酶的解體，因而抑制脂肪酸的合成。影響乙酰CoA羧化酶活性的因素：（在動物體中）138生物素羧基載體蛋白BCCP

丙二酸單酰CoA的合成生物素羧基載體蛋白BCCP丙二酸單酰CoA的合成139丙二酰輔酶A是從乙酰輔酶A和碳酸氫鹽的形成

SalihWakil發現HCO3-

在脂肪酸形成過程中是需要的.乙酰輔酶A羧化酶催化羧化反應.該酶具有三個功能部分：生物素載體蛋白；ATP依賴生物素羧化酶和轉羧化酶。丙二酰輔酶A是從乙酰輔酶A和碳酸氫鹽的形成SalihWa140(3)脂肪酸合酶

脂肪酸合酶是含有多種酶活性的復合體，它可以催化從丙二酰CoA到脂肪酸的全部反應。脂肪酸合酶一般是由酰基載體蛋白（acylcarrierprotein，ACP）及6種酶活性組成，脂肪酸合成期間就是通過其羧基固定在酰基載體蛋白的輔基上,這個輔基是CoA的一部分，即磷酸泛酰巰基乙胺。(3)脂肪酸合酶脂肪酸合酶是含有多種酶活性的復合體141脂酰基載體蛋白(ACP)的輔基結構CH2-Ser-ACPHS輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巰基乙胺AHS4-磷酸泛酰巰基乙胺脂肪酸合酶的輔基脂酰基載體蛋白(ACP)的輔基結構CH2-Ser-ACPHS142脂肪酸合酶系統（fattyacidsynthasesystem，FAS）①乙酰CoA-ACP轉移酶（ATase)②丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶(MTase)③-酮脂酰-ACP合酶(KSase,condensingenzyme)④-酮脂酰-ACP還原酶(KRase)⑤-羥脂酰-ACP脫水酶(DH)⑥烯脂酰-ACP還原酶(ER)⑦硫酯酶ACP（TEase,動物組分所獨自具備的）——

脂酰基載體蛋白

脂肪酸合酶系統（fattyacidsynthasesy143生物化學考研課件--第10章144脂肪酸合酶系統（fattyacidsynthasesystem，FAS）ACP的裝配和酶系因有機體類型而異脂肪酸合酶系統（fattyacidsynthasesy145脂肪酸合酶（原核和酵母）

E.coli和植物的脂肪酸合酶是7種多肽鏈組成的復合體，其中一鏈是ACP，其余6鏈是酶；酵母脂肪酸合酶也是由ACP和6個酶組成，但它們分布在2條多肽鏈上，其中一鏈具有ACP和2種酶活性，另一鏈具有4種酶活性，6個二聚體組成一個大復合體。酵母脂肪酸合酶脂肪酸合酶（原核和酵母）E.coli和植物的脂肪酸146動物脂肪酸合酶

動物脂肪酸合酶由2條肽鏈組成，每一條肽鏈都含有1個ACP和7種酶活性，2條肽鏈反平行地組成二聚體。動物脂肪酸合酶多一個軟脂酰－ACP硫酯酶活性，它將最終產物軟脂酰－ACP上的ACP水解下來。其它生物的最終產物并不水解，而是直接利用軟脂酰－ACP進行下一步反應。動物脂肪酸合酶動物脂肪酸合酶由2條肽鏈組成，每一條肽147(4)脂肪酸鏈的合成ACP：不同生物體中的ACP十分相似：大腸桿菌中的ACP是一個由77個氨基酸殘基組成的熱穩定蛋白質，在它的第36位絲氨酸殘基的側鏈上，連有輔基4'-磷酸泛酰巰基乙胺。(4)脂肪酸鏈的合成ACP：不同生物體中的ACP十分相似：148

ACP輔基猶如一個轉動的手臂，以其末端的巰基攜帶著脂酰基依次轉到各酶的活性中心，從而發生各種反應，如下圖所示。硫辛酰賴氨酰臂ACP輔基猶如一個轉動的手臂，以其末端的巰基攜帶著脂149FAS上的活性巰基：（用于運載脂酰基）中央巰基—ACP上的巰基；外圍巰基—

b-酮脂酰-ACP合酶上的巰基，由該酶的一個Cys殘基提供。FAS上的活性巰基：（用于運載脂酰基）150

啟動（priming)

：乙酰-CoA經乙酰-ACP轉化為乙酰-合酶

裝載(loading)

：丙二酰-CoA轉化為丙二酸單酰ACP初反應

縮合(condensation)：乙酰合酶與丙二酸單酰ACP縮合形成乙酰乙酰-ACP

還原(reduction)：將3的產物還原生成D-β-羥丁酰-ACP。

脫水(dehydratoin)：將4的產物脫水為a-b

–反式-丁烯酰-ACP

還原(reduction)：將5的產物還原生成丁酰-ACP。至此，每一循環脂肪鏈延長了兩個碳原子。如此循環反復進行，例如生成了16個碳的軟脂酰-ACP。

釋放(release):軟脂酰-ACP水解，生成了軟脂酸合成階段

—

以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細胞液中進行）。催化該合成反應的是一個多酶體系，共有七種蛋白質參與反應，以沒有酶活性的脂酰基載體蛋白（ACP）為中心，組成一簇。啟動（priming)：乙酰-CoA經乙酰-ACP轉化151生物化學考研課件--第10章152

整個過程都是在脂肪酸合酶系統中進行。這一階段包含有多輪酶促反應，每經歷一輪可以使脂肪酸鏈在羧基端延長一個二碳單位，同時消耗2分子還原劑NADPH。至此，生成的丁酰-ACP比開始的乙酰-ACP多了兩個碳原子；然后丁酰基再從ACP上轉移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應，每次重復增加兩個碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經過7次重復后合成軟脂酰-ACP，最后經硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。整個過程都是在脂肪酸合酶系統中進行。這一階段包含有153乙酰和丙二酰基團首先被轉移到對脂肪酸合酶復合物的兩個–SH基團乙酰輔酶A的乙酰基團首先被轉移給半胱氨酸的–SH，這個巰基在

b-酮脂酰-ACP合成酶(KS)

在一個由

乙酰-CoA-ACP轉乙酰酶(AT)催化的反應中.丙二酰基團被從丙二酰輔酶A的–SH基團轉移到4`-磷酸泛酰乙胺的巰基，共價連接到絲氨酸殘基的酰基載體蛋白（ACP）.乙酰和丙二酰基團首先被轉移到對脂肪酸合酶復合物的兩個–SH基154生物化學考研課件--第10章155脂肪酸是通過四步重復的反應合成的step1:縮合乙酰-ACP和丙二酰-ACP形成乙酰乙酰輔酶A-ACP,釋放自由KS和CO2.脂肪酸是通過四步重復的反應合成的step1:縮合乙酰-156Step2：還原乙酰乙酰輔酶A-ACP形成羥基丁酸-ACP,使用NADPH作為還原劑.

Step2：還原乙酰乙酰輔酶A-ACP形成羥基丁酸-AC157Step3：

羥基丁酸-ACP脫水

生成巴豆酰基-ACP.Step3：羥基丁酸-ACP脫水生成巴豆酰基-AC158Step4：還原巴豆酰基-ACP通過第二個NADPH分子生成丁酰-ACP.Step4：還原巴豆酰基-ACP通過第二個NADPH分159軟脂酸合成的反應流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHC