《脂质代谢》PPT课件-2.ppt

,第十一章 脂类代谢,第一节: 脂肪的分解代谢,脂肪分解首先是三酰甘油的三个酯键断裂，产生甘油和脂肪酸，然后它们按各自按不同的途径进一步氧化或转化。,一、三酰甘油的水解,油料种子萌发的早期，脂肪酶活性急剧升高，催化脂肪迅速水解，在动物消化道内有酯酶，分解食物中的脂肪。,二、甘油的转化,三、脂肪酸的分解代谢 植物体内脂肪酸的分解有几条途径，其中-氧化作用分布最广和最重要，而-氧化和W-氧化过程在植物组织中对脂肪酸的分解和选择利用也起一定的作用。,脂肪的 氧化,1. 饱和脂肪酸的-氧化作用， 早在1904年F. Knoop在阐明脂肪酸的氧化机理方面就作出了关键性的贡献。 苯基脂肪酸氧化实验。 他推论脂肪酸氧化每次断裂出一个二碳片段，而且发生在-位碳原子上,这种长链脂肪酸在-碳原子上进行氧化，每次断下一个二碳单位(乙酰CoA)的过程，称作-氧化。,(1) 脂肪酸的活化和转运: 脂肪酸在脂酰CoA合成酶催化下，将脂肪酸转变为脂酰CoA，需要CoA和ATP参与，反应如下：,动植物细胞内的-氧化是在线粒体基质中进行的，在细胞液中形成的脂酰CoA不能透过线粒体内膜，需依靠内膜上的(肉毒碱)载体携带进入基质，才能通过-氧化而降解。,脂酰CoA进入线粒体基质示意图,(2) -氧化历程:,C15H31COOH+8CoASH+ATP+7FAD+7NAD+7H2O 8CH3COsCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+,C16经一次活化反应和七次-氧化的循环，其总反应方程式如下:,总结脂肪酸氧化作用有四个要点: (1) 脂肪酸氧化仅需要一次活化，其代价消耗1个ATP的二个高能磷酸键(形成一个高能硫酯醚需要的能量)，其活化的脂酰CoA合成酶在线粒体外。活化 1个ATPAMP。 (2) 活化的长链脂酰辅酶A需经肉碱携带，在肉碱转移酶催化下进入线粒体氧化。,(3) 所有的脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。 (4) -氧化包括脱H、水化、脱H、硫解4个重复步骤。,2、乙醛酸循环,乙醛酸循环在乙醛酸体中进行，乙醛酸体存在许多微生物如醋酸杆菌、固氮菌等，也大量存在于油料种子的贮藏组织(胚乳、子叶和配子体)中，它含有脂肪酸-氧化和乙醛酸循环全套酶系。它在种子萌发时大量出现，脂肪储备耗尽消失。,乙醛酸循环,小结:脂肪代谢和糖类代谢的关系,不饱和脂肪酸的氧化,奇数碳链脂肪酸的氧化,3.脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸的-氧化是指脂肪酸的 -碳位的氧化 方式： -氧化是在H2O2存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化，形成过氧脂肪酸，过氧脂肪酸再氧化成醛，最后由NAD+接受氢，由专一的醛脱氢酶氧化为酸。 RCOOH比原来脂肪酸少了一个碳原子，可继续 -氧化。,长链脂肪酸在一定条件下，也可直接羟化，产生 -羟脂酸，再经氧化脱羧作用，以CO2形式，丢掉一个碳原子，并将偶数碳原子脂肪酸转化为奇数碳原子的脂肪酸。 少一个碳原子的脂肪酸经反复的 -氧化或-氧化作用后，可能产生丙酸。,4.脂肪酸的-氧化作用,内质网中进行 概念：脂肪酸的最后一个碳原子由甲基氧化成羧基 氧化过程： 从上反应式可以看出，脂肪酸的-氧化有三次脱氢，两次加水，在一系列酶的催化下，最后使一分子脂肪酸生成一分子二羧酸，二羧酸可以从两端进行-氧化。,从上图可以看出，种子中贮藏的脂肪，在种子萌发时即可经糖酵解和TCA循环彻底氧化分解，为幼苗生长提供能量；又可转变成糖类物质为幼苗生长提供碳骨架原料，并进行贮藏物质的运输，在糖与脂肪的转化中乙醛酸循环起着关键作用。,第三节 脂肪的生物合成,生物机体脂类合成是十分活跃的，脂肪合成的碳源主要来自糖酵解产生的DHAP(磷酸二羟丙酮)和乙酰CoA、脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同，脂肪酸合成是在胞液中进行。需CO2和柠檬酸参加，而脂肪酸氧化在线粒体中进行，脂肪酸的合成酶系,酰基载体，供氢体也与脂肪酸氧化各不相同。脂肪由甘油和脂肪酸酶促反应合成，但二者不能作为直接地底物参加反应，须转变为脂酰CoA和磷酸甘油。,一、磷酸甘油的合成 -磷酸甘油可由甘油与ATP作用生成，该反应磷酸甘油激酶催化，反应如下:,磷酸甘油亦可由DHAP还原产生，该反应由磷酸甘油脱氢酶催化:,请听下回分解！,二、脂肪酸的生物合成 合成过程比它的分解要复杂,它包括了饱和脂肪酸合成，链的延长和不饱和脂肪酸的合成。,1.饱和脂肪酸的合成,(1)乙酰CoA的运转：柠檬酸穿梭 大部分脂肪酸合成定位于细胞质中，而脂肪酸-氧化作用仅在线粒体中发生，合成脂肪酸的原料为乙酰辅酶A，它可以脂肪酸-氧化，丙酮酸脱羧式氨基酸氧化等过程产生，产生的乙酰CoA都是在线粒体基质中，它不能任意穿过线粒体膜。故要通过“柠檬酸穿梭”透过线粒体内膜而进入细胞质，乙酰CoA与草酰乙酸结合形成柠檬酸，然后通过三羧酸载体透过膜，再由膜处柠檬酸裂解酶裂解成草酰乙酸和乙酰CoA。草酰乙酸又被NADH还原成苹果酸，再经氧化脱羧产生CO2、NADPH和丙酮酸。丙酮酸进入线粒体后，在羧化酶催化下形成草酰乙酸，又可以参加乙酰辅酶A转运循环。,(2) 丙二酸单酰CoA的形成,脂肪酸合成的第一步是乙酰CoA经过羧化作用生成丙二酸单酰辅酶A，羧化作用中以HCO3-提供一碳单位，其反应为:,由乙酰CoA羧化酶催化，其辅基为生物素，作为一碳单位的载体。,形成过程:,这是一个不可逆的反应，也是一个限速步骤。该酯的活性高低控制着脂肪酸合成的速度，它是一个别构酶、柠檬酸促进它向有活性的聚合体方向，加速脂肪酸的合成，脂肪酸合成的终产物软脂酰辅酶A是变构抑制剂。,(3)脂酰基载体蛋白(ACP),脂肪合成酶系统有7种蛋白质参加反应，以没有酶活性的酰基载体蛋白(ACP)为中心，组成一簇，脂肪酸合成过程中的中间产物以共价键与载体蛋白相连。研究比较清楚的大肠杆菌的酰基载体蛋白，它是一个含有77个AA残基的热稳定蛋白，分子量约10,000，蛋白质第36位丝氨酸的羟基与4-磷酸泛酰巯基乙胺上的磷酸基因相连。ACP在脂肪酸合成中具重要作用，ACP的功能通过-SH与反应物连接，象一个”转动臂”，把脂肪酸合成的中间产物逐次转至各酶的活性中心使其发生反应。,(4).脂肪酸生物合成的反应(大肠杆菌) 启动反应:形成乙酰ACP，在ACP酰基转移酶催化下，乙酰基并不留在ACP上,而是立即转到另一个酶-酮脂酰-ACP合酶的-SH上。,丙二酸单酰SACP,缩合反应 酶上所连的乙酰基与ACP上所连的丙二酸单酰基反应生成乙酰 乙酰-ACP，放出-分子CO2。 实验表明：这里放出的CO2正是乙酰CoA羧化反应里引入的同一碳原子。因此可以认为CO2在脂肪酸合成中起了一种催化剂的作用。,第一次还原,脱水反应,第二次还原,生成的丁酰-ACP再与丙二酸单酰-ACP重复上述缩合、还原、脱水、再还原的循环反应,又延长两个碳片段，生成已酰-S-ACP。如此反复进行，直到生成C16(软脂酰)-ACP为止。,重 复,以上合成的脂酰-ACP可经硫酯酶水解，生成脂肪酸放出ACP。 硫酯酶 脂酰-S-ACP+H2O-脂肪酸+ACP-SH 总反应式如下: 8CH3-CO-SCoA+7ATP+14NADPH+14H+H2O CH3(CH2)14COOH+14NADP+8CoA+7ADP+7pi,目前发现真核生物脂肪酸合成酶系与大肠肝菌有所不同，例如:酵母菌的酶系由两种亚基各六条组成a66。a链具有酮脂酰合酶、-酮脂酰还原酶的活性，而链具有脂酰转移酶、丙二酸单酰转移酶、-羟脂酰脱水酶和-烯脂酰还原酶的活性。,由于-酮脂酰-ACP合酶对软脂酰-ACP无活性，此途径只能合成16C以下的饱和脂肪酸。 脂肪酸延长：P327,脂肪酸的氧化与生物合成的异同,类似的共同的中间产物 P327,2.不饱合脂肪酸的合成,有氧途径,植物和微生物体内,厌氧途径：,厌氧微生物,三、三酰甘油的生物合成 三酰甘油是由3-磷酸甘油和脂肪酰-CoA缩合形成的，磷脂酸在脱去磷酸后，再和一分子脂酰-CoA反应，生成三酰甘油。,参加三酰甘油合成的是脂酰CoA,而脂肪酸合成系统及脱饱和酶生成的却是脂酰-ACP。起先以为可由脂酰ACP直接转变为脂酰-CoA，但后来在植物中发现脂酰-ACP硫酯酶和脂酰硫激酶，在这两种酶作用下，可将脂酰ACP转变成脂酰-CoA，反应如下: 脂酰-ACP硫酯酶 脂酰-S-ACP+H2O 脂肪酸+ACP-SH 脂酰硫激酶 脂肪酸+ATP+CoA 脂酰-CoA+AMP+ppi 生成的脂酰-CoA用以合成三酰甘油。,第四节 磷脂和糖脂的代谢 一、磷脂的降解与合成: 磷脂广泛存在于活细胞中，是生物膜的主要成分，植物体内的磷脂，还可作为贮藏物质而存在，种子中含有磷脂酰胆碱。磷脂酰乙醇胺及磷脂酰肌醇，大豆种子中含量高，种子萌发时子叶或胚乳中磷脂消失，形成的幼苗中并没有生成相应的磷脂，说明种子磷脂作为贮藏物质在萌发时进行着活跃的代谢转变。研究表明，磷脂在细胞内比油脂有更高的代谢速率，不断地进行着合成与分解。,磷脂酶的特异位点,1.磷脂的降解 磷脂的分解代谢 磷酸甘油脂在生物体内，经磷酸甘油脂酶（phospholipase）催化，被水解为甘油，脂肪和各种氨基醇（如胆碱、胆胺、丝氨酸等） 磷脂酶分为四类：即磷酸甘油脂酶，即磷酸甘油脂酶A1、A2、C和D，它们分别作用于甘油磷脂的不同部位。 A酶可分为：A1-作用于-酯键，生成-酯甘油磷酸胆碱+脂肪酸 A2-作用于-酯键，生成-酯甘油磷酸胆碱+脂肪酸 B酶作用于溶血磷脂，B酶也叫溶血磷脂酶。 C酶作用于磷酸与甘油的羟基形成的酯键。,磷脂的合成代谢,1、 磷脂酰乙醇胺的合成（脑磷脂的合成） 脑磷脂的合成开始于乙醇胺的磷酸化，此反应由乙醇胺激酶催化 乙醇胺+ATP 磷酸乙醇胺+ADP 2、 磷脂酰胆碱的合成（卵磷脂的合成） 首先胆碱进行磷酸化生成磷酸胆碱，磷酸胆碱直接与CTP作用 脱去焦磷酸基，生成CDP-胆碱再与甘油酯作用生成磷脂酰胆碱，同时