生物化學(xué)II：第九章 脂肪酸的分解代謝

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1、 第九章第九章 脂肪酸的分解代謝脂肪酸的分解代謝(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(lèi)的代謝六、鞘脂類(lèi)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)脂類(lèi)概述脂類(lèi)概述1. 1. 概念概念 脂類(lèi)是脂肪和類(lèi)脂的總稱(chēng)，它是由脂肪酸與醇作用生成的酯及其衍生物，統(tǒng)稱(chēng)為脂質(zhì)或脂類(lèi)，是動(dòng)物和植物體的重要組成成分。脂類(lèi)是廣泛存在于自然界的一大類(lèi)物質(zhì)，脂類(lèi)是生物體維持正常生命活動(dòng)不可缺少的一大類(lèi)有機(jī)

2、化合物，是與糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸并列為四大類(lèi)重要基本物質(zhì)之一。 它們的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)以及生物功能存在著很大的差異，但它們都有一個(gè)共同的特性，就是難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。White and Brown Adipose TissueWhite Adipose Tissue (WAT, White Fat)l used as a store of energy; l acts as a thermal insulator;Brown Adipose Tissue (BAT, Brown Fat)l abundant in newborns and in hibernating mammals

3、;l Contains a much higher number of mitochondria and more capillaries than white fat.Obese mouse and normal mouseObesity“Super obese” male (1.77m and 146kg)Classification:lWaist circumference: 102cm (man) and 88cm (woman) - USA 94/80 in European Union; 90 in Chinese man and 85 in Japanese manlwaisth

4、ip ratio: 0.9 (man) and 0.85 (woman) USAlBMI: Body Mass Index (18.5, 25, 30)lBody fat percentage: Bodyfat% = (1.2 * BMI) + (0.23 * age) 5.4 (10.8 * gender) Effects on healthlMortalitylMorbiditylObesity survival paradoxCauses of obesitylDietlSedentary lifestylelGeneticslMedical and psychiatric illnes

5、slSocial determinants脂肪脂肪 又稱(chēng)三酯酰甘油或甘油三又稱(chēng)三酯酰甘油或甘油三脂脂類(lèi)脂類(lèi)脂磷脂糖脂異戊二烯酯甾醇萜類(lèi)甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂腦磷脂2.2.脂類(lèi)的分類(lèi)脂類(lèi)的分類(lèi)(1) (1) 單純脂單純脂 - - 是脂肪酸和醇類(lèi)所形成的酯，其中典型的為甘油三酯。是脂肪酸和醇類(lèi)所形成的酯，其中典型的為甘油三酯。(2) (2) 復(fù)合脂復(fù)合脂 - - 除醇類(lèi)、脂肪酸外還含有其它物質(zhì)，如磷酸、含氮化除醇類(lèi)、脂肪酸外還含有其它物質(zhì)，如磷酸、含氮化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。(3) (3) 其它脂其它脂 - - 為一類(lèi)不含有脂肪酸、非

6、皂化的脂，包括萜類(lèi)、前列為一類(lèi)不含有脂肪酸、非皂化的脂，包括萜類(lèi)、前列腺素類(lèi)和甾類(lèi)化合物等。腺素類(lèi)和甾類(lèi)化合物等。 單純脂單純脂 CHOCH O2CH O2COCOCOR2R1R3OCHCH O2CH O2COCOCOR2R1R3CHOCH O2CH O2COCOCOR2R1R3或OCHCH O2CH O2COCOCOR2R1R3復(fù)合脂復(fù)合脂 O|COO|COCH |C H O | |CHOPO | O22 -非極性尾極性頭 磷酸甘油脂，又稱(chēng)甘油磷脂，是最具有代表性的復(fù)合脂，廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物。磷酸甘油脂是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)重要的組分之一，在動(dòng)物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實(shí)

7、中含量較為豐富。最簡(jiǎn)單的磷酸甘油脂結(jié)構(gòu)如圖: 貯藏物質(zhì)貯藏物質(zhì)/ /能量物質(zhì)能量物質(zhì) 脂肪是機(jī)體內(nèi)代謝燃料的貯存形式，它在體內(nèi)氧化可釋放大量能量以供機(jī)體利用。 脂肪組織儲(chǔ)存脂肪, 約占體重1020% .1g脂肪在體內(nèi)徹底氧化供能約38KJ，而1g糖徹底氧化僅供能16.7KJ。 合理飲食合理飲食 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 151525%25% 空腹空腹 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 50% 50% 以上以上 禁食禁食1 13 3天天 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 85%85% 飽食、少動(dòng)飽食、少動(dòng) 脂肪堆積，發(fā)胖脂肪堆積，發(fā)胖3.3.脂類(lèi)的功能脂類(lèi)的功能 提供給機(jī)體必需脂成分提供給機(jī)體必需脂

8、成分（1）必需脂肪酸 亞油酸 18碳脂肪酸，含兩個(gè)不飽和鍵； 亞麻酸 18碳脂肪酸，含三個(gè)不飽和鍵； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四個(gè)不飽和鍵；（2）生物活性物質(zhì):激素、膽固醇、維生素等。 生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì)生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì) （1）作為細(xì)胞膜的主要成分 幾乎細(xì)胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜結(jié)構(gòu)的基本組成成分。 （2）保護(hù)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(duì)器官起保護(hù)作用。 用作藥物用作藥物 卵磷脂、腦磷脂可用于肝病、神經(jīng)衰弱及動(dòng)脈粥樣硬化的治療等。新功能：流感藥物。Influenza Virus正黏液病毒科H：血凝素N：神經(jīng)氨酸酶Cell 153, 11

9、2125, March 28, 2013-3 二十碳五烯酸二十碳五烯酸 (EPA) 二十二碳六烯酸二十二碳六烯酸 (DHA)(PD1)H1N1H5N1PD1PD1抑制病毒轉(zhuǎn)錄中的核輸出抑制病毒轉(zhuǎn)錄中的核輸出Lipid Biological lipids are a chemically diverse group of compounds, the common and defining feature of which is their insolubility in water.Fats and oils (storage lipids)Phospholipids and sterol (

10、major elements of membranes)The fats and oils used almost universally as stored forms of energy in living organisms are derivatives of fatty acids.Typical type of fatty acid-containing compounds are triacylglycerols.NomenclatureFatty acids are named according to the number of carbon atoms in the cha

11、in and the number and position of any double bonds. Palmitate(C16:0)棕櫚酸棕櫚酸Stearate(C18:0)硬脂酸硬脂酸Oleate(C18:1)油酸油酸Linoleate(C18:2)亞油酸亞油酸Linolenate(C18:3)亞麻酸亞麻酸Arachidonate(C20:4)花生四稀酸花生四稀酸RolesComponents of membranes (glycerophospholipids and sphingolipids)Covalently joined with some proteinsEnergy st

12、ores (triacylglycerols) and fuel moleculeAs hormones and intracellular second messengers (DAG, diacylglycerol)一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送 三脂酰甘油在人類(lèi)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(tài)，因此脂肪氧化代謝產(chǎn)生的能量按同等重量計(jì)算比糖類(lèi)和蛋白質(zhì)要高出2倍以上。 食物成分含有的能量食物成分含有的能量成成 分分HH（kJ/gkJ/g干重）干重）糖糖

13、 類(lèi)類(lèi)1616脂脂 肪肪3737蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)1717（一）脂肪（三酰甘油）（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸結(jié)合而成的酯。脂肪酸飽和脂肪酸飽和脂肪酸：軟脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸含1個(gè)雙鍵（油酸）含2個(gè)雙鍵（亞油酸）含3個(gè)雙鍵（亞麻酸）含4個(gè)雙鍵（花生四烯酸）三脂酰甘油的結(jié)構(gòu)三脂酰甘油的結(jié)構(gòu)1 1軟脂酰軟脂酰2,32,3二油酰甘油二油酰甘油 當(dāng)當(dāng)3 3個(gè)脂肪酸都是同一種脂肪酸時(shí)，個(gè)脂肪酸都是同一種脂肪酸時(shí)，稱(chēng)為簡(jiǎn)單三脂酰甘油，當(dāng)稱(chēng)為簡(jiǎn)單三脂酰甘油，當(dāng)3 3個(gè)脂肪酸至少個(gè)脂肪酸至少有一個(gè)不同時(shí)，稱(chēng)為混合三脂酰甘油。有一個(gè)不同時(shí)，稱(chēng)為混合三脂酰甘油。 三脂

14、酰甘油三脂酰甘油（三酰甘油）（三酰甘油）（甘油三酯）（甘油三酯）某些天然存在的脂肪酸某些天然存在的脂肪酸通俗名通俗名系統(tǒng)名系統(tǒng)名簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)簡(jiǎn)寫(xiě)符號(hào)熔點(diǎn)熔點(diǎn)月桂酸月桂酸n-n-十二酸十二酸12:012:044.244.2軟脂酸軟脂酸n-n-十六酸十六酸16:016:063.163.1花生酸花生酸n-n-二十酸二十酸20:020:076.576.5棕櫚油酸棕櫚油酸十六碳十六碳-9-9-烯酸（順）烯酸（順）16:116:19C9C-0.5-0.5-0.5-0.5鱈油酸鱈油酸二十碳二十碳-9-9-烯酸（順）烯酸（順）20:120:19C9C23-23.523-23.5亞油酸亞油酸十八碳十八碳-9,12-

15、9,12-二烯酸（順，順）二烯酸（順，順）18:218:29C ,12C9C ,12C-5-5-亞麻酸亞麻酸十八碳十八碳-9,12,15-9,12,15-三烯酸（全順）三烯酸（全順）18:318:39C,12C,15C9C,12C,15C-11-11花生四烯酸花生四烯酸二十碳二十碳-5,8,11,14-5,8,11,14-四烯酸四烯酸（全順）（全順）20:420:45C,8C,11C,14C5C,8C,11C,14C-49-49EPAEPA二十碳二十碳-5,8,11,14,17-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸（全順）（全順）-54 - -53-54 - -53DHADHA二十二碳二十二

16、碳-4,7,10,13,16,19-4,7,10,13,16,19-六六烯酸（全順）烯酸（全順）-45.5 -45.5 -44.1-44.1消化脂肪的酶消化脂肪的酶 消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶胃脂肪酶、胰臟分泌的胰脂肪酶胰脂肪酶，它們可將三脂酰甘油的脂肪酸水解下來(lái)。胰脂肪酶胰脂肪酶與一個(gè)稱(chēng)為輔脂肪酶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、酯酶，它催化單酰甘油、膽固醇酯和維生素膽固醇酯和維生素A A的酯水解的酯水解。另外，胰臟還分泌磷脂酶磷脂酶，它催化磷脂的2?；狻?脂肪的乳化脂肪的乳化 由于三脂酰

17、甘油是水不溶性水不溶性的，而消化作用的酶卻是水溶性的水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂質(zhì)水的界面脂質(zhì)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的膽汁鹽及磷脂酰膽堿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(dòng)而乳化，大大地增大了脂質(zhì)水的界面面積，促進(jìn)了脂肪的消化和吸收。膽汁酸的結(jié)構(gòu)膽汁酸的結(jié)構(gòu)膽酸膽酸甘氨膽酸甘氨膽酸牛磺膽酸?；悄懰?膽汁鹽是膽固醇的氧化產(chǎn)物，極性構(gòu)成外側(cè)，疏水形成內(nèi)側(cè)，構(gòu)成一個(gè)膠質(zhì)顆粒。u消化：小腸上段脂類(lèi)脂類(lèi)( TG( TG、CHCH、PLPL等等) )微團(tuán)微團(tuán)膽汁酸鹽乳化膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、輔脂酶等水解胰脂肪酶、輔

18、脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、甘油一脂、溶血磷脂、長(zhǎng)鏈脂肪酸、膽固醇等長(zhǎng)鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團(tuán)混合微團(tuán)乳化乳化混混合合微微團(tuán)團(tuán)擴(kuò)散擴(kuò)散小腸粘膜小腸粘膜細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)重新酯化重新酯化載脂蛋白結(jié)合載脂蛋白結(jié)合乳糜微粒乳糜微粒門(mén)靜脈門(mén)靜脈肝肝 臟臟u吸收：十二指腸下段及空腸上段中短鏈脂肪酸中短鏈脂肪酸血液、淋巴血液、淋巴全全 身身脂肪的吸收脂肪的吸收 脂肪經(jīng)消化后的產(chǎn)物脂肪酸和脂肪酸和2 2單酰甘油單酰甘油由小腸上皮粘膜細(xì)胞吸收后，又轉(zhuǎn)化為三脂酰甘油三脂酰甘油，然后與蛋白質(zhì)一起包裝成乳糜微粒，釋放到血液，通過(guò)淋巴系統(tǒng)運(yùn)送到各種組織中。短的和中等長(zhǎng)度的脂肪酸被吸收進(jìn)入門(mén)靜脈血液，以游離形式直接送入肝

19、臟。 在脂肪組織和骨骼肌毛細(xì)血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase）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(chǎn)生的脂肪酸被這些組織吸收，甘油被運(yùn)送到肝臟和腎臟，轉(zhuǎn)變成二羥丙酮磷酸。 脂肪代謝脂肪代謝其中第一步反應(yīng)需要其中第一步反應(yīng)需要消耗消耗ATPATP，而第二步反應(yīng)可，而第二步反應(yīng)可生成還原生成還原輔酶輔酶。磷酸二羥丙酮為磷酸丙糖，是糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，因此既可以繼續(xù)氧化，經(jīng)丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化成CO2和水，又可經(jīng)糖異生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。甘油被被運(yùn)送到肝臟和腎臟，在甘油激酶的催化下，被甘油被被運(yùn)送到肝臟和腎臟，在甘油激酶的催化下，被磷

20、酸化成磷酸化成3-3-磷酸甘油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。磷酸甘油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。Breakdown of triacylglycerolsThe fatty acids in triacylglycerols are released from the glycerol backbone by the action of lipases.The free fatty acids can then degraded by oxidation to produce energy. The glycerol is converted into dihydroxyacetone

21、phosphate which enters glycolysis.三脂酰甘油的轉(zhuǎn)移三脂酰甘油的轉(zhuǎn)移 貯存在脂肪組織中的三脂酰甘油要轉(zhuǎn)移時(shí)，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(jìn)入血液，并與清蛋白結(jié)合清蛋白結(jié)合。形成脂肪清蛋白復(fù)合物脂肪清蛋白復(fù)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(zhuǎn)運(yùn)的。在機(jī)體的各個(gè)部位，脂蛋白與特異的受體和酶作用而被吸收和利用。血脂血脂概念：概念：血漿中所含脂類(lèi)的總稱(chēng)，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(zhì)結(jié)合形成水溶性復(fù)合物L(fēng)P（lipoprotein）形

22、式存在和運(yùn)輸。 由肝臟、脂肪細(xì)胞等組織合成后釋放入血血脂來(lái)源： 腸道中食物脂類(lèi)的消化吸收 儲(chǔ)存脂肪動(dòng)員釋放入血。運(yùn)輸運(yùn)輸-血漿脂蛋白血漿脂蛋白血脂的去路： 進(jìn)入脂肪組織儲(chǔ)存； 氧化供能； 構(gòu)成生物膜； 轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。脂蛋白的不同密度脂蛋白的不同密度 大多數(shù)蛋白質(zhì)的密度為1.31.4g/ml，脂的密度一般為0.8g/ml。脂蛋白的密度取決于蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的比例，蛋白質(zhì)比例越大則密度越大。乳糜微粒（乳糜微粒（CMCM）極低密度脂蛋白（極低密度脂蛋白（VLDLVLDL）低密度脂蛋白低密度脂蛋白 （LDLLDL） 高密度脂蛋白高密度脂蛋白 （HDLHDL）密度血漿脂蛋白血漿脂蛋白顆粒中間密度脂蛋白（中

23、間密度脂蛋白（IDLIDL）分類(lèi)：超速離心法分類(lèi)：超速離心法 CM VLDL IDL LDL HDL蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 12 10 18 25 50脂肪脂肪 8485 50 30 5 3膽固醇脂膽固醇脂 4 14 22 40 17磷脂磷脂 8 18 22 21 27 Apo A C B48 C B100 E B100 A A B100合成部位合成部位 小腸粘膜小腸粘膜 肝細(xì)胞肝細(xì)胞 肝肝 肝肝 各組織各組織功能功能 轉(zhuǎn)運(yùn)外源轉(zhuǎn)運(yùn)外源 轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源 轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源 運(yùn)至全身運(yùn)至全身 轉(zhuǎn)運(yùn)至肝轉(zhuǎn)運(yùn)至肝 甘油三脂甘油三脂 油三脂油三脂 膽固醇膽固醇 膽固醇酯膽固醇酯 膽固醇膽固醇膽固醇膽固醇 2 8

24、 8 9 3血漿脂蛋白的組成、性質(zhì)及功能血漿脂蛋白的組成、性質(zhì)及功能HDLHDL和和LDLLDL與心血管疾病的關(guān)系與心血管疾病的關(guān)系 HDL和LDL的含量是一對(duì)二。兩者都有重要任務(wù)：低密度脂蛋白把膽固醇從肝臟運(yùn)送到全身組織，高密度脂蛋白將各組織的膽固醇送回肝臟代謝。 HDL和LDL的相對(duì)量對(duì)于膽固醇在體內(nèi)的去向和動(dòng)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(xiǎn)，而高水平的LDL會(huì)增加冠狀動(dòng)脈及心血管疾病的危險(xiǎn)。LPA導(dǎo)致心血管疾?。▌?dòng)脈硬化） 動(dòng)脈硬化是血栓的一個(gè)原因（給個(gè)圖） 是血管平滑肌細(xì)胞增生導(dǎo)致 LDL的主要脂是LPA LPA作用于平滑肌細(xì)胞，產(chǎn)生炎癥、促進(jìn)細(xì)胞遷移和增

25、殖（出來(lái)形成硬化）二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化19041904年，年，F(xiàn)ranz Franz KnoopKnoop的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前提：已知?jiǎng)游矬w內(nèi)不能降解苯環(huán)實(shí)驗(yàn)方案：用苯基標(biāo)記的飽和脂肪酸飼喂動(dòng)物 - -氧化作用氧化作用的提出是在二十世紀(jì)初，F(xiàn)ranz Knoop 在此方面作出了關(guān)鍵性的貢獻(xiàn)。他將末端甲末端甲基基上連有苯環(huán)苯環(huán)的脂肪酸喂飼狗，然后檢測(cè)狗尿中的產(chǎn)物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食用含偶數(shù)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(shù)碳的脂肪酸的狗的尿中有苯甲酸的衍生物馬尿酸。 KnoopKnoop由此推測(cè)無(wú)論脂肪酸鏈的長(zhǎng)短，脂肪酸的由此推測(cè)無(wú)論脂肪酸鏈的長(zhǎng)短，脂肪酸

26、的降解總是每次水解下兩個(gè)碳原子。降解總是每次水解下兩個(gè)碳原子。 脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化 據(jù)此，據(jù)此，Knoop 提出脂肪酸的氧化發(fā)生在提出脂肪酸的氧化發(fā)生在 -碳原子碳原子上，而后上，而后Ca與與Cb之間的鍵發(fā)生斷裂，從而產(chǎn)生二碳單之間的鍵發(fā)生斷裂，從而產(chǎn)生二碳單位，此二碳單位位，此二碳單位Knoop推測(cè)是乙酸。推測(cè)是乙酸。 以后的實(shí)驗(yàn)證明以后的實(shí)驗(yàn)證明KnoopKnoop推測(cè)的準(zhǔn)確性，由此提出了推測(cè)的準(zhǔn)確性，由此提出了脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化作用。氧化作用。 -氧化作用氧化作用是指脂肪酸在是指脂肪酸在 -碳原子上進(jìn)行氧化，碳原子上進(jìn)行氧化，然后然后-碳原子和碳原子和-碳原子之間

27、鍵發(fā)生斷裂。每進(jìn)行一碳原子之間鍵發(fā)生斷裂。每進(jìn)行一次次 -氧化作用，分解出一個(gè)二碳片段，生成較原來(lái)少氧化作用，分解出一個(gè)二碳片段，生成較原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂肪酸。兩個(gè)碳原子的脂肪酸。 Early labeling experiments (1904): fatty acids are degraded by sequential removal of two-carbon units When dogs were fed with odd-numbered fatty acids attached to a phenyl group, benzoate was excreted; and wh

28、en fed with even-numbered, phenylacetate was excreted. Hypothesis: the -carbon is oxidized,with two-carbon units released by each round of oxidation. These experiments are a landmark in biochemistry, in using synthetic label (the phenyl group here) to elucidate reaction mechanism, and was done long

29、before radioisotopes was used in biochemistry! (1) (1) 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 (2) (2) 脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn) (3) (3) - -氧化氧化脂肪酸脂肪酸 - -氧化的過(guò)程氧化的過(guò)程 - -氧化作用的部位：氧化作用的部位：Localization of -oxidation occurs in mitochondria, ,線粒體基質(zhì)。線粒體基質(zhì)。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(xì)胞溶膠及真核生物的線粒體基質(zhì)中。脂肪酸在進(jìn)入線粒體前，必須先與CoA形成脂酰CoA，這個(gè)反應(yīng)是由脂酰脂酰CoACoA合成合成酶酶（

30、acyl-CoA synthetase）催化的。RCOOH + ATP + HS-CoA RCOS-CoA + AMP + PPi 無(wú)機(jī)焦磷酸酶無(wú)機(jī)焦磷酸酶 2Pi 脂肪酸的活化需要ATPATP的參與。每活化1分子脂肪酸，需要1分子ATP轉(zhuǎn)化為AMP，即要消耗消耗2 2個(gè)高能磷酸鍵個(gè)高能磷酸鍵。這在計(jì)算能量利用時(shí)可以折算成需要2 2分子分子ATPATP水解成ADP。在體內(nèi)，焦焦磷酸磷酸很快被磷酸酶水解，使得反應(yīng)不可逆。 Fatty acids are activated on the outer membrane of mitochondria Fatty acids are converte

31、d to fatty acyl-CoA (a high energy compound) via a fatty-acyl-adenylate intermediate (enzyme-bound) by the action of fatty acyl-CoA synthetases (also called fatty acid thiokinase).Fatty acid + CoA + ATP fatty acyl-CoA + AMP + 2Pi脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體脂肪酸轉(zhuǎn)入線粒體 脂肪酸的-氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行的，中、短鏈脂肪酸中、短鏈脂肪酸可直接穿過(guò)線粒體內(nèi)膜，而長(zhǎng)長(zhǎng)鏈脂

32、肪酸鏈脂肪酸需依靠肉堿肉堿(也叫肉毒堿，Carnitine)，以脂酰肉堿的形式跨越內(nèi)膜而進(jìn)入基質(zhì)，故稱(chēng)肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)。 肉毒堿 carnitine ：L-羥基-三甲基氨基丁酸 ，由賴氨酸衍生的。 肉堿?；D(zhuǎn)移酶肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶 肉堿：脂酰肉堿移位酶肉堿：脂酰肉堿移位酶 肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶肉堿?；D(zhuǎn)移酶脂酰肉毒堿脂酰肉毒堿肉毒堿肉毒堿脂酰脂酰COACOACOACOA脂酰肉毒堿脂酰肉毒堿載載 體體( (移位酶移位酶)肉毒堿肉毒堿胞質(zhì)一側(cè)胞質(zhì)一側(cè)內(nèi)膜外側(cè)內(nèi)膜外側(cè)內(nèi)膜內(nèi)側(cè)內(nèi)膜內(nèi)側(cè)線粒體基質(zhì)一側(cè)線粒體基質(zhì)一側(cè)COACOA脂酰脂酰COACOA-氧化氧化肉毒堿脂?；D(zhuǎn)移酶肉毒堿脂?；D(zhuǎn)移酶肉毒堿脂酰基轉(zhuǎn)移酶肉毒堿脂?；?/p>

33、轉(zhuǎn)移酶Activated (long chain) fatty acids are carried into the matrix by carnitine肉堿（肉毒堿）肉堿（肉毒堿）L-L-羥基羥基-三甲基氨基丁酸三甲基氨基丁酸 肉毒堿是季胺類(lèi)化合物，是一種人體必需的肉毒堿是季胺類(lèi)化合物，是一種人體必需的營(yíng)養(yǎng)素，有著重要的生物學(xué)功能和臨床應(yīng)用價(jià)值。營(yíng)養(yǎng)素，有著重要的生物學(xué)功能和臨床應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)肉毒堿在心腦血管疾病、消化疾病、兒童近年來(lái)肉毒堿在心腦血管疾病、消化疾病、兒童疾病的預(yù)防和治療，以及血液透析病人的營(yíng)養(yǎng)支疾病的預(yù)防和治療，以及血液透析病人的營(yíng)養(yǎng)支持和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的研究和

34、應(yīng)用。持和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的研究和應(yīng)用。 其中的其中的肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶和和是一組同工酶。是一組同工酶。前者在線粒體外催化脂酰前者在線粒體外催化脂酰CoACoA上的脂?；D(zhuǎn)移給肉上的脂?；D(zhuǎn)移給肉堿，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內(nèi)將運(yùn)入的堿，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內(nèi)將運(yùn)入的脂酰肉堿上的脂?；匦罗D(zhuǎn)移至脂酰肉堿上的脂?；匦罗D(zhuǎn)移至CoACoA，游離的肉堿，游離的肉堿被運(yùn)回內(nèi)膜外側(cè)循環(huán)使用。被運(yùn)回內(nèi)膜外側(cè)循環(huán)使用。 The fatty acyl group is attached to carnitine (肉堿） by the action of carnitine ac

35、yltransferase I located on the outer face of the inner membrane, forming fatty acyl-carnitine, leaving the CoA in the cytosol. The acyl carnitine/carnitine transporter moves acyl-carnitine across the inner membrane of mitochondria via facilitated diffusion. Medium-chain acyl-CoAs seem to enter the m

36、atrix by themselves, without being carried by carnitine. The acyl group is then transferred back to CoA to form fatty acyl-CoA by the action of carnitine acyltransferase II located on the inner face of the inner membrane. This entering step seems to be rate-limiting for fatty acid oxidation in mitoc

37、hondria, and diseases have been found to be caused by a defect of this step (with aching muscle cramp, especially during fasting, exercise or when on a high-fat diet).脂肪酸的脂肪酸的-氧化途徑氧化途徑脂酰脂酰CoACoA進(jìn)入線粒體后，經(jīng)歷多次進(jìn)入線粒體后，經(jīng)歷多次 - -氧化作用氧化作用而逐步降解成多個(gè)二碳單位而逐步降解成多個(gè)二碳單位 乙酰乙酰CoACoA。每次每次 - -氧化作用包括四個(gè)步驟：氧化作用包括四個(gè)步驟：氧化，水合，

38、氧化和斷裂氧化，水合，氧化和斷裂-氧化的歷程氧化的歷程Fatty acyl-CoA is oxidized to acetyl-CoA via multiple rounds of oxidation The oxidation consists of four reactions: Oxidation by FAD Hydration Oxidation by NAD+ Thiolysis by CoA. a. Oxidation of the fatty acyl CoA to enoyl CoA forming a trans2-double bond on the fatty acyl

39、 chain and producing FADH2 (catalyzed by acyl CoA dehydrogenase 脂酰輔酶脂酰輔酶A A脫氫酶脫氫酶). ). 脂肪酸的脂肪酸的-氧化過(guò)程氧化過(guò)程(2) (2) 氧化脫氫氧化脫氫RCH2CH2CH2COSCoA 脂酰脂酰CoA(16C)CoA(16C)脂酰脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶FADFADH21.5ATP呼吸鏈呼吸鏈脂酰脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶 脂酰脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶存在于線粒體的基質(zhì)中，共有3種，分別催化短鏈、中鏈、長(zhǎng)鏈脂酰CoA的脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)的產(chǎn)物FADH2的一對(duì)電子先傳遞給電子傳遞黃素蛋白（電子傳遞黃

40、素蛋白（ETFETF），），再經(jīng)ETF：泛醌氧化還原酶的催化將電子傳遞給泛醌，進(jìn)入呼吸電子傳遞鏈。 (3) (3) 加水加水RCH2C C COCoAHH 反反2-烯酰烯酰CoA 反反2-2-烯酰烯酰CoACoA水合酶水合酶 H2O OHRCH2CHCH2COSCoAL-L-羥脂酰羥脂酰CoACoAb. Hydration of the trans 2-enoyl CoA to form 3-hydroxyacyl CoA (catalyzed by enoyl CoA hydratase 烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶水合酶).).對(duì)反式雙鍵具有立體專(zhuān)一性加水。 (4)(4)再脫氫再脫氫OH

41、RCH2CHCH2COSCoAL-L-羥脂酰羥脂酰CoACoA NAD+ NADH+H+L-L-羥脂酰羥脂酰CoACoA脫氫酶脫氫酶2.5ATP呼吸鏈呼吸鏈c. Oxidation of 3-hydroxyacyl CoA to 3-ketoacyl CoA producing NADH (catalyzed by hydroxyacyl CoA dehydrognease 羥脂酰羥脂酰CoA脫氫酶脫氫酶).d. Cleavage, of thiolysis, of 3-ketoacyl CoA by a second CoA molecule, giving acetyl CoA and a

42、n acyl CoA shortened by two carbon atoms (catalyzed by -ketothiolase -酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶硫解酶).(5) (5) 硫解硫解-酮脂酰酮脂酰CoARCH2CSCoAOCH2COCH3COSCoA乙酰乙酰CoACoARCH2COSCoA脂酰脂酰CoA(14C)CoA(14C)（1）（）（2）（）（3）（）（4）CoA-SH-酮脂酰酮脂酰 CoACoA硫解酶硫解酶 重復(fù)反應(yīng)重復(fù)反應(yīng)乙酰乙酰CoACoA The 1st oxidation is catalyzed by the membrane-bound acyl-Co

43、A dehydrogenase, converting acyl-CoA to trans-2-enoyl-CoA with electrons collected by FAD. The hydration step, catalyzed by enoyl-CoA hydratase, converts the trans-2-enoyl-CoA to L-b-hydroxylacyl-CoA. The second oxidation is catalyzed by L-b-hydroxylacyl-CoA dehydrogenase, converting L-b-hydroxylacy

44、l-CoA to b-ketoacyl-CoA, with electrons collected by NAD+. The acyl-CoA acetyltransferase (or commoly called thiolase) catalyzes the attack of CoA, cleaving b-ketoacyl-CoA between the a and b carbon (thiolysis), generating two acyl-CoA molecules with one entering the citric acid cycle and the other

45、reenter the b oxidation pathway.對(duì)于長(zhǎng)鏈脂肪酸，需要經(jīng)過(guò)多次對(duì)于長(zhǎng)鏈脂肪酸，需要經(jīng)過(guò)多次 - -氧化作用，每氧化作用，每次降解下一個(gè)二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含次降解下一個(gè)二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含偶數(shù)碳時(shí)）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時(shí)）的脂酰偶數(shù)碳時(shí)）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時(shí)）的脂酰CoACoA。(3) -(3) -氧化的歷程氧化的歷程下圖是軟脂酸（棕櫚酸下圖是軟脂酸（棕櫚酸 C C1515H H3131COOHCOOH）的）的b-b-氧化過(guò)程，它氧化過(guò)程，它需經(jīng)歷七輪需經(jīng)歷七輪b-b-氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACo

46、A。 偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化對(duì)于偶數(shù)碳飽和脂肪酸，-氧化過(guò)程的化學(xué)計(jì)量：脂肪酸在-氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1分子ATP轉(zhuǎn)變成了AMP，消耗了2 2個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于于2 2分子分子ATPATP。在-氧化過(guò)程中，每進(jìn)行一輪，使1分子FAD還原成FADH2、1分子NAD+還原成NADH，兩者經(jīng)呼吸鏈可分別生成1.5分子和2.5分子ATP，因此每輪-氧化作用可生成4 4分子分子ATPATP。-氧化作用的產(chǎn)物乙酰乙酰CoACoA可通過(guò)三羧酸循環(huán)而徹底氧化成CO2和水，同時(shí)每分子乙酰CoA可生成10分子ATP。1 1分子軟脂酸徹底氧化分子軟脂酸徹底氧化

47、生成生成ATPATP的分子數(shù)的分子數(shù)一次活化作用一次活化作用-2-27 7輪輪 - -氧化作用氧化作用+4+47 = +287 = +288 8分子乙酰分子乙酰CoACoA的氧化的氧化+10+108 = +808 = +80總總 計(jì)計(jì)+106+106軟脂酰軟脂酰CoA + 7FAD + 7CoA + 7NADCoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + + 7H+ 7H2 2O O 8 8乙酰乙酰CoA + 7FADHCoA + 7FADH2 2 + 7NADH + 7H + 7NADH + 7H+ + 106個(gè)ATP貯能為10630.54 = 3237 kJ軟脂酸徹底氧化釋放的自由

48、能為9790kJ，故能量轉(zhuǎn)化率為 32379790100% = 33%。 總結(jié)：總結(jié)： 脂肪酸氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為Cn的脂肪酸進(jìn)行氧化，則需要作（n/21）次循環(huán)才能完全分解為n/2個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生（n/2-1）個(gè)NADH和（n/2-1）個(gè)FADH2；生成的乙酰CoA通過(guò)TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過(guò)呼吸鏈傳遞電子生成ATP。 脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式 不飽和脂肪酸的分解不飽和脂肪酸的分解 奇數(shù)碳原子脂肪酸的分解奇數(shù)碳原子脂肪酸的分解 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 脂肪酸的脂肪酸的-氧

49、化氧化生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型，生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型，而且位置也相當(dāng)有規(guī)律而且位置也相當(dāng)有規(guī)律 第一個(gè)雙鍵都是在第一個(gè)雙鍵都是在C C9 9和和C C1010之間（寫(xiě)作之間（寫(xiě)作 9 9），），以后每隔三個(gè)碳原子出現(xiàn)一個(gè)。以后每隔三個(gè)碳原子出現(xiàn)一個(gè)。例如，亞油酸例如，亞油酸18:218:2 9 9，1212； - -亞亞油酸油酸18:318:3 9,12,159,12,15。不飽和脂肪酸的氧化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是某些步驟還需其它酶（異構(gòu)酶和還原酶）（異構(gòu)

50、酶和還原酶）的參與，的參與，現(xiàn)以油酸為例加以說(shuō)明。現(xiàn)以油酸為例加以說(shuō)明。它經(jīng)歷了三輪-氧化作用后，產(chǎn)物在, g, g位有一順式雙鍵，因此接下來(lái)的反應(yīng)不是脫氫，而是雙鍵雙鍵的異構(gòu)化的異構(gòu)化，生成反式的, 雙鍵，然后-氧化作用繼續(xù)正常進(jìn)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(gòu)化反應(yīng)取代了一次脫氫反應(yīng)，所以少產(chǎn)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不僅是單不飽和脂肪酸，所有的多不飽和脂肪酸的前四輪的前四輪 - -氧化作用都與油酸相類(lèi)同，都在第四輪氧化作用都與油酸相類(lèi)同，都在第四輪時(shí)需要一種異構(gòu)酶的參與。時(shí)需要一種異構(gòu)酶的參與。單不飽和脂肪酸的氧

51、化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)多不飽和脂肪酸的氧化多不飽和脂肪酸的氧化Oxidation of unsaturated fatty acids requires one or two auxiliary enzymes, an isomerase and a reductase The isomerase converts a cis-3 double bond to a trans-2 double bond. The reductase (2,4-dienoyl-CoA reductase) converts a trans-2, cis-4 struc

52、ture to a trans-3 structure, which will be further converted to a trans-2 structure by the isomerase. NADPH is needed for the reduction (from two double bonds to one). Oxidation of a monounsaturated fatty acid: the enoyl-CoA isomerase helps to reposition the double bond Both an isomerase and a reduc

53、tase are needed for oxidizing polyunsaturated fatty acids.大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)偶數(shù)碳原子，它們通過(guò)-氧化可全部轉(zhuǎn)變成乙酰乙酰CoACoA，但一些植物和海洋生物能合成奇數(shù)碳脂肪酸，它們?cè)谧詈笠惠?氧化作用后，產(chǎn)生丙酰丙酰CoACoA。奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化丙酰CoA的代謝在動(dòng)物體內(nèi)依照如下圖所示的途徑進(jìn)行，先進(jìn)行羧化羧化，然后經(jīng)過(guò)兩次異構(gòu)化異構(gòu)化，形成琥珀酰琥珀酰CoACoA。奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化DL脂肪酸在一些酶的催化下，在-碳原子上發(fā)生氧化作用，分解出一個(gè)一碳單位CO2，生成縮短了一個(gè)碳原子的脂肪酸

54、。這種氧化作用稱(chēng)為脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用。脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途徑氧化途徑-氧化作用是1956年由P.K.Stumpf首先在植物種子和葉片中發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)在動(dòng)物腦和肝細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的這種氧化作用。該途徑以游離該途徑以游離脂肪酸作為底物，脂肪酸作為底物，在在 - -碳原子上發(fā)生碳原子上發(fā)生羥化（羥化（-OH-OH）或氫過(guò)）或氫過(guò)氧化（氧化（-OOH-OOH），然，然后進(jìn)一步氧化脫羧，后進(jìn)一步氧化脫羧，其其可能的機(jī)理可能的機(jī)理下圖下圖所示。所示。脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化 植烷酸植烷酸存在于反芻動(dòng)物的脂肪以及某些食品中，是人膳食中的一個(gè)重要組成成分。由于植烷酸C3C3位

55、上有一個(gè)甲基，不能通過(guò)正常的氧化降解，而是利用線粒體中另一個(gè)酶脂肪酸脂肪酸羥化酶羥化酶催化氧氧化脫羧化脫羧反應(yīng)，生成少一個(gè)碳原子的降植烷酸，然后就可以按正常的氧化的方式降解了，其降解產(chǎn)物為3個(gè)丙酰CoA，3個(gè)乙酰CoA,最后一個(gè)降解產(chǎn)物為異丁酰CoA。 植醇植醇植烷酸植烷酸脂肪酸的 - -氧化植烷酸羥化酶植烷酸羥化酶植烷酸植烷酸 - -氧化酶氧化酶降植烷酸降植烷酸酯酰酯酰CoACoA合成酶合成酶Refsums DiseaseRefsums Disease：雷夫敘姆病雷夫敘姆病 植烷酸貯積癥植烷酸貯積癥 人若遺傳性缺少脂肪酸氧化酶系統(tǒng)，體內(nèi)會(huì)積累植烷酸，導(dǎo)致暗視覺(jué)不良、震顫，以及其他神經(jīng)方面的異

56、常。這種病人要忌食含有葉綠素的食品和植食性動(dòng)物食品。 脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化 在鼠肝微粒體中觀察到一種較少見(jiàn)的脂肪酸氧化途徑，這個(gè)途徑使中長(zhǎng)鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸中長(zhǎng)鏈和長(zhǎng)鏈脂肪酸通過(guò)末端甲基的氧化末端甲基的氧化，生成二羧酸，兩端的羧基都可以與CoA結(jié)合，從兩端進(jìn)行氧化。 脂肪酸的 - -氧化氧化是指脂肪酸的末端（-端）甲基發(fā)生氧化，先轉(zhuǎn)變成羥甲基，繼而再氧化成羧基，從而形成a, -二羧酸的過(guò)程。催化氧化的酶是依賴細(xì)胞色素細(xì)胞色素P P450450的單加氧酶，反應(yīng)還需要NADPH和O2參與。生成的生成的 , , - -二羧二羧酸可從兩端進(jìn)行酸可從兩端進(jìn)行 - -氧化作用而降解。氧化作用而降解。動(dòng)物體

57、內(nèi)的十二碳以下的脂肪酸常常通過(guò)-氧化途徑進(jìn)行降解。植物體內(nèi)的在-端具有含氧基團(tuán)（羥基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通過(guò)-氧化作用生成的，這些脂肪酸常常是角質(zhì)層或細(xì)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(chǎn)物，這種降解過(guò)程首先要進(jìn)行-氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通過(guò)-氧化作用降解，如海洋中的某些浮游細(xì)菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達(dá)0.5克/天/平方米。四、酮體四、酮體乙酰乙酰CoACoA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CoA可以有幾種去向：最主要的是進(jìn)入檸檬酸循環(huán)徹底氧化；第二是作為類(lèi)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

58、肪酸；第四是轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸、乙酰乙酸、D D羥丁酸和丙酮，這羥丁酸和丙酮，這3 3種種物質(zhì)稱(chēng)為酮體物質(zhì)稱(chēng)為酮體（ketone bodis）。 -羥丁酸約羥丁酸約7070 乙酰乙酸約乙酰乙酸約3030 丙酮丙酮含量極微含量極微肝臟中酮體的形成肝臟中酮體的形成 在肝臟線粒體中，決定乙酰CoA去向的是草酰乙酸草酰乙酸，它帶動(dòng)乙酰乙酰CoACoA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。但在饑餓或糖尿病情況下，草酰乙酸參與糖異生，乙酰CoA難以進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，這有利于乙酰CoA進(jìn)入酮體合成途徑，酮體合成途徑，然后經(jīng)血液流入肝外組織，氧化供能。 在動(dòng)物體內(nèi)，乙酰CoA不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖，在植物中可以。 酮體的合成酮體

59、的合成(1)(1)兩分子乙酰兩分子乙酰CoACoA縮合成乙酰乙?？s合成乙酰乙酰CoACoA，反應(yīng)由反應(yīng)由硫解酶硫解酶催化。此催化。此外，脂肪酸外，脂肪酸 - -氧化作用氧化作用的最后一輪也能產(chǎn)生乙的最后一輪也能產(chǎn)生乙酰乙酰酰乙酰CoACoA。 CH3SCoAOC乙酰 CoACH3SCoAOC乙酰 CoA硫解酶HSCoA乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3SCoAOC乙酰CH3SCoAOC乙酰硫解酶HSCoACH3CH2CSCoAOOC(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(yīng)由HMG-CoAHMG-CoA合成合成酶催化酶催

60、化。 HSCoAHO2CH3SCoAOC乙酰CoA-羥甲基戊二酸單酰CoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHCHSCoAHO2HMGCoA-合成酶CH3SCoAOC乙酰CoACoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHC乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3CH2CSCoAOOC3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA (HMG-CoA) (3)MG-CoA(3)MG-CoA分解成乙酰乙酸和乙酰分解成乙酰乙酸和乙酰CoACoA，反應(yīng)由，反應(yīng)由HMG-CoAHMG-CoA裂解酶催化裂解酶催化。 CH3SCoAOC乙酰CoA乙酰乙酸CH3CH2COCOO-

61、HMGCoA-裂解酶CH3SCoAOC乙酰CoA乙酰乙酸CH3CH2COCOO-羥甲基戊二酸單酰CoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHCCoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHC(4) 生成的乙酰乙酸一部分可還原成-羥丁酸，反應(yīng)由 - -羥丁酸脫氫酶催化羥丁酸脫氫酶催化；也有極少一部分可脫羧形成丙酮，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行，也可由乙乙酰乙酸脫羧酶酰乙酸脫羧酶催化。 還原 脫羧丙酮CH3CH3CO-羥丁酸CH2CHCH3OHCOO-CO2NADH+H+NAD+還原 脫羧丙酮CH3CH3COCH2CH3OHCOO-CO2NA H+H+NAD+乙酰乙酸CH3CH2COCOO-乙酰乙

62、酸CH3CH2COCOO-酮體的分解酮體的分解肝外組織利用酮體作燃料乙酰乙酸CH3CH2COCOO-氧化NADH+H+NAD+-羥丁酸CH2CHCH3OHCOO-硫解酶HSCoACH3CH2COSCoAOC乙酰乙酰 CoACH3SCoAOC2乙酰 CoAAcetyl-CoA in liver can be converted to ketone bodies when carbohydrate supply is not optimal Under diabetic conditions, oxaloacetate concentration in hepatocyte will be low

63、: the rate of glycolysis is low (thus the supply of precursors for replenishing oxaloacetate is cut off) and oxaloacetate is siphoned off into gluconeogenesis (to maintain blood glucose level). The acetyl-CoA generated from active fatty acid oxidation can not be oxidized via the citric acid cycle an

64、d will be converted to acetoacetate, b-hydroxylbutyrate, and acetone (i.e., the ketone bodies) in mitochondria for export to other tissues. For ketone body formation, first two condense to form acetoacetyl-CoA (乙酰乙酰乙酰乙酰CoA) catalyzed by thiolase; then addition of another acetyl-CoA forms b-hydroxyl-

65、b-methylglutaryl-CoA ( -羥羥 甲基戊二酰甲基戊二酰CoA). Acetoacetate can be decarboxylated to form acetone (decarboxylase) or reduced to (b-羥羥丁酸丁酸) (dehydrogenase).酮病的產(chǎn)生酮病的產(chǎn)生 嚴(yán)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(guò)低都會(huì)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，為了獲取能量，肝中的葡糖異生作用就會(huì)加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同樣加速，同時(shí)動(dòng)員蛋白質(zhì)的分解。脂肪酸氧化加速產(chǎn)生出大量的乙酰

66、CoA，葡糖異生作用又使草酰乙酸耗盡。在此情況下，乙酰CoA轉(zhuǎn)向生成酮體。血液中出現(xiàn)大量丙酮，?？蓮幕颊叩臍庀⒅行岬?，可血液中出現(xiàn)大量丙酮，?？蓮幕颊叩臍庀⒅行岬剑山璐藢?duì)患者作出診斷。借此對(duì)患者作出診斷。血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和D-D-羥丁酸，使血液羥丁酸，使血液pHpH降降低，以至發(fā)生低，以至發(fā)生“酸中毒酸中毒”，尿中酮體顯著增高。，尿中酮體顯著增高。 酮體生成的生理意義：酮體生成的生理意義：酮體具水溶性，能透過(guò)血腦屏障及毛細(xì)血管壁，是輸出脂肪能源的一種形式。長(zhǎng)期饑餓時(shí)，酮體供給腦組織5070%的能量。禁食、應(yīng)激及糖尿病時(shí)，心、腎、骨骼肌攝取酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供腦和紅細(xì)胞所需，并可防止肌肉蛋白的過(guò)多消耗。脂肪動(dòng)員的影響脂肪動(dòng)員的影響酮體生成的調(diào)節(jié)酮體生成的調(diào)節(jié)饑餓或糖尿病時(shí)饑餓或糖尿病時(shí)胰島素胰島素肝內(nèi)乙酰肝內(nèi)乙酰CoACoA 酮體生成酮體生成 飽食及糖供應(yīng)充足時(shí)，則相反飽食及糖供應(yīng)充足時(shí)，則相反脂肪動(dòng)員脂肪動(dòng)員肝內(nèi)脂肪酸肝內(nèi)脂肪酸-氧化氧化入肝脂肪酸入肝脂肪酸胰高血糖素胰高血糖素五、磷脂的代謝五、磷脂的代謝 磷脂是一類(lèi)含磷的類(lèi)脂化合物，是構(gòu)成人體