《脂类的代谢与合成》生物化学课件

1、第十一章 脂类的代谢与合成第一节 脂类的酶促水解 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的合成 第一节 脂类的酶促水解1能量来源：结构物质：如磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要结构物质功能物质：如脂肪能够帮助食物中脂溶性维生素的吸收脂类的作用第一节 脂类的酶促水解2一、脂肪的分解二、磷脂的分解 三、胆固醇酯的分解 一、脂肪的分解脂肪CH2OCOR1CHOCOR2CH2OCOR3R1COOCH2OHCHOCOR2CH2OCOR3CH2OHCHOCOR2CH2OHCH2OHCHOHCH2OHR3COOR2COO甘油一酯甘油甘油二酯+三酰甘油脂肪 酶二酰甘油脂肪 酶单酰甘油脂肪 酶第一步的脂肪酶对激

2、素敏感，是限制酯解速度的限速酶二、磷脂的分解磷脂酶A1(B1)磷脂酶A2(B2)磷脂酶C磷脂酶D参加磷脂分解的酶主要有磷脂酶A1、A2、B1、B2、C和D等。它们对磷脂分子的不同部位进行水解2南大P361三、胆固醇酯的分解胆固醇酯可由胆固醇酯酶水解为胆固醇和脂肪酸。第二节 脂肪的分解代谢一、甘油的氧化 二、脂肪酸的氧化 三、脂肪酸氧化的其他途径四、酮体的生成和利用 一、甘油的氧化NADH+H+NAD+ATPADP甘油激酶磷酸酶磷酸甘油脱氢酶EMP逆行EMP顺行6P葡萄糖葡萄糖糖原丙酮酸乙酰COACO2H2O能量甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮3磷酸甘油醛二、脂肪酸的氧化1实验1knoop于1904年开

3、始用苯环作为标记，追踪脂肪酸在动物体内的转变过程。实验前提：动物体缺乏降解苯环的能力。实验方案：用五种含碳原子数目不同1、2、3、4、5的苯脂酸饲养动物，收集尿液分析。实验结果：动物食进的苯脂酸含有奇数碳原子苯基的碳原子不计排出马尿酸；而食进的苯脂酸含有偶数碳原子那么排出苯乙尿酸。-氧化的实验证据1二、脂肪酸的氧化1实验2-氧化的实验证据2马尿酸苯乙尿酸二、脂肪酸的氧化2实验3实验结论：动物体在进行脂肪酸降解时，是从羧基端的 位碳原子开始，逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个个地撤除。在这些实验的根底上，他提出了脂肪酸的 氧化学说。-氧化的实验证据3二、脂肪酸的氧化3(概念R1CH2

4、CH2CH2CH2 CH2COOH 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子发生氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化。二、脂肪酸的氧化41944年Leloir证实脂肪酸可以在无细胞体系中氧化。Lehniger指出肝脏细胞线粒体中脂肪酸的氧化包含有“活化的乙酸参与。1951年Lynen利用酵母进行研究，证实“活化的乙酸是乙酰COA。1954年脂肪酸氧化作用的根本过程已完全搞清。关于-氧化的研究的经历：二、脂肪酸的氧化5目录一氧化的反响过程二氧化作用的要点 三氧化过程中的能量转变一氧化的反响过

5、程1脂肪酸的活化 2脂肪酸经线粒体膜外至膜内的转运 3脂肪酸氧化作用的步骤 1脂肪酸的活化1(反响1脂肪酸进入细胞后，首先被活化，形成脂酰COA衍生物。脂酰COA合成酶脂肪酸脂酰磷酸腺苷ATPAMP1脂肪酸的活化1(反响2脂酰磷酸腺苷脂酰COA1脂肪酸的活化2(酶内质网脂酰辅酶A合成酶acyl-COA synthetase，也称硫激酶，可活化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸。线粒体脂酰辅酶A合成酶，可活化具有4-10个碳原子的中链或短链脂肪酸，催化的反响需ATP参加 。细胞内有两种活化脂肪酸的酶：2脂肪酸经过线粒体膜1总脂肪酸的氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。中短碳链脂肪酸可以直接

6、穿过线粒体膜进入线粒体内膜。长链脂肪酸在肉碱的协助下进入线粒体内氧化。肉碱是一种载体，可将脂肪酸以脂酰基形式从线粒体膜外转运到膜内。2脂肪酸经过线粒体膜2肉碱肉碱L羟基三甲基铵基丁酸 2脂肪酸经过线粒体膜3机制肉碱脂酰COACOA脂酰肉碱 载 体移位酶细胞质一侧线粒体基质一侧线粒体内膜脂酰COACOA肉碱脂酰肉碱脂肪酸透过线粒体膜的机制2脂肪酸经过线粒体膜4反响肉碱脂酰COA脂酰肉碱=03脂肪酸氧化作用的步骤1反式烯脂酰CoA1，脱氢脂酰CoA-和-碳原子上各脱去一个氢原子3脂肪酸氧化作用的步骤2 L(+)-羟脂酰CoA2，水化反式烯脂酰CoA3脂肪酸氧化作用的步骤3 3，再脱氢-酮脂酰CoA

7、L(+)-羟脂酰CoA3脂肪酸氧化作用的步骤4 -酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以重复上述反响过程，一直到完全分解成乙酰CoA。4，硫解二氧化作用的要点1脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗1个ATP分子的二个高能键，其活化的脂酰COA合成酶在线粒体外。2脂酰COA合成酶在线粒体外活化的长链脂酰COA需经肉碱携带，在肉碱转移酶I催化下进入线粒体氧化。3所有脂肪酸氧化的酶都是线粒体酶。4氧化包括脱氢水化脱氢硫解4个复重步骤。第1步氢转递 FADFADH2 H2O+2ATP三氧化过程的能量转变1第2步氢转递 NAD+

8、NAD+H+ H2O+3ATP 呼吸链生成的乙酰辅酶A 12ATP 呼吸链三羧酸循环三氧化过程的能量转变2氧化经过7次，生成： 7个FADH2 = 27个ATP 7个NADH = 37个ATP 8个乙酰COA=128个ATP 共计131个ATP软脂酸开始氧化生成软脂酰COA时消耗2个ATP，所以，产生129个ATP以软脂酸C15H31COOH为例三、脂肪酸氧化的其他途径1不饱和脂肪酸的氧化2奇数碳链脂肪酸的氧化3氧化和氧化 南大P380381自学四、酮体的生成和利用1脂肪酸氧化所生成的乙酰COA在肝脏中可有两条途径：1通过三羧酸循环氧化成CO2、H20，同时产生能量2生成酮体四、酮体的生成和利

9、用21酮体的生成 2酮体的氧化分解1酮体的生成1在肝脏中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰辅酶A可以缩合成乙酰乙酰COA；乙酰乙酰COA再与一分子乙酰COA缩合成羟甲基戊二酰COA；后者裂解成乙酰乙酸。乙酰乙酸还可以脱羧生成酮体丙酮、 羟丁酸 。1酮体的生成2酮体2酮体的氧化分解1，在肝脏中形成的乙酰乙酸和羟丁酸入血液循环到心、胃、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化。羟丁酸首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰COA转硫酶心肌、骨骼肌、肾、肾上腺组织中或乙酰乙酸硫激酶骨骼肌、心及肾等组织中的作用下，生成乙酰乙酰COA，再与第二个分子COA作用形成两分子乙酰COA。乙酰COA进入三羧酸循环而氧化。2，酮体的另

10、一化合物丙酮除随尿排出外，有一局部直接从肺部呼出。丙酮在体内也可转变成丙酮酸或甲酰及乙酰基。丙酮酸可以氧化，也可以合成糖原。南大P383图10142酮体的氧化图解1CH3COCH2COO OOCCH2CH2COSCOA琥珀酰辅酶A转硫酶CH3COCH2COSCOA OOCCH2CH2COO 乙酰乙酸琥珀酰辅酶A乙酰乙酰辅酶A琥珀酸2酮体的氧化图解2CH3COCH2COO COASHATP乙酰乙酸硫激酶CH3COCH2COSCOA AMP PPi乙酰乙酸乙酰乙酰辅酶ACH3COCH2COSCOA COASH2CH3COASH乙酰乙酰辅酶A辅酶A乙酰辅酶A辅酶A脂肪的分解代谢总结脂肪代谢主要途径南

11、大P366图103 第三节 脂肪的合成一，甘油的生物合成二，脂肪酸的生物合成三，脂肪的生物合成第三节 脂肪的合成1由糖酵解产生的磷酸二羟丙酮复原而成2脂肪水解产生的甘油与ATP作用而成 一、甘油的生物合成 磷酸甘油的合成一、甘油的生物合成方式11由糖酵解产生的磷酸二羟丙酮复原而成CH2O- PC=OCH2OHNADH+H+NAD +CH2O- POHC=OCH2OH磷酸二羟丙酮甘油磷酸脱氢酶L- 磷酸甘油一、甘油的生物合成2方式22脂肪水解产生的甘油与ATP作用而成 ATPADPCH2O- POHC=OCH2OH甘油磷酸激酶L- 磷酸甘油CH2OHOHCHCH2OH甘油二、脂肪酸的生物合成一饱

12、和脂肪酸的生物合成二不饱和脂肪酸的生物合成一饱和脂肪酸的生物合成1由非线粒体酶系细胞浆酶合成从头合成 2饱和脂酸碳链延长的合成途径1由非线粒体酶系从头合成1(1)生物机体脂类合成是十分活泼的，特别在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰辅酶A，其合成与氧化降解步骤完全不同，合成是在胞液中进行，需CO2和柠檬酸参加。 乙酰辅酶A的来源11由非线粒体酶系从头合成1(2)乙酰辅酶A的来源2柠檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰辅酶A丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体基质胞液三羧酸载体柠檬酸草酰乙酸乙酰CoAATP,CoASH柠檬酸裂解酶苹果酸丙酮酸NADH+H

13、+NAD+NADP+NADPH+H+CO2丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸氧化苹果酸脂肪酸合成苹果酸酶1由非线粒体酶系从头合成2(总)即丙二酰COAC3片段与乙酰COAC2片段缩合，然后脱羧生成乙酰乙酰基C4片段，即延长了2个碳原子，为脂肪酸合成的第一轮产物。依此过程合成，就延长了许多碳。但在丙二酰基及乙酰基合成前均在转酰酶作用下从辅酶A转移到一种蛋白质，即酰基载体蛋白ACP上。1由非线粒体酶系从头合成(1)第一阶段：乙酰COA 丙二酸单酰ACP的生成南大P368图104第二阶段：丙二酸单酰 ACP丁酰SACP南大P370图1061由非线粒体酶系从头合成(1)CH3-CSCOA+HCO3+ATP

14、=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+PiH+乙酰CoA羧化酶乙酰CoA丙二酸单酰COA第一阶段1丙二酸单酰COA的生成1由非线粒体酶系从头合成(2)CH3-CSCOA=O=OCOA-SHACP-SHACP乙酰基转移酶第一阶段2乙酰基转移反响CH3-CSACPCOA乙酰COA乙酰COAS-ACP1由非线粒体酶系从头合成(3)第一阶段3丙二酸单酰基转移反响HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸单酰转移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH丙二酸单酰COA丙二酸单酰-S-ACP1由非线粒体酶系从头合成(1)第二阶段1缩合反响CH3-CS

15、-ACP+=O HOOC-CH2-CSACPO= CH3-C-CH2-CSACPO=O=+ACP+CO2丙二酸单酰-S-ACP乙酰-S-ACP脂酰丙二酰ACP缩合酶乙酰乙酰-S-ACP1由非线粒体酶系从头合成(2) CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP复原酶 CH3-CH-CH2-CSACP + NADP+ O-OH=-羟丁酰-S-ACP第二阶段2复原反响乙酰乙酰-S-ACP1由非线粒体酶系从头合成(3)第二阶段3脱水反响 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=-羟丁酰-S-ACP=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羟脂酰-ACP脱

16、水酶烯丁酰-S-ACP+H2O1由非线粒体酶系从头合成(4)第二阶段4再复原反响+NADPH+H+烯酰-ACP复原酶 CH3-CH2-CH2-CSACPO=+NADP+=- C- C=CO-CH3- H HSACP烯丁酰-S-ACP丁酰-S-ACP1由非线粒体酶系从头合成4因此软脂酸的从头合成的总反响式为 CH3-CSCOA+=O+7ATP+14NADPH+14H +C15H31 COO +14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2O +7CO2 7CH2-COSCOACOO2饱和脂肪酸碳链延长的途径 南大P372，工科P183184二不饱和脂肪酸的生物合成1氧化脱氢途径2

17、氧化、脱水途径 南大P3733741氧化脱氢途径1NADH+H+NAD+CH3(CH2)16COOHCH3(CH2)7CH=CH (CH2)7 COOHO2H2O硬脂酸油酸1氧化脱氢途径2NADH+H+NAD+FADFADH2NADHCytb5复原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去饱和酶不饱和脂酰CoA 饱和脂酰CoA2H+ +O22H2O2氧化、脱水途径CH3(CH2) 6CH2 CH2- COOHCH3(CH2)7CH=CH (CH2)7 COOH油酸-氧化CH3(CH2) 6 C CH2 COOHOHHCH3(CH2) 6CH=CHCOOH脱水碳链延长十碳脂酸 羟十碳

18、脂酸烯十碳脂酸三、脂肪的生物合成1三酰甘油 原料: 3- p 甘油+脂酰-CoA三、脂肪的生物合成2甘油来源 CH2OH C=OCH2O-P-磷酸二羟丙酮3磷酸甘油CH2OH C=OCH2O-P-甘油磷酸脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-甘油激酶EMP脂肪降解3- p 甘油的来源CH2OH HO-CHCH2O-P-甘油ADPATP3磷酸甘油三、脂肪的生物合成3脂酰CoA 来源脂酰-CoA 的来源RCOOH CoASHRCOSCoA PPi脂酸硫激酶，Mg2AMPATP三、脂肪的生物合成4合成过程1CH2OH HO-CHCH2O-P-=COA-SH R1-CSCOAO磷酸甘油脂酰转移酶CH2O-C-R1 HO-CHCH2O-P-O=溶血磷脂酸磷脂酸CH2O-C-R1 R2-C-