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1、第九章：脂类的代谢,脂肪是能量库,第九章：脂类的代谢lipid metabolism,1 脂类的酶促水解 2 脂肪的分解代谢 3 脂肪的合成代谢 4 磷脂的代谢 5 胆固醇的代谢,脂肪细胞主要部分是被一薄层细胞质包围的脂肪颗粒，主要成分是三脂酰甘油。,1 脂类的酶促水解,1 脂类的酶促水解,脂肪大量存储在动物体内和植物种子及果实中。每克脂肪分解氧化时可提供比每克糖和蛋白质更多的能量。脂类首先在动物小肠内经各种脂类水解酶消化水解，脂肪在各种脂酶的作用下降解生成甘油和脂肪酸，再进入中间代谢。,每克释放能量:脂肪为37.66 k每克糖为17.2 kJ 蛋白质为23.4 kJ。,含能更高,*脂肪酶:广
2、泛存在于动植物和微生物体内,它催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油。磷脂酶对磷脂分子不同部位进行水解。,1 脂类的酶促水解,脂肪酶的作用,2 脂肪的分解代谢,（一）甘油的氧化（二）脂肪酸的-氧化作用（三）脂肪酸氧化的其它途径（四）酮体的生成,（一）甘油的氧化,糖酵解,（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,（一）甘油的氧化,（二）脂肪酸的-氧化作用,-氧化：氧化发生在脂肪酸的羧基端的 上，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位,产生一个乙酰CoA。,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。,-碳,线粒体中脂肪
3、酸的 氧化包括三个阶段:,一、-氧化。每一轮切下两个碳原子 生成一个乙酰-CoA。二、乙酰-CoA进入 柠檬酸循环 三、呼吸链作用 氧化过程产生的NADH 和FADH2的氢、电子 经过呼吸链放能，并经氧化磷酸化转化为ATP（贮能）。,（二）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸的-氧化将各步骤一并计算在内，共有5步，即：一般讲，-氧化是四个步，即不包括脂肪酸的 活化这一步骤。,产能最多,活化（activation）氧化(oxidation)水合(hydration)氧化(oxidation)断裂(cleavage),活化,油酰基氧化,脂肪酸的-氧化作用,1、脂肪酸的激活2、脂肪酸的氧化3、肉毒碱作用4、能
4、量转变5、不饱和脂肪酸的氧化,脂肪酸-氧化时仅需活化一次，消耗1个ATP的两个高能键,1.脂肪酸的活化,脂酰CoA脱氢酶,-酮脂酰CoA 硫解酶,L-羟脂酰CoA 脱氢酶,2反烯脂酰CoA水合酶,2.-氧化的四步正式反应,脱H,水化,再脱H,硫解断裂,FADH2,和,NADH+H+,辅酶特点,辅酶特点,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,油酰基的氧化作用,3.肉毒碱(carnitine)的作用,肉毒碱,CoASH,OR-C-OH,线粒体内膜,内
5、侧,外侧,载体,肉毒碱的作用,（以16C的软脂酸为例）彻底氧化成CO2和H2O。16C经过7次-氧化：生成7个FADH2和7个NADH+H+7个FADH2经呼吸链生成 2 7=14 ATP 7个NADH+H+经呼吸链生成 3 7=21 ATP 生成8个乙酰COA：8个 乙酰COA经TCA生成 12 8=96 ATP 总 计：14+21+96-2=129ATP 另有一种算法：1个FADH2经呼吸链生成1.5ATP 1个NADH+H+经呼吸链生成2.5ATP,4.脂肪酸-氧化中的能量转变,5.不饱和脂肪酸的氧化,与脂肪酸的-氧化相同，但需增加异构酶 和 还原酶:,（三）脂肪酸氧化的其它途径,1.奇
6、数碳原子脂肪酸的氧化 如17个碳直链脂肪酸：先经-氧化至3碳的丙酰-CoA，产生7个乙酰-CoA和一个丙酰-CoA。丙酰-CoA经3步反应转化为琥珀酰-CoA然后进入 三羧酸循环进一步进行代谢。,TCAC,（三）脂肪酸氧化的其它途径,2.脂肪酸还可发生-或-氧化-氧化的第一步不是由脂酰-CoA脱氢酶实现，而是由脂肪酸-羟化酶实现（在植物种子萌发时）。-氧化主要使中长链和长链脂肪酸通过末端甲基，即-位（末位）的氧化，转变为二羧基酸，两端羧基都可与CoA结合，并进行-氧化。,（四）酮体的生成和利用,酮体（Ketone body）：乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，这三种物质 的统称。酮体在肝内产生（脂肪氧
7、化不彻底），在肝外组织（如心、脑等）被进一步氧化分解氧化利用（变废为宝）。,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,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,TCAC,酮血症？,3 脂肪的合成代谢,（一）甘油-磷酸的生物合成（二）脂肪酸的生物合成（三）脂肪的合成,（一）甘油-磷酸的生物合成,合成脂肪所需的甘油-磷酸可由糖酵解产生的二
8、羟丙酮磷酸还原而成，亦可由脂肪动员产生的甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用而成。,甘油-磷酸,甘油-磷酸,二羟丙酮磷酸,（二）脂肪酸的生物合成,脂肪的合成主要在胞浆中进行，在线粒体和微粒体中也可以进行，前者与后者的机制有明显不同。1.从头合成 2.线粒体中的合成 3.不饱和脂肪酸的合成 4.脂肪酸合成途径与-氧化的比较,1.从头合成,（1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白（2）乙酰CoA运转（3）乙酰CoA活化：丙二酸单酰ACP的形成（4）脂肪酸生物合成的反应历程,脂肪酸合酶复合体系和脂酰基载体蛋白,脂肪酸合成酶的特殊性：是由6种参与脂肪酸合成的酶围绕一个酰基载体蛋白质（ACP）形
9、成的脂肪酸合酶复合体，它是一个典型的多酶复合体。ACP的辅基磷酸泛酰巯基乙胺的磷酸基与ACP的丝氨酸残基以磷酯键相接，另一端的-SH基与脂酰基形成硫酯键，这样形成的分子可把脂酰基从一个酶反应转移到另一酶反应，由此得到“脂基载体蛋白”的名称。,脂肪酸合成酶系结构模式,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,ACP,脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,（2）乙酰CoA运转,脂肪酸合成在细胞溶胶中，但原料乙酰-CoA在线粒体中，乙酰-CoA必须穿出线粒体。线粒体内膜不允
10、许乙酰-CoA自由透过，通过“丙酮酸-苹果酸循环”穿梭机制运送在有些条件下，穿梭机制产生出还原性NADPH可用于脂肪酸合成中的还原反应。,乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转,丙二酸单酰ACP的形成,+,ATP,HCO3-,ADP+Pi,乙酰CoA 羧化酶生物素合酶,欲和乙酰基缩合的前体,OCH3CSACP（合酶）,+,|,CH3-CH=CH-C-SACP,|,CH3-CH2-CH2-C-SACP,|,O H O CH3-C-CH2-CSACP,CO2,H,脂肪酸从头合成的生化历程,由脂肪酸合酶催化的各步反应,（1）启动 乙酰-CoA:ACP转酰酶催化（2）装载 丙二酸单酰-CoA:ACP转酰酶催
11、化（3）缩合-酮酰-ACP合酶催化，产物是乙酰乙酰-ACP（4）还原-酮酰-ACP还原酶催化，第一次还原反应（5）脱水-羟酰-ACP脱水酶催化（6）还原 由烯酰-ACP还原酶催化，第一个循环的最后一步，第二次还原，。（7）释放 动物细胞中延伸的程序在到达16个碳原子时停止，软脂酸从脂肪酸合酶复合体中释放出来，实际是水解反应。,进位,链的延伸,水解,四步循环,软脂酸合成的反应流程,2.线粒体中的合成,碳链的延长发生在线粒体和内质网中。与脂肪酸-氧化的逆向过程相似，使得一些脂肪酸碳链（C16）加长。延长是独立于脂肪酸合成之外的过程，是乙酰单元的加长和还原，恰恰是脂肪酸降解过程的逆反应。光面内质网中
12、的延长更为活跃。,3.不饱和脂肪酸的合成,软脂酸和硬脂酸是动物组织中最常见的单双键不饱和脂肪酸软脂烯酸（16C）和油酸（18C）的前体。双键通过脂酰辅酶A加氧酶所催化的氧化反应引入脂肪酸链。,C16:0(软脂酸),-2H,去饱和,C18:0(硬脂酸),9-C18:1(油酸),11-C20:1,6，9-C18:2,8，11-C20:2,5，8，11-C20:3,13-C22:1,15-C24:1,9-C18:1(棕榈油酸),多烯脂酸的形成,+C2 延长,-2H,去饱和,+C2 延长,+C2 延长,+C2 延长,-2H 去饱和,+C2 延长,+C2 延长,-2H 去饱和,11-C18:1,（顺-十
13、八碳烯-11-酸）,（二十碳三烯酸）,（二十四碳烯酸）,4.脂肪酸合成途径与-氧化的比较,（三）脂肪的合成,原料：（1）甘油-磷酸：磷酸二羟丙酮(糖酵解产物)还原 甘油磷酸化(只有肝中才有甘油激酶)（2）脂酰CoA：脂肪酸的活化 酶类：（1）脂酰转移酶（2）磷酸酶,三酰甘油的生物合成,4 磷脂的代谢,磷脂（phosphplipid)在组织内经过磷脂酶的作用先水解生成其组成单位，再分别进行分解代谢。,磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱合成,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-CH3-O,-甘油二酯,-甘油二酯,5 胆固醇的代谢,原料：乙酰-CoA。胆固醇的全生物合成可分为5个阶段：,机体各组织都能合成胆固醇。多在胆脏中合成或自膳食摄取。合成胆固醇的酶系主要存在于细胞溶胶和光面内质网部位。家族高胆固醇血症的症状就是在身体的不同部位的皮肤中出现胆固醇沉积，更严重的后果是胆固醇沉积在动脉中，导致动脉粥样硬化，这是很多心血管疾病的预兆。胆固醇的转化途径如图,5 胆固醇的代谢,胆固醇的转化(动物体内),动物体内胆固醇可转变成类固醇如：孕酮、肾上腺皮质激素、雌激素、VitD3胆酸等。,
