基础生物化学第7章

1、 本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径径-氧化和从头合成途径氧化和从头合成途径，了解脂类物，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。质的功能和其他的氧化分解途径。目录第一节 生物体内的脂类第二节 脂肪的分解代谢第三节 脂肪的生物合成第四节 乙醛酸循环第五节 磷脂和糖脂的代谢第六节 胆固醇的代谢脂类单单 纯纯 脂脂 类类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COR1COR2COR3复复 合合

2、 脂脂 类类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-甘油非非 皂皂 化化 脂脂 类类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）甾醇类（固醇）（2） 萜类化合物一、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

3、（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脂类的消化吸收和运转三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用一、一、脂脂 肪肪 的的 水水 解解二、二、甘甘 油油 的的 转转 化化不饱和不饱和及及奇数碳链奇数碳链脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化五、五、酮体的代谢酮体的代谢CH3-(CH2)n - CH2 - CH2 -COOH 脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解甘甘 油油 的的 转转 化化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶

4、脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化作用氧化作用（3） -氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程、氧化过程1、-氧化作用的概念及试验证据（1） 脂肪酸的活化和转运脂肪酸的活化和转运（2） -氧化的生化过程-氧化作用的概念及试验证据氧化作用的概念及试验证据 概概 念念 试验证据试验证据 19041904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验狗的实验结果，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，既乙酰CoA，该过程称作-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-

5、COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸的活化和转运脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转 肉毒碱的作用酯酰酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO- COO-肉毒碱肉毒碱酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱 O OR-CR-C N+(CH N+(CH3 3) )3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2

6、COO- COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHADP+PPiADP+PPiCoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体-氧化的生化历程氧化的生化历程 a a、脱氢、脱氢b b、水化、水化c c、再脱氢、再脱氢 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2CSCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+|d d、硫解、硫解|

7、-氧化的主要生化反应氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA OR-CScoA脂酰CoA OCH3CSCoA 乙酰CoA|+2-烯酰CoA水化酶 -羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶H2O CoASHNAD +NADHFAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA-羟脂酰CoA| O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA| 氧氧化化的的生生化化历历程程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoACoA -烯脂酰烯脂酰CoA

8、 CoA 水化酶水化酶 -羟脂酰羟脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶 -酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA-氧化过程中能量的释放及转换效率氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：净生成：131 131 2 = 2 = 129 ATP129 ATP例：软脂酸例：软脂酸7 7次次-氧

9、化氧化8 乙酰乙酰CoACoACHCH3 3(CH2)(CH2)1414COOHCOOH7 7 NADHNADH7 7 FADHFADH2 212 ATP12 ATP 3 ATP3 ATP 2 ATP2 ATP 96 ATP96 ATP21 ATP21 ATP14 ATP14 ATP131 ATP131 ATP能量转换率能量转换率 4040脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧脂肪酸氧化作用发生化作用发生在在-碳原子碳原子上，上，分解出分解出COCO2 2，生成比，生成比原来少一个原来少一个碳原子的脂碳原子的脂肪酸，这种肪酸，这种氧化作用称氧化作用称为为-氧化作氧化作用。用。R RCHC

10、H2 2COOCOO- -R RCH(OH)CH(OH)COOCOO- -R RCOCOCOOCOO- -R RCOOCOO- -CO2O2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+R RCH(OOH)CH(OOH)COOCOO- -（氢过氧脂狻）（氢过氧脂狻）CO2R RCHOCHOO2NAD +NADH +H+过氧化羟化 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪氧化指脂肪酸在混合功能氧酸在混合功能氧化酶等酶的催化化酶等酶的催化下其末端甲基下其末端甲基（-端）经氧端）经氧化转变成羟基，化转变成羟基，继而再氧化成羧继而再氧化成羧基，从而形成基，从而形成，-二羧酸二羧酸的过程的过程。CHCH3 3

11、(CH(CH2 2)n COO)n COO- -HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO- -OHCOHC(CH(CH2 2)n COO)n COO- - -OOCOOC(CH(CH2 2)n COO)n COO- -O2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶油酰基的氧化作用油酰基油酰基CoACoA（ 9 9 18 18：1 1） CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6CH3-CO-CoAC

12、H3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoAHH 2 2- -反反- - 十二碳烯酰十二碳烯酰CoA CoA -氧化氧化, ,三次循环三次循环烯酯酰烯酯酰CoACoA异构酶异构酶烯酯酰烯酯酰CoACoA水化酶水化酶再开始再开始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA 3 3- -顺顺- - 十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoACoA H H乙醛酸循环乙醛酸循环1、乙醛酸循环的生化历程4 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(自学)2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系CoASH柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸

13、循乙醛酸循环反应历环反应历程程NAD +NADH苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成合成酶酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸乙醛酸循环总反应式及其乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系与糖异生的关系2 2乙酰乙酰 CoA + NAD + NAD+ + 琥珀酸琥珀酸+ 2CoASH + NADH + H+ 2CoASH + NADH + H+ +草酰乙酸草酰乙酸糖异生糖异生脂肪代谢和糖代谢的关脂肪代谢和糖代谢的关系系延胡索

14、酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸循三羧酸循环环乙醛酸乙醛酸循环循环甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸丙酮酸合合成成植物和微生物ATP、CoASH丙酸的代谢甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶变位酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2 生物素生物素CoB12酮体的生成酮体的分解生成酮体的意义 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoA,CoA,在肌肉中进在肌肉中进入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成

15、乙酰入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙酰乙酸、乙酸、-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。酮体。酮体的生成羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH -氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮 -羟丁羟丁酸酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶CoASH酮体的分解乙酰

16、乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH -氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2 -羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸甘甘 油油 的的 转转 化化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶1、软脂酸的从头合成软脂酸的从头合成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（自学饱和脂肪酸的合成（自学)（1）乙酰乙酰CoA运转运转柠檬酸循环柠檬酸循环（2）脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸生物合成的反应

17、历程（3）脂肪酸合成酶复合体系脂肪酸合成酶复合体系和和脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)乙酰乙酰CoACoA从线粒体内至胞液的运转从线粒体内至胞液的运转丙二酸单酰丙二酸单酰COACOA的形成的形成：| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰单酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA 羧化酶生物素羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图式图CO2COO-脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯

18、基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺乙酰乙酰ACPACP的形成的形成：OCH3C-SACP+酶-SH OCH3C-SCoA |ACPCoA OCH3C-SACP|乙酰转酰酶|OCH3C-S-酶|丙二酸单酰丙二酸单酰ACPACP的形成的形成：| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰单酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素脂肪酸合成酶系结构模式中央巯基SH外围巯基SHACP乙酰CoA:ACP转移酶 丙二酸单酰CoA

19、: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 脂脂肪肪酸酸从从头头合合成成的的生生化化历历程程b、缩合缩合c、还原、还原d、脱水、脱水a a、丙二酸单酰丙二酸单酰ACP的形成的形成 OR-CSACP OCH3CSACP|+|e、还原、还原 OH O R-CH-CH2CSACP O O R-C-CH2 - CSACP R-CH=CH-C-SACP | R-CH - CH2 - C-SACP|软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S

20、|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA 丙二单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH2OCO2软脂酸H2O进位链的延伸水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH丁酰丁酰CoACoA CH3 CH2CH2C-SACP O CH3COCH2C-SACP SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP| OCH3CSACP乙酰乙酰ACPACP|+-羟丁酰羟丁酰ACPACP脱水酶脱水酶 -酮丁酰酮丁酰ACPACP还原酶还原酶 NAD P+NADPHCoASH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸单酰丙二酸单酰-ACP-ACP| OH OCH3

21、-CH-CH2-C-S-ACP-羟丁酰羟丁酰-ACP-ACP| OCH3CH CH-C-S-ACP=,-,-烯丁酰烯丁酰ACPACP|H2O -烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸生物合成的反应历程-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3COCH2C0-SACP 丁酰丁酰ACPACPCH3CH(OH) CH2C0-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP-羟丁酰羟丁酰ACPACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2 + ACPC2C2

22、C2C2C2C2NADPHNAD P+NADP+NADPHH H2 2O O CH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP（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。脂肪酸碳链延长的不同方式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CoACoA CoA ACPNAD(P)H NADPH NADPH 不明确(1)(1)需氧途径需氧途径（2 2）厌氧途径厌氧途径 是厌

23、氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式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发生在脂肪酸从头合成的过程中, ,当生成当生成 、 - -羟葵酰羟葵酰-ACP-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成时，由专一的脱水酶催化脱水，生成 、 - -稀葵酰稀葵酰-ACP-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。单不饱和脂肪酸。NADPH+H+NADP+FAD2Fe去饱和酶RCH2-CH2-RCHCH-2e2e2e2eO2+4H+2H2O4e（黄素蛋白）动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸

24、甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶动植物中不饱和脂肪酸合成的比较脂肪酸的脂肪酸的氧化和从头合成的异同氧化和从头合成的异同磷脂酶的作用部位磷脂酶磷脂酶 C磷脂酶磷脂酶 D磷脂酶磷脂酶 A2(B2)磷脂酶磷脂酶 A1(B1)HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶ATPADPCTPPPi胆碱激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP- OCH2CH2N(CH3)3CDP-胆碱CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CTPPPiPP磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）CDP-乙醇胺CMP磷脂酰胆

25、碱（脑磷脂）葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1，2-甘油二酯脂酰CoACoACDP-胆碱CMP甘油三酯2 RCOCoA2 CoAPi转酰酶磷酸酯酶转移酶1、糖脂的合成、糖脂的合成2、糖脂的分解、糖脂的分解糖脂的代谢胆固醇的代谢胆固醇的代谢一、胆固醇的合成二、胆固醇的转化胆固醇合成 同位同位素示踪实素示踪实验证明，验证明，复杂的胆复杂的胆固醇分子固醇分子能在动物能在动物体内由小体内由小分子物质分子物质乙酸缩合乙酸缩合而成，乙而成，乙酰酰CoA为为合成胆固合成胆固醇的原料醇的原料。胆固醇的转化 动动物体内物体内胆固醇胆固醇可转变可转变成类固成类固醇如：醇如：孕酮、孕酮、肾上腺肾上腺皮质激皮质激素、雌素、雌

26、激素、激素、VitD3胆胆酸等。酸等。问答题 1、从以下几方面比较饱脂肪酸的-氧化与生物合成的异同：反应的亚细胞定位，酰基载体，C2单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。 2、简述油料作物种子萌发脂肪转化成糖的机理。名词解释氧化氧化 氧化ACP 乙醛酸循环脂肪酸氧化和从头合成的关系a. 两条途径运行方向相反两条途径运行方向相反 氧化：每经历一次氧化：每经历一次脱氢、加水、脱氢、裂解脱氢、加水、脱氢、裂解的循的循环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰CoA。 从头合成：每经历一次从头合成：每经历一次缩合

27、、还原、脱水、还原缩合、还原、脱水、还原的的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。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两条途径的中间产物基本相同脂类一、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脂类的消化吸收和运转一、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脂类的消化吸收和运转甘甘 油油 的的 转转 化化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶丁酰丁酰CoACoA CH3 CH2CH2