生物化学：12章脂代谢2.ppt

第三节第三节脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢一、脂肪酸的生物合成一、脂肪酸的生物合成1. 饱和脂肪酸的合成饱和脂肪酸的合成合成部位合成部位 组组 织：脂肪、肝、乳腺等织：脂肪、肝、乳腺等 亚细胞：亚细胞：胞液胞液  合成原料合成原料乙酰乙酰CoA（（ NADPH、、 ATP、、HCO3﹣、、Mn2+））Ø 乙酰乙酰CoA的主要来源：的主要来源：葡萄糖葡萄糖 乙酰乙酰CoA主要粒体内产生，通过主要粒体内产生，通过柠檬酸柠檬酸-苹苹 果酸果酸-丙酮酸循环丙酮酸循环 (citrate-malate-pyruvate cycle) 出线粒体出线粒体Ø NADPH的主要来源：的主要来源：磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 柠檬酸柠檬酸-苹果酸苹果酸-丙酮酸循环丙酮酸循环 线线粒粒体体膜膜胞液胞液 线粒体基质线粒体基质 柠檬酸柠檬酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA ATP ADP 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 苹果酸苹果酸 丙酮酸丙酮酸 NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶苹果酸酶 CO2CO2，，ATP苹果酸苹果酸 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+柠檬酸柠檬酸-苹果酸苹果酸-丙酮酸循环丙酮酸循环（（1）乙酰）乙酰CoA的转运的转运NAD+NADH+H+（（2）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoA的形成的形成乙酰乙酰CoA（生物素）（生物素）丙二酸单酰丙二酸单酰CoA抑制肉碱酰基转移酶抑制肉碱酰基转移酶I乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶乙酰乙酰CoA羧化酶的调节羧化酶的调节•别构调节别构调节ü 柠檬酸柠檬酸激活剂（代谢中心）：线粒体内乙酰激活剂（代谢中心）：线粒体内乙酰CoA、、ATP↑→柠檬酸转运出线粒体柠檬酸转运出线粒体——胞浆乙胞浆乙酰酰CoA↑；激活乙酰；激活乙酰CoA羧化酶（无活性酶单羧化酶（无活性酶单体体→活性多聚体）；抑制果糖磷酸激酶活性多聚体）；抑制果糖磷酸激酶Iü 软脂酰软脂酰CoA抑制剂：抑制酶多聚体形成（反抑制剂：抑制酶多聚体形成（反馈抑制）馈抑制） •共价修饰调节：共价修饰调节： 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 ↔ 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶-P肾上腺素肾上腺素AMP（（3）乙酰）乙酰ACP和丙二酸单酰和丙二酸单酰-ACP的合成的合成•脂酰基载体蛋白（脂酰基载体蛋白（acyl carrier protein，，ACP））ACP的磷酸泛酰巯基乙胺基的磷酸泛酰巯基乙胺基 CoA的磷酸泛酰巯基乙胺基的磷酸泛酰巯基乙胺基 •乙酰乙酰CoA + ACP-SH → 乙乙酰-ACP +CoASH•丙二酸丙二酸单酰CoA + ACP-SH → 丙二酸丙二酸单酰-ACP + CoASHü乙酰乙酰CoA-ACP转酰基酶转酰基酶，乙酰，乙酰CoA转酰酶转酰酶（（ACP-酰基转移酶）酰基转移酶）ü丙二酰丙二酰CoA-ACP转酰基酶转酰基酶，丙二酰，丙二酰CoA转酰酶转酰酶（（ACP-丙二酸单酰转移酶）丙二酸单酰转移酶）酰基可以在酰基可以在CoASH和和ACP间转移间转移（（4）脂肪酸合成步骤）脂肪酸合成步骤•从从乙酰乙酰CoA及及丙二酰丙二酰CoA合成长链脂酸，是一合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长个重复加成过程，每次延长2个碳原子。

个碳原子•各种生物合成脂酸的过程基本相似：各种生物合成脂酸的过程基本相似： 缩合、加氢（还原）、脱水、再加氢缩合、加氢（还原）、脱水、再加氢 •酶：酶：脂肪酸合酶复合体脂肪酸合酶复合体脂肪酸合酶复合体（脂肪酸合酶复合体（fatty acid synthase complex））•脂酰基载体蛋白（脂酰基载体蛋白（ACP））•乙酰乙酰CoA-ACP转酰基酶（转酰基酶（AT））•丙二酰丙二酰CoA-ACP转酰基酶（转酰基酶（MT））•β-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶（合酶（KS））•β-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶（还原酶（KR））•羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶（脱水酶（HD））•烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶（还原酶（ER））•硫酯酶（硫酯酶（TE））MAT脂肪酸合酶复合物上的两个巯基脂肪酸合酶复合物上的两个巯基•ACP—SH ：：ACP磷酸泛酰巯基乙胺上的－磷酸泛酰巯基乙胺上的－SH（中央巯基）（中央巯基）•Cys－－SH：：β-酮脂酰－酮脂酰－ACP合酶上半胱氨酸的合酶上半胱氨酸的－－SH（外围巯基）（外围巯基）转酰基酶转酰基酶1bNADP+NADPH+H+烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶6加氢加氢5HO Hβ-羟脂酰羟脂酰- ACP脱水酶脱水酶脱水脱水β-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶NADP+NADPH+H+4加氢加氢CoASHHOOCCH2CO-SCoA丙二酰丙二酰CoA-ACP转酰基酶转酰基酶2装载装载CO2β-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶3缩合缩合启动启动HSCoA乙酰乙酰CoA-ACP转酰基酶转酰基酶 CH3COSCoA1a乙酰乙酰乙酰乙酰-ACPD-β-羟丁酰羟丁酰ACP丁烯酰丁烯酰-ACP丁酰丁酰-ACP软脂酸（软脂酸（C16）的合成）的合成 CH3COSCoA +7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O +8HSCoA + 14NADP+ 软脂酸合成的总反应软脂酸合成的总反应 经经过过7轮轮循循环环反反应应，，每每次次加加上上一一个个丙丙二二酰酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。

基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸7 HOOCH2COSCoA：：7 CH3COSCoA + 7CO2 + 7ATP → 7 HOOCH2COSCoA + 7ADP + 7Pi总反应：总反应： 8乙酰乙酰CoA + 7ATP + 14NADPH + 14H+ → 软脂酸软脂酸 + 8HSCoA + 14NADP+ + 7ADP + 7Pi + 6H2O脂肪酸的合成与分解脂肪酸的合成与分解 脂酸脂酸β-氧化氧化 脂酸合成脂酸合成酶系定位酶系定位 线粒体线粒体 胞液胞液酰基载体酰基载体 CoA-SH ACP-SH二碳单位二碳单位 乙酰乙酰CoA 丙二酰丙二酰CoA 脱氢辅酶脱氢辅酶 FAD，，NAD NADPH对对CO2需要需要 无无 有有能量变化能量变化 产生产生106ATP 消耗消耗7ATP ＋＋ 14NADPH（（5）脂肪酸碳链的延长）脂肪酸碳链的延长Ø动物体内正常脂肪酸合酶作用的终点：动物体内正常脂肪酸合酶作用的终点： 软脂酸（软脂酸（C16））Ø内质网脂酸碳链延长酶系内质网脂酸碳链延长酶系 ：乙酰：乙酰CoA为二碳单位供体为二碳单位供体Ø线粒体脂酸碳链延长酶系线粒体脂酸碳链延长酶系：丙二酸单酰：丙二酸单酰CoA为二碳单位供体为二碳单位供体 2.不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成•真核生物不饱和脂肪酸合成：真核生物不饱和脂肪酸合成： 酯酰酯酰CoA去饱去饱和酶和酶（（fatty acyl-CoA desaturase））——混合混合功能氧化酶，功能氧化酶， 在已合成的饱和脂肪酸中引入在已合成的饱和脂肪酸中引入双键双键•前体：软脂酸（前体：软脂酸（C16），硬脂酸（），硬脂酸（C18））•位置：内质网膜位置：内质网膜两种不同底物两种不同底物——脂肪酸和脂肪酸和NADH（（NADPH）同时）同时进行双电子氧化，进行双电子氧化，4e传递至传递至O2，最终形成，最终形成2分子分子H2O H++NADH NAD+ E-FAD E-FADH2 Fe2+ Fe3+ Fe3+ Fe2+ 油酰油酰CoA+2H2O 硬脂酰硬脂酰CoA+O2 +2H+ NADH-Cytb5 还原酶还原酶 去饱和酶去饱和酶 2Cytb5 2H+还原酶还原酶+去饱和酶去饱和酶 +细胞色素组成的电子传递体细胞色素组成的电子传递体哺乳动物主要有四类不饱和脂肪酸哺乳动物主要有四类不饱和脂肪酸 •棕榈油酸棕榈油酸 ：： 16：：1△△9 （（ω--7））•油酸油酸 ：： 18：：1△△9 （（ω--9））•亚油酸亚油酸 ：： 18：：2△△9，，12 （（ω-6））•亚麻酸亚麻酸 ：： 18：：3△△9，，12，，15 （（ω-3））* 软脂酸软脂酸 → → 棕榈油酸；硬脂酸棕榈油酸；硬脂酸 → → 油酸油酸* 必需脂肪酸必需脂肪酸：： 亚油酸，亚麻酸亚油酸，亚麻酸 ← ← 植物油植物油双键引入的规律双键引入的规律 •动物所有多烯脂酸都是在以上动物所有多烯脂酸都是在以上四种不饱和脂四种不饱和脂酸酸的基础上进行延长和去饱和（的基础上进行延长和去饱和（2C延长和去延长和去饱和交替进行）的。

饱和交替进行）的•动物只能在动物只能在△△9与羧基之间与羧基之间引入双键，而不能引入双键，而不能在在△△9与与ω-甲基之间任何位置引入双键甲基之间任何位置引入双键•如果如果9位上有双键，能使位上有双键，能使6位去饱和，如果位去饱和，如果8位位上有双键，能使上有双键，能使5位去饱和两个双键之间间位去饱和两个双键之间间隔一个隔一个亚甲基亚甲基，双键均为顺式双键均为顺式亚亚 油油 酸酸 的的 合合 成成植植物物组组织织动物体内花生四动物体内花生四烯酸的合成烯酸的合成前体前体: 亚油酸亚油酸花生四烯酸花生四烯酸（（20：：4Δ5,8,11,14）前列腺素、）前列腺素、血栓素、白三血栓素、白三烯等合等合成前体成前体前列腺素前列腺素的合成的合成 花生四烯酸花生四烯酸•前列腺素可增加发炎效应前列腺素可增加发炎效应•阿司匹林（乙酰水杨酸）抑制前列腺素合酶的阿司匹林（乙酰水杨酸）抑制前列腺素合酶的环加氧酶活性（环加氧酶活性（prostaglandin endoperoxide synthase , PGH2 synthase, cyclooxygenase COX））阿司匹林乙酰化阿司匹林乙酰化COX的必需氨基酸的必需氨基酸二、甘油三酯（脂肪）的合成二、甘油三酯（脂肪）的合成合成部位合成部位肝脏、脂肪组织肝脏、脂肪组织合成原料合成原料磷酸甘油（甘油；葡萄糖磷酸甘油（甘油；葡萄糖→磷酸二磷酸二羟丙丙酮），），脂肪酸（脂酰脂肪酸（脂酰CoA））磷酸甘油的合成磷酸甘油的合成甘油磷酸酯甘油磷酸酯酰转移酶酰转移酶 CoASH R1COCoA 甘油磷酸酯甘油磷酸酯酰转移酶酰转移酶 CoASH R2COCoA 甘油二酯转甘油二酯转酰基酶酰基酶 CoA R3COCoA 溶血磷脂酸溶血磷脂酸 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶PiH20重要中间产物重要中间产物磷脂酸是甘油三酯和甘油磷脂的共同前体磷脂酸是甘油三酯和甘油磷脂的共同前体 脂肪酸的两个去路：脂肪酸的两个去路：•甘油三酯甘油三酯：动物能合成、贮存大量甘油三酯。

动物能合成、贮存大量甘油三酯体重体重70kg男性能贮存男性能贮存15kg甘油三酯甘油三酯——12星期星期所需能量所需能量•甘油磷脂甘油磷脂：作为膜磷脂组成成分，人体肝脏、：作为膜磷脂组成成分，人体肝脏、肌肉细胞仅贮存几百克甘油磷脂肌肉细胞仅贮存几百克甘油磷脂——12小时能小时能量需要量需要三、脂肪、脂肪酸合成与分解的协同调控三、脂肪、脂肪酸合成与分解的协同调控 1. 细胞水平的区域化调控细胞水平的区域化调控Ø脂肪酸合成不是脂肪酸分解的逆反应脂肪酸合成不是脂肪酸分解的逆反应Ø脂肪酸合成在脂肪酸合成在胞质胞质，脂肪酸分解在，脂肪酸分解粒体线粒体中Ø脂肪酸和乙酰脂肪酸和乙酰CoA分别由不同系统进行转运分别由不同系统进行转运:ü脂肪酸脂肪酸：脂酰肉碱转运系统：脂酰肉碱转运系统ü乙酰辅酶乙酰辅酶A：柠檬酸：柠檬酸-苹果酸苹果酸-丙酮酸转运系统丙酮酸转运系统2. 酶水平的调节酶水平的调节Ø脂肪酸合成途径的限速酶：脂肪酸合成途径的限速酶：乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 脂肪酸分解途径的限速酶：脂肪酸分解途径的限速酶：肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶IØ脂肪酸合成旺盛时，乙酰脂肪酸合成旺盛时，乙酰CoA羧化酶产物羧化酶产物丙二酸丙二酸单酰单酰CoA抑制抑制肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶I的活性，阻断脂肪的活性，阻断脂肪酸进入线粒体的转运，从而阻止脂肪酸的氧化分酸进入线粒体的转运，从而阻止脂肪酸的氧化分解，实现两条相反途径的协同调控。

解，实现两条相反途径的协同调控3. 激素水平的调控激素水平的调控Ø胰高血糖素、肾上腺素等促脂解激素胰高血糖素、肾上腺素等促脂解激素Ø胰岛素抗脂解激素胰岛素抗脂解激素Ø通过可逆通过可逆磷酸化磷酸化/脱磷酸化脱磷酸化作用对脂肪酸合成与分作用对脂肪酸合成与分解进行协同调控解进行协同调控肾上腺素肾上腺素AMP脂肪酸合成与分解的调节脂肪酸合成与分解的调节第第 四四 节节 磷脂和鞘脂的代谢磷脂和鞘脂的代谢一、磷脂的代谢一、磷脂的代谢1.磷脂的结构、种类、作用磷脂的结构、种类、作用Ø组成：组成：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮化合物甘油、脂肪酸、磷酸、含氮化合物Ø结构：结构：含一个极性头、两条疏水尾含一个极性头、两条疏水尾Ø功能：功能：构成生物膜的磷脂双分子层；构成生物膜的磷脂双分子层； 参与细胞信号转导参与细胞信号转导 含磷酸的脂类：含磷酸的脂类： 甘油磷脂甘油磷脂 ——由甘油构成的磷酯由甘油构成的磷酯 X X = 胆胆碱碱、、乙乙醇醇胺胺、、 丝丝氨氨酸酸、、甘甘油、肌醇、磷脂酰甘油等油、肌醇、磷脂酰甘油等 机机体体内内几几类类重重要要的的甘甘油油磷磷脂脂磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱胆碱胆碱PLA1 PLA2PLCPLD2. 磷脂的分解代谢磷脂的分解代谢酶：磷脂酶酶：磷脂酶 (phospholipase , PLA)产物：甘油，脂肪酸，磷酸，含氮碱，产物：甘油，脂肪酸，磷酸，含氮碱， 中间产物中间产物磷脂酶磷脂酶 专一水解位专一水解位 产物产物A1 C1 R1 + 溶血磷脂溶血磷脂A2 C2 R2 + 溶血磷脂溶血磷脂C C3 甘油二酯甘油二酯+磷酰胆碱磷酰胆碱D 磷酸与取代基间磷酯键磷酸与取代基间磷酯键 磷脂酸磷脂酸 + 取代基取代基 3. 磷脂的合成代谢磷脂的合成代谢二个关键物质：磷脂酸，二个关键物质：磷脂酸，CTPu以以CDP-甘油二酯为活性中间体合成磷脂酰丝甘油二酯为活性中间体合成磷脂酰丝氨酸（氨酸（PS）和磷脂酰肌醇（）和磷脂酰肌醇（PI））——原核原核u以以CDP-乙醇胺和乙醇胺和CDP-胆碱为活性中间体合成胆碱为活性中间体合成磷脂酰乙醇胺（磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰胆碱（）和磷脂酰胆碱（PC）） ——真核真核u酵母中的补救途径酵母中的补救途径磷脂酸胞苷转移酶磷脂酸胞苷转移酶合酶合酶激活激活其他膜脂前体其他膜脂前体心磷脂心磷脂磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇S-腺苷腺苷-Met磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱CO2磷脂酰丝氨磷脂酰丝氨酸脱羧酶酸脱羧酶磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺丝氨酸转移酶丝氨酸转移酶甲基转移酶甲基转移酶酵母酵母哺乳动物哺乳动物酵母：从磷脂酰丝氨酸到磷脂酰乙醇胺和磷酵母：从磷脂酰丝氨酸到磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的补救途径脂酰胆碱的补救途径二、鞘脂的代谢二、鞘脂的代谢1.鞘脂化学组成及结构鞘脂化学组成及结构鞘脂鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。

或二氢鞘氨醇的脂类生物膜重要成分生物膜重要成分(红细胞）；神经组织、脑组织红细胞）；神经组织、脑组织（神经细胞轴突鞘髓（神经细胞轴突鞘髓 ）；血浆脂蛋白组分）；血浆脂蛋白组分按取代基按取代基X的不同，鞘脂分为：的不同，鞘脂分为：鞘糖酯鞘糖酯、、鞘磷脂鞘磷脂X----磷脂胆碱磷脂胆碱 、磷脂乙醇胺、单糖或寡糖、磷脂乙醇胺、单糖或寡糖2. 鞘脂的合成鞘脂的合成ØNADPH提供还原力提供还原力Ø酯酰酯酰CoA形式进入途径，形式进入途径，生成生成神经酰胺神经酰胺，再加，再加“头头”神经节苷脂：含有唾液酸的鞘糖脂的总称神经节苷脂：含有唾液酸的鞘糖脂的总称Gal：：半乳糖半乳糖Glc：：葡萄糖葡萄糖GalNAc：：N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺NAN：：N-乙酰神经氨糖酸（唾液酸）乙酰神经氨糖酸（唾液酸）ganglioside神经节苷脂的生理意义神经节苷脂的生理意义Ø头部糖基（延伸至细胞膜表面）头部糖基（延伸至细胞膜表面）——某些脑下某些脑下垂体垂体糖蛋白激素受体糖蛋白激素受体Ø细菌蛋白毒素（细菌蛋白毒素（霍乱毒素）受体霍乱毒素）受体Ø可能参与胞间多糖识别可能参与胞间多糖识别——细胞生长、分化细胞生长、分化霍乱毒素（霍乱毒素（A亚基基 5B亚基基87kD）及受体）及受体（（GM1））结构构ØA亚单位亚单位——与与G蛋白相互作用蛋白相互作用ØB亚单位亚单位——肠道上皮的靶细胞膜神经节苷脂结合肠道上皮的靶细胞膜神经节苷脂结合3. 鞘磷脂的降解鞘磷脂的降解•鞘糖脂：鞘糖脂：顺序去糖基顺序去糖基 Tay-sachs disease(泰萨氏幼年型黑朦白痴病泰萨氏幼年型黑朦白痴病)缺缺乏氨基己糖酶乏氨基己糖酶A→神经节苷脂沉积神经节苷脂沉积 •鞘磷脂：鞘磷脂：神经鞘磷脂酶神经鞘磷脂酶磷脂胆碱磷脂胆碱 N-脂酰鞘氨醇脂酰鞘氨醇 神经鞘磷脂神经鞘磷脂 。