生物化學(xué)chapter7教學(xué)課件

第七章脂類代謝

脂類概述脂肪的分解代謝脂肪的生物合成MetabolismofLipid本章重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：脂類生物合成中飽和脂肪酸從頭合成途徑、酶系、能量來(lái)源、原料；脂類分解代謝中β–氧化作用途徑、酶類、能量變化及油料種子萌發(fā)是乙醛酸循環(huán)特點(diǎn)；了解磷脂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及合成途徑、分解酶類；膽固醇的代謝。難點(diǎn)：掌握飽和脂肪酸從頭合成與β–氧化分解途徑的異同點(diǎn)；脂類代謝與糖代謝的關(guān)系。第一節(jié)概述1.儲(chǔ)能及氧化供能。量大、產(chǎn)能多2.構(gòu)成生物膜，是生物膜的重要結(jié)構(gòu)組分3.協(xié)助脂溶性維生素的吸收，提供必需脂肪酸4.識(shí)別、免疫、保護(hù)和保溫作用。5.合成一些生物活性物質(zhì)，如類固醇激素、腎上腺皮質(zhì)激素、維生素及膽汁酸等。磷脂代謝中間物如甘油二酯、磷酸肌醇等可作為信號(hào)分子參與細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)過程。二、脂類的主要功能脂肪酸：飽和脂肪酸—14?20C軟脂酸16C硬脂酸18C不飽和脂肪酸—油酸18C含1個(gè)不飽和鍵亞油酸18C含2個(gè)不飽和鍵亞麻酸18C含3個(gè)不飽和鍵花生四烯酸20C含4個(gè)不飽和鍵必需脂肪酸—哺乳動(dòng)物不能合成亞油酸和亞麻酸等不飽和脂肪酸，只能從食物中攝取，但是維持動(dòng)物正常生長(zhǎng)所必需的。植物中含有豐富的不飽和脂肪酸。三、脂肪酸的分類及命名StructureandpropertiesofFattyacids脂肪的酶促水解四、脂類的消化吸收乳化脂肪的消化主要在腸中進(jìn)行，胰液和膽汁經(jīng)胰管和膽管分泌到十二指腸，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成為甘油及游離脂肪酸，但大部分脂肪僅局部水解成甘油一酯，甘油一酯進(jìn)一步由另一種脂酶水解成甘油和脂肪酸。第二節(jié)脂肪的分解代謝二、脂肪酸的氧化分解（β-氧化）Earlylabelingexperiments(1904):fattyacidsaredegradedbysequentialremovaloftwo-carbonunitsWhendogswerefedwith

odd-numbered

fattyacidsattachedtoaphenylgroup,

benzoate

wasexcreted;andwhenfedwith

even-numbered,phenylacetate

wasexcreted.Hypothesis:the-carbonisoxidized,withtwo-carbonunitsreleasedbyeachroundofoxidation.FranzKnoop’slabelingExperiments(1904):fattyacidsaredegradedbyoxidationattheb

carbon,i.e.,boxidation.

bbaa脂肪酸的氧化分解過程（β-氧化）脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成

長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。穿膜（脂酰CoA進(jìn)入線粒體）脂肪酸活化在細(xì)胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒體內(nèi)才能代謝。（1）脫氫脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其α和β碳原子上脫氫，生成△2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。（2）加水（水合反應(yīng)）△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-β-羥脂酰CoA。（3）脫氫L-β-羥脂酰CoA在L-β-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去β碳原子與羥基上的氫原子生成β-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。（4）硫解在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生1分子乙酰CoA和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA?？偨Y(jié)

7輪循環(huán)產(chǎn)物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2能量計(jì)算：生成ATP8×10+7×2.5+7×1.5=108凈生成ATP108–2=106公式總結(jié):[(n/2)-1]×(1.5+2.5)+[(n/2)×10-2n為碳原子的數(shù)目3.脂肪酸的其它氧化分解方式奇數(shù)碳原子脂肪酸的分解①羧化②脫羧脂肪酸的α-氧化脂肪酸的-ω氧化不飽和脂肪酸的分解Oxidationofamonounsaturatedfattyacid:theenoyl-CoAisomerasehelpstorepositionthedoublebondBothanisomeraseandareductaseareneededforoxidizingpolyunsaturatedfattyacids.Theoxidationofodd-chainfattyacidsformsC3propionyl-CoAFattyacidshavinganoddnumberofcarbonatomsarealsodegradedbythe–oxidationpathwayinthesamewayasthosewithanevennumberofcarbonatoms.TheonlydifferenceisthatinthefinalroundthefivecarbonacylCoAintermediateiscleavedintoC3propionylCoAandacetylCoA.Fattyacidoxidationalsooccursinperoxisomes(glyoxysomes)Peroxisomeisnowrecognizedastheprincipleorganelleinwhichfattyacidsareoxidizedinmostcelltypes.Theacetyl-CoAproducedinanimalperoxisomesistransportedintocytosol,whereitisusedinthesynthesisofcholesterolandothermetabolites.5.乙酰CoA的去路進(jìn)入TCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP；生成酮體參與代謝（動(dòng)物體內(nèi)）脂肪酸β氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱為酮體；合成脂肪酸。

Theacetyl-CoAproducedinplantperoxisomes/glyoxysomes(especiallyingerminatingseeds)isconvertedtosuccinateviatheglyoxylatecycle,andthentoglucoseviagluconeogenesis.-oxidationoffattyacidsalsooccursinperoxisomes

Acetyl-CoAinlivercanbeconvertedtoketonebodieswhencarbohydratesupplyisnotoptimalUnderdiabeticconditions,oxaloacetateconcentrationinhepatocytewillbelow:therateofglycolysisislow(thusthesupplyofprecursorsforreplenishingoxaloacetateiscutoff)andoxaloacetateissiphonedoffintogluconeogenesis(tomaintainbloodglucoselevel).（1）酮體的生成，地點(diǎn)是肝臟A.2分子的乙酰CoA在肝臟線粒體乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，縮合成乙酰乙酰CoA，并釋放1分子的CoASH。B.乙酰乙酰CoA與另一分子乙酰CoA縮合成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA），并釋放1分子CoASH。C.HMGCoA在HMGCoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在線粒體內(nèi)膜β-羥丁酸脫氫酶作用下，被還原成β-羥丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脫羧而成為丙酮。（2）酮體的分解肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進(jìn)一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運(yùn)送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。乙酰乙酸在肌肉線粒體中經(jīng)3-酮脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。β-羥丁酸在β-羥丁酸脫氫酶作用下，脫氫生成乙酰乙酸，然后再轉(zhuǎn)變成乙酰CoA而被氧化。丙酮可在一系列酶作用下轉(zhuǎn)變成丙酮酸或乳酸，進(jìn)而異生成糖。（3）酮體生成的生理意義酮體是脂肪酸分解代謝的正常產(chǎn)物，是肝臟輸出能源的一種形式。酮體可通過血腦屏障，是腦組織的重要能源。酮體合成的場(chǎng)所是在肝臟和反芻動(dòng)物的瘤胃壁細(xì)胞中。酮體合成的關(guān)鍵酶是HMGCoA合成酶。酮體分解在肝臟以外的組織中進(jìn)行，這些組織有酮體分解的關(guān)鍵酶。酮體利用的增加可減少糖的利用，有利于維持血糖水平恒定，節(jié)省蛋白質(zhì)的消耗。第三節(jié)脂肪的生物合成生物機(jī)體內(nèi)脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動(dòng)物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢(shì)。脂肪酸合成的碳源主要來(lái)自線粒體中的糖和氨基酸代謝產(chǎn)生的乙酰CoA。脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟完全不同。脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，而脂肪酸氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。

1.飽和脂肪酸的生物合成組織：肝（主要）、脂肪等組織亞細(xì)胞：胞液：主要合成16碳的軟脂酸（棕櫚酸）肝線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：碳鏈延長(zhǎng)

合成部位合成原料乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+乙酰CoA的穿膜轉(zhuǎn)運(yùn)：

檸檬酸穿梭系統(tǒng)脂肪酸合成肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸分解

線粒體膜胞液

線粒體基質(zhì)

丙酮酸丙酮酸蘋果酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸乙酰CoANADPH+H+

NADP+蘋果酸酶

CoA乙酰CoAATPAMPPPiATP檸檬酸裂解酶

CoA草酰乙酸H2O檸檬酸合酶

蘋果酸CO2CO2檸檬酸－丙酮酸穿梭合成過程可以分為三個(gè)階段：（1）原料的準(zhǔn)備——乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA（在細(xì)胞液中進(jìn)行），由乙酰CoA羧化酶催化，輔基為生物素，是一個(gè)不可逆反應(yīng)。乙酰CoA羧化酶可分成三個(gè)不同的亞基：生物素羧化酶（BC）生物素羧基載體蛋白（BCCP）羧基轉(zhuǎn)移酶（CT）biotincarboxylaseTrans-carboxylasebiotincarboxyl-carrierproteinBCCP

（2）合成階段———以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細(xì)胞液中進(jìn)行）。催化該合成反應(yīng)的是一個(gè)多酶體系，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒有酶活性的脂酰基載體蛋白（ACP）為中心，組成一簇。原初反應(yīng)（初始反應(yīng)）原初反應(yīng)縮合反應(yīng)還原反應(yīng)脫水反應(yīng)還原反應(yīng)至此，生成的丁酰-ACP比開始的乙酰-ACP多了兩個(gè)碳原子；然后丁酰基再?gòu)腁CP上轉(zhuǎn)移到β-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復(fù)以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應(yīng)，每次重復(fù)增加兩個(gè)碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經(jīng)過7次重復(fù)后合成軟脂酰-ACP，最后經(jīng)硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。（3）延長(zhǎng)階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）生物體內(nèi)有兩種不同的酶系可以催化碳鏈的延長(zhǎng)，一是線粒體中的延長(zhǎng)酶系，另一個(gè)是粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的延長(zhǎng)酶系。線粒體脂肪酸延長(zhǎng)酶系以乙酰CoA為C2供體，不需要酰基載體，由脂酰CoA與乙酰CoA直接縮合。只到16C。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長(zhǎng)酶系用丙二酸單酰CoA作為C2的供體，NADPH作為H的供體，中間過程和脂肪酸合成酶系的催化過程相同。負(fù)責(zé)比16C更長(zhǎng)的脂肪酸延長(zhǎng)和不飽和脂肪酸的合成。

2.不飽和脂肪酸的合成

不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內(nèi)含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個(gè)不飽和鍵）、