生物化学课件-脂代谢

Chapter10

Metabolismoflipid

第10章

脂类代谢1

一、Digestionandabsorptionoflipiddigestion：小肠(smallintestine)：胆汁酸盐(bile)、胰脂酶(pancreaticlipase)、辅酯酶(colipase)、胰磷脂酶A2(phospholipaseA2)、胆固醇酯酶(cholesterylesterase)消化产物：甘油一酯、FFA、Cholesterol、溶血磷脂(lysophospholipid)2Pancreaticlipase：辅酯酶Colipase：能与胰脂酶及脂肪结合，增加胰脂酶活性，促进脂肪水解。3phospholipaseA2：(lysophospholipid)RCOOH+4胆汁酸盐(Bile)：作用：是较强的乳化剂，可增加消化酶对脂类的接触面积，有利于脂类的消化和吸收。56Absorption:7甘油三酯的消化与吸收8EssentialFA：

亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸（不饱和脂肪酸）是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂肪酸。9Ac-CoATCAcycleCO2+H2Oα-p-GDHPAEMPFAT3FA

+1Glycerol脂肪酶PyruvateATP二、CatabolismofFatβ-oxidation10

⑴甘油的分解Glycerolkinase

ATP

ADP

CH2OHCH2OH

CHOH

Glycerolα-p-G

DHAP

NADH+H+

NAD+CH2-OCH2OHCHOHPiα-磷酸甘油脱氢酶思考题：一分子甘油彻底氧化生成多少分子ATP？TCA

cycle11甘油+ATP 3-p-甘油+ADP－1ATP3-p-甘油+NAD+p-二羟丙酮+NADH•H++3ATPp-二羟丙酮 3-p-甘油醛 EMPTCAcycle1分子甘油进入TCA产能：-1+3+3+1+1+15=22个ATP）1分子甘油彻底氧化分解产生的能量？12⑵脂肪酸的分解＆β－氧化作用＆奇数碳饱和FA的氧化＆

FA的其他氧化形式饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化13

脂肪酸在一系列酶的作用下，β－碳原子（CH2）被氧化形成酮基(C=O)，然后在α－碳原子和β－碳原子之间发生裂解生成乙酰CoA和较原来少两个碳原子的脂酰CoA的过程为β－oxidation。

部位：

㈠

β－氧化作用线粒体、乙醛酸体（植物）饱和脂肪酸的氧化14

实验前提：已知动物体内不能降解苯环。分别用苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸……喂狗，观察其尿中排泄物实验方案：用标记的饱和脂肪酸饲喂动物证明：脂肪酸氧化是从β位开始的结论：脂肪酸氧化是从β位开始的。15

偶数碳原子的脂肪酸奇数碳原子的脂肪酸苯丁酸苯丙酸苯甲酸苯乙酸16脂酰CoA合成酶(Mg2+)ATPAMPPPi

+CoA-SH以软脂酸（16C饱和）为例1.脂肪酸的活化（Cytosol）

脂酰CoA

Keyenzyme

活化形式

172.转移（借助载体肉毒碱转入线粒体）肉碱+脂酰CoA脂酰肉碱线粒体内膜膜间隙基质肉碱+脂酰CoA脂酰肉碱CoACoA18MitochondrionCristae嵴Matrix基质OutermembraneInnermembraneIntermembranecompartment19

Keyenzyme肉碱脂酰转移酶I肉碱脂酰转移酶II脂酰CoA肉碱脂酰肉碱辅酶A20肉碱肉碱CoA脂酰肉碱CoA脂酸脂酰CoAATPAMP+PiCoA脂酰肉碱脂酰CoA脂酰肉碱脂酰CoA合成酶肉碱：脂酰转移酶Ⅰ线粒体外膜肉碱：脂酰转移酶Ⅱ肉碱：脂酰肉碱转位酶线粒体内膜脂酰CoA21223.β－氧化过程（16C经过7轮β－氧化）STEP1DEHYDROGEN

FADFADH2

脂酰CoA

脱氢酶23STEP2ADDINGWater

水化酶H2O24STEP3

DEHYDROGENL-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+25STEP4

硫解

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH再进行下一轮氧化TCACYCLE出线粒体参于物质合成代谢2627脂酰CoA脱氢酶L-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+

⊿--烯酰CoA

水化酶2H2OFADFADH2

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉碱转运载体ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链

2ATP

H2O

呼吸链

3ATP线粒体膜TCAcycle

282930

16C脂肪酸经过：

a、1次激活，ATP－AMP+PPi，消耗一个ATP，二个高能键

b、7次β－氧化，生成8个AcCoA，12×8＝96ATPc、每次β－氧化2+3＝5 5×7＝35ATP 96+35－1=130个ATP（比糖多得多）效率＝7.3×130/2340（千卡）=40%d、水消耗，7+2×8＝23H2O（吃肉多犯渴）

e、CO2产生2×8＝164.能量计算（16C）31

①提供能量;②产生大量水可供陆生动物对水的需求;③乙酰CoA可作为合成Fat、酮体和一些Aa的原料.5、BiologicalSignificanceofβ-OxidationofFA32

与偶数碳FA氧化类似，产生几个Acyl-CoA和Propionyl-CoA，Acyl-CoA进入TCA，而Propionyl-CoA在不同物种中其走不同的氧化途径。（二）奇数碳饱和FA的氧化33CH3CH2CO～sCoACH3CHCO～sCoAPropionyl-CoACarboxylaseCOOHATP,CO2

ADP,Pi

Methylmalonyl-CoAMutaseB12CoenzymeHOOC-CH2-CH2-CO～sCoA(SuccinylCoA)TCACycleCH3CO～sCoAPlantAnimal,Human341、ω－氧化（十二碳以下脂酸，少数微生物）2、α-氧化（植、动，少量）3、三C氧化（对反刍动物特别重要）（三）FA的其他氧化形式35

1、ω－氧化（十二碳以下脂酸，少数微生物）CH3-(CH2)9-COOH+O2 HO-CH2-(CH2)9-COOH+H2O

HO-CH2-(CH2)9-COOH OHC-(CH2)9-COOHOHC-(CH2)9-COOH HOOC-(CH2)9-COOH

HOOC-(CH2)9-COOH 3C+4Ac-CoAω-羟化酶醇脱氢酶

醛脱氢酶（海面除油需氧细菌）四次β氧化

NAD+

NADH•H+（复杂特异蛋白质）

NADH•H+

NAD+36

2、α-氧化（植、动，少量）R-CH2-COOH R-CHOH-COOH

（α-羟脂酸）R-CHOH-COOH R-CO-COOHR-COOH+CO2脱1个CO2

，以下可进行β－氧化，此法可以产生奇数C脂肪酸单加氧酶O2NADPH•H+Fe2+Vc脱氢酶脱羧酶37

3、三C氧化（对反刍动物特别重要）纤维、多糖、简单有机酸、短链脂酸——皆可能产生3C（丙酸）CH3-CH2-COOH CH3-CH2-COSCoACH3-CH2-COSCoA HOOC-CH2CH2-CO-CoAHOOC-CH2CH2-CO-CoA HOOC-CHCH3-CO-CoA

（甲基丙二酰CoA）羧化酶ATPCO2（琥珀酸CoA）TCAcycle异构酶VB12硫激酶CoA38（四）乙醛酸循环（植物）异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶

β－氧化糖异生39COCoACOCoACOCoA1）油酸（9-Cis-十八烯酸）激活，过膜3次β－氧化3-Cis-烯脂酰CoA3-顺-2-反-烯脂酰CoA异构酶2-Trans-烯脂酰CoA（少脱一次氧化，少一个FADH2）烯脂酰CoA水合酶

不饱和脂肪酸的氧化40COCoAOHCOCoAOβ-羟脂酰CoAβ-羟脂酰CoA脱氢酶β－酮脂酰CoA酮脂酰CoA硫解酶AcCoA

NAD+NADH+H+41

a.生成16C脂酰-CoA+CH2-CO-S-CoAb.7次β氧化+1个半氧化，（少一个

FADH2）

c.除β－氧化全部酶外，多一个

3-顺-2-反烯脂酰-CoA异构酶.

d.彻底氧化产能多少？（作业）总结：

422）十八C二烯脂酰CoA的氧化（自学内容）

a.少产生二个FADH2b.多用：3－顺－2－反烯异构酶；β－羟差向酶

总结：1、部位Mit；2、彻底氧化产能计算（?作业）43

（一）由乙酰CoA形成酮体（肝内细胞Mit）

β-氧化产生大量AcCoA及缩合产物AcAcCoA，AcAcCoA可产生：乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮（总称“酮体”KetoneBody)

酮体代谢(合成在肝内，分解在肝外）44AcCoA（肝内细胞Mit）乙酰乙酰CoA3-羟基-3-甲基戊二酰CoAβ-羟基丁酸乙酰乙酸丙酮4546酮体在肝内生成后，透出细胞进入血液循环，运到肝外组织氧化。肝外如心、脑又可变为AcCoA并氧化成CO2，故为正常代谢产物。特别是大脑，但如：长时间不能进食或糖利用受阻，造成糖代谢紊乱，脂大量动员。47正常人血中酮体为0.2mg～0.9mg%。异常情况下，300mg～400mg%时，尿中的酮体量增加，称为酮尿症、酮血症、酸中毒，统称“酮症”。某些Aa（L、I、F、Yetc）可转化为酮体，称为生酮氨基酸。某些Aa（R、D、Eetc）可减轻酮症，称为抗生酮氨基酸。48

（二）酮体分解（肝内生成后，透出细胞进入血液循环，运送到肝外组织（如心、肾、肌肉等）氧化

①β－羟丁酸

乙酰乙酸硫解酶琥珀酰-CoA转硫酶2AcCoA琥珀酸+AcAcCoA②乙酰乙酸+琥珀酸CoAβ－羟丁酸DHase

NAD+

NADH•H+AcAcCoATCACycle1,2－丙二醇

Pyruvate

甲酸（一碳单位代谢的原料）

乙酸

③丙酮AcCoAAcCoAGlycogen49

NAD+

NADH+H+琥珀酰CoA

琥珀酸

CoASH+ATPPPi+AMPCoASH琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心和脑的线粒体）乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）502乙酰CoA

乙酰乙酰CoA

乙酰CoA

乙酰乙酸

HMGCoA

β-羟丁酸

丙酮乙酰乙酰CoA

琥珀酰CoA

琥珀酸

酮体的生成和利用的总示意图2乙酰CoA

51

（三）由乙酰CoA衍生来的酮体是能量代谢中的重要分子

①酮体是某些器官的主要燃料分子心肌和和脑组织的重要能源。脑组织不能氧化FA，但能利用酮体。在正常情况下人脑的主要燃料是Glc，但在饥饿患糖尿病时，可有效地利用乙酰乙酸。长期饥饿时，脑对燃料的需要75％来自乙酰乙酸。乙酰乙酸经过一定的时间可被活化为乙酰乙酰CoA，然后裂解为2乙酰CoA，再经TCACycle。

52

②酮体是水溶性的乙酰基单位的可转运形式乙酰乙酸和羟基丁酸的重要产生部位是肝脏。FA由脂肪组织释放并由肝脏转变为乙酰单位，然后它们又作为乙酰乙酸由肝脏经血液运到其它外周组织（如肌肉）中去。肝脏本身不能利用乙酰乙酸，因为它没有专一的CoA转移酶，不能将乙酰乙酸活化。

③酮体有调节作用血液中乙酰乙酸水平高表示乙酰单位太多，会使脂肪组织中的脂解速度降低。53三、脂肪的合成代谢

Anabolismoffat（一）Synthesisoffattyacid⑵脂酸碳链的延长⑴饱和脂肪酸从头合成⑶不饱和脂酸的合成54部位：Cytosol⑴饱和脂肪酸从头合成（16C以内）AcCoA、NADPH、ATP原料：活化形式，直接供体丙二酰ACP55

胞液内合成软脂酸（16C以内）

。

内质网和线粒体进行脂酸碳链加长。非必需不饱和脂酸由饱和脂酸去饱和生成。

合成原料：乙酰CoA（主要来自糖代谢），还需NADPH、ATP、HCO3-（CO2）、Mn2+。合成部位：Liver、Kidney、Brain、Lung、Galactophore、Fattissue。56基质丙酮酸

乙酰CoA

柠檬酸草酰乙酸1.乙酰CoA的转运以软脂酸为例：线粒体内膜胞质丙酮酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸

从头合成NADPH乙酰CoAGPPP57

HOOCCH2CO-SCoA+ADP+Pi

丙二酸单酰CoAATP+HCO3－

+CH3CO-SCoA2.乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA

乙酰CoA羧化酶BCCP：生物素羧基载体蛋白58ACP：酰基载体蛋白1～6：不同的酶3.

合成过程ACP134652SHSH59

酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇，是脂酰基载体。´60①底物进入

乙酰基（第一个）活化形式，直接供体

乙酰CoA

CE-S-乙酰基

(缩合酶)

丙二酰CoA

ACP-S-丙二酰基

软脂酸合成酶方向：烷端→羧基端61缩合CO2还原

NADPH+H+

NADP+

脱水H2O再还原

NADPH+H+

NADP+

②一轮循环

合成在ACP上进行62③转位

转位

HS63丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至E1-半胱-SH（CE上）ACPS

C=O

CH2CH2CH3

CEHS

SO=C

CH2CH2

CH3CEACPHS转位

64④水解脂酰ACP

硫酯酶脂肪酸65经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。CESO=CCH3ACPSC=OCH2—COO-CESO=CCH2CH2CH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

CESO=CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

O-O=CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CEACPHSHS+4H++4e-CO2CESO=CCH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

4H++4e-CO24H++4e-CO266引物直接供体67

1、共7次循环—软酯酰-ACP—软酯酸（硫解酶）每次循环包括：酮合成，酮还原，羟脱水，烯还原总计：1个AC-ACP+7个丙二酰-ACP+7ATP+7×2NADPH2

2、原料：AcCoA原料活化形式：丙二酰ACP3、生长方向：头向，或烷端→羧基端（糖合成，1′4′，尾向）

4、合成酶是复合体：ACP－酰基转移酶、ACP－丙二酰转移酶、ACP－酮脂酰合成酶、ACP－酮脂酰还原酶、ACP－OH脂酰脱水酶、ACP－烯脂酰还原酶。68

5、AcCoA羧化酶，20聚体（动物和植物）单体结构：生物素羧化酶、生物素羧基载体pr（BCCP）、羧基转移酶(CT)柠檬酸促使单体形成20聚体（全酶），单体无活性，20聚体有活性AcCoA羧化酶是关键酶、调节酶NADPH2

，FACoA，柠69

6、与β－氧化区别：

a.胞内部位不同（Cyt,Mit）

b.酰基载体不同（ACP，CoA）

c.二C单位加入和减法不同（丙二酰-ACP，AcCoA）

d.递H体不同（NADPH2，FAD、NAD+）

e.对柠檬酸、HCO3-的需求不同（需，不需）

f.酶不同（复合体，非复合体）

g.产物：软酯酸ACP，AcCoA7、真核酶系是同样亚基再组成大二聚体。70从头合成和β－氧化的区别（16C）（1）细胞定位不同：胞质中；线粒体（2）酰基载体不同：ACP；COA（3）发生的反应不同：缩合、还原、脱水、再还原；脱氢、水化、再脱氢、硫解（4）参与酶类不同：2种酶系；5种（5）辅因子不同：NADPH；FAD，NAD+（6）ATP不同：耗7ATP；生成130ATP（7）方向不同：甲基端向羧基端；相反71⑵脂酸碳链的延长

1）Mit（由Mit合成的软酯酸的碳链上加AcCoA，延长饱和或不饱和FA的碳链）Mit和内质网中饱和FA的延长72软脂酰CoA+β-酮硬脂酰-CoAβ-羟硬脂酰-CoA烯硬脂酰-CoA硬脂酰CoA硫解酶水合酶NADPH+AcCoANADPH+有如β－氧化逆反应，但NADPH不同，最后一步还原酶与β－脱氢酶不同。73合成部位内质网线粒体二碳单位供体丙二酰CoA乙酰CoA供氢体NADPH+H+NADPH+H+合成过程类似软脂酸合成β-氧化的逆过程

酰基载体CoACoA产物可达24碳可达24～26碳硬脂酸为主硬脂酸为主脂酸碳链的加长：74动物：有Δ4、Δ5、Δ8、Δ9去饱和酶（缺乏△9以上去饱和酶），镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。植物：有Δ9、Δ12、Δ15

去饱和酶⑶不饱和脂酸的合成：75H++NADH

NAD+

E-FAD

E-FADH2Fe2+

Fe3+

Fe2+

Fe3+

油酰CoA+2H2O

硬脂酰CoA+O2

NADH-cytb5

还原酶去饱和酶

Cytb5

76亚油酸的合成77亚油酸的合成78

（三）烯脂酸形成（内质网）（P335）软脂酸-CoA+NADPH2+O2

棕榈油酰-CoA+NADP+2H2O

去饱和酶系：NADPH•H—Cytb5

还原酶,Cytb5传递NADPH之e-，去饱和酶系（Δ9—C16：1）79（二）脂肪的合成α－磷酸甘油＋脂酰CoA三酰甘油（肝脏，脂肪组织，小肠）甘油+ATP α-磷酸甘油+ADP原料都要激活！甘油激酶803-磷酸甘油磷酸甘油脂酰转移酶磷酸甘油脂酰转移酶溶血磷脂磷脂酸三酰甘油的生物合成81磷酸酶二酰甘油脂转移酶二酰甘油三酰甘油三酰甘油的生物合成82一、酶解磷酸甘油酯酶B、A1、A2、C、D。溶血磷酸甘油酯酶L1、L2（分别作用于①和②位生成溶血磷脂）四、MetabolismofPhospholipid（生物膜重要成份磷脂的代谢）83

磷脂酶A1（动物）

磷脂酶A2（蛇毒等）

磷脂酶C（动物脑、蛇毒和细菌毒素）磷脂酶D（高等植物）磷脂酶B84磷脂酰胆碱是体内含量最多的磷脂85磷脂酰胆碱2－脂酰－GPC胆碱1－脂酰－GPC胆碱磷酸胆碱磷酸二脂酰胆碱（植物）