生物化学 脂质 课件.ppt

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1、第 六 章,脂质及脂代谢,本 章 内 容,第一节 脂类化合物概述第二节 脂类的分解代谢第三节 脂类的合成代谢,第一节,脂质化合物概述,一、脂质的概念,定义： 脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称，即生物体中的脂肪、类似脂肪及能够被有机溶剂抽提出来的化合物统称脂质类。 特点： 具有脂溶性(能溶于有机溶剂而不溶于水)。,二、脂质的分类,根据化学结构和组分，可分三大类：1.单纯脂质： （1）脂肪(脂肪酸甘油酯) （2）蜡(脂肪酸高级一元醇酯)2.复合脂质： （1）磷脂(甘油磷脂和神经鞘磷脂) （2）糖苷脂(脂肪酸与鞘氨醇糖苷所成的脂)3.异戊二烯系的脂质： （1）多萜类

2、（2）固醇和类固醇,三、脂质在生物体中的存在和功能,（一）存在及含量：1、体脂质形式2、贮存脂形式 动物皮下结缔组织（10-20%） 细菌、酵母等微生物（约40%） 某些植物的种子（约30%）,（二）主要生理功能,构成组织如生物膜 重要的储存能源物质（9.3千卡/g） 润滑剂和防寒剂 是脂溶性物质的良好溶剂 供给必需脂肪酸 作为激素或维生素 直接和间接地参加代谢,四、油脂的化学结构及种类,（一）结构通式 CH2OCOR1 R2OCOCH CH2OCOR3 L-脂肪（甘油三酯）,（二）种类,单纯甘油酯R相同（甘油三单脂） 混合甘油酯R不同（甘油三杂脂）（三）油脂的分子组成特点及营养价值1. 植物

3、油：不饱和脂肪酸含量高于70% 动物脂：不饱和脂肪酸含量低 含有不饱和脂肪酸多的脂肪一般营养价值较高,（三）油脂的分子组成特点及营养价值2、必需脂肪酸(Essential Fatty Acid) 哺乳动物需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。主要有： 亚油酸（18：2） 亚麻酸（18：3） 花生四烯酸（20：4） 二十碳五烯酸（20：5） 二十二碳六烯酸（22：6）,（四）脂肪酸,1、饱和脂肪酸棕榈酸（软脂酸）：C16；硬脂酸：C18；花生酸：C20；2、不饱和脂肪酸油酸：C18：1（9）或C18：19；亚油酸：C18：2（9，12）或C18：29，12亚麻酸：C18：3（9

4、，12，15）或C18：39，12，15花生四烯酸：C20：4（5，8，11，14）或C20：45，8，11，14,命名,（四）脂肪酸,3、天然脂肪酸的特点：（1）多为偶数碳；奶油中脂肪酸种类多且低碳脂肪酸多（半固态）陆地动、植物脂肪较多16、18碳水产动物中不饱和脂肪酸占绝大多数，其中淡水18碳多，海水20、22多。（2）一般都是顺式结构cis；（3）双键一般在9-10，12-13，15-16。,五、油脂的理化性质,（一）物理性质 1. 气味与色泽无色无味 2. 溶解性脂溶性 3. 比重小于1 4. 熔点与凝固点与脂肪酸组成有关，熔 点高于凝固点 5. 具有折光性和多晶现象 6. 油腻性和粘

5、度较大,（二）化学反应1、脂肪的水解在酸、脂酶或蒸汽作用下水解产 生甘油和三分子脂肪酸。2、脂肪的碱水解皂化，脂肪与碱作用产生甘油 和脂肪酸盐（皂）。皂化价皂化一克脂肪所需KOH的毫克数3、乳化作用 肥皂去污是脂肪的乳化作用4、脂肪与碘加成-100克脂肪吸收碘的克数称碘价5、氢化或硬化作用不饱和脂肪酸加氢成为饱和 脂肪酸。6、氧化反应脂类的干化7、油脂的酸败自动氧化为主,六、磷脂,（一）甘油磷脂结构 磷脂酸的衍生物,（二）神经鞘磷脂结构 非甘油磷脂，含有磷酸、胆碱、神经鞘氨醇、二氢神经鞘氨醇及脂肪酸。,（三）生物膜1、生物膜的组成模型 蛋白质-外周膜蛋白、整合膜蛋白 脂质-磷脂是生物膜的重要组

6、成成分2、膜结构 磷脂双分子层 生物膜的流动镶嵌结构模型,（三）生物膜,3、生物膜的功能 物质转运 信息传递 能量转换-线粒体膜,七、糖脂,（一）糖脂含有糖基的脂质化合物。 1.鞘糖脂 脂酰鞘氨醇的糖苷，包括脑苷脂和神经节苷脂 结构 2.甘油糖脂 为二脂酰基甘油的糖苷。（二）糖脂的主要生物功能 主要行使细胞膜的受体、识别、特异性及细胞的生长分化有关的功能。,八、萜类和固醇,（一）萜类 由二个以上异戊二烯构成的化合物。如胡萝卜素、叶绿醇。（二）固醇 环戊烷多氢菲的衍生物。如胆固醇(动物固醇)和麦角固醇(植物固醇)。为激素和维生素D的前体物。（三）类固醇 氧化程度较高的固醇。如胆酸、甾类激素（如一

7、些性激素和皮质激素）、蜕皮激素等。,胆固醇的结构及其酯化,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,D,环戊烷多氢菲,14,第 二 节 脂 肪 分 解 代 谢,一、脂肪的消化吸收与水解二、甘油的代谢三、脂肪酸的分解代谢,甘油三酯的分子结构,一、脂肪的消化吸收与水解,（一）参与脂类消化的酶 酯酶和脂酶（脂肪酶、磷脂酶）；（二）脂肪的吸收与转运脂肪动员过程 1、脂肪的吸收 部分水解 完全水解反应式 完全不水解 2、脂肪的转运 血脂（HDL、LDL、VLDL、CM）,二 、甘 油 的 分 解

8、代 谢,由甘油激酶和-磷酸甘油脱氢酶完成 1分子甘油：-1ATP，+1NADHH+；反应式 思考题： 1分子甘油彻底氧化成CO2和 H2O可以净生成多少个ATP？,三、脂肪酸的分解代谢,（一）脂肪酸的-氧化作用（二）脂肪酸的-氧化（三）脂肪酸的-氧化,（一）脂肪酸的-氧化作用,1、-氧化作用简图在脂肪酸的-位氧化成羟基，再形成酮基，最后裂解下两个碳单位，依次逐步进行下去；是饱和的、偶数碳的脂肪酸的主要代谢途径；2、-氧化反应历程（线粒体中）过程脂肪酸的活化反应式 需要辅酶A和ATP的参与； 活化地点：细胞质脂酰辅酶A的氧化脱氢，FADH2 2ATP反应式水化反应氧化脱氢，NADH,H+ 3AT

9、P硫解反应1轮-氧化，产生1分子乙酰辅酶A、NADH+H+、FADH2,乙酰CoA彻底氧化： 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。,（一）脂肪酸的-氧化作用,3、-氧化作用的起始物终产物 起始物：脂酰CoA或-酮脂酰CoA； 终产物：乙酰辅酶A4、-氧化作用的特点 首先在-位氧化； 降解一个长链脂肪酸只需活化一次； 活化在细胞质中进行，-在线粒体中进行；,（一）脂肪酸的-氧化作用,5、能量计算 能量消耗：2ATP 能量产生：1次-氧化:2ATP(FADH2)+3ATP(NADH,H+ )= 5ATP乙酰辅酶A:FADH2 + 3NADH,H+ +ATP =

10、 12ATP 一个长链完全氧化成CO2和H20产生能量： = 经-氧化产生ATP数+乙酰辅酶A氧化产生ATP数- 消耗ATP数 = 5-氧化次数+12乙酰辅酶A数量-2 = 5(C数/2-1)+12C数/2 - 2,（一）脂肪酸的-氧化作用,5、能量计算例题:一分子硬脂酸完全氧化成CO2和H20 产生多少个ATP? 146个特殊情况:若分子中含有双键,一个双键少2个ATP;若分子中含有羟基,一个羟基少2个ATP;若分子中含有酮基,一个酮基少5个ATP;,（一）脂肪酸的-氧化作用,7、奇数碳脂肪酸的分解代谢反应式8、天然不饱和脂肪酸的分解代谢反应式 顺反烯脂酰辅酶A异构酶 D(-)-羟脂酰CoA

11、表构酶(差向异构酶) 与饱和脂肪酸相比，产能相对少些,（二）脂肪酸的 -氧化反应式,（三）脂肪酸的-氧化游离脂肪酸为底物，不需活化；加单氧酶（NAD）、脱氢酶（NAD）； O2 加单氧酶 OH 脱氢酶 O 脱羧酶RCH2COOH RCHCOOH RCCOOH RCOOH NADH2 NADH2 ATP CO2,（四）酮体的代谢,1、酮体乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮2、酮体生成的基本过程。幻灯片3、酮体的氧化幻灯片4、引起酮体生成的原因：饮食中脂肪多；饮食脂肪、糖比例不适；糖代谢、脂代谢紊乱；,脂代谢主要途径示意,脂肪 甘油 脂肪酸糖 磷酸丙糖 -氧化 丙酮酸 动物体CoASH 乙酰乙酰CoA 乙酸

12、 乙酰CoA H2O 乙酰乙酸 TCA CO2 能量 丙酮 -羟丁酸,第 三节 脂肪的合成代谢,一、-磷酸甘油的合成二、脂肪酸的合成 （一）全程合成途径（非线粒体系统） （二）延伸合成途径（线粒体系统） （三）不饱和脂肪酸的延伸合成途径（微粒体系统）三、脂肪的合成,一、-磷酸甘油的合成,（一）由糖代谢途径产生反应式G 磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油（二）由脂代谢途径产生 磷酸甘油激酶甘油 + ATP -磷酸甘油 + ADP,二、 脂肪酸的合成,（一）脂肪酸合成的碳源 1. 糖代谢丙酮酸乙酰CoA（线粒体） 2. 脂肪酸分解代谢乙酰CoA（线粒体） 3. 氨基酸氧化分解乙酰CoA 以上来源作为机体 乙

13、酰CoA 代谢库，研究表明： 脂肪酸合成的前体为乙酰CoA,（二）细胞浆中合成-全程合成途径,1、合成部位细胞质中2、合成产物软脂酸（十六碳饱和脂肪酸）3、碳源乙酰CoA（多存在于线粒体）4、合成原料的准备（1）乙酰辅酶A的穿膜运送反应式肉毒碱系统示意图柠檬酸系统示意图（2）乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA；（3）酰基转换-形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP；,（2）乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA；反应式（3）酰基转换-形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP； 乙酰CoA 反应式 （3）转酰基酶 + ACPSH 乙酰S-ACP + CoASH 乙酰CoA + CO2 + ATP （2）乙酰CoA羧化

14、酶 丙二酸单酰S-CoA + ADP + Pi （3）丙二酸单酰CoA 转酰基酶 + ACPSH 丙二酸单酰S-ACP乙酰辅酶A：脂肪酸合成的引物，碳源；丙二酰ACP：脂肪酸合成的直接原料；,5、脂肪酸生物合成的过程中间产物：ACPSH的衍生物，即ACPSH为酰基载体。（1）缩合形成-酮脂酰S-ACP（2）还原形成-羟脂酰S-ACP（3）脱水形成烯脂酰S-ACP（4）还原生成脂酰S-ACP（长两个碳单位）,合成阶段：从丙二酸单酰ACP合成长两个碳的脂酰S-ACP 乙酰S-ACP + 丙二酸单酰S-ACP （1） 脂酰-丙二酸单酰-S-ACP 缩合酶 乙酰乙酰S-ACP + CO2 + ACPS

15、H（ -酮丁酰S-ACP） （2） -酮脂酰S-ACP还原酶 + NADPH -羟丁酰S-ACP + NADP （3） -羟脂酰S-ACP脱水酶 烯丁酰S-ACP + H2O （4） 烯脂酰S-ACP 还原酶 + NADPH 丁酰S-ACP + NADP,6、终产物软脂酸的合成 由乙酰CoA为引物，以丙二酸单酰S-ACP 为原料，重复反应 14，每次加长两个碳单位，经 7 次循环，可形成软脂酰S-ACP，经水解即可形成软脂酸。中间产物水解可形成长度不同偶数碳饱和脂肪酸。总反应式：CH3COS-ACP +7HOOCCH2COS-ACP +14NADPH（H+）CH3-(CH2)14-COOH +

16、14NADP+7CO2+8ACPSH+6H2O若合成奇数碳脂肪酸，应以丙酰CoA为引物。若合成支链脂肪酸，应以异丁酰CoA为引物。,7、关键酶（1）合成酶系脂肪酸合成酶系：包括7个酶，以酰基载体蛋白（ACPSH）为中心嵌合而成，其中一个酶脱落则全无活性；还需要ATP、CO2、Mn2+、NADPH和生物素。（2）柠檬酸合成酶（3）乙酰CoA羧化酶变构酶以生物素为辅酶；在ATP作用下CO2与生物素形成羧基-生物素；柠檬酸有激活作用,8、能量变化（由 8乙酰CoA 软脂酸） （1）合成 消耗 7ATP；14NADPH。 （2）柠檬酸转移也耗ATP。9、全合成途径的要点：（1） 合成产物（2） 碳源（

17、3） 合成部位（4） 合成酶系及辅酶（5） 中间产物和酰基载体（6） 乙酰CoA转移系统的酶及辅酶（7） 关键酶,（三）延伸合成途径（饱和脂肪酸）,线粒体系统：1. 反应部位线粒体2. 合成原料乙酰CoA3. 引物12、14、16碳脂酰CoA4. 酰基载体CoASH5. 递氢辅酶NADH、NADPH6. 延伸方式每次延长两个碳单位7. 终产物最长24碳脂肪酸8. 酶系与-氧化略有不同，用烯脂酰还原酶而不是脂酰CoA脱氢酶,9. 反应历程：（不完全为-氧化的逆过程） 脂酰CoA + 乙酰CoA （1） -酮脂酰CoA硫解酶 -酮脂酰CoA + CoASH （2） -羟脂酰CoA脱氢酶 + NAD

18、H L-羟脂酰CoA + NAD （3） L-羟脂酰CoA 水合酶 反-烯脂酰CoA + H2O （4） 烯脂酰CoA 还原酶 + NADPH 脂酰CoA + NADP 水解产生相应碳数的脂肪酸,CH3-(CH2)14-COSCoA + CH3-COSCoA （1）-酮脂酰辅酶A硫解酶 CH3-(CH2)14-CO-CH2-COSCoA NADH （2） -羟脂酰辅酶A脱氢酶酶 NAD CH3-(CH2)14-CH(OH)-CH2-COSCoA （3）L-羟脂酰辅酶A水合酶 CH3-(CH2)14-CH=CH-COSCoA +H2O NADPH （4） 烯脂酰辅酶A还原酶 NADP CH3-(

19、CH2)14-CH2-CH2-COSCoA,（三）延伸合成途径（饱和脂肪酸）,微粒体系统： 1、以丙二酸单酰CoA为原料 2、需要NADPH 3、延长方式可能与全合成途径相似 4、引物可以是饱和或不饱和脂肪酸,（四）不饱和脂肪酸的延伸合成途径 （微粒体系统）,1、由饱和脂肪酸氢形成不饱和脂肪酸 CH3(CH2)14COSCoA + NADPH + O2 双功能氧化酶CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COSCoA +2H2O2、先经-氧化、脱水形成双键，再延长碳链。,三、脂肪的合成,CH2OH HOCH + 2 RCOSCoA CH2OPO3H2 -磷酸甘油 磷酸甘油转脂酰基酶 CH2OC

20、OR1 R2OCOCH + 2CoASH CH2OPO3H2 L- -磷酸甘油二酯, 磷脂酸磷酸酯酶 + H2O CH2OCOR1 R2OCOC H + H3PO4 CH2OH L- , -磷酸甘油二酯 RCOSCoA 脂酰基转移酶 CH2OCOR1 R2OCOC H + CoASH CH2OCOR3 L-甘油三酯（脂肪）,第四节 磷脂及固醇代谢,一、甘油磷脂的代谢（一）分解代谢1、四种磷脂酶 （1）卵磷脂（动物） 磷脂酶（A、B等）+ 2H2O L-甘油磷酸胆碱 甘油磷酸胆碱二酯酶 + 2H2O L-甘油磷酸 + 胆碱 磷酸单酯酶 + H2O 甘油 + 磷酸,（2）卵磷脂（细菌） 磷脂酶C

21、+ H2O 1，2-甘油二酯 + 磷酸胆碱 磷酸单酯酶 + H2O 磷酸 + 胆碱2、水解产物分解（1）甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA途径；（2）脂肪酸-氧化分解；（3）胆碱氨基酸；,（二）合成代谢1. 全合成途径先由乙醇胺合成磷脂酰乙醇胺，再由S-腺苷甲硫氨酸供甲基经三次甲基化形成卵磷脂。（动物）2. 补救合成途径当全合成受阻时利用从食物得到的完整胆碱合成卵磷脂。卵磷脂的合成起始于磷酸甘油；CTP是必需的辅助因子；,二、固醇代谢（一）胆固醇的合成90%以上胆固醇在体内合成（肝脏），需要ATP、NADPH和许多酶。1、合成原料：乙酰辅酶A或乙酸；2、关键酶：羟甲基戊二酰辅酶A还原酶；（二）胆固醇的转化1、胆固醇转化为胆酸；2、转化成7-氢胆固醇，进一步变为维生素D3；3、转变为性激素和肾上腺激素；4、参与血浆脂蛋白的形成；,三. 脂代谢的意义和重要性（一）脂质是细胞质和细胞膜的重要成分，磷脂代谢十分重要。（二）脂代谢与糖代谢和氨基酸代谢密切相关。（三）脂肪潜能高于糖和氨基酸，脂代谢为机体提供丰富的能量及热能。（四）脂代谢异常会导致许多疾病：如肥胖症、血管硬化、结石症、脂肪肝及酮尿症等。,