生物化学第七章脂类代谢

1、第八章 脂类代谢,回 忆,脂类是脂肪和类脂的总称。 脂肪 (fat)：储脂供能 三脂肪酸甘油酯或甘油三酯 。 类脂(lipoid)：维持生物膜的结构和功能 胆固醇 胆固醇酯 磷脂 糖脂,单不饱和脂酸 多不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,不饱和脂酸命名,系统命名法,编码体系 从脂酸的羧基碳起算 或n编码体系 从脂酸的甲基碳起算,第一节 脂肪的分解代谢,一、脂肪的消化与吸收,甘油三酯结构,脂肪的酶促水解,二、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）饱和脂肪酸的-氧化作用,3） -氧化过程中能量的释放及转换效率,2、氧化过

2、程,1、-氧化作用的概念及试验证据,1） 脂肪酸的活化和转运,2） -氧化的生化过程,1、-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-氧化学说,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作-氧化,2、脂肪酸的活化和转运,a、脂肪酸的活化,酯酰CoA进入线粒体基质示意图,N+(CH3)3 CH2 HO-CH CH2 COO,肉毒碱,酯酰肉毒碱,CoASH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,肉碱酯酰转移酶,肉碱酯酰转移酶,3、-氧化的生化历程,a、脱氢,b、水化,c

3、、再脱氢,R-CH=CH-C-SCoA,R-CH2 - CH2C-SCoA,OH O R-CH-CH2CSCoA,O O R-C-CH2CSCoA,d、硫解,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,烯脂酰CoA 水化酶,羟脂酰CoA 脱氢酶,硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,氧化的主要生化反应,酯酰CoA脱氢酶,烯酰CoA水化酶,羟脂酰CoA脱氢酶,硫解酶,H2O,CoASH,如：软脂酸（棕搁酸，C15H31COOH）的-氧化过程,4

4、、-氧化过程中能量的释放及转换效率,净生成：131 2 = 129 ATP,例：软脂酸,7次-氧化,8 乙酰CoA,CH3(CH2)14COOH,7 NADH,7 FADH2,12 ATP,3 ATP,2 ATP,131 ATP,能量转换率 40,5、不饱和脂肪酸的氧化,油酰基CoA（ 9 18：1,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,6CH3-CO-CoA,氧化,三次循环,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,再开始-氧化,如：油酰基的氧化作用,6.奇数碳链脂肪酸的氧化,一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸。 一些氨基酸，如异亮氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸在降解过程中也

5、会产生丙酰CoA或丙酸。 还有反刍动物瘤胃中的细菌可将糖类发酵产生大量的丙酸,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,二）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化作用。 -氧化作用对于生物体内奇数碳脂肪酸的形成， 对含甲基的支链脂肪酸的降解， 或过长的脂肪酸(如C22、C24)的降解起着重要的作用,RCH2COO,RCH(OH)COO,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD,NADH +H,NAD,NADH +H,羟化

6、,氧化,氧化,脱羧,氧化脱羧,氧化,三）脂肪酸的氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸的过程,脂肪酸,羟酯酸,醛酯酸,a,-二羧酸,四）乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程,4、脂肪代谢和糖代谢的关系,3、乙醛酸循环的生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖,2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,1.乙醛酸循环反应历程,NAD,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,2.乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,2乙酰 CoA + NAD+ 琥珀酸+ 2CoAS

7、H + NADH + H,草酰乙酸,糖异生,3.乙醛酸循环的生物学意义 对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能够仅以乙酸盐作为能源和碳源生长。 在脂肪转变为糖的过程中，乙醛酸循环起着关键的作用，它是连结糖代谢和脂代谢的枢纽,线粒体,乙醛酸体,4.脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物和微生物,5.酮体的代谢,酮体的生成,酮体的分解,生成酮体的意义,脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA,脂肪

8、酸,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,氧化,CoASH,酮体的分解,乙酰乙酰CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H,NAD,乙酰CoA,2,羟丁酸,琥珀酸,生成酮体的意义,肝脏组织正是以酮体的形式将乙酰coA通过血液运送至外周器官中的。骨骼、心脏和肾上腺皮质细胞的能量消耗主要就是来自这些酮体，脑组织在糖饥饿时也能利用酮体作为能源,第二节 脂肪的合成代谢,一、甘油的生物合成,二、脂肪酸的生物合成,三、三酰甘油的生物合成,一、甘油的生物合成（细胞质中,二、脂

9、肪酸的生物合成,1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成,2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,3、不饱和脂肪酸的合成,1.软脂酸的从头合成,3）脂肪酸生物合成的反应历程,1）脂肪酸合成酶复合体系FAS和脂酰基载体蛋白(ACP,2）乙酰CoA运转柠檬酸循环,1）脂肪酸合成酶系结构模式,ACP,乙酰CoA:ACP转移酶 丙二酸单酰CoA:ACP转移酶 -酮脂酰-ACP合酶 -酮脂酰-ACP还原酶 -羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶,脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,2）乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转,3）脂肪酸从头合成的生化历程,a、丙二酸单酰ACP的形

10、成,O O R-C-CH2 - CSACP,丙二酸单酰ACP的形成,ATP,HCO3,ADP+Pi,乙酰CoA 羧化酶生物素,羟丁酰ACP脱水酶,酮丁酰ACP还原酶,CoASH,O O HO-C-CH2C-S-ACP,丙二酸单酰-ACP,烯丁酰ACP还原酶,缩合酶,软脂酸合成的反应流程,丙二酸单酰CoA:ACP转移酶,进位,链的延伸,水解,乙酰CoA:ACP转移酶,酮脂酰-ACP合酶,酮脂酰-ACP还原酶,羟脂酰-ACP脱水酶,烯脂酰-ACP还原酶,脂肪酸生物合成的反应历程,脂肪酸氧化和从头合成的关系,a. 两条途径运行方向相反 氧化：每经历一次脱氢、加水、脱氢、裂解的循环反应，脂肪酸减少两个

11、碳片段，生成一分子乙酰CoA。 从头合成：每经历一次缩合、还原、脱水、还原的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。 b. 两条途径的中间产物基本相同,4）脂肪酸的氧化和从头合成的异同,2.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-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,3.不饱和脂肪酸的合成,1)需氧途径,2）厌氧途径,是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、 -羟癸酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、 -烯癸酰-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同

12、长度的单不饱和脂肪酸,动：细胞色素b5zh 内质网膜，酯酰CoA 植：铁硫蛋白 质体，酯酰ACP,双键,酯酰基单键,三、三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,二酰甘油酯酰转移酶,磷酸酶,溶血磷脂酸,磷脂酸,二酰甘油,三酰甘油,第三节 类脂的代谢,1、磷脂的降解与合成,2、糖脂的降解与生物合成,3、胆固醇的生物合成与转化,回忆） 定义 含磷酸的脂类称磷酯,分类 甘油磷脂 由甘油构成的磷酯 鞘 磷 脂 由鞘氨醇构成的磷脂,X 指与磷酸羟基相连的取代基,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,一、磷脂的降解与合成,一）、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷

13、脂、含氮化合物,结构,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,1.甘油磷脂的组成、分类及结构,磷脂酰胆碱,含氮碱,甘油,脂肪酸,2.甘油磷脂的分类,3磷脂酶的作用部位,磷脂酰胆碱 溶血磷脂 3-甘油磷酸胆碱 脂肪酸 甘油 磷酸 胆碱,1. 合成部位 全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃,2. 合成原料及辅因子 脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,二）甘油磷脂的合成,3. 合成的基本过程 （1）甘油二酯合成途经：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺； （2）CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨

14、酸、心磷脂,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,1)甘油二酯合成途径（高等动物,2)CDP-甘油二酯合成途径（普遍,鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类,三）、鞘磷脂的代谢,1. 鞘脂化学组成及结构,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,X-磷脂胆碱 、 磷脂乙醇胺 单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,二、糖脂的降解与生物合成,一）糖脂的降解 糖脂上的糖基成分可以在一些糖苷酶的作用下被水解下来，其他的成分在各种脂酶的作用下可水解成甘油或鞘氨醇、脂肪酸等,二）糖脂的生物合成,1.甘油糖脂的生物合成 单半乳糖二脂酰甘油(MGDG)的合成： 双半乳

15、糖二脂酰甘油(DGDG)的合成：由单半乳糖二脂酰甘油再接受一分子UDP半乳糖上的半乳糖基，即可生成DGDG,2.鞘糖脂的生物合成,1、糖脂的合成,2、糖脂的分解,糖脂的代谢,固醇共同结构 环戊烷多氢菲,概 述,三、胆固醇的生物合成与转化,动物胆固醇(27碳,植物(29碳,酵母(28碳,胆固醇的生理功能,是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用,是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体,胆固醇在体内含量及分布,含量： 约140克,分布： 广泛分布于全身各组织中 大约 分布在脑、神经组织 肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多 肌肉组织含量较低 肾上腺、卵巢等合成类固醇激

16、素的腺体含量较高,存在形式：游离胆固醇 胆固醇酯,1.合成部位：肝是主要场所 胞液及内质网 2.合成原料：18分子乙酰CoA，36分子ATP及16分子NADPHH+ 3.合成基本过程 1、甲羟戊酸（甲瓦龙酸，MVA）的合成； 2、异戊烯醇焦磷酸酯（IPP）的合成； 3、鲨烯的生成 30C 4、胆固醇的生成27C,一）、胆固醇(cholesterol)的合成,胆固醇的合成过程,3,4,CoASH,CoASH,HMGCoA 合酶（胞液,乙酰乙酰CoA硫解酶（胞液,HMGCoA 还原酶 （内质网,1. 甲羟戊酸的合成（膜酶催化,2,HMG-CoA,2,2. 生成异戊烯醇焦磷酸酯(IPP)（可溶性酶催

17、化,3.鲨烯生成 （可溶性酶催化,4.胆固醇的合成（内质网上合成,二）胆固醇的酯化,1、细胞中胆固醇的酯化 胆固醇 + 脂酰CoA 胆固醇酯 酶： 脂酰胆固醇脂酰转移酶（ACAT ）； 2、血浆中胆固醇的酯化 胆固醇 + 卵磷脂 胆固醇酯 + 溶血卵磷脂 酶： 卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT,脂酰胆固醇脂酰转移酶,卵磷脂胆固醇脂酰转移酶,三）、胆固醇的转化,1.转变为胆汁酸(bile acid) 在肝中转化成胆汁酸是胆固醇在体内代谢的主要去路； 2.转化为类固醇激素 肾上腺皮质、 卵巢等均是以胆固醇为原料合成类固醇激素； 3.转化为7-脱氢胆固醇 皮肤，胆固醇可被氧化为7-脱氢胆固醇，后者经紫外光照射转变为维生素D3,小 结,1.脂肪的分解代谢 1） 脂肪的消化和吸收 2） 甘油代谢 3） 脂肪酸的氧化：-氧化 4）乙醛酸循环 乙醛酸循环及两个关键的酶(