1、第九章脂类代谢 第一节脂肪的分解代谢第二节脂肪的生物合成 第一节脂肪的分解代谢 3 脂肪酸的分解代谢 氧化作用 氧化作用 氧化作用 1 脂肪的水解 2 甘油的转化 不饱和及奇数碳链脂肪酸的氧化 4 酮体的代谢 一 脂肪的水解 脂肪 脂肪酶 甘油 脂肪酸 CH2 O C R1 R2 C O CH CH2OH 第一步为限速步骤 磷酸化的脂肪酶有活性 动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中 而植物的脂肪酶存在脂体 油体及乙醛酸循环体中 二 甘油的氧化分解与转化 甘油激酶 磷酸酯酶 NAD NADH H 磷酸甘油脱氢酶 异构酶 磷酸丙糖 糖异生 葡萄糖 EMP 乙酰COA TCA CO2 H2O 糖代谢与脂代谢
2、通过磷酸二羟丙酮联系起来 动物的脂肪细胞中无甘油激酶 则甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解 1分子甘油彻底氧化分解产生的能量 饱和脂肪酸的 氧化作用 3 氧化过程中能量的释放及转换效率 2 氧化过程 1 氧化作用的概念及试验证据 1 脂肪酸的活化和转运 2 氧化的生化过程 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 该过程称作 氧化 马尿酸 苯乙尿酸 Gly Gly 1904年 F Knoop的标记实验 实验前提 已
3、知动物体内不能降解苯环实验方案 用苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物 马尿酸 苯乙尿酸 脂肪酸的活化和转运 a 脂肪酸的活化 脂肪酸首先在线粒体外或胞浆中被活化 转变成脂酰CoA 酯酰CoA进入线粒体基质示意图 N CH3 3CH2HO CH2COO 肉毒碱 酯酰肉毒碱 CoASH 线粒体内膜 内侧 外侧 载体 肉毒碱脂酰基转移酶 肉毒碱脂酰基转移酶 氧化的生化历程 a 脱氢 b 水化 c 再脱氢 R CH CH C SCoA R CH2 CH2C SCoA OHOR CH CH2C SCoA OOR C CH2C SCoA d 硫解 氧化的主要生化反应 酯酰CoA脱氢酶 烯脂酰CoA水化酶 羟脂酰
4、CoA脱氢酶 硫解酶 H2O CoASH 氧化的生化历程 乙酰CoA RCH2CH2CO 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 RCHOHCH2CO ScoA RCOCH2CO SCoA RCH CH CO SCoA CH3CO SCoA R CO SCoA 乙酰CoA 氧化过程中能量的释放及转换效率 净生成 131 2 129ATP 例 软脂酸 7次 氧化 8乙酰CoA CH3 CH2 14COOH 7NADH 7FADH2 12ATP 3ATP 2ATP 131ATP 能量转换率 7 3千卡 129 2340 40 脂肪酸 氧化
5、的生理意义 脂肪酸 氧化是体内脂肪酸分解的主要途径 脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能量脂肪酸 氧化过程中生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物 不饱和脂肪酸油酰基的 氧化作用 油酰基CoA 918 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 ATP CoASH 奇数碳原子脂肪酸 丙酸 的代谢 D 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 奇数碳原子脂肪酸 氧化 CH3 CO CoA 反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸
6、某些氨基酸降解 如ValIle 产生丙酸 奇数 脂肪酸的降解所以丙酸代谢非常重要 脂肪酸的 氧化作用 脂肪酸氧化作用发生在 碳原子上 分解出CO2 生成比原来少一个碳原子的脂肪酸 这种氧化作用称为 氧化作用 RCH2COO RCH OH COO RCOCOO RCOO CO2 O2 NAD NADH H NAD NADH H 羟化 脂肪酸的 氧化作用 脂肪酸的 氧化指脂肪酸的末端甲基 端 经氧化转变成羟基 继而再氧化成羧基 从而形成 二羧酸的过程 酮体的代谢 酮体的生成 酮体的分解 生成酮体的意义 脂肪酸 氧化产物乙酰CoA 在肌肉中进入三羧酸循环 但在肝细胞中氧化不完全可形成乙酰乙酸 ace
7、toaceticacid约占30 羟丁酸 hydroxybutyricacid约占70 和极少量的丙酮 acetone 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮这三种物质统称为酮体 酮体的生成 羟甲基戊二酸单酰CoA HMGCoA 脂肪酸 硫解酶 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合成酶 CH3COSCoA CoASH 氧化 CoASH CH3COCoA 脱酰基酶 酮体的分解 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 生成酮体的意义 肝脏将长链的脂肪酸氧化生成短链的酮体 该
8、短碳链的化合物可较容易地被其它组织作为碳源和能源 尤其对于不能利用脂肪酸的脑组织来说 酮体作为能源物质具有重要意义 酮体与疾病 在某些病理条件下 或因饥饿糖原消耗尽 外源糖又供应不足时 肝脏脂肪转变成酮体的量超过肝外组织氧化酮体的能力时 则酮体积聚于血液中形成酮血症血中酮体过多由尿排出又形成酮尿酮体为酸性物质 若在血中含量过多 超过血液的缓冲能力时 可以引起酸中毒当血酮体阳性而尿酮体阴性或反应较弱时 提示患者存在肾功能衰竭 第二节脂肪的生物合成 1 脂肪酸的生物合成 2 磷酸甘油的生物合成 自学 3 三酰甘油的生物合成 1 脂肪酸的生物合成 1 1胞浆中合成脂肪酸十六碳饱和脂肪酸 软脂酸 的从
9、头合成 1 2线粒体和内质网中脂肪酸的合成 1 3不饱和脂肪酸的合成 软脂酸的从头合成 脂肪酸的从头合成是在胞液中 在线粒体中形成的乙酰辅酶A必需借助载体出线粒体 进入胞浆中参与脂肪酸的合成 脂肪酸生物合成的反应历程 脂酰载体蛋白 ACP 脂肪酸合成酶系统有7种蛋白质参加反应 以无酶活性的ACP为中心 ACP以磷酸泛酰巯基乙胺为辅基 通过辅基上SH基的酯化 携带脂肪酸合成的中间物从一酶到另一酶的活性中心上 脂肪酸从头合成的生化历程 a 丙二酸单酰ACP的形成 OOR C CH2 C SACP 丙二酸单酰ACP的形成 ATP CO2 ADP Pi 乙酰CoA羧化酶生物素 脂酰基载体蛋白 acyl
10、carrierprotein ACP 转酰酶 羟丁酰ACP脱水酶 酮脂酰ACP还原酶 OOHO C CH2C S ACP 丙二酸单酰 ACP 烯丁酰ACP还原酶 由于缩合反应中 酮脂酰 ACP合成酶是对链长有专一性的酶 仅对14C及以下脂酰 ACP有催化活性 故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰 ACP 酮脂酰ACP合成酶 ACP SH CO2 脂肪酸生物合成的反应历程 H20 ACP SH CH3 CH2 14COOH 软脂酸 棕榈酸 释放 线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长 在动物体内 软脂酸为合成16C以上更长碳链脂肪酸的前体 需活化成脂酰CoA 软脂酸 CoASH ATP软脂酰 SCo
11、A AMP Pi碳链延长可以在两个部位完成 1 线粒体内脂肪酸延长酶系 2 内质网膜上脂肪酸延长酶系 其过程是 氧化逆过程 只是烯脂酰CoA还原酶代替了脂酰CoA脱氢酶 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 磷脂酰甘油一酯 磷脂酰甘油二酯 甘油二酯 二酰甘油 三酰甘油 脂肪 2甘油三酯的合成 3甘油磷脂的合成代谢 3 1 甘油磷脂合成途径 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成 合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP 胆碱和CDP 乙醇胺的形式提供 甘油磷脂合成途径 4 1胆固醇的结构 A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12、 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 D 环戊烷多氢菲 14 4 胆固醇的代谢 4 2胆固醇的合成 胆固醇合成部位主要是在肝和小肠的胞液和微粒体 其合成所需原料为乙酰CoA 乙酰CoA经柠檬酸 苹果酸穿梭转运出线粒体而进入胞液 此过程为耗能过程 每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA 36分子ATP和16分子NADPH 4 2 1胆固醇合成的部位和原料 4 2 2胆固醇合成的基本过程 胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段 A 乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸 MVA 此过程在胞液和微粒体进行 HMG CoA还原酶 HMG CoAreducta
13、se 是胆固醇合成的关键酶 胆固醇合成的基本过程 胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段 A 乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸 MVA 此过程在胞液和微粒体进行 HMG CoA还原酶 HMG CoAreductase 是胆固醇合成的关键酶 甲羟戊酸的合成 B 甲羟戊酸缩合生成鲨烯 此过程在胞液和微粒体进行 MVA 5 焦磷酸甲羟戊酸 异戊烯焦磷酸 二甲丙烯焦磷酸 焦磷酸法呢酯 鲨烯 C 鲨烯环化为胆固醇 此过程在微粒体进行 鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白 sterolcarrierprotein SCP 上 由微粒体酶进行催化 经一系列反应环化为27碳胆固醇 SCP 胆固醇的分解代谢小结也叫胆固醇的转化 胆固醇可以转化为多种活性物质 脂肪代谢和糖代谢的关系 延胡索酸 琥珀酸 苹果酸 草酰乙酸 3 磷酸甘油 甘油 乙酰CoA 三酰甘油 脂肪酸 植物和微生物 练习题1摩尔硬脂酰三酰甘油在生物体内彻底氧化 可产生多少摩尔ATP 请按反应顺序分段计算
