生物体内脂类的合成和分解过程。生物体内脂类的种类繁多，代谢途径亦各异。脂肪由甘油和脂酸缩合而成。甘油来自糖酵解中间产物磷酸二羟丙酮的还原。合成脂酸的原料乙酰辅酶A来源于糖酵解产物丙酮酸的脱羧氧化。脂肪的分解产物可再进入糖代谢途径。因此，脂肪代谢与糖代谢间的关系极为密切，脂肪和糖在生物体内可以互相转变。脂类代谢的研究有很大的实用意义，例如研究油料作物的脂类代谢，能为增加油脂产量和改良油脂品质提供有效途径。脂类代谢紊乱，也是造成人类高脂血症和高胆固醇血症的主要原因。

脂肪（甘油三酯）在脂酶的作用下，可水解成甘油和脂酸。

甘油分解代谢

在甘油激酶及腺苷三磷酸（ATP）作用下，生成α-磷酸甘油。

脂类代谢

α-磷酸甘油可进一步在磷酸甘油脱氢酶作用下，生成磷酸二羟丙酮。

脂类代谢

磷酸二羟丙酮是糖酵解过程的中间产物，它可沿酵解途径变成丙酮酸，再经三羧酸循环，最后氧化成二氧化碳和水，同时放出能量。

脂酸的氧化

动物和植物体内都能以氧化脂酸而获得能量。脂酸氧化部位主要在细胞线粒体。有些发芽的油料种子（蓖麻），其脂酸氧化是在乙醛酸体内进行的。氧化方式有β-氧化、α-氧化和ω-氧化等。但以β-氧化为主。

脂酸的β-氧化作用是克努普于1904年提出来的。他用苯标记的有机酸（如苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸、苯戊酸等）进行饲喂狗的实验，结果表明，其代谢产物为马尿酸或苯乙尿酸。根根这个经典实验，他推论脂酸的氧化是从羟基端的β-碳原子开始的（即β-氧化）。后来这个结论被证实并得到新的发展。

脂酸β-氧化的场所为线粒体基质，氧化前需辅酶A（CoA），脂酸活化在线粒体外膜上，长链脂酸的活化需借助肉毒碱，穿过线粒体内膜进入基质。催化这一过程的酶是肉毒碱脂酰CoA转移酶、脂酸的β-氧化程序包括下列步骤。①脂酸在脂酰CoA合成酶作用下，与辅酶A形成脂酰CoA，这一反应消耗一分子ATP。②脂酰CoA在脱氢酶作用下脱氢，形成反式α，β-烯脂酰CoA，脱下的氢将氧化态黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）还原成还原态黄素腺嘌呤二核苷酸（FADH₂）。③反式α，β-烯脂酰CoA在水合酶的作用下，转变成β-羟基脂酰CoA。④再经脱氢酶作用，形成β-酮脂酰CoA，并将氧化态二磷酸吡啶核苷酸（NAD⁺）还原为还原态二磷酸吡啶核苷酸（NADH+H⁺）。⑤最后经硫解酶的作用，生成乙酰CoA和比原来脂酰CoA缩短二个碳原子的脂酰CoA，这个新生成的脂酰CoA又可重复上述反应。这样每循环一次，形成一个二碳单位（乙酰CoA），直至整个脂酸分解完毕为业。乙酰CoA经三羧酸循环氧化成水和二氧化碳，并放出能量。

图1 脂肪酸的β-氧化作用

甘油的生物合成

合成脂肪所需的甘油是α-磷酸甘油，而α-磷酸甘油来自两个途径：

（1）由糖酵解的中间产物—磷酸二羟丙酮还原而成。

脂类代谢

（2）甘油在ATP的参与下，形成α-磷酸甘油

脂类代谢

脂酸的生物合成

①饱和脂酸的从头合成：

这一途径是在细胞溶质中进行的。乙酰CoA作为直接原料，在脂酸合成过程中要求有CO₂参与，且有多种酶参加。首先是形成丙二酰CoA，其反应步骤如下：

脂类代谢

BCCP是生物素羧基载体蛋白

乙酰CoA来源于糖酵解产物的丙酮酸。丙酮酸是在细胞溶质中形成后扩散到线粒体内氧化成乙酰CoA的。乙酰CoA在线粒体内可与草酰乙酸结合生成柠檬酸，柠檬酸则可透过线粒体膜进入细胞溶质，在柠檬酸裂解酶的催化下，裂解成乙酰CoA和草酰乙酸。

细胞溶质中乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶催化下，与CO₂生成丙二酰CoA，接着进行脂酸合成。具体合成程序见图2。

图2 饱和脂酸的合成（ACP：酰基载体蛋白）

丁酰ACP（C₄）为脂酸合成的第一轮产物，通过这一轮变化，延长了两个碳原子。依此循环，直至生成含十六个碳的软脂酸为止。由于β-酮脂酰ACP合成酶对软脂酰-ACP无活性，因而从头合成的脂酸是C₁₆的脂酸。其总反应为：

8CH₃CO—CoA+7ATP+14NADPH+14H⁺→CH₃（CH₂）₁₄COOH+7ADP+7Pi+14NADP⁺+8HS—CoA+H₂O

②饱和脂酸链的延长：

上述脂酸的合成途径只能合成C₁₆以下的脂酸。在生物体内还含有碳链长度在C₁₆以上的脂酸，如硬脂酸（18∶0）花生酸（20∶0）等，这些脂酸是在酶催化下，进一步延长碳链而形成的。

RCH₂CO—SCoA+CH₃CO—SCoA+NADH+H⁺+NADPH+H⁺→R（CH₂）₁₆CO—SCoA+NAD⁺+NADP⁺+CoA—SH

在这一过程中，缩合酶先使脂酰CoA与乙酰CoA缩合，形成β-酮脂酰CoA，再经NADH+H⁺和NADPH+H⁺供氢还原产生比原来多2个碳原子的脂酸CoA。然后重复多次，加长碳链而成C₂₀，C₂₄的脂酸。这一过程是在微粒体中进行的，其特点是利用丙二酰CoA加长碳链，还原过程需NADPH+H⁺供氢，中间过程与软脂酸合成相似，但没有以脂酰载体蛋白为核心的多酶复合体系。

③不饱和脂酸合成的途径：

分有氧和无氧2条途径。有氧途径发生在真核生物中，不饱和脂酸的合成是在酶的催化下，先活化，再氧化脱氢。

CH₃（CH₂）₇CH₂CH₂（CH₂）₇CO—SCoA+O₂+NADPH+H⁺→CH₃（CH₂）₇CH＝CH（CH₂）₇CoA+2H₂O+NADP⁺

催化这个反应的酶是细胞色素b₅还原酶。在动物细胞内细胞色素b₅还原酶和细胞色素b₅作为电子传递体，在植物细胞中则用黄素蛋白与铁氧还蛋白作电子传递体的。

脂类代谢

整个传递过程有4个电子，其中2个电子来自NADPH+H⁺，另2个电子来自底物饱和脂酸。

由单烯脂酸可进一步脱饱和，生成二烯、三烯脂酸。

厌氧途径出现在微生物中，许多微生物在厌氧条件下，可生成不饱和脂酸。其实质是在酶催化下，一个短链的饱和脂酸（C₁₀），形成含C₁₀的β羟癸酸，然后在脱水酶的作用下，在β，γ碳位之间脱水，生成3.4-癸烯酸。以后碳链继续延长，则生成不同长度的单烯酸。

脂类代谢

脂肪的缩合

脂肪（三酰甘油）是由α-磷酸甘油和脂酰CoA缩合而成的。其合成过程如下：

脂类代谢

α，β甘油磷酸二酯在脱去磷酸之后，再与一分子脂酰CoA反应，生成三酰甘油。

脂类代谢

磷脂是构成生物膜的主要成分。在生物体内的磷脂有多种，其代谢途径也各不相同。现以卵磷脂为例，说明其代谢过程。

卵磷脂的分解

卵磷脂可被不同的酶分解。分解卵磷脂的酶有四种，分别命名为磷脂酶A₁，磷脂酶A₂，磷脂酶C、磷脂酶D，它们分别作用于磷脂分子的不同部位。

脂类代谢

磷脂酶A₁作用于①的部位上，生成β-脂酰基甘油磷酸胆碱和一分子脂肪酸。磷脂酶A₂作用于②的部位上，生成α-脂酰基甘油磷酸胆碱和一分子脂酸。新近研究指出在蛇毒、蜂毒中含一种磷脂酶A，可水解磷脂α-酯键或β-酯键，产生一种具有溶血性的磷-酯，称溶血卵磷脂，其作用是破坏血液里的红细胞。磷脂酶C作用于③的部位上，生成二酰甘油和磷酸胆碱。磷脂酶D作用于④的部位上，生成磷脂酸和胆碱。磷脂酶D亦可催化磷脂酰基的反应，将磷酸脂分子上的磷脂酰基转移至别的含羟基化合物上（如甘油等）：

脂类代谢

卵磷脂的合成

首先是胆碱与ATP在激酶的催化下，发生磷酸化：

脂类代谢

磷酸胆碱在转胞苷酶的催化下，与胞苷三磷酸（CTP）作用，生成胞苷二磷酸胆碱（CDP-胆碱）。

脂类代谢

CDP—胆碱再与甘油二酰作用，生成磷脂酰胆碱。

脂类代谢

甾又称固醇。对于固醇类的代谢途径，目前了解不多，现仅就胆固醇的代谢加以略述。胆固醇在动物体内分解时，其环核结构不被分解，而支链则被氧化。重要的是胆固醇在体内可转变成性激素，肾上腺皮质激素、胆酸、维生素D、胆固醇酯等一系列重要生理物质。胆固醇进入肠道后，大部分重行吸收，一部分被肠细菌还原成粪固醇，随粪便排出体外。胆固醇生物合成途径大致可分五个阶段：②由乙酰CoA与乙酰CoA生成β-羟β-甲基戊二酸（C₆），②从β-羟β-甲基戊二酸放出CO₂，形成异戊二烯（C₅），③由6个异戊二烯缩合成鲨烯（C₃₀），④鲨烯转变成羊毛脂固醇（C₃₀），⑤由羊毛脂固醇转变成胆固醇（C₂₇）。（图3）

图3 胆固醇的生物合成