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1、第七章 脂类代谢,(Lipid Metabolism) 5 学 时,第一节 脂质的酶促水解,脂类,脂肪: 甘油三酯（脂肪酸与甘油）,类脂,固醇类,磷脂,糖脂,脂 类 (Lipid Classes),1、脂肪是氧化供能和储存能量的物质 2、类脂是组成生物细胞膜的必要成分 3、许多脂类还是合成体内某些活性物质的原料。 胆固醇胆汁酸、VD3、肾上腺皮质激素、性激素； 高度不饱和脂肪酸 磷脂，前列腺素。,脂类的生理功能：,脂肪的降解： 脂肪+3 H2O 甘油 + 3 脂肪酸,脂酶,（3种脂肪酸）,第二节 三酰甘油的分解代谢,一、甘油的氧化,磷酸二羟丙酮就是联系甘油代谢与糖代谢的关键物质. 动物的甘油需
2、要运到肝细胞中进行氧化分解,甘油,计算,1moL甘油彻底氧化能生成多少moLATP？,二、脂肪酸的-氧化分解,饱和脂肪酸,-氧化 -氧化 -氧化,单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸,奇数C原子脂肪酸,-氧化作用概念,脂肪酸氧化分解时，在碳链的-碳原子与-碳原子之间断裂，使碳原子成双成对地断裂下来，生成一分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA的过程称为-氧化。,AMP+PPi FADH2 + NADH + H+,实验依据：,脂肪酸在体内的转变过程,1904年 F. Knoop 前提：已知动物体内不能降解苯环 方案：苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物,脂肪酸-氧化实验证据,苯乙酸,苯甲
3、酸,（1）脂肪酸的活化脂酰CoA的形成,细胞定位：胞液（细胞质）,相当于消耗2个ATP,中间产物,（2）脂肪酸的转运,N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO-,肉毒碱,酯酰肉毒碱,CoASH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,肉碱酯酰转移酶 肉碱酯酰转移酶,在线粒体中，脂酰CoA每进行一次-氧化要经过脱氢、加水、再脱氢、硫解四步，生成一分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA及一分子乙酰CoA。,（3）脂肪酸的-氧化作用, 脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2-反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。, 加水（水合反应） 2 -反烯脂酰CoA在2 -反烯脂酰CoA
4、水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。, 脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。, 硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,关于-氧化的几个问题,细胞定位：线粒体 肉毒碱的帮助 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化，或进入乙醛酸循环，也可以作为合成脂肪，糖和某些氨基酸的原料。,（4）脂肪酸氧化的能量生成,脂肪酸氧化的能量生成,如软脂酸（C16）： 7次-氧化，生成8分子乙酰CoA、7分子FADH2及7分子NADH+H+
5、即 108 +2.57+1.57=108分子ATP 脂肪酸活化时消耗2个高能磷酸键 净生成108-2=106分子ATP 能量利用率？,限速酶,1、酮体的生成,三、酮体（Ketone Bodies）代谢,2、酮体的利用,肝内合成肝外利用,肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。,肝内合成肝外利用,3、酮体生成的生理意义,正常：缺糖时，肝为肝外组织（心、肾、骨骼肌）提供的能源物质； 异常：在饥饿、糖尿病时，酮体生成过多
6、，可引起血、尿中酮体含量过高或酸中毒。,四、乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程,4、脂肪代谢和糖代谢的关系,3、乙醛酸循环的生理意义,2、乙醛酸循环与糖异生的关系,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,1、乙醛酸循环反应历程,NAD +,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,2、脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物和微生物,糖异生作用,3、乙醛酸循环的生物学意义,（1）可以以二碳为起始物合成TCA循环中的二羧酸与三羧酸，只需少量“引物”，便可产生四碳物和六碳物，是TCA上的补
7、充。 （2）由于丙酮酸氧化为乙酰CoA是不可逆的，依靠脂肪大量合成糖较困难。植物、微生物体内通过乙醛酸循环途径进行，合成苹果酸后氧化变成草酰乙酸，脱羧后生成丙酮酸，再糖原异生合成糖。是植物种子萌发的脂肪转化为糖的途径。,第三节 三酰甘油的合成代谢,甘油-磷酸的生物合成 脂肪酸的生物合成 三酰甘油的合成,一、甘油-磷酸的生物合成,两个途径： 1、甘油经磷酸化转变形成 2、二羟丙酮磷酸还原形成,二、脂肪酸的生物合成,两条途径： 从头合成，以2C为起始物（细胞质中） 脂肪酸C链的延长（线粒体、微粒体中）,（一）从头合成 定义：脂肪酸从头合成指的是以二碳物乙酰辅酶A为原料，在乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合
8、成酶系的作用下，逐步延长碳链合成脂肪酸的过程。,原料：,反应需要：,ACP、ATP、CO2、Mn2+和NADPH,乙酰辅酶A,产物：,软脂酸（棕榈酸、16C饱和脂肪酸）,（1）脂肪酸合成的原料及转运,外膜,水腔,内膜,乙酰CoA,细胞定位：细胞质,细胞质,线粒体,乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转,丙二酰CoA,（2）丙二酰CoA的生成,CH3COSCoA+CO2 CH2,乙酰辅酶A羧化酶,ATP、生物素、Mn2+,COOH,COSCoA,乙酰CoA,脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,脂肪酸合成酶系(FAS),ACP, 乙酰CoA转移酶 丙二酸单酰CoA: ACP转
9、酰基酶 -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,（3）软脂酸的合成, 酰基转移反应,CH3COSCoA+HSACP CH3COSACP+HSCoA,CH2 + HSACP CH2 + HSCoA,乙酰CoA,转移酶,丙二酰CoA:ACP,转酰基酶,COOH,COSCoA,COOH,COSACP,乙酰CoA,乙酰ACP,丙二酰CoA,丙二酰ACP, 缩合反应,CH3COSACP,COOH,CH2,COSACP,+,-酮脂酰ACP,合成酶,CH3COCH2COSACP,乙酰乙酰ACP,+,CO2 + HSACP,乙酰ACP,丙二酰ACP, 第一次
10、还原,CH3COCH2COSACP,CH3CHOHCH2COSACP,NADPH+H+,NADP+,-酮脂酰ACP还原酶,乙酰乙酰ACP,羟丁酰ACP, 脱水,CH3CHOHCH2COSACP,-羟丁酰ACP,CH3CH=CHCOSACP, -烯丁酰ACP,H2O,-羟酯酰ACP脱水酶, 再还原,CH3CH=CHCOSACP, -烯丁酰ACP,CH3CH2CH2COSACP,丁酰ACP,NADPH+H+,NADP+,烯脂酰ACP还原酶,4C6C,6C8C,16C,硫酯酶,软脂酸 + ACP,丙二酰ACP,1,脂肪酸生物合成的反应历程,-烯丁酰ACP,CH3COCH2CO-SACP,丁酰ACP,
11、CH3CH(OH) CH2CO-SACP,CH3CH= CH2C0-SACP,CH3CH2CH2CO-SACP,-酮丁酰ACP,-羟丁酰ACP,CH3COCoA,CH3COACP,HOOCCH3COACP,HOOCCH3COCoA,CH3COCoA,CO2 + ACP,C2,C2,C2,C2,C2,C2,NADPH+H+,NADP+,NADP+,NADPH+ +H+,H2O,CH3(CH2)14CO-SACP,+CO2,ACP,(4) 总结, 脂肪酸生物合成的原料是乙酰辅酶A，但丙二酰辅酶A是二碳单位的直接供体（除了2个C原子来源于乙酰辅酶A，其他均来自丙二酰辅酶A），合成为偶数C的脂肪酸，终
12、止于16C脂肪酸。, 总反应：,CH3COSCoA+7CH2 +14NADPH+H+ C15H31COOH+8CoASH+14NADP+6H2O+7CO2,COOH,COSCoA,乙酰CoA,丙二酰CoA,软脂酸, 脂肪酸合成过程以ACP为载体，还原反应以NADPH + H+为辅酶，它来自PPP途径中。,从头合成与-氧化的区别,脂肪酸的从头合成不是-氧化的简单逆转,（二）脂肪酸碳链的延长途径,比软脂酸碳链更长的脂肪酸在线粒体或微粒体中完成操作,硬脂酸等的合成,通过肉毒碱载运。,软脂酰CoA,乙酰CoA,HSCoA,缩合酶,C18酮脂酰CoA,还原酶脱水酶还原酶,C18脂酰CoA,硬脂酸,同样方
13、式延长至C22、C24等,？,1、活化,+,ATP,甘油激酶,+,ADP,甘油,3-磷酸甘油,脂肪酸,+ HSCoA,脂肪酸硫激酶,RCOSCoA 脂酰CoA,三、三酰甘油的合成,三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,甘油-3-磷酸酰基转移酶,2单酰甘油酰基转移酶,磷脂酸磷酸酶,溶血磷脂酸,磷脂酸,二酰甘油,脂肪,脂肪代谢与糖代谢的关系,第四节 类脂的代谢,1、磷脂的降解与生物合成（自学）,2、胆固醇的生物合成与转化,磷脂酶的作用部位,磷脂酶 C,磷脂酶 D,磷脂酶 A2(B2),磷脂酶 A1(B1),磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）: X: -OCH2CH2NH2 磷脂酰胆碱（卵磷脂）: X: -O
14、CH2CH2N+(CH3)3,胆固醇的生物合成与转化,一、胆固醇的合成,二、胆固醇的转化,碳源： 乙酰CoA 还原剂： NADPH、ATP。 生物合成分四个阶段： （1）1分子乙酰CoA 1分子3-甲基-3，5二羟戊酸（MVA）：甲瓦龙酸 （2）MVA IPP （异戊烯醇焦磷酸脂） （3）6分子IPP 1分子鲨烯（30C） （4）鲨烯 羊毛脂固醇（30C） 胆固醇（27C）,胆固醇合成,同位素示踪实验证明，复杂的胆固醇分子能在动物体内由小分子物质乙酸缩合而成，乙酰CoA为合成胆固醇的原料。,胆固醇的转化： 1、甘氨胆酸、牛磺胆酸 2、VitD3、VitD2 3、肾上腺皮质激素 4、性激素 5、胆固醇脂、胆固醇脂蛋白、胆酸 6、其他固醇：羊毛脂固醇、胆甾烷醇、粪固醇,胆固醇的转化,动物体内胆固醇可转变成类固醇,