第九章 脂类代谢.ppt
生物化学生物化学 Lipids Metabolism企鹅宝宝的早餐在哪里1第九章脂类代谢第九章脂类代谢生物化学生物化学 Lipids Metabolism2LOGO脂类分类脂类分类v脂类有一共同的物理性质，即不溶于水，而溶解于非极性有机溶剂（如氯仿、乙醚、丙酮等）v生物体含有的脂类分为两大类磷脂糖脂固醇类脂脂肪（中性脂肪）3LOGO脂肪生物功能v在体内氧化放能量，供机体利用v生物体对外界环境形成天然屏障，防止机体热量的流失v促进食物中脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收4LOGO一、脂类的酶促水解v脂肪酶能催化脂肪逐步水解生成脂肪酸和甘油CHOCOR1CHOCOR2CHOCOR3R1COO-+CH2OHCHOCOR2CHOCOR3R3COO-+CH2OHCHOCOR2CH2OHR2COO-+CH2OHCHOHCH2OH甘油二酯类甘油一酯类甘油5LOGO二、脂肪的分解代谢v生物体利用脂肪作为功能原料的第一步骤是水解脂肪生成 v甘 油 脂肪酸v甘油的氧化CO2+H2O氧化CH2OHCHOH +ATPCH2OHCH2O-PCHOH +ADPCH2OH甘油磷酸激酶6LOGO甘油-磷酸v甘油-磷酸脱氢生成二羟丙酮磷酸。二羟丙酮磷酸再生成丙酮酸，最后进入TCA循环氧化CH2O-PCHOH +NAD+CH2OHCH2O-PC=O +NADH+H+CH2OHCO2+H2OCH3C=OCOOHC6H12O6TCA 循环7LOGO（二）脂肪酸的-氧化作用（1）v1904年Knoop对脂肪酸在动物体内的变化过程，用苯环作标记v动物缺乏降解苯环能力，部分苯环化合物仍然维持着环形式而被排出vKnoop用5种C原子数目不同的苯脂酸（即直链分别含有1、2、3、4、5个C原子的苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸、苯戊酸）饲养动物，收集尿液，分析尿液中带苯环的物质v 马尿酸 苯乙尿酸苯脂酸含奇数C原子苯脂酸含偶数C原子排出排出8LOGOKnoop结论v动物体在进行脂肪酸降解时，是逐步将C原子成对地从脂肪酸链切下，即脂肪酸的-氧化学说-CH2CH2CH2COO-CH2CH2 CH2COO-CH2COO-+C2-CH2CONHCH2COO-+H2O苯乙尿酸偶数 4 个碳-CH2CH2COO-CO CH2COO-COO-+C2-CONHCH2COO-马尿酸奇数 3 个碳+NH3+CH2COO-+NH3+CH2COO-9LOGO（二）脂肪酸的-氧化作用（2）vKnoop是以”苯环作标记”化合物研究代谢过程的第一个典型例子v1944年L.Leloir提出，脂肪酸能在无细胞系统中氧化vA.Lehninger 提出了在肝脏细胞线粒体中脂肪酸的氧化包含有“活化的乙酸”参加v1951年F.Lynen 利用酵母进行研究，结果表明“活化的乙酸”是乙酰辅酶ACH3COOH+ATP+CoACH3COSCoA “活化的乙酸”10LOGO1、-氧化的反应历程v 脂肪酸的激活 脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解的第一步RCH2CH2CH2COO-+ATPRCH2CH2CH2CO-AMP +PPi脂肪酸脂酰-磷酸腺苷焦磷酸RCH2CH2CH2CO-AMP +CoARCH2CH2CH2CO-SCoA +AMP脂酰辅酶 A11LOGO2-反-烯脂酰辅酶 A脂酰辅酶 A 经脂酰辅酶A脱氢酶的催化，脱去两个H 变成一个带有反式双键的2-反烯脂酰辅酶ARCH2CH2CH2CO-SCoA +FADRCH2CH=CHCOSCoA +FADH2脂酰辅酶 A2-反-烯脂酰辅酶 AHH12LOGOL（+）-羟脂酰辅酶羟脂酰辅酶A Av2-反-烯脂酰辅酶 A 经水化酶的催化，变成-羟脂酰辅羟脂酰辅A ARCH2CH=CHCOSCoA +H2ORCH2CHOHCH2COSCoA L（+）-羟脂酰辅酶羟脂酰辅酶A2-反-烯脂酰辅酶 A13LOGO-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶 A AL（+）-羟脂酰辅酶羟脂酰辅酶 A 经经-羟脂酮辅酶羟脂酮辅酶 A 脱氢酶及脱氢酶及辅酶辅酶NAD的催化，脱去两个的催化，脱去两个 H 变成变成-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶 ARCH2CHOHCH2COSCoA +NAD+RCH2COCH2COSCoA+NADH+H+L（+）-羟脂酰辅酶羟脂酰辅酶A-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶 AH H14LOGO脂酰辅酶A、乙酰辅酶Av最后一步反应是-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶 A A 经辅酶经辅酶A A的分解的分解生成一分子乙酰辅酶生成一分子乙酰辅酶A A及一分子碳链短及一分子碳链短2 2个个C C原子的原子的脂酰辅酶A RCH2CO CH2COSCoA+CoASHRCH2COSCoA+CH3COSCoA-酮脂酰辅酶酮脂酰辅酶 A脂酰辅酶A乙酰辅酶A加水脱氢TCA循环硫脂解15LOGO2、脂肪酸氧化过程的能量转变v例如：例如：软脂酸软脂酸（含（含16碳）经过碳）经过7次次-氧化，可以生成氧化，可以生成8个个乙酰乙酰CoA，每，每一次一次-氧化，还将生成氧化，还将生成1FADH2和和1分子分子NADH。完全氧化的总反应式：。完全氧化的总反应式：v C16H31COSCoA+7 CoA-SH+7 FAD+7NAD+7 H2O-ATP 8 CH3CO-SCoA+7 FADH2+7 NADH+AMP+PPi+7 H+v按照按照1个个NADH产生产生3个个ATP，1FADH2产生产生2个个ATP,1个乙酰个乙酰CoA完全完全氧化产生氧化产生12个个ATP计算，计算，脂肪酸脂肪酸活化消耗活化消耗2个个高能磷酸键高能磷酸键，则总计，则总计1个个软脂酸软脂酸在分解代谢过程中共产生在分解代谢过程中共产生129个个ATP。参见P19316LOGO3、不饱和脂肪酸的氧化v机体内有一种烯脂酰辅酶A异构酶能催化双键移位，将顺式3化合物转变成反式2烯脂酰辅酶A H HCH3（CH2）7C=CCH2CO-SCoA HCH3（CH2）7CH2C=CCO-SCoA H3-顺-十二碳烯2-反-十二碳烯脂酰辅酶A异构酶 2-反-十二碳烯脂酰辅酶A 是烯脂酰水化酶的正常底物，只有3-型转变2-型，-氧化作用才能继续进行17LOGO（三）脂肪酸氧化的其它途径v脂肪酸氧化除了-氧化外，还有 奇数碳链脂肪酸的氧化（自学）-氧化 -氧化18LOGO脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧化作脂肪酸氧化作用发生在用发生在-碳碳原子上，原子上，分解出分解出COCO2 2，生成比原生成比原来少一个碳原子来少一个碳原子的脂肪酸，这种的脂肪酸，这种氧化作用称为氧化作用称为-氧化作用。氧化作用。R RCHCH2 2COOCOO-R RCH(OH)CH(OH)COOCOO-R RCOCOCOOCOO-R RCOOCOO-COCO2 2O O2 2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+R RCH(OOH)CH(OOH)COOCOO-COCO2 2R RCHOCHOO O2 2NAD+NADH+H+过氧化过氧化羟化羟化19LOGO脂肪酸的氧化作用 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪酸的氧化指脂肪酸的末端甲基（末端甲基（-端）端）经氧化转变成羟经氧化转变成羟基，继而再氧化基，继而再氧化成羧基，从而形成羧基，从而形成成，-二羧酸二羧酸的过程的过程。CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO-HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO-OHCOHC(CH(CH2 2)n COO)n COO-OOCOOC(CH(CH2 2)n COO)n COO-O O2 2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶20LOGO（四）酮体的代谢（四）酮体的代谢酮体的生成酮体的分解生成酮体的意义 脂肪酸脂肪酸-氧化产物乙酰氧化产物乙酰CoACoA,在在肌肉肌肉中进入中进入三羧酸循环，然后在三羧酸循环，然后在肝细胞肝细胞中可形成乙酰乙酸、中可形成乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。21LOGO1.1.酮体的生成酮体的生成-羟基羟基-甲基戊二甲基戊二酰酰CoA（HMGCoA）脂肪酸脂肪酸硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASH-氧化氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮-羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶脱羧酶CoASH22LOGO2.2.酮体的分解酮体的分解乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH-氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2-羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸HH23LOGO琥珀酰琥珀酰CoAv琥珀酰CoA可能是-酮戊二酸酮戊二酸氧化脱羧作用的中间产氧化脱羧作用的中间产物，或可能由物，或可能由琥珀酸、琥珀酸、ATPATP、辅酶、辅酶A A组成组成-OOCCH2CH2COO-+CoASH +ATP-OOCCH2CH2COSCoA +ADP +Pi 酮体的另一化合物丙酮随尿排出外，还有一部分直接由肺呼出。丙酮在体内也能转化成 丙酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸能氧化，或合成糖原。24LOGO生成酮体的意义生成酮体的意义在肝脏中有活力很强的生成酮体的酶，但缺少利用酮体的酶，在肝线粒体内的酮体循血流输送至全身肝脏把碳链很长的脂肪酸分裂成分子较小，易被其他组织用以供能的酮体，为肝外组织（肾脏，心肌，脑组织）提供可利用的能源糖尿病酮尿酸中毒25LOGO三、脂肪的生物合成三、脂肪的生物合成2、脂肪酸的生物合成1、磷酸甘油的生物合成（胞液）（胞液）（胞液）（胞液）3、脂肪的生物合成4、磷脂的生物合成5、胆固醇的生物合成26LOGO1.甘油-磷酸的生物合成v合成脂肪所需的 甘油-磷酸 来源于两方面 糖酵解由二羟丙酮磷酸还原生成 脂肪动员由甘油经脂肪组织外的甘油激酶催化与ATP作用产生CH2OHCHOH +ATPCH2OHCH2OHCHOH +ADPCH2OP甘油激酶CH2OHC=OCH2OPCH2OHCHOHCH2OP脱氢酶甘油甘油-磷酸甘油-磷酸二羟丙酮磷酸27LOGO2.脂肪酸的生物合成v脂肪酸 的氧化在细胞的线粒体中进行，而脂肪酸的合成主要在胞浆中进行，也可在线粒体（微粒体）中进行。28LOGO脂脂肪肪酸酸从从头头合合成成的的生生化化历历程程 OR-CSACP OCH3CSACP|+|OH O R-CH-CH2CSACP O O R-C-CH2-CSACP R-CH=CH-C-SACP|R-CH2-CH2-C-SACP|ACP酰基载体蛋白酰基载体蛋白29LOGO丙二酰丙二酰ACPACP的形成的形成|OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酰酰CoACoA OCH3C-SCoA 乙酰CoACoA|+ATPHCO3-ADP+Pi|OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酰ACPACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素30LOGO 细胞质中含有一种合成脂肪酸的重要体系，即可溶性酶系，能在ATP、NADPH、Mg2+、Mn2+、CO2存在下催化乙酰CoA 合成 脂肪酸1、合成起始（、合成起始（1）31LOGO1、合成起始（、合成起始（2）v脂肪酸合成过程v乙酰CoA 羧化酶为别构酶，若缺乏别构剂柠檬酸时，则无活性CH3COSCoA+CO2-OOCCH2COSCoA丙二酰辅酶A乙酰CoA 羧化酶CH3COS合成酶 +-OOCH2COSACPCH3COCH2COS合成酶 +CO2 +合成酶-SH乙酰基ACP丙二酰ACP酰基载体蛋白质ACP合成酶乙酰乙酰ACP32LOGO1、合成起始（、合成起始（3）v乙酰乙酰ACP在以NADPH为辅酶的酮脂酰ACP还原酶作用下被还原CH3COCH2COSACP+NADPH+H+OHCH3CHCH2COSACP+NADP+-羟丁酰-ACP 还原酶还原酶CH3CH=CHCOSACP+H2O-烯丁酰-ACPCH3CH2CH2COS-ACP +NADP+丁酰-ACP丁酰-ACP（C4片段）是脂肪酸合成的第一轮产物，延长了2个C原子，按以上过程能生产软脂酸。33LOGO1、合成起始（、合成起始（4）v软脂酸 从头合成途径总反应式CH3COSCoA +7-OOCCH2COSCoA+14 NADPH+H+C15H31COO-+8 CoASH +14 NADP+6 H2O +7CO216 C 大肠杆菌中参加脂肪酸合成的酶围绕酰基载体蛋白（ACP）形成多酶复合体。34LOGO2、线粒体中的合成v在线粒体中能发生与脂肪酸氧化相似的逆向过程，结果脂肪酸碳链（C16）加长RCH2COSCoA +CH3COSCoA+NADH+H+NADPH+H+R（CH2）3COSCoA +NAD+NADP+CoASH 微粒体系统的特点 为利用丙二酰辅酶A 加长碳链，还原过程要有还原型辅酶供H35LOGO3、不饱和脂肪酸的合成v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软脂酰CoA +NADPH +H+O2软脂烯酰CoA +NADP+2 H2O硬脂酰CoA +NADPH +H+O2油酰CoA +NADP+2 H2O亚油酸、亚麻酸是动物体内合成其它物质所必需的，必须由植物获得，故称必需脂肪酸36LOGO(三)脂肪的合成（1）v脂肪辅酶A及甘油-磷酸能经酶促缩合生成磷脂酸，其催化酶为甘油磷酸转酰酶RCOO-+CoASHRCOOS CoA脂肪酸硫激酶脂酰CoA脂肪酸辅酶ACH2OHCHOH +2 RCOSCoACH2OPCH2OCORCHOCOR +2 HSCoACH2OPCH2OHC=O +RCOSCoACH2OPCH2OCORC=O +HSCoACH2OP二羟丙酮脂酰磷酸磷脂酸甘油-磷酸转酰基酶二羟丙酮磷酸转酰基酶37LOGO(三)脂肪的合成（2）磷脂酸生成甘油二酯，再生成甘油三酯CH2OCORCHOCOR CH2OPCH2OCORCHOCOR +Pi CH2OH磷脂磷酸酶CH2OCORCHOCOR +RCOSCoACH2OHCH2OCORCHOCOR +HSCoACH2OCOR甘油二酯脂肪转酰基酶P38LOGO四、磷脂的生物合成四、磷脂的生物合成（自学）v磷脂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v参见P202-20339LOGO1.胆固醇的合成胆固醇的合成2.胆固醇的转化胆固醇的转化3.胆固醇的排泄胆固醇的排泄五、胆固醇的生物合成五、胆固醇的生物合成（自学）40脂类代谢的生理功能脂类代谢的生理功能v脂类代谢：脂类代谢：甘油三酯（脂肪）、磷脂甘油三酯（脂肪）、磷脂和和类固醇类固醇的的合成和分解过程合成和分解过程生成的生成的脂肪酸脂肪酸作为作为磷脂、糖脂磷脂、糖脂的组分形成膜结构；的组分形成膜结构；脂肪在脂肪在动物体内、植物种子及果实动物体内、植物种子及果实中大量存储。中大量存储。氧化可放能：氧化可放能：脂脂肪肪37kJ/g37kJ/g，糖糖 16kJ/g16kJ/g，蛋白质蛋白质 17kJ/g17kJ/g类脂及其衍生物类脂及其衍生物具有重要生理作用。可合成具有重要生理作用。可合成激素、胆酸和维生素激素、胆酸和维生素等，对维持机体的正常活动有重要影响作用。等，对维持机体的正常活动有重要影响作用。人类的某些疾病如人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代等都与脂类代谢紊乱有关。谢紊乱有关。生物化学生物化学 Lipids Metabolism4142emphasisl脂肪的消化、吸收和转运脂肪的消化、吸收和转运方式方式l脂肪酸的脂肪酸的氧化途径氧化途径l脂肪酸的合成代谢途径脂肪酸的合成代谢途径l脂肪酸氧化与合成的比较脂肪酸氧化与合成的比较生物化学生物化学 Lipids Metabolism43Contentl l脂肪的消化吸收和转运脂肪的消化吸收和转运脂肪的消化吸收和转运脂肪的消化吸收和转运l l甘油的体内代谢甘油的体内代谢甘油的体内代谢甘油的体内代谢l l脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢l l脂肪酸及甘油三酯的合成脂肪酸及甘油三酯的合成脂肪酸及甘油三酯的合成脂肪酸及甘油三酯的合成l l脂肪代谢的调节与控制脂肪代谢的调节与控制脂肪代谢的调节与控制脂肪代谢的调节与控制生物化学生物化学 Lipids Metabolism441、脂肪的消化吸收与转运、脂肪的消化吸收与转运v摄入量：摄入量：60-150g/(M.d)v消化：消化：十二指肠，胆囊十二指肠，胆囊胆汁胆汁乳化乳化胰脂肪酶胰脂肪酶水解水解脂肪酸脂肪酸+甘油甘油v吸收：吸收：脂肪酸脂肪酸等脂类小分子或微滴等脂类小分子或微滴肠粘膜肠粘膜上皮细胞吸收上皮细胞吸收血液淋血液淋巴系统巴系统组织。组织。v脂肪的动员：脂肪的动员：由由贮存脂肪贮存脂肪降解释放降解释放出出游离脂肪酸，游离脂肪酸，并由并由脂蛋白脂蛋白转运至转运至肝脏肝脏的过程的过程。脂酶。脂酶+磷脂磷脂酶催化。酶催化。生物化学生物化学 Lipids Metabolism45生物化学生物化学 Lipids Metabolism46附：附：不同脂类的分解代谢方式不同脂类的分解代谢方式v酯酰甘油类：酯酰甘油类：脂肪酸脂肪酸和和甘油甘油，分别进入脂肪酸氧化代谢途径和甘，分别进入脂肪酸氧化代谢途径和甘油代谢途径；油代谢途径；v磷脂类：磷脂类：经磷脂酶类分解后，生成的经磷脂酶类分解后，生成的脂肪酸脂肪酸进入氧化，进入氧化，甘油甘油和和磷磷酸酸则进入糖代谢；则进入糖代谢；v鞘脂类：鞘脂类：在溶酶体中，经半乳糖苷酶类、神经酰胺酶类等降解在溶酶体中，经半乳糖苷酶类、神经酰胺酶类等降解成成长链碱长链碱和和脂肪酸脂肪酸，进入相关的代谢。，进入相关的代谢。v类固醇类：类固醇类：胆固醇在肝脏中转化为胆固醇在肝脏中转化为胆汁酸胆汁酸，其中绝大部分再转化，其中绝大部分再转化为为胆汁酸盐胆汁酸盐参与脂类的消化和吸收；部分转化为参与脂类的消化和吸收；部分转化为粪固醇粪固醇随粪便排随粪便排出体外。出体外。生物化学生物化学 Lipids Metabolism47v甘油甘油 经血液输送到肝脏，由经血液输送到肝脏，由甘油激酶甘油激酶催化转变成催化转变成-磷酸甘油磷酸甘油，耗耗ATPATP，不可逆反应。不可逆反应。v-磷酸甘油磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶在脱氢酶（含辅酶NADNAD+）作用下，作用下，脱氢脱氢形成形成磷酸二羟磷酸二羟丙酮丙酮，可沿，可沿糖异生糖异生途径途径合成葡萄糖及糖原合成葡萄糖及糖原；也可沿；也可沿糖酵解糖酵解正常途正常途径形成径形成丙酮酸丙酮酸，再进入三羧酸循环被，再进入三羧酸循环被完全氧化完全氧化。2、甘油的体内代谢、甘油的体内代谢生物化学生物化学 Lipids Metabolism48l脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化l脂肪酸氧化产物的去路脂肪酸氧化产物的去路l酮体代谢酮体代谢l脂肪酸与糖类分解代谢的比较脂肪酸与糖类分解代谢的比较3、脂肪酸的分解代谢、脂肪酸的分解代谢生物化学生物化学 Lipids Metabolism4、脂肪酸和甘油三酯的合成脂肪酸和甘油三酯的合成49（1 1）脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化v类型：类型：饱和（奇数和偶数碳）脂肪酸氧化：饱和（奇数和偶数碳）脂肪酸氧化：-、-、-oxidationoxidation不饱和脂肪酸氧化不饱和脂肪酸氧化生物化学生物化学 Lipids Metabolism50 -氧化氧化v特点：特点：脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位位，即脂肪酸碳链的断裂方式是即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除每次切除2 2个碳原子个碳原子。最终产物均为乙酰辅酶最终产物均为乙酰辅酶A A是是含饱和脂肪酸含饱和脂肪酸的主要分解方式。的主要分解方式。v场所：场所：脂肪酸的脂肪酸的-氧化在氧化在线粒体线粒体中进行，中进行，生物化学生物化学 Lipids Metabolism51I I、脂肪酸的活化脂肪酸的活化v脂肪酸脂肪酸进入细胞后，首先在进入细胞后，首先在线粒体外线粒体外或或胞浆中胞浆中被活化，与腺苷被活化，与腺苷酸（酸（ATPATP）作用形成作用形成脂酰腺苷酸。脂酰腺苷酸。v在在脂酰脂酰CoACoA合成酶催化下，再与合成酶催化下，再与HS-HS-CoACoA作用转变成作用转变成脂酰脂酰CoACoA，然然后进入后进入线粒体线粒体进行氧化。进行氧化。RCH2CH2CH2COOH +ATPRCH2CH2CH2COAMP+PPi脂酰脂酰CoA合成酶合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+AMP生物化学生物化学 Lipids Metabolism52IIII、脂酰脂酰CoACoA 转运入线粒体转运入线粒体v催化催化 脂酰脂酰CoACoA 氧化分解的氧化分解的酶酶存在于存在于线粒体线粒体的的基质中基质中，所以，所以 脂脂酰酰CoACoA 必须通过必须通过线粒体内膜线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分解。进入基质中才能进行氧化分解。v载体肉碱载体肉碱(3-3-羟基羟基-4-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)转运：转运：脂酰脂酰CoACoA 在在 肉碱脂肉碱脂酰转移酶酰转移酶催化下，与催化下，与肉碱肉碱反应，生成反应，生成脂酰肉碱脂酰肉碱，然后通过线粒，然后通过线粒体内膜。脂酰肉碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过体内膜。脂酰肉碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜内膜，并，并与线粒体基质中的与线粒体基质中的 CoACoA 作用，重新生成作用，重新生成脂酰脂酰CoACoA,释放出释放出肉碱。肉碱。v肉碱肉碱再在再在移位酶移位酶帮助下，回到线粒体外的帮助下，回到线粒体外的细胞质细胞质中。中。生物化学生物化学 Lipids Metabolism53IIIIII、-氧化的反应过程氧化的反应过程v脂酰脂酰CoACoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧氧化，需要经过化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释四步反应，同时释放出放出1 1分子分子乙酰乙酰CoACoA。反应产物是比原来的脂酰反应产物是比原来的脂酰CoACoA减少了减少了2 2个个碳碳的新的的新的脂酰脂酰CoACoA。如此反复进行，直至脂酰如此反复进行，直至脂酰CoACoA全部变成全部变成乙乙酰酰CoACoA。v四个步骤：四个步骤：脱氢脱氢 -水化水化 -脱氢脱氢 -硫解硫解生物化学生物化学 Lipids Metabolism54Step 1:Step 1:脱脱 氢氢v脂酰脂酰CoACoA在脂在脂酰酰CoACoA脱氢酶的催化下，在脱氢酶的催化下，在-和和-碳原子上碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰烯脂酰CoACoA，氢受体氢受体是是FADFAD。生物化学生物化学 Lipids Metabolism55Step 2:Step 2:水水 化化 v在烯脂酰在烯脂酰CoACoA水合酶催化下，水合酶催化下，,-烯脂酰烯脂酰CoACoA水化，生水化，生成成L(+)-L(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA。生物化学生物化学 Lipids Metabolism56Step 3:Step 3:再再 脱脱 氢氢v-羟脂酰羟脂酰CoACoA在脱氢酶催化下脱氢生成在脱氢酶催化下脱氢生成 -酮脂酰酮脂酰CoACoA。氢受体为氢受体为 NADNAD+，酶具有立体专一性，只催化酶具有立体专一性，只催化L(+)-L(+)-羟羟脂酰脂酰CoACoA的脱氢。的脱氢。生物化学生物化学 Lipids Metabolism脱氢脱氢57v在在-酮脂酮脂酰酰CoACoA硫解酶催化下，硫解酶催化下，-酮脂酰酮脂酰CoACoA 与与 CoACoA 作作用，生成用，生成1 1分子分子 乙酰乙酰CoACoA 和和1 1分子比原来少两个碳原子的分子比原来少两个碳原子的 脂酰脂酰CoACoA。Step 4:Step 4:硫硫 解解生物化学生物化学 Lipids Metabolism58生物化学生物化学 Lipids Metabolism59v例如：例如：软脂酸软脂酸（含（含1616碳）经过碳）经过7 7次次-氧化，可以生成氧化，可以生成8 8个个乙酰乙酰CoACoA，每一每一次次-氧化，还将生成氧化，还将生成1 1FADHFADH2 2和和1 1分子分子NADHNADH。完全氧化的总反应式：完全氧化的总反应式：v C C1616H H3131COCOSCoASCoA+7 +7 CoACoA-SH+7 FAD+NAD-SH+7 FAD+NAD+7 H+7 H2 2O-ATP O-ATP 8 8 CHCH3 3CO-SCoA+7 FADHCO-SCoA+7 FADH2 2+7 NADH+AMP+7 H+7 NADH+AMP+7 H+v按照按照1NADH1NADH产生产生2.5ATP2.5ATP，1FADH1FADH2 2产生产生1.51.5个个ATPATP,1 1乙酰乙酰CoACoA完全氧化产生完全氧化产生10ATP10ATP计算，计算，脂肪酸脂肪酸活化消耗活化消耗2 2高能磷酸键高能磷酸键，则总计，则总计1 1软脂酸软脂酸在分解代谢在分解代谢过程中共产生过程中共产生106 ATP106 ATP。附：附：-氧化的能量变化氧化的能量变化生物化学生物化学 Lipids Metabolism60v-氧化：氧化：在动物体中，在动物体中，C C10 10 或或C C1111脂肪酸的碳链末端碳原子脂肪酸的碳链末端碳原子（-碳原子碳原子）可以先被氧化，形成）可以先被氧化，形成二羧酸二羧酸。二羧酸进入线。二羧酸进入线粒体内后，粒体内后，可以从分子的任何一端进行可以从分子的任何一端进行-氧化，氧化，最后生成最后生成的的琥珀酰琥珀酰CoACoA可直接进入可直接进入三羧酸循环三羧酸循环。v-氧化氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被氧化成羟基，碳被氧化成羟基，生成生成-羟基酸羟基酸。-羟基酸羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的个碳原子的脂肪酸脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有。上述反应由单氧化酶催化，需要有O O2 2、FeFe2+2+和抗坏血酸等参加。和抗坏血酸等参加。饱和脂肪酸的其它氧化方式饱和脂肪酸的其它氧化方式生物化学生物化学 Lipids Metabolism61v饱和饱和奇数碳奇数碳脂肪酸的脂肪酸的 -氧化：氧化：先经反复先经反复-氧化，可最终形成氧化，可最终形成丙丙酰辅酶酰辅酶A A（CHCH3 3CHCH2 2COCOCoACoA），），再转化成再转化成琥珀酰琥珀酰CoACoA进入进入 TCATCA。v不饱和不饱和脂肪酸的脂肪酸的 -氧化氧化：先以：先以 -氧化氧化方式循环氧化，直到出现方式循环氧化，直到出现 3 3顺烯脂酰辅酶顺烯脂酰辅酶A A，该产物再经异构酶催化生成该产物再经异构酶催化生成 3 3反烯脂酰辅酶反烯脂酰辅酶A A，然后再被水化然后再被水化-羟酰羟酰辅酶辅酶A A，最后由，最后由-氧化氧化的后续（的后续（脱氢、硫脱氢、硫解解）两）两步步反应最终生成反应最终生成乙酰辅酶乙酰辅酶A A。不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化生物化学生物化学 Lipids Metabolism62生物化学生物化学 Lipids Metabolism（2）脂肪酸氧化产物的去路脂肪酸氧化产物的去路乙酰辅酶乙酰辅酶ACH3COCoA（肝脏线粒体）（肝脏线粒体）酮体酮体合成脂肪酸合成脂肪酸合成胆固醇合成胆固醇TCACO2+H2Ov酮体：酮体：在在肝脏肝脏中由中由 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 形成的形成的 乙酰乙酸乙酰乙酸，D-D-羟羟丁酸，丙酮丁酸，丙酮(量少，易吸收量少，易吸收)。v酮体合成的调节：酮体合成的调节：受受草酸乙酸草酸乙酸的浓度调节（即高浓度可引导的浓度调节（即高浓度可引导 乙乙酰辅酶酰辅酶A A进入进入 TCATCA，当血糖浓度低时（饥饿或糖尿病）因草酰乙当血糖浓度低时（饥饿或糖尿病）因草酰乙酸用于糖异生，故有利于酮体合成）。酸用于糖异生，故有利于酮体合成）。v对机体的影响对机体的影响：过量酮体造成血液过量酮体造成血液 pHpH值下降，即值下降，即酸中毒酸中毒；可作可作为肝外组织的燃料为肝外组织的燃料（转化为乙酰辅酶（转化为乙酰辅酶A A而进入而进入TCATCA供能）供能）（3 3）酮体代谢酮体代谢生物化学生物化学 Lipids Metabolism64生物化学生物化学 Lipids Metabolism65v软脂酸彻底氧化：软脂酸彻底氧化：C C1515H H3131COOH+8CoA-SH+8FAD+8NADCOOH+8CoA-SH+8FAD+8NAD+8H+8H2 2O-ATP O-ATP 8 8CHCH3 3CO-SCoA+8FADHCO-SCoA+8FADH2 2+8NADH+AMP+2H+8NADH+AMP+2H+折合：折合：106106ATP ATP:1616C C=6.6 6.6:1 1v葡萄糖彻底氧化葡萄糖彻底氧化：C C6 6H H1212O O6 6+2FAD+10NAD+2FAD+10NAD+2GTP+2ATP+2GTP+2ATP6 6COCO2 2+6 6H H2 2O O+2FADH+2FADH2 2+10NADH+2GTP+2ATP+7 H+10NADH+2GTP+2ATP+7 H+折合：折合：2727ATP ATP:6 6C C=4.5 4.5:1 1（4 4）脂肪酸与葡萄糖糖分解代谢的比较脂肪酸与葡萄糖糖分解代谢的比较生物化学生物化学 Lipids Metabolism66l脂肪酸合成的场所：脂肪酸合成的场所：细胞质（胞液）细胞质（胞液）l脂肪合成场所：脂肪合成场所：高等动物肝、脂肪组织和乳腺中强高等动物肝、脂肪组织和乳腺中强l合成的碳源原料合成的碳源原料：乙酰辅酶乙酰辅酶A（酵解产物），酵解产物），CO2，柠檬柠檬酸酸（中间转运的载体）（中间转运的载体）l主要的酶：主要的酶：脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶4、脂肪酸和甘油三酯的合成脂肪酸和甘油三酯的合成生物化学生物化学 Lipids Metabolism67生物化学生物化学 Lipids Metabolism68转运转运：乙酰辅酶：乙酰辅酶A的三羧酸（跨线粒体膜）转运体系的三羧酸（跨线粒体膜）转运体系启动启动：丙二酸单酰辅酶：丙二酸单酰辅酶A的形成的形成装载装载：丙二酸单酰基转移反应：丙二酸单酰基转移反应缩合缩合：缩合反应：缩合反应还原还原：第一次还原反应：第一次还原反应脱水脱水：还原还原：第二次还原反应：第二次还原反应释放的延长：释放的延长：（1 1）脂肪酸的合成）脂肪酸的合成）脂肪酸的合成）脂肪酸的合成生物化学生物化学 Lipids Metabolism69Step 1:乙酰辅酶乙酰辅酶A的的TCA跨膜转运跨膜转运乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸线粒体内基质线粒体内基质线粒体膜线粒体膜细胞质（胞液）细胞质（胞液）丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰辅酶乙酰辅酶A丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸生物化学生物化学 Lipids Metabolism70生物化学生物化学 Lipids Metabolism线粒体苹果酸盐转运棕榈酸盐酮戊二酸盐胞液葡萄糖71Step 2:启动：启动：丙二单酰辅酶丙二单酰辅酶A的形成的形成vSalih Wakil 发现：发现：乙酰辅酶乙酰辅酶A形式只是合成脂肪酸的形式只是合成脂肪酸的引物，其余的乙酰辅酶引物，其余的乙酰辅酶A均以丙二酸单酰辅酶均以丙二酸单酰辅酶A（远端远端具有游离羧基）形式加入。具有游离羧基）形式加入。v酶：酶：乙酰辅酶乙酰辅酶A羧化酶（辅基：生物素）羧化酶（辅基：生物素）vACP（脂酰基载体蛋白）的转运作用脂酰基载体蛋白）的转运作用（P168）：）：CH3CO-CoA+ACP-SH=CH3CO-S-ACP+CoA-SH CH3CO-S-ACP+合成酶合成酶-SH=ACP-SH+CH3CO-S-合成酶合成酶v总总反应式：反应式：CH3CO-SCoA+ATP+HCO3-=OOCCH2CO-SCoA+ADP+Pi+H+生物化学生物化学 Lipids Metabolism72Step 3:丙二酰基的转移丙二酰基的转移v反应结果：反应结果：将丙二酸单酰辅酶将丙二酸单酰辅酶A与与ACPSH作用，脱作用，脱掉辅酶掉辅酶A形成丙二酸单酰形成丙二酸单酰SACPv酶：酶：ACP丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶OOCCH2CO-SCoA+ACP-SH=OOCCH2CO-S-ACP+CoA-SH生物化学生物化学 Lipids Metabolism73Step 4:缩合反应缩合反应v结果：结果：丙二酸单酰丙二酸单酰-S-ACP与乙酰与乙酰S合成酶作用，生成合成酶作用，生成乙酰乙酰乙酰乙酰SACP。v酶：酶：酮脂酰酮脂酰ACP合成酶合成酶v总反应式：总反应式：OOCCH2CO-S-ACP+乙酰乙酰-S-合成酶合成酶=CH3COCH2CO-S-ACP+CO2v对反应机理的解释：对反应机理的解释：为什么脂肪酸合成反应时不是直接加入乙酰辅酶为什么脂肪酸合成反应时不是直接加入乙酰辅酶A，而是要经历前三个看似复杂的步骤？而是要经历前三个看似复杂的步骤？解释：羧化反应利用解释：羧化反应利用ATP供给能量，供给能量，自由能存在于丙二酸单酰辅酶自由能存在于丙二酸单酰辅酶A中。中。当缩合反应时，它可脱羧放出大量能当缩合反应时，它可脱羧放出大量能量供给二碳片段与乙酰辅酶量供给二碳片段与乙酰辅酶A缩合所需能量，反应过程中的自由能降低，缩合所需能量，反应过程中的自由能降低，使丙二酸单酰辅酶使丙二酸单酰辅酶A与乙酰辅酶与乙酰辅酶A的缩合反应比二个乙酰辅酶的缩合反应比二个乙酰辅酶A分子的直分子的直接缩合更容易进行。接缩合更容易进行。生物化学生物化学 Lipids Metabolism74生物化学生物化学 Lipids Metabolism丙二酰脲乙酰基脂肪酸合成酶75Step 5:第一次还原反应第一次还原反应v结果：结果：乙酰乙酰乙酰乙酰SACP由由NADPH还原生成还原生成羟羟丁酰丁酰SACP。v酶：酶：酮脂酰酮脂酰ACP还原酶还原酶v总反应式：总反应式：OOCCH2CO-SCoA+NADPH+H+CH3C(OH)CH2CO-S-ACP+NADP+生物化学生物化学 Lipids Metabolism76Step 6:脱水反应脱水反应v结果：结果：乙羟丁酰乙羟丁酰-S-ACP分子内脱水生成巴豆酰分子内脱水生成巴豆酰-S-ACP。v酶：酶：羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶脱水酶v总反应式：总反应式：CH3C(OH)CH2CO-S-ACPCH3CH=CHCO-S-ACP+H2OStep 7:第二次还原反应第二次还原反应w结果：结果：巴豆酰巴豆酰-S-ACP生成丁酰生成丁酰-S-ACP。完成一轮循环完成一轮循环w酶：酶：烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶w总反应式：总反应式：CH3CH=CHCO-S-ACP+NADPH CH3CH2CH2CO-S-ACP生物化学生物化学 Lipids Metabolism77（2）链的延长：软脂酸合成链的延长：软脂酸合成8CH3CO-SCoA+14NADPH+14H+7ATP+H2O 8 times cycleCH3(CH2)14COOH+8HSCoA+14NADP+7ADP+7Pi生物化学生物化学 Lipids Metabolism78生物化学生物化学 Lipids Metabolism79生物化学生物化学 Lipids Metabolism80生物化学生物化学 Lipids Metabolism（3）不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成81（4）甘油三酯的合成甘油三酯的合成v同学自学：同学自学：P176-v注：注：主要合成场所：动物肝脏和脂肪组织主要合成场所：动物肝脏和脂肪组织甘油三酯合成的前体：不是
