脂类的代谢简

1、第一页，共47页幻灯片脂类是生物体内一大类重要的有机化合物。脂类是生物体内一大类重要的有机化合物。共同的物理性质：共同的物理性质： 不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂(如氯仿、如氯仿、乙醚、丙酮等乙醚、丙酮等)中。中。分类：分类： 脂肪脂肪(中性脂肪中性脂肪)和类脂两类，后者又包括磷脂、和类脂两类，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。这些脂类不但化学结构有差异，而且具糖脂、固醇等。这些脂类不但化学结构有差异，而且具有不同的生物功能。有不同的生物功能。第二页，共47页幻灯片脂肪的生物功能：脂肪的生物功能：n在体内氧化放能，供给机体利用；在体内氧化放能，供给机体利用；n作为

2、生物体对外界环境的屏障；作为生物体对外界环境的屏障；n帮助食物中脂溶性维生素帮助食物中脂溶性维生素(A、D、E、K)的吸收；的吸收；n构成生物膜的重要结构组分；构成生物膜的重要结构组分；n此外，一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维此外，一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。生素、激素等生物功能的脂溶性物质。第三页，共47页幻灯片广泛存在于动物、植物和微生物中的广泛存在于动物、植物和微生物中的脂肪酶脂肪酶能催化脂肪逐步水解能催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油。产生脂肪酸和甘油。第四页，共47页幻灯片 生物体内存在着对磷脂生物体内存在着对磷脂分子的不同部位进行

3、水解的分子的不同部位进行水解的磷脂酶。参与磷脂分解的酶磷脂酶。参与磷脂分解的酶主要有磷脂酶主要有磷脂酶A1、A2、磷脂、磷脂酶酶B1、B2、磷脂酶、磷脂酶C、磷脂酶、磷脂酶D等等 第五页，共47页幻灯片(一一)甘油的氧化甘油的氧化第六页，共47页幻灯片(二二)脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用1-氧化的反应过程氧化的反应过程(1)脂肪酸的激活脂肪酸的激活：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解的第一步。脂肪酸先与的第一步。脂肪酸先与ATP形成脂酰形成脂酰-磷酸腺苷。脂酰磷酸腺苷。脂酰-磷酸腺苷再磷酸腺苷再与辅酶与辅酶A化合，生成脂酰辅酶化合，生成脂酰

4、辅酶A。1分子脂肪酸活化消耗分子脂肪酸活化消耗2个高能磷酸键，相当于个高能磷酸键，相当于2分子分子ATP！ 第七页，共47页幻灯片(2)脱氢：脂酰辅酶脱氢：脂酰辅酶A经脂酰辅酶经脂酰辅酶A脱氢酶的催化，脱去两个脱氢酶的催化，脱去两个H变成一变成一个带有反式双键的个带有反式双键的2-反反-烯脂酰辅酶烯脂酰辅酶A；这一反应需要黄素腺嘌；这一反应需要黄素腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸(FAD)作为氢的载体作为氢的载体。(3)加水：加水：2-反反-烯脂酰辅酶烯脂酰辅酶A经过水化酶的催化，变成经过水化酶的催化，变成 -羟脂酰羟脂酰辅酶辅酶A。第八页，共47页幻灯片(4)脱氢：脱氢：L(+)-羟脂酰辅酶羟脂酰辅

5、酶 A经经 -羟脂酮辅酶羟脂酮辅酶 A脱氢酶及辅酶脱氢酶及辅酶 NAD的催化，脱去两个的催化，脱去两个 H而变成而变成-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶A。(5)硫解：最后一个步骤是硫解：最后一个步骤是-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶A经另一分子辅酶经另一分子辅酶A的分解的分解(硫酯解酶参加硫酯解酶参加)生成一分子生成一分子乙酰辅酶乙酰辅酶A及一分子碳链短两个碳原子及一分子碳链短两个碳原子的脂酰辅酶的脂酰辅酶A。第九页，共47页幻灯片第十页，共47页幻灯片2肉毒碱的作用肉毒碱的作用第十一页，共47页幻灯片第十二页，共47页幻灯片3脂肪酸脂肪酸-氧化过程中的能量转变氧化过程中的能量转变以软脂酸以软脂酸(C15H31C

6、OOH)为例：为例：软脂酸完全氧化成乙酰辅酶软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过共经过 7次次-氧化，生成氧化，生成7个个FADH2、 7个还原型个还原型NAD 8个乙酰辅酶个乙酰辅酶A7molFADH2和和7mol还原型还原型NAD可提供可提供27+37=35molATP8mol乙酰辅酶乙酰辅酶A彻底氧化则可生成彻底氧化则可生成128=96molATP。 在软脂酸氧化开始生成软脂酰辅酶在软脂酸氧化开始生成软脂酰辅酶A的过程中曾耗去的过程中曾耗去2molATP，如此每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成如此每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成35+96-2=129molATP。 第十三页

7、，共47页幻灯片22123212nn第十四页，共47页幻灯片4不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化单双键脂肪酸：油酸单双键脂肪酸：油酸(C18)、软脂烯酸、软脂烯酸(C16) 多双键脂肪酸多双键脂肪酸 ：亚油酸：亚油酸(C18) -氧化的前三轮正常进行，切掉三个二碳单位以后，生成一个带氧化的前三轮正常进行，切掉三个二碳单位以后，生成一个带有两个顺式双键的有两个顺式双键的3,6十二碳烯酸。此酸在烯脂酰异构酶催化下双十二碳烯酸。此酸在烯脂酰异构酶催化下双键移位，将顺键移位，将顺3化合物转变成反化合物转变成反2顺顺6烯脂酰辅酶烯脂酰辅酶A，这样，这样-氧氧化又可以顺利进行两轮，再切掉两个二碳单位，就

8、形成了顺化又可以顺利进行两轮，再切掉两个二碳单位，就形成了顺2八八碳烯脂酰辅酶碳烯脂酰辅酶A。 第十五页，共47页幻灯片(三三)脂肪酸氧化的其他途径脂肪酸氧化的其他途径1奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化第十六页，共47页幻灯片2-氧化和氧化和-氧化氧化-氧化：氧化：长链脂肪酸的长链脂肪酸的-碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生成成-羟脂酸。羟脂酸可转变为酮酸，然后氧化脱羧转变为少羟脂酸。羟脂酸可转变为酮酸，然后氧化脱羧转变为少一个碳原子的脂肪酸。一个碳原子的脂肪酸。-氧化：氧化：脂肪酸的末端甲基脂肪酸的末端甲基(-端端)可经氧化作用后转变为可经氧化作用后转变

9、为-羟脂酸，羟脂酸，然后再氧化成然后再氧化成，-二羧酸进行二羧酸进行-氧化。此途径称为氧化。此途径称为-氧化，在肝脏氧化，在肝脏和植物细菌中均可进行。和植物细菌中均可进行。 第十七页，共47页幻灯片(四四)酮体的生成和利用酮体的生成和利用1酮体的生成酮体的生成 在肝脏中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰辅酶在肝脏中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰辅酶A可以缩可以缩合成乙酰乙酰辅酶合成乙酰乙酰辅酶A；乙酰乙酰辅酶；乙酰乙酰辅酶A再与一分子乙酰辅酶再与一分子乙酰辅酶A缩合缩合成成-羟羟-甲基戊二酰辅酶甲基戊二酰辅酶A(HMGCoA)，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰乙酸在肝脏线粒体

10、中可还原生成乙酸在肝脏线粒体中可还原生成-羟丁酸。乙酰乙酸还可以脱羧生成羟丁酸。乙酰乙酸还可以脱羧生成丙酮。丙酮。 乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，统称为羟丁酸和丙酮，统称为酮体酮体。第十八页，共47页幻灯片第十九页，共47页幻灯片2酮体的氧化酮体的氧化 在肝脏中形成的乙酰乙酸和在肝脏中形成的乙酰乙酸和-羟丁酸进入血液循环后送至肝外组羟丁酸进入血液循环后送至肝外组织，主要在织，主要在心脏、肾脏、脑及肌肉心脏、肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化。中通过三羧酸循环氧化。 -羟丁酸：羟丁酸： 首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰辅酶首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰辅酶A转硫酶转硫酶(在心肌、在心肌、

11、骨肌、肾、肾上腺组织中骨肌、肾、肾上腺组织中)或乙酰乙酸硫激酶或乙酰乙酸硫激酶(骨骼肌、心及肾等组骨骼肌、心及肾等组织中织中)的作用下，生成乙酰乙酰辅酶的作用下，生成乙酰乙酰辅酶A，再与第二个分子辅酶，再与第二个分子辅酶A作用作用形成两分子乙酰辅酶形成两分子乙酰辅酶A，乙酰辅酶，乙酰辅酶A再依前述途径氧化。再依前述途径氧化。第二十页，共47页幻灯片乙酰乙酸乙酰乙酸 ：丙酮：丙酮： 随尿排出外；有一部分直接从肺部呼出；丙酮在体内也可转随尿排出外；有一部分直接从肺部呼出；丙酮在体内也可转变成丙酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以氧化，也可以合成糖变成丙酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以氧化，也可以合成糖

12、原。原。 第二十一页，共47页幻灯片生理意义：生理意义：长期饥饿，糖供应不足时，脂肪酸被大量动用，生长期饥饿，糖供应不足时，脂肪酸被大量动用，生成乙酰成乙酰 CoA氧化供能，但象脑组织不能利用脂肪酸，因氧化供能，但象脑组织不能利用脂肪酸，因其不能通过血脑屏障，而酮体溶于水，分子小，可通过其不能通过血脑屏障，而酮体溶于水，分子小，可通过血脑屏障，故此时肝中合成酮体增加，转运至脑为其供血脑屏障，故此时肝中合成酮体增加，转运至脑为其供能。但在正常情况下，血中酮体含量很少。能。但在正常情况下，血中酮体含量很少。严重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸转化严重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸

13、转化生成大量酮体，超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升生成大量酮体，超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可致酮症酸中毒。高，可致酮症酸中毒。 第二十二页，共47页幻灯片第二十三页，共47页幻灯片线粒体内线粒体内胞液胞液CoA-SH酰基载体蛋白酰基载体蛋白ACP相互独立的多酶体系相互独立的多酶体系复合体多酶体系复合体多酶体系乙酰乙酰CoA丙二酸单酰丙二酸单酰CoANAD+，FADNADPHH+-羟酰基为羟酰基为L-构型构型-羟酰基为羟酰基为D-构型构型C18以下脂肪酸以下脂肪酸C16的软脂酸的软脂酸 第二十四页，共47页幻灯片(一一)甘油甘油-磷酸的生物合成磷酸的生物合成第二十五页，共4

14、7页幻灯片(二二)脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成1从头合成从头合成 乙酰乙酰CoA羧化酶为别构酶，当缺乏别构剂柠檬酸时，即无羧化酶为别构酶，当缺乏别构剂柠檬酸时，即无活性。只有别构部位结合柠檬酸后，才有活性。胞液中活性。只有别构部位结合柠檬酸后，才有活性。胞液中柠檬酸柠檬酸浓度浓度是脂肪酸合成的最重要的调节物。是脂肪酸合成的最重要的调节物。第二十六页，共47页幻灯片 丙二酰辅酶丙二酰辅酶 A(C3片段片段)与乙酰辅酶与乙酰辅酶A(C2片段片段)缩合，然后脱缩合，然后脱羧生成乙酰乙酰基羧生成乙酰乙酰基(C4片段片段)；丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用；丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用下从辅酶下从辅

15、酶A转移到一种蛋白质，即酰基载体蛋白转移到一种蛋白质，即酰基载体蛋白(ACP)上。上。 第一步反应：第一步反应：第二十七页，共47页幻灯片 乙酰乙酰乙酰乙酰ACP在以在以NADPH为辅酶的为辅酶的-酮脂酰酮脂酰ACP还原酶作用还原酶作用下被还原。下被还原。第二步反应：第二步反应：第二十八页，共47页幻灯片 -羟丁酰羟丁酰ACP在在-羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶的作用下脱水生成脱水酶的作用下脱水生成-烯丁酰烯丁酰-ACP。第三步反应：第三步反应：第二十九页，共47页幻灯片 -烯丁酰烯丁酰ACP再在再在-烯脂酰烯脂酰ACP还原酶作用下生成丁酰还原酶作用下生成丁酰ACP。第四步反应：第四步反应：第三十页

16、，共47页幻灯片第三十一页，共47页幻灯片根据根据Lynen的研究，脂肪酸合成的反应机理如下：的研究，脂肪酸合成的反应机理如下：开始时，乙酰基通过脂酰转移酶的作用转移到多酶体系的周围开始时，乙酰基通过脂酰转移酶的作用转移到多酶体系的周围SH基上基上(-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶活性部位半胱氨酸合成酶活性部位半胱氨酸SH基基)，而丙二酰基则通过丙二酰转移酶的作用转移到中央而丙二酰基则通过丙二酰转移酶的作用转移到中央SH基上基上(ACP的辅基的辅基泛酰巯基乙胺泛酰巯基乙胺4-磷酸的磷酸的SH基基)，然后通过然后通过-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶作用，将乙酰基转移到脱羧后的合成酶作用，将乙酰基转移到脱羧后

17、的丙二酰残基中的次甲基上形成乙酰乙酰丙二酰残基中的次甲基上形成乙酰乙酰-ACP、经还原、脱水，再、经还原、脱水，再还原形成相应的饱和脂酰基还原形成相应的饱和脂酰基-ACP。饱和脂酰基转移到周围饱和脂酰基转移到周围SH基上，一个新的丙二酰基又转移到中央基上，一个新的丙二酰基又转移到中央SH基上使上述过程重复进行。基上使上述过程重复进行。 第三十二页，共47页幻灯片第三十三页，共47页幻灯片第三十四页，共47页幻灯片2线粒体线粒体(或或“微粒体微粒体”)中的合成中的合成线粒体：线粒体： 可以进行与脂肪酸可以进行与脂肪酸-氧化相似的逆向过程，使得一些脂肪酸碳氧化相似的逆向过程，使得一些脂肪酸碳链链(

18、C16)加长。在此过程中缩合酶先使脂酰辅酶加长。在此过程中缩合酶先使脂酰辅酶A与乙酰辅酶与乙酰辅酶A缩合缩合形成形成-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶A，再经还原型辅酶，再经还原型辅酶和还原型辅酶和还原型辅酶供氢还原供氢还原产生比原来多产生比原来多 2个碳原子的脂酰辅酶个碳原子的脂酰辅酶A，后者尚可通过类似过程，后者尚可通过类似过程，并重复多次而加长碳链并重复多次而加长碳链(延长至延长至C24)。微粒体：微粒体： 利用丙二酰辅酶利用丙二酰辅酶A加长碳链，还原过程需还原型辅酶加长碳链，还原过程需还原型辅酶供氢供氢，中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰载体蛋白为核心的，中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰载体蛋白为核心的多酶复合体系。多酶复合体系。第三十五页，共47页幻灯片3不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成 软脂酸和硬脂酸是动物组织中最常见的单双键不饱和脂肪酸软脂软脂酸和硬脂酸是动物组织中最常见的单双键不饱和脂肪酸软脂烯酸烯酸(16C)和油酸和油酸(18C)的前体。双键通过脂酰辅酶的前体。双键通过脂酰辅酶A加氧酶所催化加氧酶所催化的氧化反应引入脂肪酸链。的氧化反应引入脂肪酸链。第三十六页，共47页幻灯片第三十七页，共47页幻灯片(三三)脂肪的合成脂肪的合成第三十八页，共47页幻灯片第三十九页，共47页幻灯片磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成途径：磷脂酰