脂肪酸的分解代謝

1、第 28 章 脂肪酸的分解代謝28.1 本章主要內(nèi)容1）脂肪酸代謝的主要途徑2）脂肪酸代謝中的能量變化3）酮體的代謝28.2 教學(xué)目的和要求通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握飽和脂肪酸的伕氧化途徑和能量變化以及酮體的代謝，了解代謝障礙引起的疾病的發(fā)病機制與防治。28.3 重點難點1脂肪酸的俟氧化途徑和能量變化2. 酮體的代謝28.4 教學(xué)方法與手段講授與交流互動相結(jié)合，采用多媒體教學(xué)。28.5 授課內(nèi)容一、脂類的消化和吸收1. 脂類的消化（主要在十二指腸中）食物中的脂類主要是甘油三酯80-90%，還有少量的磷脂 6-10%，膽固醇2-3%。胃的食物糜（酸性）進(jìn)入十二指腸，刺激腸促胰液肽的分泌，引起胰臟分

2、泌HCO-3 至小腸（堿性）。脂肪間接刺激膽汁及胰液的分泌。 膽汁酸鹽使脂類乳化， 分散成小微團(tuán)，在胰腺分泌的脂類水解酶作用下水解。胰腺分泌的脂類水解酶如下： 三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的 C1、C3 酯鍵，生成 2-單酰甘油和兩 個游離的脂肪酸。胰臟分泌的脂肪酶原要在小腸中激活。 ） 磷脂酶A2 （水解磷脂，產(chǎn)生溶血磷酸和脂肪酸）。 膽固醇脂酶（水解膽固醇脂，產(chǎn)生膽固醇和脂肪酸）。 輔脂酶（Colipase）（它和膽汁共同激活胰臟分泌的脂肪酶原）。2. 脂類的吸收脂類的消化產(chǎn)物，甘油單脂、脂肪酸、膽固醇、溶血磷脂可與膽汁酸乳化成 更小的混合微團(tuán)（20nm）,這種微團(tuán)極性增大，易于穿過腸粘

3、膜細(xì)胞表面的水屏 障，被腸粘膜的拄狀表面細(xì)胞吸收。 被吸收的脂類， 在柱狀細(xì)胞中重新合成甘油 三酯，結(jié)合上蛋白質(zhì)、磷酯、膽固醇，形成乳糜微粒（CM），經(jīng)胞吐排至細(xì)胞外, 再經(jīng)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血液。小分子脂肪酸水溶性較高，可不經(jīng)過淋巴系統(tǒng)，直接進(jìn)入門靜脈血液中。3. 脂類轉(zhuǎn)運和脂蛋白的作用 甘油三脂和膽固醇脂在體內(nèi)由脂蛋白轉(zhuǎn)運。 脂蛋白：是由疏水脂類為核心、圍繞著極性脂類及載脂蛋白組成的復(fù)合體，是脂類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運形式。載脂蛋白：（已發(fā)現(xiàn) 18種，主要的有 7種）在肝臟及小腸中合成，分泌至胞 外，可使疏水脂類增溶，并且具有信號識別、調(diào)控及轉(zhuǎn)移功能，能將脂類運至特 定的靶細(xì)胞中。4. 脂蛋白的分類及功能1

4、）皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，產(chǎn)生脂肪酸，經(jīng)血漿白蛋白運輸至各組 織細(xì)胞中。2）血漿白蛋白占血漿蛋白總量的 50%，是脂肪酸運輸?shù)鞍?，血漿白蛋白既可運輸脂肪 酸，又可解除脂肪酸對紅細(xì)胞膜的破壞。二、甘油三酯的水解 甘油三酯的水解由脂肪酶催化。組織中有三種脂肪酶，逐步將甘油三酯水解 成甘油二酯、甘油單酯、甘油和脂肪酸。分解甘油三酯的三種酶是： 脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶） 甘油二酯脂肪酶甘油單酯脂肪酶1.甘油代謝 在脂肪細(xì)胞中，沒有甘油激酶，無法利用脂解產(chǎn)生的甘油。甘油進(jìn)入血液， 轉(zhuǎn)運至肝臟后才能被甘油激酶磷酸化為 3-磷酸甘油，再經(jīng)磷酸甘油脫氫酶氧化成 磷酸二羥丙酮，進(jìn)入糖酵解

5、途徑或糖異生途徑。2脂肪酸的氧化1）飽和偶數(shù)碳脂肪酸的B氧化 脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，首先被活化成酯酰 CoA ，然后再入線粒體內(nèi)氧化。RCOO- + ATP + CoA-SH RCO-S-CoA + AMP + ppi 生成一個高能硫脂鍵， 需消耗兩個高能磷酸鍵， 反應(yīng)平衡常數(shù)為 1，由于 PPi 水解，反應(yīng)不可逆。細(xì)胞中有兩種活化脂肪酸的酶：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂酰CoA合成酶，活化12C以上的長鏈脂肪酸線粒體脂酰CoA合成酶，活化410C的中、短鏈脂肪酸2）脂肪酸向線粒體的轉(zhuǎn)運中、短鏈脂肪酸（4-10C）可直接進(jìn)入線粒體，并在線粒體內(nèi)活化生成脂酰 CoA。長鏈脂肪酸先在胞質(zhì)中生成脂酰 CoA，經(jīng)肉堿轉(zhuǎn)運至線

6、粒體內(nèi)。線粒體內(nèi)膜外側(cè)（胞質(zhì)側(cè)）：肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I催化，脂酰 CoA將脂?；D(zhuǎn) 移給肉堿的B羥基，生成脂酰肉堿。線粒體內(nèi)膜：線粒體內(nèi)膜的移位酶將脂酰肉堿移入線粒體內(nèi)，并將肉堿移出 線粒體。線粒體內(nèi)：膜內(nèi)側(cè)：肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶U催化，使脂?；洲D(zhuǎn)移給CoA，生成脂酰 CoA 和游離的肉堿。脂酰CoA進(jìn)入線粒體后，在基質(zhì)中進(jìn)行B氧化作用，包括4個循環(huán)的步驟。3）脂酰CoA脫氫生成B -反式烯脂酰CoA線粒體基質(zhì)中，已發(fā)現(xiàn)三種脂酰 CoA脫氫酶，均以FAD為輔基，分別催化 鏈長為C4-C6， C6-C14， C6-C18的脂酰CoA脫氫。4）2反式烯脂酰CoA水化生成L- B -羥脂酰CoA5）L- B

7、 -羥脂酰CoA脫氫生成B -酮脂酰CoA6）B -酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和（n-2）脂酰CoA3. 脂肪酸3氧化作用小結(jié)1）脂肪酸3氧化時僅需活化一次，其代價是消耗 1個ATP的兩個高能鍵。（1）長鏈脂肪酸由線粒體外的脂酰 CoA 合成酶活化，經(jīng)肉堿運到線粒體 內(nèi)；中、短鏈脂肪酸直接進(jìn)入線粒體，由線粒體內(nèi)的脂酰 CoA 合成酶活化(2) 3-氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解 4個重復(fù)步驟(3) 3氧化的產(chǎn)物是乙酰CoA，可以進(jìn)入TCA2)脂肪酸3 -氧化產(chǎn)生的能量以硬脂酸為例，18碳飽和脂肪酸胞質(zhì)中：活化：消耗2ATP，生成硬脂酰CoA線粒體內(nèi):脂酰CoA脫氫：FADH2，產(chǎn)生2ATP

8、3 -羥脂酰CoA脫氫：NADH，產(chǎn)生3ATP3 -酮脂酰CoA硫解：乙酰CoA - TCA，12ATP(n-2)脂酰CoA 第二輪3氧化活化消耗:-2ATP3 氧化產(chǎn)生：8X( 2+3) ATP = 409 個乙酰 CoA:9X 12 ATP = 108凈生成：146ATP飽和脂酸完全氧化凈生成ATP的數(shù)量：(8.5n-7)ATP (n為偶數(shù)) 硬脂酸燃燒熱值：2651 kcal3 -氧化釋放:146ATPX (-7.3Kcal)=-1065.8Kcal轉(zhuǎn)換熱效率3) 3氧化的調(diào)節(jié)1065.8265140.2%脂?；M(jìn)入線粒體的速度是限速步驟，長鏈脂酸生物合成的第一個前體丙 二酸單酰CoA的

9、濃度增加，可抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I,限制脂肪氧化。NADH/NAD +比率高時，3 羥脂酰CoA脫氫酶便受抑制。乙酰CoA濃度高時；可抑制硫解酶，抑制氧化(脂酰CoA有兩條去路： 氧化。合成甘油三酯)4. 不飽和脂酸的B氧化1）單不飽和脂肪酸的氧化2）多不飽和脂酸的氧化5. 奇數(shù)碳脂肪酸的B氧化奇數(shù)碳脂肪酸經(jīng)B氧化，最后可得到丙酰CoA，丙酰CoA有兩條代謝途徑：1） 丙酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酰CoA，進(jìn)入TCA。動物體內(nèi)存在這條途徑，因此, 在動物肝臟中奇數(shù)碳脂肪酸最終能夠異生為糖。反芻動物瘤胃中，糖異生作用十分旺盛，碳水化合物經(jīng)細(xì)菌發(fā)酵可產(chǎn)生大量丙酸，進(jìn)入宿主細(xì)胞，在硫激酶作用下產(chǎn)丙酰CoA，轉(zhuǎn)

10、化成琥珀酰CoA，參加糖異生作用。2）丙酰CoA轉(zhuǎn)化成乙酰CoA，進(jìn)入TCA 這條途徑在植物、微生物中較普遍。有些植物、酵母和海洋生物，體內(nèi)含有奇數(shù)碳脂肪酸，經(jīng)B氧化后，最后產(chǎn)生丙酰CoA。6. 3 氧化（3端的甲基羥基化，氧化成醛，再氧化成酸）動物體內(nèi)多數(shù)是12C以上的羧酸，進(jìn)行B氧化，但少數(shù)的12C以下的脂酸 可通過3氧化途徑，產(chǎn)生二羧酸，如11C脂酸可產(chǎn)生11C、9C、和7C的二羧 酸（在生物體內(nèi)并不重要） 。3氧化涉及末端甲基的羥基化，生成一級醇，并繼而氧化成醛，再轉(zhuǎn)化成 羧酸。3氧化在脂肪烴的生物降解中有重要作用。 泄漏的石油， 可被細(xì)菌 3氧化， 把烴轉(zhuǎn)變成脂肪酸，然后經(jīng)B氧化降解

11、。7. 酮體的代謝脂肪酸3氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉和肝外組織中直接進(jìn)入 TCA，然而 在肝、腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路：生成乙酰乙酸、 D- 3羥丁酸、丙酮，這三 種物質(zhì)統(tǒng)稱酮體。酮體在肝中生成后，再運到肝外組織中利用。8. 酮體的生成 酮體的合成發(fā)生在肝、腎細(xì)胞的線粒體內(nèi)。 形成酮體的目的是將肝中大量的乙酰 CoA 轉(zhuǎn)移出去，乙酰乙酸占 30%，3羥丁酸 70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出體外）肝臟線粒體中的乙酰 CoA 走哪一條途徑，主要取決于草酰乙酸的可利用性。 饑餓狀態(tài)下，草酰乙酸離開TCA，用于異生合成Glc。當(dāng)草酰乙酸濃度很低時， 只有少量乙酰CoA進(jìn)入TCA，大多數(shù)乙酰Co

12、A用于合成酮體。當(dāng)乙酰CoA不能再進(jìn)入TCA時，肝臟合成酮體送至肝外組織利用，肝臟仍 可繼續(xù)氧化脂肪酸。9. 酮體的利用 肝外許多組織具有活性很強的利用酮體的酶。肝臟氧化脂肪時可產(chǎn)生酮體，但不能利用它（缺少酮脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶）， 而肝外組織在脂肪氧化時不產(chǎn)生酮體，但能利用肝中輸出的酮體。在正常情況下，腦組織基本上利用 Glc 供能，而在嚴(yán)重饑餓狀態(tài)， 75%的能 量由血中酮體供應(yīng)。10. 酮體生成的生理意義 酮體是肝內(nèi)正常的中間代謝產(chǎn)物，是肝輸出能量的一種形式。 酮體溶于水，分子小，能通過血腦屏障及肌肉毛細(xì)管壁，是心、腦組織的重要能源。腦組織不能氧化脂酸，卻能利用酮體。長期饑餓，糖供應(yīng)不足時，酮體 可以代替Glc，成為腦組織及肌肉的主要能源。正常情況下，血中酮體0.030.5 mmal/2。在饑餓、高