九脂类代谢件

1、第九章第九章 脂类的代谢脂类的代谢 生物体含有的脂类可分为脂肪和类脂两类生物体含有的脂类可分为脂肪和类脂两类 脂肪的生物功能主要是在体内氧化放能，供给机体利用脂肪的生物功能主要是在体内氧化放能，供给机体利用 脂肪还可作为生物体对外界环境的屏障，防止机体热量的散失脂肪还可作为生物体对外界环境的屏障，防止机体热量的散失 第1页/共72页 脂肪和储能脂肪和储能 脂肪中含有丰富的脂肪中含有丰富的CH2，氧化后氧化后较其它生物大分子较其它生物大分子能放出更多的能量能放出更多的能量 大多脂肪是疏水性的直链结构，因此能相互紧密的堆集，从而特别有利于能量的储存大多脂肪是疏水性的直链结构，因此能相互紧密的堆集，

2、从而特别有利于能量的储存 第2页/共72页 正常人正常人(70kg)存储的代谢物的能量存储的代谢物的能量 代谢物代谢物能量能量 （kJ/g） 干重干重 （g） 可获能量可获能量 （kJ） 脂肪脂肪（脂肪组织脂肪组织）3715,000 555,000 蛋白蛋白（肌肉肌肉）176,000102,000 糖原糖原（肌肉肌肉）161201,920 糖原糖原（肝脏肝脏）16701,120 葡萄糖葡萄糖（胞外液胞外液）1620320 总计总计660,360 第3页/共72页 脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解 CHOCOR2 CH2OCOR1 CH2OCOR3 R1COO- CHOCOR2 CH2OH CH2O

3、COR3 R3COO- CHOCOR2 CH2OH CH2OH R2COO- CHOH CH2OH CH2OH + + H2O H2O H2O 脂肪 甘油二脂 甘油一脂甘油 脂肪酸 脂肪酶 脂肪酶 脂肪酶 第4页/共72页 胆汁在脂肪分解中的作用胆汁在脂肪分解中的作用 第5页/共72页 磷脂的酶促水解磷脂的酶促水解 CHOCOR2 CH2OCOR1 CH2OP O OX O- 磷脂酶A1(B1) 磷脂酶A2(B2) 磷脂酶C 磷脂酶D 第6页/共72页 甘油的氧化甘油的氧化 CHOH CH2OH CH2OH ATP CHOH CH2O CH2OH P ADP 甘油磷酸激酶 C CH2O CH2

4、OH P O NAD+ NADH + H+ 甘油 甘油-1-磷酸 二羟丙酮磷酸 甘油磷酸脱氢酶 糖丙酮酸CO2 + H2O 第7页/共72页 脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化-Knoop实验实验(1) CH2CH2CH2COO-CH2CH2COO- CH2CNHCH2COO- O 苯乙尿酸 CNHCH2COO- O 马尿酸 第8页/共72页 脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化- Knoop实验实验(2) CH2CNHCH2COO- O CNHCH2COO- O 苯乙尿酸马尿酸 CH2CO- O NH3CH2COO- CO- O 第9页/共72页 脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化- Knoop实验实验(3) CH2CCH

5、2COO-CCH2COO- OO CH2CO- O CO- O CH2CH2CH2COO-CH2CH2COO- CH2COO- -氧化 -氧化 第10页/共72页 脂肪酸的-氧化氧化 -O C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C CH3 O -O C C H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C CH3 O O -O C CH3 C C H2 H2 C C H2 H

6、2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C CH3 O O -O + -氧化 断裂 第11页/共72页 -氧化第一步氧化第一步-脂脂酰辅酶A的生成 COO- +CoASH +ATP SCoA O +AMP+PP G = -0.8 kJ/mol 第12页/共72页 脂酰辅酶脂酰辅酶A的生成机理的生成机理 RCH2COO- -O POPOPOAdenosine O O- O O- O O- + Fatty Acid ATP PP OPOAdenosine O O- C O RCH2 CoASH SCoAC O RCH2 +AMP+ H

7、+ Fatty Acyl-CoA 第13页/共72页 肉毒碱的作用肉毒碱的作用- -输送脂酰基输送脂酰基 第14页/共72页 -氧化氧化是是四四步反应的循环步反应的循环 CCSCoA O CRCH2 H H H H Fatty acyl-CoA CCSCoA O CRCH2 H H FAD FADH2 Acyl-CoA dehydrogenase SCoACRCH2 O Fatty acyl-CoA shortened by two carbons trans- 2-Enoyl-CoA CCSCoA O CRCH2 H OH H H L- -Hydroxyacyl-CoA CCSCoA O C

8、RCH2 H O H -Ketoacyl-CoA NAD+ NADH + H+ L-Hydroxyacyl-CoA dehydrogenase H2O Enoyl-CoA hydratase CCSCoA OH H H Acetyl-CoA CoASH Thiolase hydration Oxidation Oxidation Cleavage 1 2 3 4 Successive cycles 第15页/共72页 Golden Plover The American golden plover flies directly from Alaska to Hawaii, a 3300-kil

9、ometer flight requiring 35 hours (at an average speed of nearly 60 miles/hr) and more than 250,000 wing beats! 第16页/共72页 Fatty Acid Oxidatio n Is an Importan t Source of Metaboli c Water for Some Animals! 第17页/共72页 烯脂酰辅酶A转变为羟脂酰辅酶A 第18页/共72页 硫酯解酶的作用机理硫酯解酶的作用机理 第19页/共72页 不饱和和脂肪酸的-氧化 CH2(CH2)6CCCCH3(CH

10、2)7SCoA O 油酰辅酶A CH3CSCoA O 3 CH2CCCH3(CH2)7C O SCoA 3-顺-十二碳烯脂酰辅酶A CCCH2CH3(CH2)7C O SCoA H H HH HH 2-反-十二碳烯脂酰辅酶A CH2CCH2CH3(CH2)7C O SCoA H -羟-十二碳脂酰辅酶A OH -氧化 三个循环 H2O 烯脂酰辅酶A水解酶 烯脂酰辅 酶A异构酶 第20页/共72页 多双键脂肪酸的氧化多双键脂肪酸的氧化（1） CC 12 CH2CC 9 CH3(CH2)4CH2(CH2)6C HHHH SCoA O CC 6 CH2CC 3 CH3(CH2)4CH2 HHHH C

11、O SCoA CH3COSCoA3 CC 6 CH2CH2C 3 CH3(CH2)4C HH C O SCoA H H 3轮 -氧化 异构化 第21页/共72页 多双键脂肪酸的氧化多双键脂肪酸的氧化（2） CC 6 CH2CH2C 3 CH3(CH2)4C HH C O SCoA H H CC 4 CH2CH2CCH3(CH2)4 HHO SCoA CH3COSCoA CC 4 CC 2 CCH3(CH2)4 HHO SCoA H H 1轮 -氧化 脱氢 第22页/共72页 多双键脂肪酸的氧化多双键脂肪酸的氧化（3） CC 4 CC 2 CCH3(CH2)4 HHO SCoA H H CH2C

12、 4 C CH2 2 CCH3(CH2)4 HO SCoA H 2，4-二烯脂酰 辅酶A还原酶 第23页/共72页 奇数碳脂肪酸的-氧化氧化 CH3CH2CSCoA O CC O SCoAH3C H -OOC CC O SCoA -OOC H H2CC O SCoA CH2 -OOC 丙酰辅酶A 丙酰辅酶A羧化酶 D-甲基丙二酰辅酶AL-甲基丙二酰辅酶A 甲基丙二酰辅 酶A表异构酶 甲基丙二酰辅 酶A变位酶 琥珀酰辅酶A ATP CO2 H2O H3C 第24页/共72页 甲基丙二酰辅酶A异构机理 B- CC O SCoA -OOC H CH3 (S)-甲基丙二酰辅酶A EB- CC O SC

13、oA -OOC H (R)-甲基丙二酰辅酶A E H3C BH CC O SCoA -OOC CH3 EBH CC O- SCoA -OOC CH3 E 第25页/共72页 维生素参与的反应 Co2+ DMB CH2R Co3+ DMB CH2R Co2+ DMB CH2RH C O SCoA CH COO- H3C Methyl- Malonyl-S-CoA C O SCoA CH COO- H2C C O SCoA CH2 CH COO C O SCoA CH2 CH2 COO Succinyl-S-CoA 第26页/共72页 脂肪酸的-氧化氧化(1) H3CCH CH3 CH2CH2CH

14、2C CH3 CH CH2OH 植醇 3 H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 CH2COO- 3 植烷酸 羟化酶 H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 CHCOO- 3 OH 植烷酸 H2O 第27页/共72页 脂肪酸的-氧化氧化(2) 脂酰辅酶A合成酶 H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 CHCOO- 3 OH H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 C 3 O O- H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 C 3 O SCoA 降植烷酸 植烷酸 氧化酶 CO2 ATP + CoASH AMP + PPi 第28页/共72

15、页 脂肪酸的-氧化氧化(3) H3C CH2C O SCoA CH3CSCoA O C H H3CC O SCoA H3C 6轮 -氧化 H3CCH CH3 CH2CH2CH2CH CH3 C 3 O SCoA + 第29页/共72页 酮体的生成酮体的生成(1) H3CCSCoA O 2CH2CSCoA O C O H3C CH2CSCoA O C OH CH2 CH3 C O -O 硫脂解酶 HMG-CoA合成酶 CoASH CoASH 乙酰乙酰辅酶A -羟- -甲基戊二酰辅酶A (HMGCoA) H2O + CH3COSCoA CoASH 第30页/共72页 酮体的生成酮体的生成（2） C

16、H2CSCoA O C OH CH2 CH3 C O -O CCH2C OO O-H3C CCH3 O H3C CCH2C OH O-H3C OH -羟- -甲基戊二酰辅酶A (HMGCoA) 乙酰乙酸 丙酮 -羟丁酸 CH3COSCoA HMG-CoA 裂解酶 CO2 NADH + H+ NAD+ -羟丁酸脱氢酶 第31页/共72页 酮体转变为乙酰辅酶酮体转变为乙酰辅酶A CCH2C OO O-H3C CCH2C OH O-H3C OH 乙酰乙酸 -羟丁酸 CCH2C OO SCoAH3C CH3C O SCoA2 乙酰乙酰辅酶 乙酰辅酶A NADH H+ NAD+ -羟丁酸脱氢酶 -琥珀酰

17、辅 酶A转硫酶 琥珀酰辅酶A 琥珀酸 乙酰乙酸 硫激酶 CoASH CoASH 第32页/共72页 第九章第九章 脂类的代谢脂类的代谢 一、脂类的酶促水解一、脂类的酶促水解 二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢 （一）甘油的氧化（一）甘油的氧化 （二）脂肪酸的（二）脂肪酸的-氧化氧化 （三三）脂肪酸氧化的其他途径脂肪酸氧化的其他途径 （四四）酮体的生成和利用酮体的生成和利用 三、脂肪的合成代谢三、脂肪的合成代谢 （一一）甘油甘油-磷酸的生物合成磷酸的生物合成 （二二）脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 （三三）脂肪的合成脂肪的合成 四、磷脂的代谢四、磷脂的代谢 五、胆固醇的代谢五、胆固醇的代谢

18、第33页/共72页 脂肪酸氧化和合成比较脂肪酸氧化和合成比较 RCH2CH2CH2C O Scarrier RCH2CHCHC O Scarrier RCH2CHCH2C O Scarrier HO RCH2CCH2C O Scarrier O RCH2CS O carrier 丙二酰 辅酶A 乙酰辅酶A 乙酰 辅酶A CO2 (CoA 或ACP) NADPH + H+ -H2O NADPH + H+ FAD H2O NAD+ (L-) (D-) 合成 氧化降解 第34页/共72页 脂肪酸合成起始反应脂肪酸合成起始反应（1） H3CCSCoA O ATPADP, Pi CH2CSCoA O -

19、OOC CO2 丙二酰辅酶A 乙酰辅酶A 乙酰辅酶A羧化酶 反应一 第35页/共72页 脂肪酸合成起始反应脂肪酸合成起始反应（2） CH2CSCoA O -OOC 丙二酰辅酶A CH2CSACP O -OOC 丙二酰ACP ACP CoASH 丙二酰CoA-ACP 转移酶 反应二 第36页/共72页 脂肪酸合成起始反应脂肪酸合成起始反应（3） CH3CSCoA O 乙酰辅酶A CH3CSACP O 乙酰ACP ACP CoASH 乙酰CoA-ACP 转移酶 反应三 第37页/共72页 脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环（1） CH2CSACP O -OOC 丙二酰ACP CH3CSACP O 乙酰A

20、CP + CH2CSACP O CH3C O -酮脂酰ACP ACP， CO2 反应四 第38页/共72页 脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环（1） CH2CSACP O CH3C O -酮脂酰ACP CH2CSACP O CH3C H OH D- -羟丁酰ACP -酮脂酰ACP 还原酶 NADPH + H+NADP+ 反应五 第39页/共72页 脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环（3） CH2CSACP O CH3C H OH D- -羟丁酰ACP CCSACP O CH3C H H -羟脂酰ACP 脱水酶 反式- -烯丁酰ACP H2O 反应六 第40页/共72页 脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环（4）

21、反应七 CCSACP O CH3C H H 反式- -烯丁酰ACP CH2CSACP O CH2H3C 丁酰ACP NADPH + H+ NADP+ -烯脂酰ACP 还原酶 第41页/共72页 脂肪酸氧化和合成比较脂肪酸氧化和合成比较 RCH2CH2CH2C O Scarrier RCH2CHCHC O Scarrier RCH2CHCH2C O Scarrier HO RCH2CCH2C O Scarrier O RCH2CS O carrier 丙二酰 辅酶A 乙酰辅酶A 乙酰 辅酶A CO2 (CoA 或ACP) NADPH + H+ -H2O NADPH + H+ FAD H2O NA

22、D+ (L-) (D-) 合成 氧化降解 第42页/共72页 脂肪酸合成酶催化机理脂肪酸合成酶催化机理 ACP SH SCCH3 SH CH3CH2CH2CS CH3CH=CHCS CH3CHCH2CS SCCH2CCH3 SCCH2COO- Acetyl-CoA CoASH O 1 2SH 2SCCH3 O Malonyl-CoA CoA-SH O 3 CO2,2SH O NADP+ NADPH, H+ 4 OHO H2O5 O NADPH, H+ NADP+ O 2 SH 2 SCCH2CH2CH3 O 6 O 第43页/共72页 不饱和脂肪酸双键的生成不饱和脂肪酸双键的生成 CH2CSA

23、CP O CCH2 H OH -羟十碳酰ACP H2O CH3(CH2)5 CH2CSACP O CC H CH3(CH2)5 H -羟十碳酰ACP 脱水酶 第44页/共72页 甘油甘油-磷酸的合成 CHOH CH2OH CH2OH +ATP 甘油激酶 CHOH CH2OH CH2O P + ADP C CH2OH CH2O NADH + H+ CHOH CH2OH CH2O PP O 甘油甘油- -磷酸 二羟丙酮磷酸 NAD+ 甘油- -磷酸 甘油- -磷酸脱氢酶 第45页/共72页 脂肪的合成 RCOO- + CoASH 脂肪酸硫激酶 RCOSCoA CHOH CH2OH CH2O P +

24、 2RCOSCoA 甘油- -磷酸 CHOCOR CH2OCOR CH2O P + 2HSCoA 甘油磷酸 转酰基酶 磷脂酸 CHOCOR CH2OCOR CH2OH 甘油二脂 CHOCOR CH2OCOR CH2OCOR 磷脂酸 磷酸酶 H2O RCOSCoA 甘油二脂 转酰基酶 脂肪 第46页/共72页 磷脂的合成磷脂的合成（1） HOCH2CH2NH2+ATP P OCH2CH2NH2 + ADP 乙醇胺乙醇胺磷酸 HOCH2CH2N(CH3)3P OCH2CH2NH3(CH2)3 胆碱胆碱磷酸 ATP ADP 1. 乙醇胺或胆碱与ATP在激酶的作用下生成乙醇胺磷酸或胆碱磷酸 第47页/

25、共72页 磷脂的合成磷脂的合成（2） P OCH2CH2NH2 乙醇胺磷酸 P OCH2CH2NH3(CH2)3 胆碱磷酸 +CTP +CTP CDP-乙醇胺 CDP-胆碱 +PPi +PPi 2. 磷酸乙醇胺或磷酸胆碱与再和胞苷三磷酸（CTP）在转胞苷酶的作用下，生 成中间产物胞二磷乙醇胺或胞二磷胆碱 第48页/共72页 磷脂的合成磷脂的合成（3） CDP-乙醇胺+CHOCOR CH2OCOR CH2OH 甘油二脂 CHOCOR CH2OCOR CH2OP O OCH2CH2NH2 OH -CMP 磷脂酰乙醇胺 +CHOCOR CH2OCOR CH2OH 甘油二脂 CHOCOR CH2OCO

26、R CH2OP O OCH2CH2N(CH3)3 OH -CMP 磷脂酰胆碱 CDP-胆碱 3. 磷脂酰乙醇胺或磷脂酰胆碱的生成 第49页/共72页 磷脂的磷脂的另一合成合成途径（1） CHOCOR CH2OCOR CH2O P 磷脂酸 + CTPCHOCOR CH2OCOR CH2O CDP甘油二脂 CDP -Pi 第50页/共72页 磷脂的磷脂的另一合成合成途径（2） CHOCOR CH2OCOR CH2O CDP甘油二脂 CDP + CHNH2 CH2OH COOH 丝氨酸 CHOCOR CH2OCOR CH2OP OCH2CHCOOH OH O NH2 CHOCOR CH2OCOR C

27、H2OP OCH2CH2NH2 OH O CO2 CHOCOR CH2OCOR CH2OP OCH2CH2N(CH3)3 OH O 3 S-腺苷甲硫氨酸 3 S-腺苷半胱氨酸 磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱 第51页/共72页 五、胆固醇的代谢五、胆固醇的代谢 胆固醇的合成胆固醇的合成 胆固醇的转化胆固醇的转化 胆固醇的排泄胆固醇的排泄 第52页/共72页 胆固醇结构胆固醇结构 第53页/共72页 固醇类固醇类 固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物 环戊烷 菲 环戊烷多氢菲 AB CD 第54页/共72页 异戊二烯偶联异戊二烯偶联 第55页/共72页 固醇的异戊二烯来源固醇的异

28、戊二烯来源 HO 羊毛脂固醇 鲨烯 第56页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-甲羟戊酸的生成甲羟戊酸的生成 2 CH3COSCoA 乙酰辅酶A CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰辅酶A -OOC CH2CCH2C O SCoA CH3 OH -OOC CH2CCH2CH2OH CH3 OH -甲基- -羟戊二酸单酰辅酶A -甲基- -二羟戊酸 (MVA) 乙酰辅酶A CoASH + 2NADP+ 2NADPH + 2 H+ HMG-CoA 还原酶 CoASH 第57页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-异戊烯单元的生成异戊烯单元的生成 -OOC CH2CCH2CH2OH CH3 OH -甲基

29、- -二羟戊酸 (MVA) -OOC CH2CCH2CH2O CH3 OH 5-磷酸 MVA P -OOC CH2CCH2CH2O CH3 OH 5-焦磷酸 MVA PP -OOC CH2CCH2CH2O CH3 O PP 3-磷酸-5-焦磷酸 MVA P CH2 CCH2CH2O CH3 PP CH3CCH2CH2O CH3 PP 异戊烯基焦磷酸酯 二甲基丙烯基焦磷酸酯 ATP ADP ATP ADP ATP ADP CO2, Pi 第58页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-焦磷酸法呢酯的生成焦磷酸法呢酯的生成 CH2 CCH2CH2O CH3 PPCH3CCH2CH2O CH3 PP 异异

30、戊戊烯烯基基焦焦磷磷酸酸酯酯二二甲甲基基丙丙烯烯基基焦焦磷磷酸酸酯酯 + CH2CC CH2O CH3 PPCH3CCH2CH2 CH3 H 焦焦磷磷酸酸牜牜尤尤彡彡牛牛儿儿酯酯 CH2CC CH2 CH3 CH3CCH2CH2 CH3 H CH2CCCH2O CH3 PP H 焦焦磷磷酸酸法法呢呢酯酯 CH2 CCH2CH2O CH3 PP PPi PPi 第59页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-焦磷酸法呢酯二聚焦磷酸法呢酯二聚 CH2O P CH2O P P P CH2O P C P H PPi, H+ 焦磷酸法呢酯 焦磷酸法呢酯 前鲨烯焦磷酸酯 第60页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成

31、-鲨烯的生成鲨烯的生成 CH2 O P C P H 前鲨烯焦磷酸酯 C CH2 HH CH2 CH2 鲨烯 PPi NADPH NADP+ 第61页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-鲨烯的鲨烯的氧化氧化 鲨烯 O O2 + NADPH + H+ H2O + NADP+ 鲨烯单氧化酶 鲨烯-2,3-氧化物 第62页/共72页 胆固醇合成胆固醇合成-羊毛脂固醇的生成羊毛脂固醇的生成 3 2 O 鲨烯-2,3-氧化物 HO CH3H H H H3CCH3 CH3CH3 HO CH3 CH3 H3CCH3 CH3 羊毛脂固醇 环化酶 H+ 35 10 1 8 9 14 13 11 17 20 21 25 HO 19 18 AB C D 胆固醇 多步反应 第63页/共72页 正常人正常人(70kg)存储的代谢物的能量存储的代谢物的能量 代谢物代谢物能量能量 （kJ/g） 干重干重 （g） 可获能量可获能量 （kJ） 脂肪脂肪（脂肪组织脂肪组织