第九章 脂類代謝

1、第九章第九章 脂類物質(zhì)的合成與分解脂類物質(zhì)的合成與分解重點掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑重點掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑-氧化和從頭合成途徑，了解脂類物質(zhì)的功氧化和從頭合成途徑，了解脂類物質(zhì)的功能和其他的氧化分解途徑。能和其他的氧化分解途徑。主要介紹脂類（主要是脂肪）物質(zhì)在生物體的主要介紹脂類（主要是脂肪）物質(zhì)在生物體的分解及合成代謝。分解及合成代謝。一、生理功能（一）儲存能量，是水化糖原的6倍（二）結(jié)構(gòu)成分，磷脂、膽固醇等（三）生物活性物質(zhì)，如激素、第二信使、維生素等第一節(jié)第一節(jié) 脂類單 純 脂 類1.概念單純脂類是由脂肪酸和醇形成的酯2.種類(2) 蠟（1）?；视王?合 脂

2、類1.概念2.種類復合脂是指除脂肪酸與醇組成的酯外,分子內(nèi)還含有其它成分的脂類。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂CORCOR1 1CORCOR2 2CORCOR3 3磷脂酰膽堿磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰絲氨酸磷脂酰甘油幾種糖脂和硫酯幾種糖脂和硫酯2,3-2,3-雙?；p?；?1-1- -D-D-吡喃吡喃-D-D-甘油甘油6-6-亞硫酸亞硫酸-6-6-脫氧脫氧- - - -葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯( (硫酯硫酯) )2,3-2,3-雙?；p?；?1-(-1-( -D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，6- 6- -D-D-半乳糖基）半乳糖基）-D-D-甘油甘油非 皂 化 脂 類1. 概念2

3、. 種類 即異戊二烯脂類,它不含脂肪酸,不能進行皂化。（1）甾醇類（固醇）甾醇類（固醇）（2） 萜類化合物磷酸甘油的生物合成乙酰乙酰CoACoA從線粒體內(nèi)至胞液的運轉(zhuǎn)從線粒體內(nèi)至胞液的運轉(zhuǎn)脂脂肪肪酸酸從從頭頭合合成成的的生生化化歷歷程程b、縮合縮合c、還原、還原d、脫水、脫水a(chǎn) a、丙二酸單酰丙二酸單酰ACP的形成的形成 OR-CSACP OCH3CSACP|+|e、還原、還原 OH O R-CH-CH2CSACP O O R-C-CH2 - CSACP R-CH=CH-C-SACP | R-CH - CH2 - C-SACP|丙二酸單酰ACPACP的形成：| OHOOC-CH2-C-S-Co

4、A丙二酸單酰單酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA |+ATPHCO3-ADP+Pi| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸單酰ACPACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式中央巰基中央巰基SHSH外圍巰基外圍巰基SHSHACPACP乙酰乙酰CoA:ACPCoA:ACP轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 丙二酸單酰丙二酸單酰CoA:ACPCoA:ACP轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP還原酶還原酶 -羥脂酰羥脂酰-ACP-ACP脫水酶脫水酶 烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶還原酶 脂酰基載體蛋白(A

5、CP)的輔基結(jié)構(gòu)CH2-Ser-ACPHS輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巰基乙胺AHS4-磷酸泛酰巰基乙胺軟軟脂脂酸酸合合成成的的反反應(yīng)應(yīng)流流程程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA 丙二單酰丙二單酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 2軟脂酸軟脂酸H H2 2O O進位進位鏈的延伸鏈的延伸水解水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH脂肪酸生物合成的反

6、應(yīng)歷程-烯丁酰烯丁酰ACPACPCH3COCH2C0-SACP 丁酰丁酰ACPACPCH3CH(OH) CH2C0-SACP CH3CH= CH2C0-SACP CH3CH2CH2C0-SACP -酮丁酰酮丁酰ACPACP-羥丁酰羥丁酰ACPACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2 + ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNAD P+NADP+NADPHH H2 2O O CH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP丁酰丁酰CoACoA CH3 CH2CH2C-SACP O CH3COCH2C-SACP SACP -酮

7、丁酰酮丁酰ACPACP| OCH3CSACP乙酰乙酰ACPACP|+-羥丁酰羥丁酰ACPACP脫水酶脫水酶 -酮丁酰酮丁酰ACPACP還原酶還原酶 NAD P+NADPHCoASH O OHO-C-CH2C-S-ACP 丙二酸單酰丙二酸單酰-ACP-ACP| OH OCH3-CH-CH2-C-S-ACP-羥丁酰羥丁酰-ACP-ACP| OCH3CH CH-C-S-ACP=,-,-烯丁酰烯丁酰ACPACP|H2O -烯丁酰ACP還原酶NADP+NADPH縮合酶羧基基載體蛋白上生物素轉(zhuǎn)移羧基的模式圖CO2COO-（1）線粒體脂肪酸延長酶系: 延長短鏈脂肪酸，其過程是-氧化逆過程。（2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸

8、延長酶系：延長飽和或不飽和長鏈脂肪酸，其中間過程與脂肪酸合成酶體系相似。脂肪酸碳鏈延長的不同方式脂肪酸碳鏈延長的不同方式細胞內(nèi)進行部位細胞內(nèi)進行部位動物動物 植物植物線粒體線粒體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 葉綠體、前質(zhì)體葉綠體、前質(zhì)體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加入的碳單位加入的碳單位酯?；d體酯?；d體電子供體電子供體乙酰乙酰CoA CoA 丙二酸單酰丙二酸單酰CoA CoA 丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoACoA CoA ACPCoA CoA ACPNAD(P)H NADPH NADPHNAD(P)H NADPH NADPH 不明確不明確（二）（二） 飽和脂肪酸的延長及去飽和飽和脂肪酸的延長及去飽和(1)(1)需氧

9、途徑需氧途徑（2 2）厭氧途徑厭氧途徑 是厭氧生物合成單不飽和脂肪酸的方式是厭氧生物合成單不飽和脂肪酸的方式, ,發(fā)生在發(fā)生在脂肪酸從頭合成的過程中脂肪酸從頭合成的過程中, ,當生成當生成 、 - -羥葵酰羥葵酰-ACP-ACP時，由專一的脫水酶催化脫水，生成時，由專一的脫水酶催化脫水，生成 、 - -稀葵酰稀葵酰- -ACPACP，在繼續(xù)參入二碳單位，就可產(chǎn)生不同長度的，在繼續(xù)參入二碳單位，就可產(chǎn)生不同長度的單單不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸。NADPH+HNADPH+H+ +NADPNADP+ +FADFAD2Fe2Fe去飽和酶去飽和酶RCHRCH2 2-CH-CH2 2- -RCHRCHCH

10、-CH-2e2e2e2e2e2e2e2eO O2 2+4H+4H+ +2H2H2 2O O4e4e（黃素蛋白）（黃素蛋白）動：細胞色素動：細胞色素b b5zh5zh植：鐵硫蛋白植：鐵硫蛋白三三酰酰甘甘油油的的生生物物合合成成磷酸甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶磷酸甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶磷酸甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶磷酸甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶二酰甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶二酰甘油酯酰轉(zhuǎn)移酶磷酸酶磷酸酶三、脂肪酸的分解代謝三、脂肪酸的分解代謝-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用一、脂一、脂 肪肪 的的 水水 解解二、甘二、甘 油油 的的 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化不飽和及不飽和及奇數(shù)碳鏈奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化五、酮體的代謝五、酮體的代謝CHC

11、H3 3-(CH-(CH2 2) )n n - - CHCH2 2 - - CHCH2 2 -COOH-COOH 一、脂類的消化和吸收1、脂類的消化2、脂類的吸收二、脂類的轉(zhuǎn)運和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）極低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的種類脂類的消化吸收和運轉(zhuǎn)脂肪的酶促水解脂肪的酶促水解甘甘 油油 的的 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 化化（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成) )）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脫氫酶脫氫酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶磷酸酶磷酸酶（一）飽和脂肪酸的（一）飽和脂肪酸的-氧化作用（3） -氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率2、氧化過程、

12、氧化過程1、-氧化作用的概念及試驗證據(jù)（1） 脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運（2） -氧化的生化過程-氧化作用的概念及試驗證據(jù) 概概 念念 試驗證據(jù)試驗證據(jù) 19041904年年F.KnoopF.Knoop根據(jù)用苯環(huán)標記脂肪酸飼喂根據(jù)用苯環(huán)標記脂肪酸飼喂狗的實驗狗的實驗結(jié)果，推導出了-氧化學說。 脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基端的端的-碳原子上進行氧化，碳原子上進行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位，既乙酰二碳單位，既乙酰CoACoA，該過，該過程稱作程稱作-氧化。氧化。-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-CO

13、OH-COOH-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH（苯甲酸）（苯甲酸）-CH-CH2 2COOHCOOH（苯乙酸）（苯乙酸）奇數(shù)碳原子：奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的運轉(zhuǎn) 肉毒堿的作用-氧化的生化歷程氧化的生化歷程 a a、脫氫、脫氫b b、水化、水化c c、再脫氫、再脫氫 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2C-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R

14、-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+|d d、硫解、硫解|-氧化的主要生化反應(yīng)氧化的主要生化反應(yīng)酯酰CoA脫氫酶脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA OR-CScoA脂酰CoA OCH3CSCoA 乙酰CoA|+2-烯酰CoA水化酶 -羥脂酰CoA脫氫酶 硫解酶H2O CoASHNAD +NADHFAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA-羥脂酰CoA| O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA| 氧氧化化的的生生化化歷歷程程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-

15、SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脫氫酶脫氫酶脂酰脂酰CoACoA -烯脂酰烯脂酰CoA CoA 水化酶水化酶 -羥脂酰羥脂酰CoA CoA 脫氫酶脫氫酶 -酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸鏈H H2 20 0呼吸鏈 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA-氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率凈生成：凈生成：131

16、2 = 131 2 = 129 ATP129 ATP例：軟脂酸例：軟脂酸7 7次次-氧化氧化8 乙酰乙酰CoACoACHCH3 3(CH2)(CH2)1414COOHCOOH7 7 NADHNADH7 7 FADHFADH2 212 ATP12 ATP 3 ATP3 ATP 2 ATP2 ATP 96 ATP96 ATP21 ATP21 ATP14 ATP14 ATP131 ATP131 ATP能量轉(zhuǎn)換率能量轉(zhuǎn)換率 40 40（二）脂肪酸的（二）脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧脂肪酸氧化作用發(fā)生化作用發(fā)生在在-碳原子碳原子上，上，分解出分解出COCO2 2，生成比，生成比原來少一個原來少一

17、個碳原子的脂碳原子的脂肪酸，這種肪酸，這種氧化作用稱氧化作用稱為為-氧化作氧化作用。用。R RCHCH2 2COOCOO- -R RCH(OH)CH(OH)COOCOO- -R RCOCOCOOCOO- -R RCOOCOO- -COCO2 2O O2 2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+R RCH(OOH)CH(OOH)COOCOO- -COCO2 2R RCHOCHOO O2 2NAD +NADH +H+過氧化過氧化羥化羥化 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪氧化指脂肪酸的末端甲基酸的末端甲基（-端）經(jīng)氧端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧繼而再氧化成羧基，從而形

18、成基，從而形成，-二羧酸二羧酸的過程的過程。CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO- -HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO- -OHCOHC(CH(CH2 2)n COO)n COO- - -OOCOOC(CH(CH2 2)n COO)n COO- -O O2 2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶醛酸脫氫酶1 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)的生化歷程CoASH檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶順烏頭順烏頭酸酶酸酶乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)反應(yīng)歷程反

19、應(yīng)歷程NAD +NADH蘋果酸蘋果酸脫氫酶脫氫酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO- -CH2CH2CH2CH2COOCOO- -琥珀酸琥珀酸異檸檬酸異檸檬酸裂解酶裂解酶蘋果酸蘋果酸合成酶合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸乙醛酸循環(huán)總反應(yīng)式及其與乙醛酸循環(huán)總反應(yīng)式及其與糖異生的關(guān)系糖異生的關(guān)系2 2乙酰乙酰 CoA + NAD + NAD+ + 琥珀酸琥珀酸+ 2CoASH + NADH + H+ 2CoASH + NADH + H+ +草酰乙酸草酰乙酸糖異生糖異生脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰

20、乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)乙醛酸乙醛酸循環(huán)循環(huán)甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸丙酮酸合合成成植物和植物和微生物微生物ATP、CoASH丙酸的代謝丙酸的代謝甲基丙二酸單酰甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶變位酶變位酶三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)ATP、CO2 生物素生物素CoB12酮體的生成酮體的分解生成酮體的意義 脂肪酸脂肪酸-氧化產(chǎn)物乙酰氧化產(chǎn)物乙酰CoA,CoA,在肌肉中進在肌肉中進入三羧酸循環(huán)，然后在肝細胞中可形成乙酰入三羧酸循

21、環(huán)，然后在肝細胞中可形成乙酰乙酸、乙酸、-羥丁酸、丙酮這三種物質(zhì)統(tǒng)稱為羥丁酸、丙酮這三種物質(zhì)統(tǒng)稱為酮體。酮體。酮體的生成酮體的生成羥甲基戊二酸單酰羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH -氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮 -羥丁羥丁酸酸脫氫酶脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脫羧酶脫羧酶CoASH酮體的

22、分解酮體的分解乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH -氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脫氫酶脫氫酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2 -羥丁羥丁酸酸琥珀酸琥珀酸脂肪酸的脂肪酸的氧化和從頭合成的異同氧化和從頭合成的異同脂肪酸脂肪酸氧化和從頭合成的關(guān)系氧化和從頭合成的關(guān)系a. 兩條途徑運行方向相反兩條途徑運行方向相反 氧化：每經(jīng)歷一次氧化：每經(jīng)歷一次脫氫、加水、脫氫、裂解脫氫、加水、脫氫、裂解的循的循環(huán)反應(yīng)，脂肪酸減少兩個碳片段，生成一分子乙酰環(huán)反應(yīng)，脂肪酸減少兩個碳片段，生成一分子乙酰CoA。 從頭合成：每經(jīng)歷一次從頭合成：每經(jīng)歷一次縮合、還原、脫水、還原縮合、

23、還原、脫水、還原的的循環(huán)反應(yīng)，脂肪酸延長兩個碳片段。循環(huán)反應(yīng)，脂肪酸延長兩個碳片段。 b. 兩條途徑的中間產(chǎn)物基本相同兩條途徑的中間產(chǎn)物基本相同磷磷脂脂酶酶的的作作用用部部位位磷脂酶磷脂酶 C磷脂酶磷脂酶 D磷脂酶磷脂酶 A2(B2)磷脂酶磷脂酶 A1(B1)HOCHHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2HOCHHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3OCHOCH2 2CHCH2 2NHNH2 2磷酸乙醇胺磷酸乙醇胺CDP-OCHCDP-OCH2 2CHCH2 2NHNH2 2CDP-CDP-乙醇胺乙醇胺乙醇胺乙醇胺激酶激酶CTP:CTP:磷酸磷酸乙醇胺胞乙醇胺胞苷轉(zhuǎn)移酶苷轉(zhuǎn)移酶ATPATPADPADPCTPCTPPPiPPi膽堿膽堿激酶激酶ATPATPADPADPOCHOCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP- OCHCDP- OCH2 2CHCH2 2N(CHN(CH3 3) )3 3CDP-CDP-膽堿膽堿CTP:CTP:磷酸