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1、脂类代谢,脂肪酸的分解代谢脂类的生物合成,目录,生物体内的脂类脂肪酸的功能脂类的消化吸收和运转脂肪的分解代谢脂肪的生物合成磷脂、糖脂和固醇的代谢脂肪酸代谢的调节,生物体内的脂类,脂类,单纯脂类,复合脂类,非皂化脂类,酰基甘油酯,糖脂、硫脂,萜 类,甾醇类,含有脂肪酸,不含脂肪酸,蜡,磷脂,酰基甘油酯,几种糖脂和硫酯,2,3-双酰基-1-D-葡萄糖-D-甘油,6-亚硫酸-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯),2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油,蜡,蜡是高级脂酸与高级一元醇所生成的酯。不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，不易水解。在动物体内多存在于分泌物中，主要
2、起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳、羊毛、鲸油皆含有蜡。,磷脂,磷脂为含磷的单脂衍生物，分甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两类。前者为甘油醇酯衍生物，后者为鞘氨醇酯的衍生物。磷脂是细胞膜的重要成分。,萜,萜分子的碳架可以看成是由两个或多个异戊二烯单位连接而成。萜的分类主要根据异戊二烯的数目。由两个异戊二烯构成的萜称为单萜。由三个异戊二烯构成的萜称为倍半萜，由四个异戊二烯构成的萜称为二萜，同理还有三萜、四萜等等。,甾醇类,类固醇是环戊烷多氢菲的衍生物，是4个环组成的一元醇。所有固醇化合物分子都是以环戊烷多氢菲为核心结构。有及两型,脂肪酸的功能,磷脂和糖脂的组成单元以共价键与糖蛋白的蛋白质部分相接,经过修饰的这个糖
3、蛋白在脂肪酸残基的引导下指向膜的靶标位置是燃料分子,以三脂酰甘油形式贮存某些衍生物担当着激素及胞内信使的职能,PIC,一、脂类的消化和吸收,1、脂类的消化2、脂类的吸收,二、脂类的转运和脂蛋白的作用,乳麋微粒（CM）,极低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密度脂蛋白HDL,脂蛋白的种类,脂类的消化吸收和运转,脂类的消化,脂类的消化主要在十二指肠中。食物中的脂类主要是甘油三酯（80-90%），还有少量的磷脂（6-10%）和胆固醇（2-3%）。胃的食物糜（酸性）进入十二指肠，刺激肠促胰液肽的分泌，引起胰脏分泌HCO3-至小肠（碱性）。脂肪间接刺激胆汁及胰液的分泌。胆汁酸盐使脂类乳化，分散成
4、小微团，在胰腺分泌的脂类水解酶作用下水解。,PIC2,胰腺分泌的脂类水解酶,三脂酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油的C1、C3酯键，生成2-单酰甘油和两个游离的脂肪酸。胰脏分泌的脂肪酶原要在小肠中激活）磷脂酶A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸）胆固醇脂酶（水解胆固醇脂，产生胆固醇和脂肪酸）辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原）,甘油三酯的水解,甘油三酯的水解由脂肪酶催化。组织中有三种脂肪酶，逐步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。这三种酶是：脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶）甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶,磷脂酶A2水解磷脂图,脂类的吸收,脂类的消化产
5、物，甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成更小的混合微团（20nm），这种微团极性增大，易于穿过肠粘膜细胞表面的水屏障，被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。小分子脂肪酸水溶性较高，可不经过淋巴系统，直接进入门静脉血液中。,脂类转运和脂蛋白的作用,甘油三脂和胆固醇脂在体内由脂蛋白转运。脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质的转运形式。载脂蛋白：已知参与脂蛋白形成的载脂蛋白有apoA、B、C、D和E等类型。每类中又有不同的种
6、类，已知有近20种。它们大多具有双性的螺旋结构。其不带电荷的疏水氨基酸残基分布在螺旋的非极性一侧，带电荷的亲水氨基酸残基分布在螺旋的极性一侧。这种双性的M螺旋结构有利于载脂蛋白与脂质的结合并稳定脂蛋白的结构。,脂类在体内转运,脂类在血液中的运输脂肪动员与脂肪酸的运输血脂和血浆脂蛋白的结构与功能：血脂脂蛋白结构血浆脂蛋白的主要功能,PIC-血液中运输-1,PIC-血液中运输-2,PIC-血液中运输-3,脂肪动员与脂肪酸的运输,脂肪动员：脂肪组织中脂肪的水解和利用激素敏感性脂肪酶（脂肪细胞）1）脂解激素:肾上腺素，胰高血糖素，肾上腺皮质激素2）抗脂解激素：胰岛素，前列腺素脂肪酸的运输：脂肪酸-清蛋
7、白复合物,血脂,血脂是指血浆中所含的脂质，包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯和游离脂肪酸。磷脂中主要为卵磷脂，约占70；鞘磷脂和脑磷脂分别占25和10左右。血中醇型胆固醇约占总胆固醇的13，而酯型占23。血脂的来源有外源性的，即从饲料中摄取并经过消化道吸收进入血浆中的，还有内源性的，即由肝、脂肪组织和其他组织合成后释入血浆中的。血脂的含量随生理状态不同而改变，动物品种、饲养状况、年龄、性别等都可以影响血脂的组成和水平。,血浆脂蛋白的主要功能,(一) 乳糜微粒(CM)(二) 极低密度脂蛋白(VLDL) (三) 低密度脂蛋白(LDL)(四) 高密度脂蛋白(HDL),(一)乳糜微粒(CM),运输外源甘
8、油三酯和胆固醇酯的脂蛋白形式。,(二)极低密度脂蛋白(VLDL),把内源的，即肝内合成的甘油三酯、磷脂、胆固醇与apo B100、E等载脂蛋白结合形成脂蛋白，运到肝外组织去贮存或利用。,(三)低密度脂蛋白(LDL),LDL是由VLDL转变来的。LDL富含胆固醇酯，因此它是向组织转运肝脏合成的内源胆固醇的主要形式。各种组织，如肾上腺皮质、睾丸、卵巢以及肝脏本身都能摄取和代谢LDL。,(四)高密度脂蛋白(HDL),HDL的作用与LD基本相反。它是机体胆固醇的清扫机”，负责把胆固醇运回肝脏代谢转变。HDL主要在肝脏，也可在小肠合成。,PIC-脂蛋白对三酰甘油及胆固醇的运送,脂肪的分解代谢,一、脂肪的
9、水解二、脂肪酸的氧化三、饱和脂肪酸的-氧化作用四、饱和脂肪酸的以及氧化作用五、不饱和脂肪酸的氧化及生理功能 六、奇数碳链脂肪酸的氧化七、酮体的代谢,脂肪的酶促水解,脂肪酶是激素敏感性甘油三酯脂肪酶，是限速酶。肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，后者使无活性的脂肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。胰岛素、前列腺素E1作用相反，可抗脂解。,脂肪酸的氧化,脂肪酸的活化(activation)脂酰CoA(acyl-CoA)的形成,(acyl-CoA),脂肪酸的氧化2,RCOO- + ATP + CoA-SH RCO
10、-S-CoA + AMP + Ppi,无机焦磷酸酶,2pi,生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为1，由于PPi水解，反应不可逆。细胞中有两种活化脂肪酸的酶：内质网脂酰CoA合成酶线粒体脂酰CoA合成酶,脂肪酸向线粒体的转运,中、短链脂肪酸（4-10C）可直接进入线粒体，并在线粒体内活化生成脂酰CoA。长链脂肪酸先在胞质中生成脂酰CoA，经肉碱转运至线粒体内。,脂酰CoA穿越线粒体步骤,细胞溶胶中的脂酰CoA转移到肉碱上，释出CoA到细胞溶胶中经传送系统，脂酰肉碱被送进线粒体基质脂酰基转移到来自线粒体的CoA分子上释出的肉碱又回到细胞溶胶中,PIC- CoA穿越线粒体,肉毒碱
11、,CoASH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,肉碱脂酰转移酶,移位酶,肉碱脂酰转移酶,酯酰CoA进入线粒体基质示意图,OR-C-OH,PIC-酯酰CoA进入线粒体,饱和脂肪酸的-氧化作用,（2） -氧化过程,（1） -氧化作用的概念及试验证据,脂肪酸的活化和转运-氧化学说-氧化的生化过程-氧化过程中能量的释放及转换效率,-氧化的调节,线粒体和过氧化物酶体氧化比较,-氧化作用的概念及试验证据, 概 念, 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过
12、程称作-氧化。,氧化学说,早在1904年，Franz Knoop就提出了脂肪酸氧化学说。用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸。结论：脂肪酸的氧化是从羧基端-碳原子开始，每次分解出一个二碳片断。产生的终产物苯甲酸、苯乙酸对动物有毒害，在肝脏中分别与Gly反应，生成马尿酸和苯乙尿酸，排出体外。,脂肪酸的活化（细胞质）,RCOO- + ATP + CoA-SH RCO-S-CoA + AMP + PPi生成一个高能硫脂键，需消耗两个高能磷酸键，反应平衡常数为1，由于PPi水解，反应不可逆。细胞中有两种
13、活化脂肪酸的酶：内质网脂酰CoA合成酶，活化12C以上的长链脂肪酸；线粒体脂酰CoA合成酶，活化410C的中、短链脂肪酸。,PIC-脂肪酸的活化,脂肪酸的-氧化过程,(活化)脂肪酸的活化（细胞质）（转运）脂肪酸向线粒体的转运（脱氢）脂酰CoA脱氢生成-反式烯脂酰CoA （水化）2反式烯脂酰CoA水化生成L-羟 脂酰CoA （脱氢） L-羟脂酰CoA脱氢生成-酮脂酰CoA （硫解）-酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和脂酰CoA （n-2）,PIC-氧化的生化历程,FAD,FADH,NAD+,NADH,CoASH,H2O,H+,脱氢,加水,再脱氢,硫解,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO
14、-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,PIC-脂肪酸循环,脂肪酸循环,脂肪酸-氧化作用小结,脂肪酸-氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1个ATP的两个高能键。长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化，经肉碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合成酶活化。-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA。,软脂酸
15、b-氧化过程,下图是软脂酸（棕榈酸 C15H31COOH）的b-氧化过程，它需经历七轮-氧化作用而生成8分子乙酰CoA。,-氧化过程中能量的释放及转换效率,因此,脂肪酸氧化是高度的放能过程,TAB- -氧化过程中能量的释放及转换效率,-氧化的调节,脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪氧化。NADH/NAD+比率高时，羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。乙酰CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰CoA有两条去路：氧化；合成甘油三酯）。,脂肪酸的-氧化途径,脂肪酸在一些酶的催化下，在-碳原子上发生氧化作用，分解出一个
16、一碳单位CO2，生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的-氧化作用。-氧化作用是1956年由P.K.Stumpf首先在植物种子和叶片中发现的，后来在动物脑和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。,脂肪酸的-氧化作用,该途径以游离脂肪酸作为底物，在-碳原子上发生羟化 （-OH）或氢过氧化 （-OOH），然后进一步氧化脱羧,RCH2COOH,RCH(OH)COOH,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,NAD +,NADH +H+,羟化,脂肪酸的-氧化作用,PIC-脂肪酸的-氧化作用,Info-脂肪酸的-氧化作用,植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每
17、次氧化从脂酸羧基端失去一个C原子。 RCH2COOHRCOOH+CO2 -氧化作用对生物体内 奇数碳脂肪酸的形成； 含甲基的支链脂肪酸的降解； 过长的脂肪酸（如C22、C24）的降解起着重要的作用哺乳动物将绿色蔬菜中植醇降解就是通过这种途径而实现的,脂肪酸的-氧化途径,脂肪酸的-氧化是指脂肪酸的末端（-端）甲基发生氧化，先转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形成,-二羧酸的过程,脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸,脂肪酸的氧化作用,PIC-脂肪酸的氧化作用,Info-脂肪酸的氧化作用,氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸
18、。动物体内的十二碳以下的脂肪酸常常通过-氧化途径进行降解。植物体内的在-端具有含氧基团（羟基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通过-氧化作用生成的，这些脂肪酸常常是角质层或细胞壁的组成成分。一些需氧微生物能将烃或脂肪酸迅速降解成水溶性产物，这种降解过程首先要进行-氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通过 -氧化作用降解，如海洋中的某些浮游细菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高达0.5克/天/平方米。,PIC-不饱和脂肪酸氧化,不饱和脂肪酸氧化,不饱和脂肪酸氧化,它经历了三轮-氧化作用后，产物在,位有一顺式双键，因此接下来的反应不是脱氢，而是双键的异构化，生成反式的,双键，然后 -氧化作用继续正常进行。因
19、此油酸的氧化与相同碳的饱和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次双键异构化反应取代了一次脱氢反应，所以少产生一分子FADH2。,不仅是单不饱和脂肪酸，所有的多不饱和脂肪酸的前四轮-氧化作用都与油酸相类同，都在第四轮时需要一种异构酶的参与。,油酰基的氧化作用,油酰基CoA（ 9 18：1）,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,6CH3-CO-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,PIC-油酰基的氧化作用-pt1,PIC-油酰基的氧化作用-pt2,不饱和脂肪酸的生理功能,保持细胞膜的相对流动性，以保正细胞的正常生理功能。使胆固醇酯化，降
20、低血中胆固醇和甘油三酯。是合成人体内前列腺素和凝血噁烷的前躯物质。降低血液粘稠度，该善血液微循环。 提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能力。,奇数碳链脂肪酸的氧化,丙酸的代谢大多数脂肪酸含偶数碳原子，它们通过 -氧化可全部转变成乙酰CoA，但一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸，它们在最后一轮-氧化作用后，产生丙酰CoA丙酰CoA有两条代谢途径：.丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA.丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA
21、,动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。反刍动物瘤胃中，糖异生作用十分旺盛，碳水化合物经细菌发酵可产生大量丙酸，进入宿主细胞，在硫激酶作用下产丙酰CoA，转化成琥珀酰CoA，参加糖异生作用。,PIC-丙酰CoA形成琥珀酰CoA过程,丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA,这条途径在植物、微生物中较普遍。有些植物、酵母和海洋生物，体内含有奇数碳脂肪酸，经氧化后，最后产生丙酰CoA,酮体的代谢,酮体的生成,酮体的分解和利用,生成酮体的生理意义,脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、
22、-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。酮体在肝中生成后，再运到肝外组织中利用。,生成酮体的调节,酮体的生成,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，乙酰乙酸占30%，羟丁酸70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。当乙酰CoA不能再进入TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒
23、体并进入血液循环，送至全身。,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,CoASH,酮体的生成2,Info-酮体的生成,酮体的合成发生在肝、肾细胞的线粒体内形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，乙酰乙酸占30%，羟丁酸70%，少量丙酮。（丙酮主要由肺呼出体外）肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。当草酰乙酸浓度很低时，只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。当
24、乙酰CoA不能再进入TCA时，肝脏合成酮体送至肝外组织利用，肝脏仍可继续氧化脂肪酸。肝中酮体生成的酶类很活泼，但没有能利用酮体的酶类。因此，肝脏线粒体合成的酮体，迅速透过线粒体并进入血液循环，送至全身,PIC-酮体的生成,乙酰乙酰CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羟丁酸,琥珀酸,酮体的分解,酮体的利用,肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。（1）乙酰乙酸被琥珀酰CoA转硫酶（-酮脂酰CoA转移酶）活化成乙酰乙酰CoA。心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中有较高的酶活性，可活化乙酰乙酸乙酰乙酸+琥珀酰CoA乙酰乙酰
25、CoA+琥珀酸然后，乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶硫解，生成2分子乙酰CoA，进入TCA。（2）羟基丁酸由羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸，然后进入上述途径。,酮体的利用续,（3）丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入TCA或异生成糖。肝脏氧化脂肪时可产生酮体，但不能利用它（缺少酮脂酰CoA转移酶），而肝外组织在脂肪氧化时不产生酮体，但能利用肝中输出的酮体。在正常情况下，脑组织基本上利用Glc供能，而在严重饥饿状态，75%的能量由血中酮体供应。,酮体生成的生理意义,酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的
26、重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常情况下，血中酮体0.03-0.5 mmol/L。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症酸（乙酰乙酸、羟丁酸）中毒，引起酮尿。,酮体生成的调节,(1)饱食与饥饿对酮体生成的影响饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于氧化及酮体的生成(2)肝细胞糖原含量及代谢的影响：进入肝细胞的游离脂酸，有两条去路：一条是在胞液中酯化
27、，合成甘油三酯及磷脂；一条是进入线粒体进行氧化，生成乙酰CoA及酮体。肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入氧化，酮体生成增多。,酮体生成的调节续,(3)丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二酰CoA的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，从而阻止脂酰CoA进入线粒体内进行氧化,脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成二、磷酸甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成四、各组织中脂肪代谢的相互关系,脂肪酸的生物合成,所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。A. 从头合成（乙酰CoA）在胞液中（1
28、6碳以下）B. 延长途径在线粒体或微粒体中高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势1.十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成2.长链脂肪酸的合成3.线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长4.不饱和脂肪酸的合成,软脂酸的从头合成,脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白(ACP)乙酰CoA活化：丙二酸单酰ACP的形成脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸合成的调节合成与氧化的比较,脂肪酸合成酶系结构模式,ACP,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,脂肪酸合成过程中的中间产物，以共价键与ACP辅基上
29、的-SH基相连，ACP辅基就象一个摇臂，携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位置上,脂酰基载体蛋白,参与脂肪酸生物合成的酶有七种，并以没有酶活性的脂酰基载体蛋白(acylcar-rier protein，ACP) 为中心，构成一个脂肪酸合成酶复合体（fatty acid synthase complex ）。它的结构与辅酶A相似。在脂肪酸合成中，脂酰基通过与磷酸泛酰巯基乙胺上的SH基酯化而相连。,脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,丙二酸单酰ACP的形成,脂肪合成时，乙酰CoA是脂肪酸的起始物质（引物），其余链的延长都以丙二酸单酰CoA的形式参与合成 所
30、用的碳来自HCO3（比CO2活泼），形成的羧基是丙二酸单酰CoA的远端羧基乙酰CoA羧化酶：（辅酶是生物素）为别构酶，是脂肪酸合成的限速酶，柠檬酸可激活此酶，脂肪酸可抑制此酶,丙二酸单酰CoA的合成,丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA+ HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi丙二酸单酰 CoA,在胞浆中进行,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酰单酰CoA,乙酰CoA,机理：,关键酶,活性羧基,PIC-丙二酸单酰CoA的合成,PIC-丙二酸单酰ACP的形成,+,ATP,HCO3-,
31、ADP+Pi,乙酰CoA 羧化酶,PIC-丙二酸单酰ACP的形成,饱和脂肪酸的从头合成,乙酰-CoA是合成脂肪酸的原料,乙酰-CoA在线粒体中产生,通过柠檬酸将乙酰-CoA运出线粒体,在胞浆中合成脂肪酸,在线粒体产生的的乙酰-CoA必须先从线粒体转移到细胞溶胶中，才能参与脂肪酸的合成。然而，线粒体内膜对乙酰-CoA是不容许通透的乙酰-CoA通过三羧酸转运体系穿过线粒体内膜,三羧酸转运体系,PIC-TCA转运体系,Info-脂肪酸合成,脂肪酸合成：通过连续添加2碳单位（乙酰-CoA）进行合成,合成步骤类似于反转的-氧化,但是,合成和分解通过不同的途径，使用不同的酶，发生场所也是在细胞的不同部位,
32、三碳单元中间体丙二酰-CoA参与脂肪酸合成,脂肪酸合成的“中间演员”：,需要3碳的中间产物 丙二酸单酰乙酰CoA羧化酶（催化丙二酸单酰CoA的合成，含生物素辅基）脂肪酸合酶,脂肪酸从头合成的生化历程,OCH3CSACP,+,|,CH3-CH=CH-C-SACP,|,CH3-CH2 - CH2 - C-SACP,|,OH O CH3-C-CH2 - CSACP,CO2,H,软脂酸合成的反应流程,进位,链的延伸,水解,脂肪酸合酶,ACP与辅基磷酸泛酰巯基乙胺连接的复合体,脂肪酸合酶的作用方式,脂肪酸的合成步骤（动物细胞）,1.启动：乙酰-CoA合酶：ACP转酰酶2.装载：丙二酸单酰-CoA：ACP
33、转酰酶3.缩合： -酮酰-ACP合成酶4.还原： -酮酰-ACP还原酶5.脱水： -羟酰-ACP脱水酶6.还原：烯酰-ACP还原酶7.释放：软脂酰-ACP硫脂酶,1.启动,乙酰基连到-酮脂酰ACP合成酶上,脂肪酸的合成步骤,2.装载,生成丙二酸单酰-S-ACP 此时一个丙二酸单酰基与ACP相连,另一个脂酰基(乙酰基)与-酮脂酰-ACP合成酶相连,脂肪酸的合成步骤,同位素实验证明，释放的CO2来自形成丙二酸单酰CoA时所羧化的HCO3 ，羧化上的C原子并未掺入脂肪酸，HCO3 在脂酸合成中只起催化作用。,脂肪酸的合成步骤,3.缩合,形成的是D型羟丁酰-S-ACP，而脂肪分解氧化时形成的是L型。,
34、脂肪酸的合成步骤,4.还原,5.脱水,脂肪酸的合成步骤,脂肪酸的合成步骤,6.还原,7.释放（动物）,软脂酰-ACP + H2O 软脂酸 + HS-ACP,软脂酰-ACP硫酯酶,脂肪酸的合成步骤,脂肪酸的从头合成,脂肪酸生物合成的反应历程,缩合,-羟丁酰ACP脱水酶,-酮丁酰ACP还原酶,CoASH,O OHO-C-CH2C-S-ACP,丙二酸单酰-ACP,|,|,-烯丁酰ACP还原酶,缩合酶,缩合,Info-长链脂肪酸的合成,第一次循环，产生丁酰-S-ACP。第二次循环，丁酰-S-ACP的丁酰基由ACP转移至-酮脂酰-ACP合成酶上，再接受第二个丙二酸单酰基，进行第二次缩合。奇数碳原子的饱和
35、脂肪酸也由相此途径合成，只是起始物为丙二酸单酰-S-ACP，而不是乙酰-S-ACP，逐加的二碳单位也来自丙二酸单酰-S-ACP。多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸（16C）。经过7次循环后，合成的软脂酰-S-ACP经硫脂酶催化生成游离的软脂酸，或由ACP转到CoA上生成软脂酰CoA，或直接形成磷脂酸。对链长有专一性的酶是-酮脂酰ACP合成酶，它不能接受16C酰基。,奇数碳原子的饱和脂肪酸也由相应途径合成，只是起始物为丙二酸单酰-S-ACP，而不是乙酰-S-ACP，逐加的二碳单位也来自丙二酸单酰-S-ACP。多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于形成软脂酸（16C）。经过7次循环后，合成的软脂酰-
36、S-ACP经硫脂酶催化生成游离的软脂酸，或由ACP转到CoA上生成软脂酰CoA，或直接形成磷脂酸。对链长有专一性的酶是-酮脂酰ACP合成酶，它不能接受16C酰基。,注意点,软脂酸合成结算,合成7个丙二酸单酰CoA：7乙酰-CoA+7 CO2 +7ATP 7丙二酸单酰CoA7ATP+7Pi7轮缩合-还原-脱水-还原：总反应式：,脂肪酸合成的调节,（1）酶浓度调节(酶量的调节或适应性控制) 关键酶：乙酰CoA羧化酶(产生丙二酸单酰CoA) 脂肪酸合成酶系苹果酸酶(产生还原当量，在三羧酸转运体系中) 饥饿时，这几种酶浓度降低3-5倍，进食后，酶浓度升高。喂食高糖低脂膳食，这几种酶浓度升高，脂肪合成加
37、快。,脂肪酸合成的调节续,（2）酶活性的调节乙酰CoA羧化酶是限速酶别构调节：柠檬酸激活、软脂酰CoA抑制共价调节：磷酸化会失活、脱磷酸化会复活胰高血糖素可使此酶磷酸化失活，胰岛素可使此酶脱磷酸化而恢复活性。植物和细菌中的乙酰-CoA羧化酶不受柠檬酸或磷酸化循环的调节,乙酰CoA羧化酶活性的调节：,单体(无活性),多聚体(有活性),蛋白质磷酸酶,cAMP-依赖蛋白质激酶,激素调控的磷酸化和去磷酸化酶改变着平衡,脂肪酸合成的调节,1. 代谢物的影响,进食糖,糖代谢,NADPH+乙酰CoA+ATP,合成脂肪有关的酶的活性,异柠檬酸 脱氢酶,(),、异柠檬酸,(+),乙酰CoA 羧化酶,柠檬酸裂解,
38、脂肪酸合成,透出线粒体,柠檬酸,乙酰CoA,脂肪酸合成的调节pt2,饥饿、糖供应不足,脂肪动员,（一）,脂酰CoA,乙酰CoA羧化酶活性,（胞液）,（一）,柠檬酸合酶,（线粒体）,透出线粒的柠檬酸,乙酰CoA羧化酶激活作用,生成乙酰CoA,脂肪酸的合成,脂肪酸合成的调节,2. 激素的调节,胰岛素是调节脂肪合成的主要激素。,乙酰CoA,柠檬酸,丙二酸单酰CoA,软脂酰CoA,胰岛素,（+）,柠檬酸裂解酶,乙酰 CoA羧化酶,（一）,软脂酸分解与合成代谢的区别,软脂酸分解与合成代谢的区别2,脂肪酸的从头合成只能合成16个碳原子，更长的脂肪酸要靠另外的合成途径合成。 脂肪酸的延伸产生不同长度的脂肪酸
39、。 延伸发生在线粒体（mitochondria)和内质网（endoplasmic reticrum)中进行。,脂肪酸的延伸,线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,线粒体脂肪酸延长酶系: 延长中、短链（4-16C）饱和或不饱和脂肪酸，其过程是-氧化逆过程。乙酰CoA作为二碳片段的供体，NADPH作为氢供体。 内质网脂肪酸延长酶系（哺乳动物）：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。以CoA代替ACP作为脂酰基载体，丙二酸单酰CoA作为C2供体，NADPH作为氢供体，从羧基端延长。,脂肪酸碳链延长的不同方式,不饱和脂肪酸的合成,(1)需氧途径,（2）厌氧途径,动：细胞色素b5zh
40、植：铁硫蛋白,动植物中不饱和脂肪酸合成的比较,动植物中不饱和脂肪酸合成的比较,甘油的合成,（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,三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,二酰甘油酯酰转移酶,磷酸酶,各组织中脂肪代谢的相互关系,磷脂、糖脂和固醇的代谢,磷脂和糖脂的代谢一、磷脂的结构及降解二、磷脂的生物合成三、鞘磷脂和鞘糖脂的合成类二十烷酸的生物合成胆固醇的代谢一、胆固醇的合成二、胆固醇的转化,磷脂酰胆碱,磷脂酸,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰肌醇,磷脂酰丝氨酸,磷脂酰甘油,磷脂酶的作用部位,乙醇胺和胆碱的活化,HOCH2CH2NH2,HOCH2
41、CH2N(CH3)3,OCH2CH2NH2,磷酸乙醇胺,CDP-OCH2CH2NH2,CDP-乙醇胺,乙醇胺激酶,CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶,ATPADP,CTPPPi,胆碱激酶,ATPADP,OCH2CH2N(CH3)3,CDP-OCH2CH2N(CH3)3,CDP-胆碱,CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶,CTPPPi,+,磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成,CDP-乙醇胺CMP,葡萄糖,3-磷酸甘油,1，2-甘油二酯磷脂酸,1，2-甘油二酯,CDP-胆碱CMP,2 RCOCoA2 CoA,Pi,转酰酶,磷酸酯酶,转移酶,磷脂酰胆碱,(CH3)3N-CH2-CH3-O,磷脂酰乙醇胺,H3N-CH2-
42、CH3-O,-甘油二酯,-甘油二酯,甘油磷脂在大肠杆菌中的合成,大肠杆菌中的三种甘油磷脂：磷脂酰乙醇胺（phosphatidylethanolamine,PE)磷脂酰甘油（phosphatidyl glycerol, PG)二磷脂酰甘油（diphosphatidyl glycerol)CDP-二脂酰甘油是磷脂合成中的关键中间体,大肠杆菌中的甘油磷脂的合成,大肠杆菌中的甘油磷脂的合成,Li-甘油磷脂的合成,磷脂酸,CDP-甘油二酯,磷脂酰丝氨酸,二磷脂酰甘油,磷脂酰肌醇,合成酶,甘油磷脂的合成,甘油磷脂在真核生物中的合成,真核生物的甘油磷脂：磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇,三个合成
43、途径的关系,磷脂酰丝氨酸的合成,（1）磷脂酸CDP-二脂酰基甘油磷脂酰丝氨酸（细菌中）动物、大肠杆菌中，磷脂酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺（2）丝氨酸与磷脂酰乙醇胺的醇基酶促交换磷酯酰乙醇胺 + 丝氨酸 磷酯酰丝氨酸 + 乙醇胺,磷脂酰乙醇胺的合成（脑磷脂）,磷脂酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺。由乙醇胺开始的合成：（1）乙醇胺磷酸化（2）磷酸乙醇胺生成CDP-乙醇胺磷酸乙醇胺胞嘧啶核苷酸（CTP）转移酶（3）CDP-乙醇胺与甘油二脂形成磷脂酰乙醇胺磷酸乙醇胺转移酶,磷酯酰胆碱的合成（卵磷脂）,（1）从头合成（动物细胞）,PIC-磷酯酰胆碱的合成,磷酯酰胆碱的合成2-节约利用,（2）节约利用（主
44、要是细菌） 由磷脂酰乙醇胺的氨基直接甲基化甲基的供体是S-腺苷甲硫氨酸。磷脂酰乙醇胺甲基转移酶的辅基是四氢叶酸。,PIC-磷酯酰胆碱的合成2-,三个合成途径的关系：,磷脂酸,CDP-甘油二酯,磷脂酰丝氨酸,二磷脂酰甘油,磷脂酰肌醇,合成酶,磷脂酰肌醇的合成,PIC-磷脂酰肌醇的合成,1、糖脂的合成,2、糖脂的分解,糖脂的代谢,三、鞘磷脂和鞘糖脂的合成,由软脂酰-CoA和丝氨酸合成鞘磷脂和鞘糖脂,鞘磷脂和鞘糖脂的合成都始于神经酰胺,n多在1222之间,CO(CH2)n(CH2)3,鞘氨醇,m多为12,鞘磷脂,神经酰胺,鞘磷脂的化学结构,鞘磷脂的合成,全身各组织（尤其脑）内质网。,1. 鞘氨醇的合
45、成,软脂酰CoA,二氢鞘氨醇,丝氨酸,鞘氨醇,-二氢鞘氨酮,神经酰胺的合成,鞘氨醇,神经酰胺,神经氨酸,鞘磷脂,神经酰胺,鞘磷脂的合成,类二十烷酸的生物合成,类十二烷酸是一族多样化 的激素,它们的绝大多数是由C20多不饱和脂肪酸,花生四烯酸衍生而来。也称凝血噁烷酸由花生四烯酸（5、8、11、14 C20：4）等高度不饱和脂肪酸可转化成前列腺素（prostaglandin PG）、白三烯、类二十烷酸及其他物质，部分物质有激素样作用，又不是由内分泌腺分泌的，常称之为类激素目前发现前列腺素有20种，重要的有PGA、B、C、D、E、F等。PG的结构为环戊烯20碳脂肪酸衍生物,前列腺素的结构,Info-
46、花生四烯酸,前列腺素、环前列腺素、凝血噁烷酸合成都可由花生四烯酸衍生而来，PG在体内不能储存，体内的浓度决定于它的合成速度；PGG2是个重要的中间产物；在前列腺素合成酶复合体催化下，通过氧化、环化、异构化及还原等过程分别生成PG、PGI2（环前列腺素）、TXA2（凝血噁烷酸）等。反应的第一步脂肪酸环加氧酶催化花生四烯酸脱氢加氧，产生PGG2，是限速反应。其它酶有:内过氧化物异构酶（以GSH为辅基）、内过氧化物还原酶、环前列腺素合成酶、凝血噁烷酸合成酶等。合成过程如下：,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
47、生物合成,(一)合成部位,全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。,(二)合成原料,乙酰CoA（来自柠檬酸-丙酮酸循环）、NADPH+H+、ATP,(三)合成的基本过程,包括近30步反应，分3个主要阶段。,2 CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,HMG-CoA,甲羟戊酸(MVA),关键酶,甲羟戊酸的生成,鲨烯的生成,甲羟戊酸(MVA)(6C),异戊烯焦磷酸(IPP)(5C),鲨烯(30C),胆固醇的生成,羊毛固醇(30C),鲨烯(30C),胆固醇(27C),胆固醇合成的调节,1.食物种类的影响,高糖、高饱和脂肪膳食时，能诱导肝HMG-CoA还原酶合成。,糖及脂肪代谢产生的乙酰CoA
48、、ATP、NADPH+H+等增多,过多的蛋白质，因丙氨酸及丝氨酸等代谢提供了原料乙酰CoA,胆固醇合成增加,食物胆固醇的影响,食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(25%).,激素的影响,胰高血糖素,胰岛素,胆固醇合成,胆固醇合成,无Ch摄入时解除此种抑制，故适量的Ch摄入有 利于此反馈抑制作用。,胆固醇的转化与排泄,胆固醇在体内不能被彻底分解为二氧化碳和H2O，其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3,胆汁酸,维生素D3,胆固醇,孕烯醇酮,皮质酮,孕酮,皮质醇,（糖皮质激素）,醛固酮,（盐皮质激素）,睾丸酮,雌二醇（性激素）,粪便排出,PIC-胆固醇的转化,脂肪酸代谢的调节,脂肪
49、酸进入线粒体的调节心脏中脂肪酸氧化的调节激素对脂肪酸代谢的调节根据肌体代谢需要的调控脂肪酸合成的调节脂类代谢的紊乱,（一）脂肪酸进入线粒体的调节,不同种类的细胞对脂肪酸的需要量有很大差别，在细胞内仍需对脂肪酸的代谢进行调控。脂酰肉碱转移酶I强烈地受丙二酰-CoA的抑制。丙二酰-CoA在脂肪酸合成中担负着重要角色，当丙二酰-CoA处于高水平时，它指向脂肪酸的合成，也就妨碍脂肪酸的分解代谢。,（二）心脏中脂肪酸氧化的调节,脂肪酸氧化是心脏中的主要能源若心脏用能减少，TCA循环和氧化磷酸化的活动也随之减弱，导致乙酰-CoA、NADH的积累脂肪酸氧化受乙酰-CoA、NADH的抑制。,（三）激素对脂肪酸
50、代谢的调节,胰高血糖素、肾上腺素通过cAMP-PKA途径激活激素敏感脂酶，促进脂肪酸氧化，抑制乙酰-CoA羧化酶，抑制脂肪酸从头合成。胰岛素刺激三酰甘油、糖原的合成。胰高血糖素和胰岛素的比例在决定脂肪酸代谢的方向和速度中至关重要。,激素对脂代谢的调节,甘油三脂,脂肪动员激素（肾上腺素、生长激素等）,激素敏感性脂酶 （有活性）,脂肪酸+甘油,（第一信使）,（第二信使）,PIC-激素对脂代谢的调节,（四）根据机体需要的调空,肝外组织对能量的需求影响肝脏中脂肪酸的氧化分解和通体代谢细胞质中柠檬酸水平高促进脂肪酸合成,脂肪酸合成的调节,乙酰-CoA,丙二酸单酰-CoA,软脂酸-CoA,丙酮酸,柠檬酸,
