脂类物质的合成与分解.ppt

第九章 脂类物质的合成与分解,按其生物学功能分为： 贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。 结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。 活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物； 是激素、维生素前体。,第一节 生物体内的脂类物质,按其化学组成与结构分为： 单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。 复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。 异戊二烯脂：萜类、类固醇。,脂 类,脂肪(TG）,类 脂,胆固醇,CH,胆固醇脂,CHE,磷脂,PL,糖脂,甘油,脂肪酸,脂肪、甘油三酯、三酰甘油,一、脂肪酸, 由一条线性的长碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。通常为C4C36（数字表示碳链的碳原子数）。,按碳氢链是否含双键，可分为： 饱和脂肪酸：软脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。 不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸：棕榈油酸(16:1) 多不饱和脂肪酸：亚油酸(18:2)、 二十二碳六烯酸( DHA),DHA,学名二十二碳六烯酸,是大脑营养必不可少的高度不饱和脂肪酸，它除了能阻止胆固醇在血管壁上的沉积、预防或减轻动脉粥样硬化和冠心病的发生外，更重要的是DHA对大脑细胞有着极其重要的作用。它占了人脑脂肪的10，对脑神经传导和突触的生长发育极为有利。 DHA一直是儿童营养品的一大焦点。 英国脑营养研究所克罗夫特教授和日本著名营养学家奥由占美教授最早揭示了DHA的奥秘，他们的研究结果表明： DHA是人的大脑发育、成长的重要物质之一。,二、单纯脂类, 由脂肪酸和醇（甘油或高级一元醇）形成的酯。根据醇基不同，可分为酰基甘油和蜡。,1. 甘油三酯,2. 蜡,三、复合脂类,磷脂, 复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。,第二节 脂肪的生物合成, 脂肪由甘油和脂肪酸经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的磷酸甘油和酯酰CoA后才能合成脂肪。,一、磷酸甘油的生物合成, 在细胞质中，两种方式合成：,磷酸甘油脱氢酶,甘油激酶,3-磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,甘油,二、脂肪酸的生物合成,脂肪酸的生物合成可分为3个过程： 1. 饱和脂肪酸的从头合成（重要） 2. 脂肪酸碳链的延长 3. 不饱和脂肪酸合成（脂肪酸链去饱和）,(一)、饱和脂肪酸的从头合成, 以乙酰CoA为原料，可合成16C及以下的饱和脂肪酸。动物体在细胞液中进行；植物体在叶绿体或前质体进行。,1. 参与合成的两种酶系统 (1) 乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。 (2) 脂肪酸合酶系统：依次发生反应，催化脂酰ACP的形成。,脂肪酸合酶系统 7种蛋白,ACP：酰基载体蛋白,MT：丙二酸单酰CoA-ACP转移酶合,KR：-酮脂酰ACP还原酶,HD： -羟脂酰ACP脱水酶,ER：烯脂酰ACP还原酶,AT：乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶,KS： -酮脂酰ACP合酶,饱和脂肪酸的合成,部位:细胞质,原料,乙酰CoA（直接原料：丙二酸单酰CoA）,NADPH+H+,ATP、CO2、Mg2+、生物素,2. 合成原料乙酰CoA的准备,乙酰CoA的来源：线粒体内的丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸氧化、氨基酸氧化。 乙酰CoA的转运：通过“柠檬酸穿梭”从线粒体转运到胞液。,(1) 乙酰CoA的来源及转运,胞液乙酰CoA的来源柠檬酸转运,(2) 丙二酸单酰CoA的合成,此反应不可逆，是合成脂肪酸的限速步骤。,生物素,乙酰CoA羧化酶,丙二酰CoA的合成,（1）,（2）,BC,CT,生物素蛋白,3. 脂肪酸的从头合成,(1) 第一阶段（酰基转移阶段 脂酰基转移酶）,乙酰CoA,乙酰-S-E,丙二酸单酰CoA,丙二酸单酰ACP,（1）起始反应,ACP酰基转移酶,（2）丙二酸单酰基转移反应,ACP丙二酸单酰转移酶,（3） 缩 合 反 应,-酮脂酰ACP合成酶,-酮脂酰ACP合成酶,（4）第1次还原反应,-酮脂酰ACP还原酶,-酮脂酰ACP还原酶,（5）脱水反应,-羟脂酰ACP脱水酶,-羟脂酰ACP脱水酶,（6）第二次还原反应,烯脂酰ACP还原酶,烯脂酰ACP 还原酶,缩和,还原,脱水,还原,(2) 第二阶段（循环阶段）,乙酰乙酰ACP,缩和反应,首次还原,-羟丁酰ACP,脱水反应,巴豆酰ACP,再次还原,丁酰ACP,丙二酸单酰CoA,酰基转移,(9)软脂酰 sACP+H2O 软脂酸+ACP-SH,硫解酶, 由于-酮脂酰ACP合酶只对2C14C的酯酰具有催化活性，故从头合成途径只能合成16C及以下的饱和脂酰ACP。,由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：,8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NAPH + H+ ) + 7 H2O CH3(CH2)14COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 14 NADP+ + 7 Pi,消耗能量：142.5+7=42 ATP,从头合成过程的特点:,1. 每循环一次,碳链延长两个碳原子.因而脂肪酸碳链总是偶数碳原子的. 2. CO2虽然参与合成丙二酸单酰CoA,但后来又放出.,从头合成过程的特点:,3. ATP由糖酵解过程提供. 4. 所需要的NADPH大部分来自磷酸戊糖途径., NAPH的来源：,大多数生物从头合成终产物为软脂酸，这是由缩合酶对链长专一性所定的，该酶对C14酰基活性强，不接受C16酰基。 脂肪酸从头合成需要短的脂酰CoA作为引物，主要引物为乙酰CoA， 丙酰CoA异丁酰CoA也可作为引物，它们为引物可分别形成偶数碳脂肪酸奇数碳脂肪酸和支链脂肪酸。,思考题？,从乙酰CoA合成1分子的软脂酸，需要多少ATP？需要多少NADPH？需要多少乙酰CoA？,见动画 1,(二)饱和脂肪酸的延长及去饱和,脂肪酸碳链的延长（书p196） 底物：棕榈酰CoA、乙酰CoA 还原力：NADPH, 单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与，不需要ACP。,三 脂肪合成的途径,第三节 脂肪的分解代谢与转化,一、脂肪的水解,二、甘油的降解与转化,磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原； 也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。,甘油代谢,部位:肝、肾、肠,甘油,-磷酸甘油,参与TG的合成,参与磷脂合成,磷酸二羟丙酮,生成糖,糖分解,甘油磷酸激酶,ATP,思考？ 1mol 甘油完全氧化成CO2和H2O时净生成可生成多少mol ATP？ 假设在细胞质生成NADH都通过磷酸甘油穿梭进入线粒体(1.5-11.522.51016.5)； 假设在细胞质生成NADH都通过苹果酸穿梭进入线粒体。（1.52.522.51018.5),三、脂肪酸降解与转化,氧化 乙酰CoA 氧化 氧化,乙醛酸循环 糖 TCA ATP等 - 酮体 合成脂肪酸,脂肪酸氧化方式有三种：,(一)、脂肪酸的氧化, 是指脂肪酸在一系列酶作用下，在-碳原子和-碳原子之间发生断裂，碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2个碳原子的乙酰CoA和较原来少了两个碳原子的脂肪酸的过程。, 氧化在线粒体内进行，植物还可以在乙醛酸体中进行。,1. 脂肪酸的活化脂酰CoA的生成,2. 脂酰CoA进入线粒体肉毒碱穿梭,在肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程,3. 氧化途径, 脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。,氧化过程,-, 脱氢, 水化,脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-羟脂酰CoA, 再脱氢, 硫解,-羟脂酰CoA,-酮脂酰CoA,-酮脂酰CoA,乙酰CoA,羟,4. 能量计算, 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。,C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+,8 CH3CO-SCoA 108 80 ATP 7 FAD 1.5710.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5717.5 ATP 活化消耗：-2个高能磷酸键,净生成：108 - 2106 AT