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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 w3、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
2、的甘油需要运到 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 w 饱和脂肪酸 v-氧化 v-氧化 v-氧化 v单不饱和脂肪酸 v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+ ATP H2O + 2HSCoA FAD2+ NAD+ 纯 化 合 物 排泄物的化学 分析 实验依据： 脂肪酸在体内的转变过程 苯环 1
3、904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 苯乙酸苯甲酸 （1）脂肪酸的活化脂酰CoA的形成 w 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 O R-C N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- 酯酰肉毒碱 CoASH O R-C-S CoA O R-C-OH ATP CoASH ADP+PPi CoASH 肉毒碱 O R-C-SCoA -氧化 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
4、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
5、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 w如软脂酸（C16）： n7次-氧化，生成8分子乙酰CoA、7分子FADH2 及7分子NADH+H+ 即 108 +2.57+1.57=108分子ATP n 脂肪酸活化时消耗2个高能磷酸键 n净生成108-2=106分子ATP n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
6、 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分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解，而是采用酮体的形式将乙酰CoACoA经血液运送到肝经血液运送到肝 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 一步分解成乙酰一步分解成乙酰CoACoA参加三羧酸循环。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 w 正常：缺糖时，肝为肝外组织（心、肾、骨骼肌） 提供的能源物质； w 异常：在饥饿、糖尿病时，酮体生
7、成过多，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 O CH3-CSCoA CoASH O CH3-CSCoA COO- CH2 CH2 COO- 琥珀酸 异柠檬酸 裂解酶 苹果酸 合成酶 O O H-C-C OH 乙醛酸 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 TCA 乙醛酸 循环 甘油 乙酰 CoA 三酰甘油 脂肪酸 氧
8、 化 糖原（或淀粉） 1，6-二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 PEP 丙酮酸 合 成 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：
9、 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： l 从头合成，以2C为起始物（细胞质中） l 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 -氧化 糖代谢 氨基酸的C架 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 外外膜膜 水腔水腔 内内膜膜 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
10、的运转 丙二酰丙二酰CoACoA （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 乙酰乙酰CoACoA 脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构 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 A HS 4-磷酸泛酰巯基乙胺 CH2-Ser-ACP77AA 36 O- 脂肪酸合成酶系(FAS) ACP 乙酰CoA转移酶 丙二酸单酰CoA: ACP转酰基酶 -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+H
11、SACP 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 乙酰乙酰CoACoA 乙酰乙酰ACPACP 丙二酰丙二酰CoACoA 丙二酰丙二酰ACPACP 缩合反应 CH3COSACP COOH CH2 COSACP + -酮脂酰ACP 合成酶 CH3COCH2COSACP 乙酰乙酰乙酰乙酰ACPACP + CO2 + HSACP 乙酰乙酰ACPACP 丙二酰丙二酰ACPACP 第一次还原 CH3COCH2COSACP CH3CHOHCH2COSACP NADPH+
12、H+ NADP+ -酮脂酰ACP还原酶 乙酰乙酰乙酰乙酰ACPACP 羟丁酰羟丁酰ACPACP 由PPP途 径产生 脱水 CH3CHOHCH2COSACP -羟丁酰羟丁酰ACPACP CH3CH=CHCOSACP , -烯丁酰烯丁酰ACPACP H2O -羟酯酰羟酯酰ACPACP脱水酶脱水酶 再还原 CH3CH=CHCOSACP , -烯丁酰烯丁酰ACPACP CH3CH2CH2COSACP 丁酰丁酰ACPACP NADPH+H+ NADP+ 烯脂酰ACP还原酶 由PPP途径产生 CH3COSACP乙酰乙酰ACPACP 6 3 合成酶合成酶 2 4 5 还原酶还原酶 脱水酶脱水酶 还原酶还原酶
13、 4C 4C 6C 6C 6C 4C6C 3C4C CO2 6C 6C8C 16C 硫硫 酯酯 酶酶 软脂酸 + ACP 丙二酰丙二酰ACPACP 1 脂肪酸生物合成的反应历程 -烯丁酰ACP CH3COCH2CO-SACP 丁酰ACP CH3CH(OH) CH2CO-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2CO-SACP -酮丁酰ACP -羟丁酰ACP CH3COCoACH3COACP HOOCCH3COACP HOOCCH3COCoA CH3COCoA CO2 + ACP C2C2C2C2C2C2 NADPH+H+ NADP+ NADP+ NADPH+ +H+ H2
14、O 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，终止于16C脂肪酸。 总反应： CH3COSCoA+7CH2 +14NADPH+H+ C15H31COOH+8CoASH+14NADP+6H2O+7CO2 COOH COSCoA 乙酰乙酰CoACoA丙二酰丙二酰CoACoA 软脂酸软脂酸 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。 从头合成与从头合成与-氧化的区别的区别
15、从头头合成 -氧化 反应场应场 所 细细胞质质 线线粒体 转转运系统统 柠柠檬酸-丙酮酮酸转转运系 统统 肉毒碱转转运系统统 酰酰基载载体 HSACP HSCoA 二碳单单位丙二酰酰CoA乙酰酰CoA 辅辅助因子NADPH+H+NAD+、FAD 酶 7种 4种 反应应 缩缩合、还还原、 脱水、还还原 氧化、水合、 氧化、硫解 能量变变化 消耗7个ATP及14个 NADPH 产产生129个ATP 脂肪酸的脂肪酸的从头合成不是从头合成不是-氧化的简单逆转氧化的简单逆转 （二）脂肪酸碳链的延长途径（二）脂肪酸碳链的延长途径 比软脂酸碳链更长的脂肪酸在比软脂酸碳链更长的脂肪酸在线粒体线粒体或或微粒体微
16、粒体中完成操作中完成操作 硬脂酸等的合成硬脂酸等的合成 通过通过肉毒碱肉毒碱载运。载运。 软脂酰软脂酰CoACoA 乙酰CoA HSCoA 缩合酶 C18C18酮脂酰酮脂酰CoACoA 还原酶 脱水酶 还原酶 C18C18脂酰脂酰CoACoA 硬脂酸 同样方式延长 至C22、C24等 ？ 1 1、活化、活化 + ATP 甘油激酶 P +ADP 甘油 3-磷酸甘油 脂肪酸脂肪酸+ 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
17、油 脂肪 甘油 脂肪酸 -磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 糖或淀粉 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 琥珀酸 乙醛酸循环 CO2+H2O TCA循环 丙二酰CoA 脂酰辅酶A -氧化 脂肪代谢与糖代谢的关系 第四节第四节 类脂的代谢类脂的代谢 1 1、磷脂磷脂的的降解降解与与生物合成生物合成（自学）（自学） 2 2、胆固醇胆固醇的生物合成的生物合成与转化与转化 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: -OCH2CH2N+(CH3)3 胆固醇的生
18、物合成与转化 一、胆固醇的合成 二、胆固醇的转化 w碳源： 乙酰CoA w还原剂： NADPH、ATP。 w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