生物化学第8章脂类代谢

1、第8章 脂类代谢,信号作用、被LPL识别,chylomicron particle 乳糜微粒,胆固醇,磷脂,胆固醇酯,三酰甘油酯,Glycolysis,脂类,不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂。,脂类,脂肪,可变脂,磷脂,糖脂,固醇,基本脂,脂肪（三酰甘油）,1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。,脂肪酸,饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）,不饱和脂肪酸,含1个双键（油酸）,含2个双键（亚油酸）,含3个双键（亚麻酸）,含4个双键（花生四烯酸）,第节 脂肪的分解代谢,脂肪,甘油,脂肪酸,脂肪酶,一、脂肪的消化和吸收,CH2-O -C-R1,R2-C-O-CH,CH2OH,限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。,二、甘油的代谢,甘油激酶存在于肝脏细胞,甘油激酶,磷酸酯酶,NAD+,NADH +H+,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,磷酸丙糖,糖异生,葡萄糖,EMP,-,-,乙酰COA,TCA,CO2+H2O,糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮或3磷酸甘油醛联系起来。 动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到 肝细胞中

2、进行氧化分解。,三、脂肪酸的分解代谢,饱和脂肪酸的氧化分解 不饱和脂肪酸的氧化分解,-氧化作用 -氧化作用 -氧化作用,单不饱和脂肪酸的氧化分解 多不饱和脂肪酸的氧化分解,奇数C原子脂肪酸的氧化分解,（一）-氧化作用,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。,脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的与-位之间； 脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子； 偶数或奇数碳、饱和或不饱和脂肪酸的主要分解方式； -氧化在线粒体中进行。,b,b,a,a,1、脂肪酸的活化,脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体基质进行氧化。,总反应：,脂酰CoA合成酶,2、脂酰CoA转运入线粒体,载体肉碱 脂酰CoA合成酶和脂酰肉毒碱转移酶I是脂肪酸氧化的限速酶。,-氧化在线粒体基质中进行，而脂肪酸第一步活化在胞液中，脂酰CoA（10C以上）不能进入线粒体，后面的步骤发生在线粒体中，所以涉及特殊的 转运机制来帮助跨膜。,3、

3、-氧化的反应过程,脱氢、水化、再脱氢、硫解四步反应； 反应产物： 1分子乙酰CoA 少2个碳的脂酰CoA 反复进行，直至全部变成乙酰CoA。,脱氢,脂酰CoA,-烯脂酰CoA,水合,-烯脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,2,再脱氢,此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)-羟脂酰CoA的脱氢。,-羟脂酰CoA,-酮脂酰CoA,硫解,-氧化是重点， 氧化对象是脂酰， 脱氢加水再脱氢， 硫解切掉两个碳， 产物乙酰CoA， 最后进入TCA。,记忆方法,-氧化的反应历程,RCH2CH2COOH,RCH2CH2COSCOA,（脂酰COA）,-,（2反式烯脂 酰COA）,-,（L- 羟脂酰COA）,（- 酮脂酰COA）,R-CSCOA+ CH3-CSCOA,继续-氧化,脂酰CoA脱H酶（3种）,脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。生成的ATP数量为： 以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：,4、脂肪酸-氧化产生的能量,经过7次循环，产生7个NADH，7个FADH2， 8分子乙酰CoA。,5、 脂肪酸-氧化的生理意义,（1）为机体供能 脂肪酸的完全氧化为机体生

4、命活动提供比糖氧化更多的能量。 （2）为生物合成提供原料 -氧化的产物乙酰CoA可以作为合成脂肪酸、酮体和某些氨基酸的原料。 （3）为机体供水 -氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需要。,（二）脂肪酸的其它氧化方式,-氧化：动物体肝脏的微体或某些细菌中，C10 或C11脂肪酸的碳链末端碳原子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行-氧化。 -氧化：脂肪酸的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。,（三）不饱和脂肪酸的氧化,单不饱和脂肪酸的氧化 顺反烯脂酰CoA异构酶 多不饱和脂肪酸的氧化 顺反烯脂酰CoA异构酶,- 羟脂酰CoA差向异构酶,乙酰COA的可能去路,1、TCA CO2+H2O+能量 2、乙醛酸循环 糖异生 生糖 3、脂肪酸、固醇等合成的原料 4、生成酮体 在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮（酮体）。,酮体(ketone bodies)：乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone) 。,代谢定位： 生成：肝

5、细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体 合成原料： 脂肪酸-氧化产物乙酰CoA，一是进入三羧酸循环氧化供能，二是在肝细胞中生成酮体。,四、酮体代谢,过多的乙酰CoA形成酮体。 乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮统称酮体,记忆方法,酮体一家兄弟三，丙酮还有乙乙酸， 再加-羟丁酸，生成部位是在肝， 肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送， 容易摄入组织中，氧化分解把能供。,酮体的作用,1. 某些器官的主要燃料分子。 2. 水溶性的乙酰基单位的可转运形式。 3. 具有调节作用。,一、磷酸甘油的生成 甘油酯水解 甘油 磷酸甘油 磷酸二羟丙酮,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,NADH+H+,第2节 脂肪的合成代谢,1、来自脂肪的水解,2、 来自EMP途径,二、脂肪酸的生物合成,（一）饱和脂肪酸的合成 （二）脂肪酸碳链的延长 （三）不饱和键的形成,过程：,（一）饱和脂肪酸从头合成,动物：细胞质 植物：叶绿体和前质体 碳源：乙酰CoA,合成场所：,1、乙酰CoA的转运,乙酰CoA的来源 糖分解代谢（丙酮酸氧化脱羧） 氨基酸氧化 脂肪酸降解 反刍动物瘤胃中的乙 酸、丁酸等转变 乙酰CoA的转运柠檬酸穿梭,柠

6、檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,H2O ATP CO2,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CoA,ATP,CoASH,ADP+Pi,柠檬酸裂解酶,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,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,草酰乙酸,2、丙二酸单酰CoA的形成 乙酰CoA：合成原料 二碳单位的直接供体：丙二酸单酰CoA 乙酰CoA羧化酶 （大肠杆菌）,生物素羧化酶，BC,生物素载体蛋白，BCCP,羧基转移酶，CT,乙酰CoA羧化酶脂肪酸合成的限速酶,+ADP+Pi,乙酰CoA羧化酶,作 用 机 制 （柠檬酸正调节，软脂酰CoA变构抑制）,ATP+HCO3-+BCCP,生物素羧化酶,BCCP-CO2 +ADP,BCCP-CO2 +,羧基转移酶,HOOC-CH2-CSCOA +BCCP,BCCP：biotin carboxyl carrier protion 生物素羧基载体蛋白,O,+ HCO3-,生物素-酶,CO2-生物素-酶,biotin carboxylase,Tran

7、s- carboxylase,丙二酸单酰CoA,3、脂肪酸合酶系统（FAS） 6种酶，以无活性的ACP为中心 合成过程的中间产物以共价键与ACP相连,ACP,SH,脂酰基载体蛋白（ACP-SH） ACP-脂酰基转移酶 丙二酸单酰COA- 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,酰基载体蛋白 (ACP),巯基乙胺,对热稳定的蛋白质，分子量较小，在其丝氨酸残基结合一个4-磷酸泛酰巯基乙胺，起着传递酰基的作用。,ATACP转酰基酶,ER烯脂酰-ACP还原酶,HD-羟脂酰-ACP脱水酶,KR-酮脂酰-ACP还原酶,MT丙二酸单酰CoA-ACP 转酰基酶,KS-酮脂酰-ACP合成酶,乙酰ACP,转移到KS的半胱氨酸,丙二酸单酰ACP,D-羟丁酰-ACP,，-丁烯酰-ACP,丁酰-ACP,4、 反 应 历 程,（1）起始反应,CH3-CSACP,=,O,ACP-SH,酮脂酰-ACP合酶,CH3-CS-合酶,=,O,（2）丙二酸单酰基转移反应,COA-SH,ACP-SH,ACP脂酰基转移酶,（3）缩合反应,CH3-CS-合酶+,

8、=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,（4）还原反应,+NADPH+ + H +,-酮脂酰-ACP还原酶,+NADP+,D-羟丁酰-ACP,（5）脱水反应,=,-,C,-,-羟脂酰-ACP脱水酶,+H2O,（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）,（6）再还原反应,-,-,=,-,3 2,+NADPH+H+,-烯脂酰-ACP还原酶,CH3-CH2-CH-CSACP,O,=,+NADP+,（丁酰-ACP）,丁酰-ACP与丙二酸单酰-ACP重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP。,缩合反应,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,由于缩合反应中， -酮脂酰-ACP合酶是对链长有专一性的酶，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。,软脂酰-ACP,硫酯酶水解,ACP+软脂酸（棕榈酸）,（7）释放,H2O,反应特点： 合成过程主要分为四步；缩合、加氢、脱水、再加氢。 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。,（8）软脂酸合成的总反应式,那么这个过程

9、与糖代谢有一定关系：,原料（乙酰辅酶A ）来源 羧化反应中消耗的ATP可由EMP途径提供 还原力NADPH从哪来？,CH3COSCoA + 7 HOOCCH2COSCoA + 14（NADPH+H+）,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP+,反应中所需的NADPH+H+约有40%来自PPP途径，其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供,NADH+H +草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸+NAD+,苹果酸+NADP+,苹果酸酶,丙酮酸+CO2+NADPH+H +,总反应：,NADH+H+NADP+ +草酰乙酸,丙酮酸+CO2+NADPH+H+NAD+,奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物，逐加入的二碳也是丙二酸单酰ACP。,饱和脂肪酸的从头合成与-氧化的比较,区别要点 从头合成 -氧化,细胞内进行部位 胞液 线粒 体 酰基载体 ACP-SH COA-SH 二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA 电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型 D型 L型 对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7种 4种(P209)

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