生物化学第28章.ppt

第28章 脂肪酸的分解代谢(Fatty acid catabolism)一、脂质的消化、吸收和传送一、脂质的消化、吸收和传送二、脂肪酸的氧化二、脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化三、不饱和脂肪酸的氧化四、酮体四、酮体五、磷脂的代谢五、磷脂的代谢六、鞘脂类的代谢六、鞘脂类的代谢七、甾醇的代谢七、甾醇的代谢八、脂肪酸代谢的调节八、脂肪酸代谢的调节一、脂质 三三脂脂酰酰甘甘油油在在人人类类的的饮饮食食脂脂肪肪中中，以以及及作作为为代代谢谢能能量量的的主主要要贮贮存存形形式式中中约约占占90%。脂脂肪肪可可完完全全氧氧化化成成CO2和和H2O，由由于于脂脂肪肪分分子子中中绝绝大大部部分分碳碳原原子子和和葡葡萄萄糖糖相相比比，都都处处于于较较低低的的氧氧化化状状态态，因因此此脂脂肪肪氧氧化化代代谢谢产产生生的的能能量量按按同同等等重重量量计计算算比比糖类和蛋白质要高出糖类和蛋白质要高出2倍以上。倍以上。三脂酰甘油的结构1软脂酰软脂酰2,3二油酰甘油二油酰甘油 当当3个个脂脂肪肪酸酸都都是是同同一一种种脂脂肪肪酸酸时时，称称为为简简单单三三脂脂酰酰甘甘油油，当当3个个脂脂肪肪酸酸至至少少有有一一个个不不同同时时，称为混合三脂酰甘油。称为混合三脂酰甘油。各种脂肪酸的名称和结构见上册各种脂肪酸的名称和结构见上册P83表表2-2。三脂酰甘油三脂酰甘油（三酰甘油）（三酰甘油）（甘油三酯）（甘油三酯）某些天然存在的脂肪酸通俗名通俗名系统名系统名简写符号简写符号熔点熔点月桂酸月桂酸n-十二酸十二酸12:044.2软脂酸软脂酸n-十六酸十六酸16:063.1花生酸花生酸n-二十酸二十酸20:076.5棕榈油酸棕榈油酸十六碳十六碳-9-烯酸（顺）烯酸（顺）16:19C-0.50.5鳕油酸鳕油酸二十碳二十碳-9-烯酸（顺）烯酸（顺）20:19C2323.5亚油酸亚油酸十八碳十八碳-9,12-二烯酸（顺，顺）二烯酸（顺，顺）18:29C,12C-5-亚麻酸亚麻酸十八碳十八碳-9,12,15-三烯酸（全顺）三烯酸（全顺）18:39C,12C,15C-11花生四烯酸花生四烯酸二十碳二十碳-5,8,11,14-四烯酸四烯酸（全顺）（全顺）20:45C,8C,11C,14C-49EPA二十碳二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸五烯酸（全顺）（全顺）-54 -53DHA二十二碳二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯六烯酸（全顺）酸（全顺）-45.5 -44.1食物成分含有的能量成成 分分H（kJ/g干重）干重）糖糖 类类16脂脂 肪肪37蛋白质蛋白质17二、脂肪酸的氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂脂肪肪酸酸分分解解发发生生于于原原核核生生物物的的细细胞胞溶溶胶胶及及真真核核生生物物的的线线粒粒体体基基质质中中。脂脂肪肪酸酸在在进进入入线线粒粒体体前前，必必须须先先与与CoA形形成成脂脂酰酰CoA，这这个个反反应应是是由由脂脂酰酰CoA合成酶（合成酶（acyl-CoA synthetase）催化的。）催化的。RCOOH+ATP+HS-CoA RCOS-CoA+AMP+PPi 无机焦磷酸酶无机焦磷酸酶 2Pi 脂酰CoA的合成历程脂肪酸进入线粒体 短短链链或或中中等等长长度度链链（10个个碳碳原原子子以以下下）的的脂脂酰酰CoA通通过过渗渗透透可可以以容容易易地地通通过过线线粒粒体体内内膜膜，但但是是更更长长链链的的脂脂酰酰CoA需需要要通通过过特特殊殊机机制制才才能能进进入入线线粒粒体。这个过程需要经过体。这个过程需要经过3 3种不同的酶的作用。种不同的酶的作用。肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶 肉碱：脂酰肉碱移位酶肉碱：脂酰肉碱移位酶 肉碱酰基转移酶肉碱酰基转移酶 脂肪酸与肉碱结合进入线粒体基质脂肪酸的氧化途径脂肪酸氧化的总反应式软脂酰软脂酰CoA+7FAD+7CoA+7NAD+7H2O 8乙酰乙酰CoA+7FADH2+7NADH+7H+以以16碳的软脂酸为例碳的软脂酸为例线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤2H+1/2H2OH2O步骤步骤 3ADPATP脂酰CoA脱氢酶 脂脂酰酰CoA脱脱氢氢酶酶存存在在于于线线粒粒体体的的基基质质中中，共共有有3种种，分分别别催催化化短短链链、中中链链、长长链链脂脂酰酰CoA的的脱脱氢氢反反应应。脱脱氢氢反反应应的的产产物物FADH2的的一一对对电电子子先先传传递递给给电电子子传传递递黄黄素素蛋蛋白白（ETF），再再经经ETF：泛泛醌醌氧氧化化还还原原酶酶的的催催化化将将电电子子传传递递给给泛泛醌醌，进进入入呼吸电子传递链。呼吸电子传递链。脂酰CoA氧化产生的FADH2的电子传递脂肪酸氧化的能量总决算以软脂酸为例以软脂酸为例 一分子软脂酸经过一分子软脂酸经过氧化产生氧化产生 8个乙酰个乙酰CoA，7个个NADH，7个个FADH2每个乙酰每个乙酰CoA经过柠檬酸循环产生经过柠檬酸循环产生 3个个NADH，1个个FADH2，1个个GTP（ATP）合计合计 NADH 38+7=31个个 FADH2 18+7=15个个 GTP 18=8个个共产生共产生ATP 312.5+151.5+8=77.5+22.5+8=108个个脂肪酸氧化的能量总决算 以软脂酸为例以软脂酸为例 这这108个个ATP减减去去软软脂脂酸酸活活化化时时消消耗耗的的两两个个高高能键，实际产生能键，实际产生106个个ATP。106个个ATP贮能为贮能为10630.54=3237 kJ软软脂脂酸酸彻彻底底氧氧化化释释放放的的自自由由能能为为9790kJ，故故能能量量转化率为转化率为 32379790100%=33%。脂肪酸的氧化 植植烷烷酸酸存存在在于于反反刍刍动动物物的的脂脂肪肪以以及及某某些些食食品品中中，是是人人膳膳食食中中的的一一个个重重要要组组成成成成分分。由由于于植植烷烷酸酸C3位位上上有有一一个个甲甲基基，不不能能通通过过正正常常的的氧氧化化降降解解，而而是是利利用用线线粒粒体体中中另另一一个个酶酶脂脂肪肪酸酸羟羟化化酶酶催催化化氧氧化化脱脱羧羧反反应应，生生成成少少一一个个碳碳原原子子的的降降植植烷烷酸酸，然然后后就就可可以以按按正正常常的的氧氧化化的的方方式式降降解解了了，其其降降解解产产物物为为3个个丙丙酰酰CoA，3个个乙乙酰酰CoA,最最后后一一个个降降解解产产物物为为异丁酰异丁酰CoA。脂肪酸的氧化植醇植醇植烷酸植烷酸脂肪酸的氧化降植烷酸降植烷酸脂肪酸的氧化 在在鼠鼠肝肝微微粒粒体体中中观观察察到到一一种种较较少少见见的的脂脂肪肪酸酸氧氧化化途途径径，这这个个途途径径使使中中长长链链和和长长链链脂脂肪肪酸酸通通过过末末端端甲甲基基的的氧氧化化，生生成成二二羧羧酸酸，两两端端的的羧羧基都可以与基都可以与CoA结合，从两端进行结合，从两端进行氧化。氧化。催催化化氧氧化化的的酶酶是是依依赖赖细细胞胞色色素素P P450450的的单单加氧酶，反应还需要加氧酶，反应还需要NADPH和和O2参与。参与。脂肪酸的氧化四、酮体乙酰乙酰CoA的代谢结局的代谢结局 在在肝肝脏脏线线粒粒体体中中脂脂肪肪酸酸降降解解生生成成的的乙乙酰酰CoA可可以以有有几几种种去去向向。最最主主要要的的是是进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环彻彻底底氧氧化化；第第二二是是作作为为类类固固醇醇的的前前体体，合合成成胆胆固固醇醇；第第三三是是作作为为脂脂肪肪酸酸合合成成的的前前体体，合合成成脂脂肪肪酸酸；第第四四是是转转化化为为乙乙酰酰乙乙酸酸、D羟羟丁丁酸酸和和丙丙酮酮，这这3种物质称为酮体（种物质称为酮体（ketone bodis）。）。肝脏中酮体的形成 在在肝肝脏脏线线粒粒体体中中，决决定定乙乙酰酰CoA去去向向的的是是草草酰酰乙乙酸酸，它它带带动动乙乙酰酰CoA进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环。但但在在饥饥饿饿或或糖糖尿尿病病情情况况下下，草草酰酰乙乙酸酸参参与与糖糖异异生生，乙乙酰酰CoA难难以以进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环，这这有有利利于于乙乙酰酰CoA进进入入酮酮体体合合成成途途径径。在在动动物物体体内内，乙乙酰酰CoA不能转变成葡萄糖，在植物中可以。不能转变成葡萄糖，在植物中可以。酮体的合成酮体的合成酮体的合成酮病的产生 严严重重饥饥饿饿或或未未经经治治疗疗的的糖糖尿尿病病人人体体内内可可产产生生大大量量的的乙乙酰酰乙乙酸酸，其其原原因因是是饥饥饿饿状状态态和和胰胰岛岛素素水水平平过过低低都都会会耗耗尽尽体体内内的的糖糖的的贮贮存存，肝肝外外组组织织不不能能从从血血液液中中获获取取充充分分的的葡葡萄萄糖糖，为为了了获获取取能能量量，肝肝中中的的葡葡糖糖异异生生作作用用就就会会加加速速，肝肝和和肌肌肉肉中中的的脂脂肪肪酸酸氧氧化化也也同同样样加加速速，同同时时动动员员蛋蛋白白质质的的分分解解。脂脂肪肪酸酸氧氧化化加加速速产产生生出出大大量量的的乙乙酰酰CoA，葡葡糖糖异异生生作作用用又又使使草草酰酰乙乙酸耗尽。在此情况下，乙酰酸耗尽。在此情况下，乙酰CoA转向生成酮体。转向生成酮体。酮病的症状血血液液中中出出现现大大量量丙丙酮酮，常常可可从从患患者者的的气气息息中中嗅到，可借此对患者作出诊断。嗅到，可借此对患者作出诊断。血血液液中中出出现现的的乙乙酰酰乙乙酸酸和和D-羟羟丁丁酸酸，使使血血液液pH降降低低，以以至至发发生生“酸酸中中毒毒”，尿尿中中酮酮体体显显著增高。著增高。肝外组织利用酮体作燃料肝外组织利用酮体作燃料