脂肪代謝:生物體内的生化反應-中文百科頻道

概論

脂類主要包括以下幾種：

1、脂肪：由甘油和脂肪酸合成。體内脂肪酸的來源有二：一是機體自身合成，以脂肪的形式儲存在脂肪組織中，需要時從脂肪釋放。飽和脂肪酸及單不飽和脂肪酸主要靠機體自身合成。脂肪另一來源系食物供給，特别是某些不飽和脂肪酸，動物機體不能合成，需從植物油中攝取。

2、磷脂：由甘油與脂肪酸、磷酸及含氮化合物生成。

3、鞘脂：由鞘氨酸與脂肪酸結合的脂，含磷酸者稱鞘磷脂，含糖者稱為鞘糖脂。

4、膽固醇脂：膽固醇與脂肪酸結合生成。

甘油三酯代謝

合成代謝

甘油三酯是機體儲存能量及氧化供能的重要形式。

1．合成部位及原料

肝、脂肪組織、小腸是合成的重要場所，以肝的合成能力最強，注意：豆制品促進脂肪代謝

肝細胞能合成脂肪，但不能儲存脂肪。合成後要與載脂蛋白、膽固醇等結合成極低密度脂蛋白，入血運到肝外組織儲存或加以利用。若肝合成的甘油三酯不能及時轉運，會形成脂肪肝。脂肪細胞是機體合成及儲存脂肪的倉庫。

合成甘油三酯所需的甘油及脂肪酸主要由葡萄糖代謝提供。其中甘油由糖酵解生成的磷酸二羟丙酮轉化而成，脂肪酸由糖氧化分解生成的乙酰CoA合成。

2．合成基本過程

①甘油一酯途徑：這是小腸粘膜細胞合成脂肪的途徑，由甘油一酯和脂肪酸合成甘油三酯。

②甘油二酯途徑：肝細胞和脂肪細胞的合成途徑。

脂肪細胞缺乏甘油激酶因而不能利用遊離甘油，隻能利用葡萄糖代謝提供的3-磷酸甘油。

分解代謝

即為脂肪動員，在脂肪細胞内激素敏感性甘油三酯脂的酶作用下，将脂肪分解為脂肪酸及甘油并釋放入血供其他組織氧化。

甘油甘油激酶——>3-磷酸甘油——>磷酸二羟丙酮——>；糖酵解或有氧氧化供能，也可轉變成糖脂肪酸與清蛋白結合轉運入各組織經β-氧化供能。

脂肪酸的分解代謝—β-氧化

在氧供充足條件下，脂肪酸可分解為乙酰CoA，徹底氧化成CO2和H2O并釋放出大量能量，大多數組織均能氧化脂肪酸，但腦組織例外，因為脂肪酸不能通過血腦屏障。其氧化具體步驟如下：

1．脂肪酸活化，生成脂酰CoA。

2．脂酰CoA進入線粒體，因為脂肪酸的β-氧化在線粒體中進行。這一步需要肉堿的轉運。肉堿脂酰轉移酶I是脂酸β氧化的限速酶，脂酰CoA進入線粒體是脂酸β-氧化的主要限速步驟，如饑餓時，糖供不足，此酶活性增強，脂肪酸氧化增強，機體靠脂肪酸來供能。

3．脂肪酸的β-氧化，基本過程

丁酰CoA經最後一次β氧化：生成2分子乙酰CoA

故每次β氧化1分子脂酰CoA生成1分子FADH2，1分子NADH+H+，1分子乙酰CoA，通過呼吸鍊氧化前者生成1.5分子ATP，後者生成2.5分子ATP。

4．脂肪酸氧化的能量生成

脂肪酸與葡萄糖不同，其能量生成多少與其所含碳原子數有關，因每種脂肪酸分子大小不同其生成ATP的量中不同，以軟脂酸為例；1分子軟脂酸含16個碳原子，靠7次β氧化生成7分子NADH+H+，7分子FADH2，8分子乙酰CoA，而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP。故1分子軟脂酸徹底氧化共生成：

7×2.5+7×1.5+8×10-2=106分子ATP

以重量計，脂肪酸産生的能量比葡萄糖多。

脂肪酸的其他氧化方式

1．不飽和脂肪酸的氧化，也在線粒體進行，其與飽和脂肪酸不同的是鍵的順反不同，通過異構體之間的相互轉化，即可進行β-氧化。

2．過氧化酶體脂酸氧化：主要是使不能進入線粒體的二十碳、二十二碳脂肪酸先氧化成較短的脂肪酸，以便能進入線粒體内分解氧化，對較短鍵脂肪酸無效。

3．丙酸的氧化：人體含有極少量奇數碳原子脂肪酸氧化後還生成1分子丙酰CoA，丙酰CoA經羧化及異構酶作用轉變為琥珀酰CoA，然後參加三羧酸循環而被氧化。

酮體的生成及利用

酮體包括乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮。酮體是脂肪酸在肝分解氧化時特有的中間代謝物，脂肪酸在線粒體中β氧化生成的大量乙酰CoA除氧化磷酸化提供能量外，也可合成酮體。但是肝卻不能利用酮體，因為其缺乏利用酮體的酶系。

1．利用：肝生成的酮體經血運輸到肝外組織進一步分解氧化。總之肝是生成酮體的器官，但不能利用酮體，肝外組織不能生成酮體，卻可以利用酮體。

2.生理意義

長期饑餓，糖供應不足時，脂肪酸被大量動用，生成乙酰CoA氧化供能，但象腦組織不能利用脂肪酸，因其不能通過血腦屏障，而酮體溶于水，分子小，可通過血腦屏障，故此時肝中合成酮體增加，轉運至腦為其供能。但在正常情況下，血中酮體含量很少。

嚴重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸轉化生成大量酮體，超過肝外組織利用的能力，引起血中酮體升高，可緻酮症酸中毒。

3．酮體生成的調節

①1″飽食或糖供應充足時：胰島素分泌增加，脂肪動員減少，酮體生成減少；2″糖代謝旺盛3-?磷酸甘油及ATP充足，脂肪酸脂化增多，氧化減少，酮體生成減少；3″糖代謝過程中的乙酰CoA和檸檬酸能别構激活乙酰CoA羧化酶，促進丙二酰CoA合成，而後者能抑制肉堿脂酰轉移酶Ⅰ，阻止β-氧化的進行，酮體生成減少。

②饑餓或糖供應不足或糖尿病患者，與上述正好相反，酮體生成增加。

脂肪酸的合成代謝

1．脂肪酸主要從乙酰CoA合成，凡是代謝中産生乙酰CoA的物質，都是合成脂肪酸的原料，機體多種組織均可合成脂肪酸，肝是主要場所，脂肪酸合成酶系存在于線粒體外胞液中。但乙酰CoA不易透過線粒體膜，所以需要穿梭系統将乙酰CoA轉運至胞液中，主要通過檸檬酸-丙酮酸循環來完成。

脂酸的合成還需ATP、NADPH等，所需氫全部NADPH提供，NADPH主要來自磷酸戊糖通路。

2．軟脂酸的合成過程

乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，輔基為生物素。檸檬酸、異檸檬酸是其變構激活劑，故在飽食後，糖代謝旺盛，代謝過程中的檸檬酸可别構激活此酶促進脂肪酸的合成，而軟脂酰CoA是其變構抑制劑，降低脂肪酸合成。此酶也有共價修飾調節，胰高血糖素通過共價修飾抑制其活性。

從乙酰CoA和丙二酰CoA合成長鍊脂肪酸，實際上是一個重複加長過程，每次延長2個碳原子，由脂肪酸合成多酶體系催化。哺乳動物中，具有活性的酶是一二聚體，此二聚體解聚則活性喪失。每一亞基皆有ACP及輔基構成，合成過程中，脂酰基即連在輔基上。丁酰是脂酸合成酶催化第一輪産物，通過第一輪乙酰CoA和丙二酰CoA之間縮合、還原、脫水、還原等步驟，C原子增加2個，此後再以丙二酰CoA為碳源繼續前述反應，每次增加2個C原子，經過7次循環之後，即可生成16個碳原子的軟脂

3．酸碳鍊的加長。

碳鍊延長在肝細胞的内質網或線粒體中進行，在軟脂酸的基礎上，生成更長碳鍊的脂肪酸。

4．脂肪酸合成的調節

胰島素誘導乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶的合成，促進脂肪酸合成，還能促使脂肪酸進入脂肪組織，加速合成脂肪。而胰高血糖素、腎上腺素、生長素抑制脂肪酸合成。

多不飽和脂肪酸的重要衍生物

前列腺素、血栓素、白三烯均由多不飽和脂肪酸衍生而來，在調節細胞代謝上具有重要作用，與炎症、免疫、過敏及心血管疾病等重要病理過程有關。在激素或其他因素刺激下，膜脂由磷脂酶A2催化水解，釋放花生四烯酸，花生四烯酸在脂過氧化酶作用下生成丙三烯，在環過氧化酶作用下生成前列腺素、血栓素。

磷脂的代謝

含磷酸的脂類稱磷脂可分為兩類：由甘油構成的磷脂稱甘油磷脂，由鞘氨醇構成的稱鞘磷脂。

甘油磷脂的代謝

甘油磷脂由1分子甘油與2分子脂肪酸和1分子磷酸組成，2位上常連的脂酸是花生四烯酸，由于與磷酸相連的取代基團不同，又可分為磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）、二磷脂酰甘油（心磷脂）

甘油磷脂的合成

①合成部位及原料

全身各組織均能合成，以肝、腎等組織最活躍，在細胞的内質網上合成。合成所用的甘油、脂肪酸主要用糖代謝轉化而來。其二位的多不飽和脂肪酸常需靠食物供給，合成還需ATP、CTP。

②合成過程

磷脂酸是各種甘油磷脂合成的前體，主要有兩種合成途徑：

1″甘油二酯合成途徑：腦磷脂、卵磷脂由此途徑合成，以甘油二酯為中間産物，由CDP膽堿等提供磷酸及取代基。

2″CDP-甘油二酯途徑：肌醇磷脂，心磷脂由此合成，以CDP-甘油二酯為中間産物再加上肌醇等取代基即可合成。

甘油磷脂的降解

主要是體内磷脂酶催化的水解過程。其中磷脂酶A?2能使甘油磷脂分子中第2位酯鍵水解，産物為溶血磷脂及不飽和脂肪酸，此脂肪酸多為花生四烯酸，Ca2+為此酶的激活劑。此溶血磷脂是一類較強的表面活性物質，能使細胞膜破壞引起溶血或細胞壞死。再經溶血磷脂酶繼續水解後，即失去溶解細胞膜的作用。

鞘磷脂的代謝

主要結構為鞘氨醇，1分子鞘氨醇通常隻連1分子脂肪酸，二者以酰胺鍊相連，而非酯鍵。再加上1分子含磷酸的基團或糖基，前者與鞘氨醇以酯鍵相連成鞘磷脂，後者以β糖苷鍵相連成鞘糖脂，含量最多的神經鞘磷脂即是以磷酸膽堿，脂肪酸與鞘氨醇結合而成。

合成代謝

以腦組織最活躍，主要在内質網進行。反應過程需磷酸呲哆醛，NADPH+H+等輔酶，基本原料為軟脂酰CoA及絲氨酸。

降解代謝

由神經鞘磷脂酶（屬磷脂酶C類）作用，使磷酸酯鍵水解産生磷酸膽堿及神經酰胺（N-脂酰鞘氨醇）。若缺乏此酶，可引起癡呆等鞘磷脂沉積病。

膽固醇的代謝

合成代謝

1．幾乎全身各組織均可合成，肝是主要場所，合成主要在胞液及内質網中進行。

2．合成原料乙酰CoA是合成膽固醇的原料，因為乙酰CoA是在線粒體中産生，與前述脂肪酸合成相似，它須通過檸檬酸——丙酮酸循環進入胞液，另外，反應還需大量的NADPH+H+及ATP。合成1分子膽固醇需18分子乙酰CoA、36分子ATP及16分子NADPH+H+。乙酰CoA及ATP多來自線粒體中糖的有氧氧化，而NADPH則主要來自胞液中糖的磷酸戊糖途徑。

3.合成過程

簡單來說，可劃分為三個階段。

①甲羟戊酸（MVA）的合成：首先在胞液中合成HMGCoA，與酮體生成HMGCoA的生成過程相同。但在線粒體中，HMGCoA在HMGCoA裂解酶催化下生成酮體，而在胞液中生成的HMGCoA則在内質網HMGCoA還原酶的催化下，由NADPH+H+供氫，還原生成MVA。HMGCoA還原酶是合成膽固醇的限速酶。

②鲨烯的合成：MVA由ATP供能，在一系列酶催化下，生成3OC的鲨烯。

③膽固醇的合成：鲨烯經多步反應，脫去3個甲基生成27C的膽固醇。

4．調節

①HMGCoA還原酶是膽固醇合成的限速酶。多種因素對膽固醇的調節主要是通過對此酶活性的影響來實現的。

②膽固醇：可反饋抑制膽固醇的合成。

③激素：胰島素能誘導HMGCoA還原酶的合成，增加膽固醇的合成，胰高血糖素及皮質醇正相反。

膽固醇的轉化

1．轉化為膽汁酸，這是膽固醇在體内代謝的主要去路。

2．轉化為固醇類激素，膽固醇是腎上腺皮質、卵巢等合成類固醇激素的原料，此種激素包括糖皮質激素及性激素。

3．轉化為7-脫氫膽固醇，在皮膚，膽固醇被氧化為7-脫氫膽固醇，再經紫外光照射轉變為VitD3。

血漿脂蛋白代謝

血漿脂蛋白分類

1．電泳法：可将脂蛋白分為前β、β脂蛋白及乳糜微粒（CM）。

2．超速離心法：分為乳糜微粒、極低密度脂蛋白(VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白(HDL）分别相當于電泳分離的CM、前β、β、α-脂蛋白。

血漿脂蛋白組成

血漿脂蛋白主要由蛋白質、甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯組成。遊離脂肪酸與清蛋白結合而運輸不屬于血漿脂蛋白之列。CM最大，含甘油三酯最多，蛋白質最少，故密度最小。VLDL含甘油三酯亦多，但其蛋白質含量高于CM。LDL含膽固醇及膽固醇酯最多。HDL含蛋白質量最多。

脂蛋白的結構

血漿各種脂蛋白具有大緻相似

的基本結構。疏水性較強的甘油三酯及膽固醇酯位于脂蛋白的内核，而載脂蛋白、磷脂及遊離膽固醇等雙性分子則以單分子層覆蓋于脂蛋白表面，其非極性向朝内，與内部疏水性内核相連，其極性基團朝外，脂蛋白分子呈球狀。CM及VLDL主要以甘油三酯為内核，LDL及HDL則主要以膽固醇酯為内核。因脂蛋白分子朝向表面的極性基團親水，故增加了脂蛋白顆粒的親水性，使其能均勻分散在血液中。從CM到HDL，直徑越來越小，故外層所占比例增加，所以HDL含載脂蛋白，磷脂最高。

載脂蛋白

脂蛋白中的蛋白質部分稱載脂蛋白，主要有apoA、B、C、D、E五類。不同脂蛋白含不同的載脂蛋白。載脂蛋白是雙性分子，疏水性氨基酸組成非極性面，親水性氨基酸為極性面，以其非極性面與疏水性的脂類核心相連，使脂蛋白的結構更穩定。

代謝

1．乳糜微粒

主要功能是轉運外源性甘油三酯及膽固醇。空腹血中不含CM。外源性甘油三酯消化吸收後，在小腸粘膜細胞内再合成甘油三酯、膽固醇，與載脂蛋白形成CM，經淋巴入血運送到肝外組織中，在脂蛋白脂肪酶作用下，甘油三酯被水解，産物被肝外組織利用，CM殘粒被肝攝取利用。

2．極低密度脂蛋白

VLDL是運輸内源性甘油三酯的主要形式。肝細胞及小腸粘膜細胞自身合成的甘油三酯與載脂蛋白，膽固醇等形成VLDL，分泌入血，在肝外組織脂肪酶作用下水解利用，水解過程中VLDL與HDL相互交換，VLDL變成IDL被肝攝取代謝，未被攝取的IDL繼續變為LDL。

3．低密度脂蛋白

人血漿中的LDL是由VLDL轉變而來的，它是轉運肝合成的内源性膽固醇的主要形式。肝是降解LDL的主要器官，肝及其他組織細胞膜表面存在LDL受體，可攝取LDL，其中的膽固醇脂水解為遊離膽固醇及脂肪酸，水解的遊離膽固醇可抑制細胞本身膽固醇合成，減少細胞對LDL的進一步攝取，且促使遊離膽固醇酯化在胞液中儲存，此反應是在内質網脂酰CoA膽固醇脂酰轉移酶（ACAT）催化下進行的。除LDL受體途徑外，血漿中的LDL還可被單核吞噬細胞系統清除。

4．高密度脂蛋白

主要作用是逆向轉運膽固醇，将膽固醇從肝外組織轉運到肝代謝。新生HDL釋放入血後徑系列轉化，将體内膽固醇及其酯不斷從CM、VLDL轉入HDL，這其中起主要作用的是血漿卵磷脂膽固醇脂酰轉移酶（LCAT），最後新生HDL變為成熟HDL，成熟HDL與肝細胞膜HDL受體結合被攝取，其中的膽固醇合成膽汁酸或通過膽汁排出體外，如此可将外周組織中衰老細胞膜中的膽固醇轉運至肝代謝并排出體外。