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1、第七章 脂代谢,第一节 脂肪的降解,一、甘油三酯的酶促降解脂肪动员,二、甘油的降解,三、脂肪酸的氧化分解,四、乙醛酸循环,第二节 脂肪的合成,一、磷酸甘油的形成,二、脂肪酸的生物合成,三、脂肪的合成,脂类的生理功能：,1、结构组分磷脂是生物膜的主要组分,2、储存能源脂质是机体的储存燃料(39KJ/g)3、许多活性物质的溶剂4、润滑剂和防寒剂,第一节 脂肪的降解,在哺乳动物体内广泛存在甘油三酯，主要集中储存于脂肪组织；油料作物种子中也储存着大量甘油三酯。脂肪氧化提供的能量是同等重量的糖和蛋白质的2倍以上，并能提供各种种间代谢物。当动物体糖原不足时可利用实物中的脂肪或自身储存的脂肪作为能源物质；油
2、料作物的种子萌发时所需要的能量及碳架也主要来自脂肪代谢。,R,一、甘油三酯的酶促降解发生在脂肪动员、消化过程中,脂肪酶,H2O,R-COOH,二酰甘油,脂肪,激素敏感性脂肪酶,ATP,cAMP,AC,脂肪动员激素,(肾上腺素胰高血糖素),二、甘油的降解,ATP ADP,NAD+NADH+H+,磷酸甘油脱氢酶,糖,TCA,甘油激酶,糖异生途径,三、脂肪酸的分解,(一)-氧化途径,19世纪初，Franz Knoop将末端甲基上连有苯环的奇数碳脂肪酸和偶数脂肪酸喂饲小狗试验，然后检测尿液中产物。发现两种产物：,Gly,Gly,Franz Knoop对试验结果进行分析，提出脂肪酸的氧化发生在-碳原子上
3、，然后C与C之间的键断裂，从而产生二碳单位：乙酸。此后的研究证明了该推测是正确的。由此提出了脂肪酸的-氧化作用。,-氧化作用是指脂肪酸在-碳原子进行氧化，然后-碳原子和-碳原子之间键发生断裂。每进行一次-氧化作用，分解出一个二碳片段，使原来的脂肪酸碳链减少2个碳原子。这个过程主要发生在线粒体基质中。,1.脂肪酸-氧化的过程,脂肪酸活化,脂肪酸转运,脂肪酸氧化的化学历程,分三阶段叙述,脂肪酸活化,+HSCoA,2Pi,脂酰CoA合成酶细胞中有两种：内质网脂酰CoA合酶，也称硫激酶(thiokinase)，活化12碳以上的脂肪酸；线粒体脂酰CoA合成酶活化410个碳原子的脂肪酸。,脂肪酸转运,中长
4、、短链脂肪酸可以直接穿过线粒体内膜，长链脂肪酸需要依靠肉碱(肉毒碱，carnitine)携带，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入基质，故又称肉碱转运。,肉碱脂酰转移酶,肉碱载体蛋白,肉碱脂酰转移酶,肉碱脂酰转移酶,脂肪酸转运至线粒体内的机制,细胞质,线粒体基质,脂肪酸氧化的化学历程,脂肪酸-氧化：脱氢、水合、脱氢、硫解，产生1乙酰CoA使得脂肪酸减少C2原子，产生1NADH,1FADH2,硫解酶,乙酰CoA,完成一次-氧化有几次脱氢？偶联多少ATP生成？,棕榈酸(C16)需要进行几次氧化才能全部降解为乙酰CoA？,H,H,对于长链脂肪酸，例如棕榈酸，需要多少次-氧化作用碳链才能全部降解为乙酰CoA
5、？,7NAD+,7FAD,7HSCoA,7NADH,7FADH2,8,2.化学计量,终产物及去向：偶数脂肪酸的产物均为乙酰CoA，乙酰CoA可通过三羧酸循环被彻底氧化。彻底氧化产生的能量，下表以16碳的棕榈酸为例计算：,C2,1分子软脂酸完全氧化时的自由能总变化为 9790.56kJ/mol经-氧化产生105.5个ATP贮存的能量为：30.5105.5=3934.5(kJ/mol)能量转换率为：3217.759790.56100=30.4%,3.不饱和脂肪酸氧化,生物体内不饱和脂肪酸结构特点，双键都是顺式构型，如果含多个双键时，其位置相间为三个碳原子。,油酸(18:19)的氧化,单不饱和脂肪酸
6、的氧化：,油酰CoA,3-顺-十二烯脂酰CoA,烯脂酰CoA异构酶,-氧化作用(3次),-氧化作用(5次),不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸的氧化基本相同，只是某些反应步骤还需要其他酶的参与。下面以油酸、亚油酸为例来说明。,6乙酰CoA,3-反-十二烯脂酰CoA,TCA,TCA,4.奇数碳链脂肪酸的氧化,-氧化作用(6次),CH3CH2COSCoA,丙酰CoA,(S)-甲基丙二酸单酰CoA,(R)-甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,丙酰CoA变成琥珀酰CoA,TCA,(二)-氧化途径,CH3CH2CH2CH2CH2COOH,CH3CH2CH2CH2-CHO,减少1个碳原子的脂肪酸,脂肪酸在一些
7、酶的催化下，-碳原子上发生氧化作用，分解出1个一碳单位co2，使原来脂肪酸碳链减少1个碳原子的氧化方式。,(三)-氧化途径,发生在末端碳原子上，产生,-二元酸，C12以下脂肪酸可发生此氧化。,许多细菌、藻类，处于萌发的油料种子中，存在脂肪酸的另一条代谢途径，即乙醛酸循环(glyoxylate cycle),该循环能够将乙酰CoA合成琥珀酸。琥珀酸可经过糖异生途径转变成糖，并以蔗糖的形式运至幼苗的其他组织满足生长所需的能源和碳源。,四、乙醛酸循环,当幼苗出土后，叶片长出，很快进入光和作用并以此获得能源时，乙醛酸循环体的数量迅速下降以至完全消失。,脂酰CoA,HS-CoA,柠檬酸合成酶,苹果酸,苹
8、果酸合成酶,琥珀酸,O=CH-COOH,乙醛酸,异柠檬酸裂解酶,四、乙醛酸循环历程,顺乌头酸酶,苹果酸脱氢酶,-氧化,HS-CoA,乙醛酸体,线粒体,脂肪,脂肪酸,脂肪体,脂肪酸,乙酰CoA,-氧化,TCA,乙醛酸循环,苹果酸,琥珀酸,苹果酸,琥珀酸,脂肪酸,乙酰CoA,-氧化,草酰乙酸,糖异生作用,葡萄糖,蔗糖,运输到其他组织分解释放能量或用于细胞建设,第二节 脂肪酸的生物合成,高等动物脂肪酸合成最活跃的组织是脂肪组织、肝脏和乳腺。脂肪合成的起始原料乙酰辅酶A主要来自于糖酵解产物丙酮酸。脂肪从头合成的部位在细胞质，并需要载体蛋白参加。脂肪酸的合成途径与分解途径完全不同。,一、磷酸甘油的形成,
9、ATP ADP,二、脂肪酸的生物合成,从头合成,软脂酸16:0,延长,硬脂酸16:0,更长的饱和脂肪酸,延长,去饱和,棕榈油酸16:19,去饱和,油酸18:19,去饱和(仅植物中),棕榈油酸18:29,12,-亚麻酸18:39，12，15,-亚麻酸18:36，9，12,去饱和(仅植物中),去饱和,延长,二十烷三烯酸20:38，11，14,花生四烯酸20:45，8，11，14,丙酮酸乙酰CoA发生在线粒体内，而脂肪酸合成发生于细胞质，但线粒体内膜对乙酰CoA是不通透的，因此需要乙酰CoA的运转系统-柠檬酸穿梭系统转运乙酰CoA，其过程为：,1.乙酰CoA的运转,丙酮酸,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬
10、酸,草酰乙酸,NADH,NAD+,NADPH,NADP+,柠檬酸,丙酮酸,苹果酸,乙酰CoA,线粒体,细胞质,苹果酸,软脂酸,乙酸,乙酸,HSCoA+ATP,AMP+PPi,植物体中可能不存在柠檬酸穿梭,从头合成酶系统工作,2.饱和脂肪酸从头合成,六 种 酶乙酰CoA-ACP转移酶丙二酸单酰CoA-ACP转移酶-酮脂酰-ACP合成酶-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶,脂肪酸合成酶复合体由六种酶和一种脂酰基载体蛋白组成：,脂酰基载体蛋白ACP：是脂肪酸合成反应过程中脂酰基的载体,从头合成酶系统存在细胞质中的叫作型酶系统。,乙酰CoA,软脂酸,乙酰ACP,羧化,CO2
11、,丙二酸单酰CoA,HSACP,丙二酸单酰-SACP,每次增加C2ACP,1.合成酶系统,从头合成酶系统工作,乙酰CoA,软脂酸,乙酰-SACP,羧化,CO2,丙二酸单酰CoA,HSACP,丙二酸单酰-SACP,丙二酸单酰ACP每次增加C2ACP,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,HSACP,-OOC-CH2-COSACP(中心手臂),丙二酸单酰-SACP,HSCoA,HS-E2(外围手臂),CO2,HS,HS,为FAS的六种酶,其辅基为4-磷酸泛酰巯基乙胺，在脂肪酰基延长中类似机器人的手臂,磷酸,泛酸,巯基乙胺,Ser侧链,4-磷酸泛酰巯基乙胺,外围巯基：-酮脂酰-ACP合酶多肽链Cyt残基侧链
12、上的巯基。也起酰基载体作用。,CH3COSCoA,CO-CH3,SH,HS,-OOC-CH2-COSCoA,-OOC-CH2-COS,CH3-CH2-CH2-COS,-OOC-CH2-COSCoA,-OOC-CH2-COS,丙二酸单酰CoA,HSACP,-OOC-CH2-COSACP(中心),丙二酸单酰-SACP(中心),HSCoA,HS-E2(外围),E1,CO2,NADPH+H+,NADP+,CH3-CH=CH-COSACP,H2O,CH3-CH2-CH2-COSACP,NADPH+H+,NADP+,脂肪酸合成与-氧化 的区别列表如下,(2)特点：NADPH为还原力，乙酰CoA为合成原料，
13、丙二酸单酰CoA为直接底物，反应时中间产物始终与ACP结合。,软脂酸的合成：乙酰CoA+7丙二酸单酰-CoA+14NADPH+14H+软脂酸+14NADP+8CoA+7H2O+7CO2,脂肪酸的生物合成,从头合成,软脂酸16:0,延长,硬脂酸16:0,更长的饱和脂肪酸,延长,去饱和,棕榈油酸16:19,去饱和,油酸18:19,去饱和(仅植物中),棕榈油酸18:29,12,-亚麻酸18:39，12，15,-亚麻酸18:36，9，12,去饱和(仅植物中),去饱和,延长,二十烷三烯酸20:38，11，14,花生四烯酸20:45，8，11，14,3.脂肪酸链的延长,相当于-氧化逆转，第二次由还原酶催化
14、，还原剂为NADPH。,NADH/NADPH,HSCoA,HSCoA,NADPH,NADPH,HSACP,与从头合成相似，只是酰基载体为CoA不是ACP,只负责软脂酸到硬脂酸转变，类似从头合成,C20以上脂肪酸合成,特点,乙酰CoA,丙二酸单酰CoA,丙二酸单酰CoA,不明确,二碳单位的供体,脂酰基载体,电子供体(还原剂),三、脂肪的合成,磷酸甘油二酯,脂肪合成所需的脂酰CoA是由脂肪酸激活而来脂肪合成过程如下：,磷酸酶,Pi,H2O,转酰基酶,HSCoA,第三节 磷脂和鞘脂代谢(自习为主),一、磷脂代谢,磷脂酶A1,磷脂酶A2,磷脂酶C,磷脂酶D,1、水解与分解；,磷脂酶,(phosphol
15、ipase),已发现有四种，分别称为磷脂酶A1，磷脂酶A2，磷脂酶C和磷脂酶D,+H2O,广泛存在于动物细胞内，作用于卵磷脂产生溶血卵磷脂。,存在于蛇毒、蝎毒和蜂毒中；作用于卵磷脂也产生溶血卵磷脂。,溶血卵磷脂,溶血卵磷脂,2、合成(了解),二、固醇类代谢(了解),亚油酸(18:29，12)的氧化,多不饱和脂肪酸的氧化：,3C2,-氧化作用(3次),C2,-氧化作用(1次),烯脂酰CoA异构酶,2,4-烯脂酰CoA还原酶,NADPH+H+,NADP+,烯脂酰CoA异构酶,cis-3,cis-6,trans-2,cis-6,trans-2,cis-4,trans-3,trans-2,-氧化作用(4次),5C2,
