脂肪代謝

脂肪代謝是體內重要且複雜的生化反應，指生物體內脂肪，在各種相關酶的幫助下，消化吸收、合成與分解的過程，加工成機體所需要的物質，保證正常生理機能的運作，對於生命活動具有重要意義。脂類是身體儲能和供能的重要物質，也是生物膜的重要結構成分。脂肪代謝異常引發的疾病為現代社會常見病。

脂肪的消化主要在小腸上段經各種酶及膽汁酸鹽的作用，水解為甘油、脂肪酸等。 脂類的吸收有兩種：中鏈、短鏈脂肪酸構成的甘油三酯乳化後即可吸收，經由門靜脈入血；長鏈脂肪酸構成的甘油三酯與載脂蛋白、膽固醇等結合成乳糜微粒，最後經由淋巴入血。

脂肪吸收後在體內代謝的生化過程主要分成：甘油三酯、磷脂、膽固醇、血漿脂蛋白四類脂類物質的代謝，受胰島素、胰高血糖素、飲食營養、體內生化酶活性等複雜而精密的調控，轉變成身體各種精細生化反應所需要的物質成分。肝、脂肪組織、小腸是合成脂肪的重要場所，以肝的合成能力最強。合成後要與載脂蛋白、膽固醇等結合成極低密度脂蛋白（VLDL），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。長期飢餓，糖供應不足時，脂肪酸被大量動用，生成乙醯CoA氧化供能，並產生大量酮體。肝是生成酮體的器官，但不能利用酮體。腦組織不能利用脂肪酸，而酮體溶於水，分子小，可通過血腦屏障。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，可致酮症酸中毒。

基本介紹

• 中文名：脂肪代謝
• 方式：合成代謝和分解代謝
• 性質：科學
• 類別：生物

概論

脂類主要包括以下4種：

脂肪：由甘油和脂肪酸合成，體內脂肪酸來源有二：一是機體自身合成，二是食物供給特別是某些不飽和脂肪酸，機體不能合成，稱必需脂肪酸，如亞油酸、α-亞麻酸。

脂肪代謝

磷脂：由甘油與脂肪酸、磷酸及含氮化合物生成。

代謝

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。

膽固醇脂：由膽固醇與脂肪酸結合生成。

脂肪的消化主要在小腸上段經各種酶及膽汁酸鹽的作用，水解為甘油、脂肪酸等。 脂類的吸收含兩種情況：中鏈丶短鏈脂肪酸構成的甘油三酯乳化後即可吸收，吸收後的甘油三酯在腸黏膜細胞內水解為脂肪酸及甘油，最後經由門靜脈入血；長鏈脂肪酸構成的甘油三酯在腸道分解為長鏈脂肪酸和甘油一酯，再吸收後由腸黏膜細胞內再合成甘油三酯，與載脂蛋白丶膽固醇等結合成乳糜微粒，最後經由淋巴入血。

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：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。

豆製品促進脂肪代謝

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羥丙酮轉化而成，脂肪酸由糖氧化分解生成的乙醯CoA合成。

2．合成基本過程

①甘油一酯途徑：這是小腸黏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游離甘油，只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，在脂肪細胞內激素敏感性甘油三酯脂的酶作用下，將脂肪分解為脂肪酸及甘油並釋放入血供其他組織氧化。

甘油甘油激酶——>3-磷酸甘油——>磷酸二羥丙酮——>；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，脂肪酸可分解為乙醯CoA，徹底氧化成CO2和H2O並釋放出大量能量，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，生成脂醯CoA。

2．脂醯CoA進入線粒體，因為脂肪酸的β-氧化線上粒體中進行。這一步需要肉鹼的轉運。肉鹼脂醯轉移酶I是脂酸β氧化的限速酶，脂醯CoA進入線粒體是脂酸β-氧化的主要限速步驟，如飢餓時，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（見原書）

丁醯CoA經最後一次β氧化：生成2分子乙醯CoA

故每次β氧化1分子脂醯CoA生成1分子FADH2，1分子NADH+H+，1分子乙醯CoA，通過呼吸鏈氧化前者生成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分子乙醯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，脂肪酸產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，以便能進入線粒體內分解氧化，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分子丙醯CoA，丙醯CoA經羧化及異構酶作用轉變為琥珀醯CoA，然後參加三羧酸循環而被氧化。

酮體的生成及利用

酮體包括乙醯乙酸、β-羥丁酸、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氧化生成的大量乙醯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．生成過程：

2．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。

3．生理意義

長期飢餓，糖供應不足時，脂肪酸被大量動用，生成乙醯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，而酮體溶於水，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，可致酮症酸中毒。

4．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″糖代謝過程中的乙醯CoA和檸檬酸能別構激活乙醯CoA羧化酶，促進丙二醯CoA合成，而後者能抑制肉鹼脂醯轉移酶Ⅰ，阻止β-氧化的進行，酮體生成減少。

②飢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．脂肪酸主要從乙醯CoA合成，凡是代謝中產生乙醯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於線粒體外胞液中。但乙醯CoA不易透過線粒體膜，所以需要穿梭系統將乙醯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

乙醯CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶，存在於胞液中，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別構激活此酶促進脂肪酸的合成，而軟脂醯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。

②從乙醯CoA和丙二醯CoA合成長鏈脂肪酸，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，脂醯基即連在輔基上。丁醯是脂酸合成酶催化第一輪產物，通過第一輪乙醯CoA和丙二醯CoA之間縮合、還原、脫水、還原等步驟，C原子增加2個，此後再以丙二醯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個碳原子的軟脂酸。

3．酸碳鏈的加長。

碳鏈延長在肝細胞的內質網或線粒體中進行，在軟脂酸的基礎上，生成更長碳鏈的脂肪酸。

4．脂肪酸合成的調節（過程見原書）

胰島素誘導乙醯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，由於與磷酸相連的取代基團不同，又可分為磷脂醯膽鹼（卵磷脂）、磷脂醯乙醇胺（腦磷脂）、二磷脂醯甘油（心磷脂）等。

1?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，在細胞的內質網上合成。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，以甘油二酯為中間產物，由CDP膽鹼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-甘油二酯為中間產物再加上肌醇等取代基即可合成。

2?甘油磷脂的降解

主要是體內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，產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分子鞘氨醇通常只連1分子脂肪酸，二者以醯胺鏈相連，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鹼，脂肪酸與鞘氨醇結合而成。

1?合成代謝

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

2?降解代謝

由神經鞘磷脂酶（屬磷脂酶C類）作用，使磷酸酯鍵水解產生磷酸膽鹼及神經醯胺（N-脂醯鞘氨醇）。若缺乏此酶，可引起痴呆等鞘磷脂沉積病。

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，合成主要在胞液及內質網中進行。

2．合成原料乙醯CoA是合成膽固醇的原料，因為乙醯CoA是在線粒體中產生，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分子乙醯CoA、36分子ATP及16分子NADPH+H+。乙醯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甲羥戊酸（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則在內質網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鯊烯的合成：MVA由ATP供能，在一系列酶催化下，生成3OC的鯊烯。

③膽固醇的合成：鯊烯經多步反應，脫去3個甲基生成27C的膽固醇。

4．調節

HMGCoA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，這是膽固醇在體內代謝的主要去路。

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：可將脂蛋白分為前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）分別相當於電泳分離的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。游離脂肪酸與清蛋白結合而運輸不屬於血漿脂蛋白之列。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，但其蛋白質含量高於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致相似的基本結構。疏水性較強的甘油三酯及膽固醇酯位於脂蛋白的核心，而載脂蛋白、磷脂及游離膽固醇等雙性分子則以單分子層覆蓋於脂蛋白表面，其非極性向朝內，與內部疏水性核心相連，其極性基團朝外，脂蛋白分子呈球狀。CM及VLDL主要以甘油三酯為核心，LDL及HDL則主要以膽固醇酯為核心。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，疏水性胺基酸組成非極性面，親水性胺基酸為極性面，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，在小腸黏膜細胞內再合成甘油三酯、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，產物被肝外組織利用，CM殘粒被肝攝取利用。

2．極低密度脂蛋白

VLDL是運輸內源性甘油三酯的主要形式。肝細胞及小腸黏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，它是轉運肝合成的內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游離膽固醇及脂肪酸，水解的游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，且促使游離膽固醇酯化在胞液中儲存，此反應是在內質網脂醯CoA膽固醇脂醯轉移酶（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，將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，將體內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醯轉移酶（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，如此可將外周組織中衰老細胞膜中的膽固醇轉運至肝代謝並排出體外。

高脂血症

血脂高於正常人上限即為高脂血症，表現為甘油三脂、膽固醇含量升高，表現在脂蛋白上，CM、VLDL、LDL皆可升高，但HDL一般不增加。