生物化学第九章脂代谢说课讲解.ppt

第九章：脂类的代谢第九章：脂类的代谢脂肪是能量库第九章：脂类的代谢第九章：脂类的代谢lipid metabolismlipid metabolism 1 脂类的酶促水解 2 脂肪的分解代谢 3 脂肪的合成代谢 4 磷脂的代谢 5 胆固醇的代谢脂肪细胞主要部分是被一薄层细胞质包围的脂肪颗粒，主要成分是三脂酰甘油三脂酰甘油1 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解* *脂肪酶脂肪酶: :广泛存在于动植物和微生物体内,它催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油n磷脂酶对磷脂分子不同部位进行水解1 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解脂脂肪肪酶酶的的作作用用2 2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 （一）甘油的氧化 （二）脂肪酸的-氧化作用 （三）脂肪酸氧化的其它途径 （四）酮体的生成n （一）甘油的氧化（一）甘油的氧化 ATP ADP甘油 磷酸甘油 甘油激酶磷酸二羟丙酮FADH2 FAD磷酸甘油脱氢酶糖酵解（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶（一）甘油的氧化（一）甘油的氧化（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的-氧化作用氧化作用 -氧化： 氧化发生在脂肪酸的羧基端的 上，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位,产生一个乙酰CoA。

试验证据试验证据 19041904年年F.KnoopF.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了实验结果，推导出了-氧化学说氧化学说 -碳碳-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子： 线粒体中脂肪酸的 氧化包括三个阶段: 一、-氧化 每一轮切下两个碳原子 生成一个乙酰-CoA 二、乙酰-CoA进入 柠檬酸循环 三、呼吸链作用 氧化过程产生的NADH 和FADH2的氢、电子 经过呼吸链放能，并经氧化磷酸化转化为ATP（贮能）二）脂肪酸的（二）脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸的-氧化将各步骤一并计算在内，共有5步，即： 一般讲，-氧化是四个步，即不包括脂肪酸的 活化这一步骤产能最多产能最多 活化（activation） 氧化 (oxidation) 水合 (hydration) 氧化 (oxidation) 断裂 (cleavage)活化油酰基氧化脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用1、脂肪酸的激活2、脂肪酸的氧化3、肉毒碱作用4、能量转变5、不饱和脂肪酸的氧化脂肪酸-氧化时仅需活化一次，消耗1个ATP的两个高能键1.1.脂肪酸的活化脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPi脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶-酮脂酰酮脂酰CoACoA 硫解酶硫解酶L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶22反烯脂酰反烯脂酰CoACoA水合酶水合酶2.-2.-氧化的四步正式反应氧化的四步正式反应脱H水化再脱H硫解断裂FADH2 和NADH+H+辅酶特点辅酶特点油酰基CoA（ 9 18：1） CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2 - C = CH-CO-CoAHH2-反- 十二碳烯酰CoA -氧化,三次循环烯酯酰CoA异构酶烯酯酰CoA水化酶再开始-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA3-顺- 十二碳烯酯酰CoAH H油酰基的氧化作用3. 3.肉毒碱肉毒碱( (carnitinecarnitine) )的作用的作用 N+(CH3)3 CH2HO-CH2 COO-肉毒碱 OR-C N+(CH3)3 CH2-O-CH2 COO-酯酰肉毒碱CoASH OR-C-S-CoA OR-C-OHATPCoASHAMP+PPi-氧化线粒体内膜内侧外侧载体酯酰肉毒碱CoASH肉毒碱 OR-C-S-CoA肉毒碱的作用 （以16C的软脂酸为例）彻底氧化成CO2和H2O。

16C经过7次-氧化： 生成7个FADH2和7个NADH +H+ 7个FADH2经呼吸链生成 2 7 = 14 ATP 7个NADH +H+ 经呼吸链生成 3 7 = 21 ATP 生成8个乙酰COA： 8个 乙酰COA经TCA生成 12 8 = 96 ATP 总 计： 14+21+96-2=129ATP 另有一种算法： 1个FADH2经呼吸链生成1.5ATP 1个NADH+H+经呼吸链生成2.5ATP4.4.脂肪酸脂肪酸-氧化中的能量氧化中的能量转变转变转变转变5.5.不不饱饱饱饱和脂肪酸的氧化和脂肪酸的氧化与脂肪酸的-氧化相同，但需增加异构酶 和 还原酶:（三）脂肪酸氧化的其它途径（三）脂肪酸氧化的其它途径1.1.奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化 如17个碳直链脂肪酸： 先经-氧化至3碳的丙酰-CoA ，产生7个乙酰-CoA和一个丙酰-CoA 丙酰-CoA经3步反应转化为琥珀酰-CoA然后进入 三羧酸循环进一步进行代谢TCACTCAC（三）脂肪酸氧化的其它途径（三）脂肪酸氧化的其它途径2.2.脂肪酸还可发生脂肪酸还可发生-或或-氧化氧化n n- - 氧化氧化的第一步不是由脂酰-CoA脱氢酶实现，而是由脂肪酸-羟化酶实现（在植物种子萌发时）。

在植物种子萌发时）n n-氧化氧化主要使中长链和长链脂肪酸通过末端甲基，即-位（末位）的氧化，转变为二羧基酸，两端羧基都可与CoA结合，并进行-氧化四）（四）酮酮酮酮体的生成和利用体的生成和利用 酮体（酮体（Ketone bodyKetone body）：）：乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，这三种物质 的统称 酮体在肝内产生（脂肪氧化不彻底）肝内产生（脂肪氧化不彻底），在肝外肝外组织（如心、脑等）被进一步氧化分解氧化利用利用（变废为宝） 羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoAHMGCoA裂裂解酶解酶HMGCoAHMGCoA合成酶合成酶CHCH3 3COSCoACOSCoACoASHCoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮-羟丁酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶脱羧酶CoASHCoASH酮体的生成乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰CoACoASHCoASH-氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoACoA2 - -羟丁羟丁酸酸琥珀酸酮体的分解TCACTCAC 酮血症酮血症？3 3 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢（一）甘油-磷酸的生物合成（二）脂肪酸的生物合成（三）脂肪的合成（一）甘油（一）甘油-磷酸的生物合成磷酸的生物合成n合成脂肪所需的甘油-磷酸可由糖酵解产生的二羟丙酮磷酸还原而成，亦可由脂肪动员产生的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用而成。

ATPP+ADP甘油激酶甘油激酶甘油甘油-磷酸磷酸脱氢酶脱氢酶P=OPCNADH+H+NAD甘油甘油- -磷酸磷酸甘油甘油- -磷酸磷酸二羟丙酮磷酸（二）脂肪酸的生物合成（二）脂肪酸的生物合成n脂肪的合成主要在在胞浆胞浆中中进行，粒体和微粒体中也可以进行，前者与后者的机制有明显不同 1. 从头合成 2. 线粒体中的合成 3. 不饱和脂肪酸的合成 4. 脂肪酸合成途径与-氧化的比较1.1.从头合成从头合成（1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白 （2）乙酰CoA运转（3）乙酰CoA活化： 丙二酸单酰ACP的形成（4）脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸合脂肪酸合酶酶复合体系和脂复合体系和脂酰酰酰酰基基载载载载体蛋白体蛋白 脂肪酸合成酶的特殊性： 是由6种参与脂肪酸合成的酶围绕一个酰基载体蛋白酰基载体蛋白质（质（ACPACP）形成的形成的脂肪酸合酶复合体，它是一个典型的多酶复合体 ACPACP的辅基磷酸泛酰巯基乙胺的磷酸基与ACP的丝氨酸残基以磷酯键相接，另一端的-SH基与脂酰基形成硫酯键，这样形成的分子可把脂酰基从一个酶反应转移到另一酶反应 ，由此得到“脂基载体蛋白”的名称脂肪酸合成脂肪酸合成酶酶系系结结结结构模式构模式中央巯基SH外围巯基SHACP乙酰CoA:ACP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 ACP脂脂酰酰酰酰基基载载载载体蛋白体蛋白(ACP)(ACP)的的辅辅辅辅基基结结结结构构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺（2 2）乙）乙酰酰酰酰CoACoA运运转转转转 脂肪酸合成在细胞溶胶中，但原料乙酰-CoA粒体中，乙酰-CoA必须穿出线粒体。

线粒体内膜不允许乙酰-CoA自由透过，通过“丙酮酸-苹果酸循环”穿梭机制运送在有些条件下，穿梭机制产生出还原性NADPH可用于脂肪酸合成中的还原反应乙乙酰酰酰酰CoACoA从从线线线线粒体内至胞液的运粒体内至胞液的运转转转转脂肪酸合成线粒体 细胞溶胶柠檬酸柠檬酸苹果酸苹果酸丙酮酸乙酰-CoA草酰乙酸草酰乙酸乙酰-CoANADPH辅酶A+ATP丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi柠檬酸裂解酶柠檬酸合成酶丙酮酸苹果酸酶苹果酸脱氢酶丙二酸丙二酸单酰单酰单酰单酰 ACPACP的形成的形成| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoA OCH3C-SCoA 乙酰CoA|+ATPHCO3-ADP+Pi| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素合酶欲和乙酰基缩合的前体 a、缩合b、加氢c、脱水 OCH3CSACP （合酶）+|d、加氢 O O CH3-C-CH2 - CSACP CH3-CH=CH-C-SACP | CH3-CH2 - CH2 - C-SACP| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACP O H O CH3-C-CH2 - CSACPCO2H脂肪酸从头合成的生化历程由脂肪酸合由脂肪酸合酶酶催化的各步反催化的各步反应应应应n（1）启动 乙酰-CoA :ACP转酰酶催化n（2）装载 丙二酸单酰- CoA :ACP转酰酶催化n（3）缩合 -酮酰-ACP合酶催化，产物是乙酰乙酰-ACPn（4）还原 -酮酰-ACP还原酶催化，第一次还原反应n（5）脱水 -羟酰-ACP脱水酶催化n（6）还原 由烯酰-ACP还原酶催化，第一个循环的最后一步，第二次还原，。

n（7）释放 动物细胞中延伸的程序在到达16个碳原子时停止，软脂酸从脂肪酸合酶复合体中释放出来，实际是水解反应CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰SCoA 丙二单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH2OCO2软脂酸H2O进位链的延伸水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH四步循环四步循环软脂酸合成的反应流程2.2.线粒体中的合成线粒体中的合成n碳链的延长发生粒体和内质网中与脂肪酸-氧化的逆向过程相似，使得一些脂肪酸碳链（C16）加长n延长是独立于脂肪酸合成之外的过程，是乙酰单元的加长和还原，恰恰是脂肪酸降解过程的逆反应光面内质网中的延光面内质网中的延长更为活跃长更为活跃3.3.不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成n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（16C）和油酸（18C）的前体双键通过脂酰辅酶A加氧酶所催化的氧化反应引入脂肪酸链软脂酰辅酶A+NADPHH+O2软脂烯酰辅酶A+NADP+2H2O+硬脂酰辅酶A+NADPHH+O2油酰辅酶A+NADP+2H2O+C16:0(软脂酸)-2。