生物化学简明教程ppt 第十章脂类代谢

本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。Ⅰ.生物体内的脂类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸单纯脂类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类(2)蜡（1）酰基甘油酯酰基甘油酯COR1COR2COR3复合脂类1.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1)磷脂(2)糖脂和硫脂磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1--D-吡喃-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油非皂化脂类1.概念2.种类即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物脂类的结构通式甘油脂肪酸脂肪酸脂肪酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪（三酯酰甘油）有机碱：胆胺----脑磷脂有机碱：胆碱----卵鳞脂胆固醇HOMG:一酯酰甘油DG:二酯酰甘油TG:三酯酰甘油有机碱P(环戊烷高氢菲)——分布在脂肪组织储能与供能促进脂溶性Vit吸收维持体温、保护内脏脂类脂肪（三酯酰甘油）类脂磷脂胆固醇（脑磷脂/卵磷脂）作为生物膜的重要组分提供不饱和脂肪酸——分布在生物膜——分布在生物膜维持生物膜结构与功能调节代谢一、脂类的消化和吸收1、脂类的消化2、脂类的吸收二、脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转第一节脂肪的分解代谢一、脂肪的水解脂肪甘油+脂肪酸脂肪的酶促水解二、甘油的氧化甘油α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮氧化分解CO2+H2O糖异生葡萄糖甘油的转化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶三、脂肪酸的氧化（一）、脂肪酸的β-氧化β-氧化作用的概念及试验证据概念试验证据1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，既乙酰CoA，该过程称作β-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：苯甲酸苯乙酸苯丙酸苯丁酸苯戊酸……………马尿酸……………马尿酸……………马尿酸………………………苯乙尿酸………………………苯乙尿酸1、脂肪酸的活化•脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。•在脂酰CoA合成酶催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：RCH2CH2CH2COOH+ATPRCH2CH2CH2COAMP+PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP＋CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+AMP•在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱）携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）32、脂肪酸转入线粒体肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)酯酰CoA进入线粒体基质示意图N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱酯酰肉毒碱OR-CN+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASHOR-C-S-CoAOR-C-OHATPCoASHADP+PPiCoASH肉毒碱OR-C-S-CoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体3、脂肪酸的-氧化•脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子。•脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。•脂肪酸的-氧化在线粒体中进行，脱氢再脱氢水化硫解脂酰CoA脱氢酶β-羟脂酰CoA脱氢酶水化酶硫解酶β-氧化的生化历程脱氢•脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶水化•在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)--羟脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶再脱氢•-羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)--羟脂酰CoA的脱氢。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+硫解•在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA，RCH2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶4、脂肪酸氧化是高度的放能过程①β-氧化过程在线粒体基质内进行；②β-氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆；③需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；④每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。软脂酸共需进行次β-氧化，最终完全分解为分子乙酰辅酶A78*β-氧化中的能量转变（以软脂酸为例）5、β-氧化中的能量转变（以软脂酸为例）（4×7）+（10×8）-2=1061.5：FADH22.5：NADH乙酰辅酶A经三羧酸循环产生的ATP数？次β-氧化？分子乙酰辅酶A消耗？6、奇数碳原子的脂肪酸经β-氧化产生若干分子的乙酰辅酶A和一分子丙酰辅酶A(二)、脂肪酸的α-氧化长链脂肪酸单氧酶α-羟脂酸脱氢酶α-酮酸CO2比原来少一个碳原子数的脂肪酸(三)、脂肪酸的ω-氧化脂肪酸ω-羟脂酸α、ω–二羧酸β-氧化四、酮体的生成和利用（一）、乙酰-CoA的代谢结局进入柠檬酸循环；合成固醇类；合成脂肪酸；合成酮体。（二）、肝脏中酮体的形成•当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入TCA循环。在肝脏中脂肪酸经氧化分解生成乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羟丁酸CH3COCH3丙酮酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASHOH乙酰辅酶A乙酰乙酸β-羟丁酸丙酮（三）、酮体的氧化乙酰乙酸心肌等骨骼肌等乙酰乙酰辅酶Aβ-羟丁酸脱氢酶•利用酮体的酶有两种，即•琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）•乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）β-羟丁酸NAD+NADH+H+HSCoA+ATP乙酰乙酸琥珀酰CoA乙酰乙酸硫激酶琥珀酰CoA转硫酶AMP+PPi乙酰乙酰CoA琥珀酸硫解酶2×乙酰CoA三羧酸循环β-羟丁酸脱氢酶心、肾、脑、骨骼肌细胞心、肾、脑细胞*酮体生成及利用的生理意义(1)在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；(2)在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。酮体记忆口诀•酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加β-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能供。酮体主要在肝脏中生成，但肝脏中缺少分解酮体的酶，酮体转运至肝外组织被利用第二节脂肪的合成代谢一、胞浆中饱和脂肪酸的“从头合成”1、乙酰辅酶A的转运乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转NADPH的来源||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoAOCH3C-S~CoA乙酰CoA||+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA羧化酶生物素2、丙二酰辅酶A的形成乙酰辅酶A乙酰辅酶A羧化酶ATP、生物素丙二酰辅酶A羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图CO2COO-•在高等动物中，脂肪酸合成酶系是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个脂酰基载体蛋白（ACP）和7个活性酶的催化部位。3、动物细胞脂肪酸合成酶的结构脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺不同生物脂肪酸合成酶的结构4、脂肪酸从头合成的生化历程a、缩合b、加氢c、脱水d、加氢1、乙酰辅酶A与丙二酰辅酶A的转酰基反应乙酰辅酶A丙二酰辅酶A+酰基载体蛋白ACP乙酰ACP丙二酰ACP+辅酶A2、缩合反应乙酰ACP+丙二酰ACP乙酰乙酰ACP+CO2+ACP3、第一次还原反应4、脱水反应5、第二次还原反应6、软脂酸的形成（形成丁酰ACP）由丁酰ACP形成软脂酸需经过轮循环7丁酰CoAＯCH3CH2CH2C-SACPOCH3COCH2C-SACPβ-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟丁酰ACP脱水酶β-酮丁酰ACP还原酶NADP+NADPHCoASHOOHO-C-CH2C-S-ACP丙二酸单酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPβ-羟丁酰-ACP||||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSHOCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA①丙二单酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位链的延伸水解OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH脂肪酸合成总结1、原料为乙酰CoA，直接产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；2、经柠檬酸-丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙酰CoA运至胞液。3、1mol乙酰CoA直接参与脂肪酸的合成，其余7mol乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA4、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，重复4步进行碳链延长反应，需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）。5、需14分子NADPH作为供氢体，6分子NADPH来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，8分子NADPH来自于柠檬酸－丙酮酸转运，所以脂肪酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。6、脂肪酸合酶系的结构5、脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同二、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是β-氧化逆过程。（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位动物植物线粒体内质网叶绿体、前质体内质网加入的一碳单位酯酰基载体电子供体乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙二酸单酰CoACoACoAACPNAD(P)HNADPHNADPH不明确例：线粒体中脂肪酸的合成——脂肪酸碳链的延长软脂酰辅酶A+乙酰辅酶A缩合β-酮硬脂酰辅酶A还原NADPH+H+β-羟硬脂酰辅酶A脱水α、β-反硬脂酰辅酶A再还原NADPH+H+硬脂酰辅酶A……三、不饱和脂肪酸的合成四、脂肪