第十二章 脂质代谢.ppt

生物化学生物化学 Biochemistry第第 七七 章章脂脂 质质 代代 谢谢Lipid Metabolism内容提要：内容提要：第一节第一节 概述概述第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢第四节第四节 磷脂和胆固醇的代谢磷脂和胆固醇的代谢第五节第五节 脂肪代谢的调节（自学）脂肪代谢的调节（自学）第六节第六节 血浆脂蛋白代谢血浆脂蛋白代谢 （自学）（自学）一、脂类（一、脂类（lipids）是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。为机体利用的有机化合物。第一节第一节 概述概述二、脂类的生理功能二、脂类的生理功能（一）脂肪的生理功能（一）脂肪的生理功能1 1、氧化供能：、氧化供能：脂肪主要的生理功能是氧化供能。脂肪主要的生理功能是氧化供能。1g1g脂肪氧化产生的能脂肪氧化产生的能量约量约37 KJ37 KJ，比糖和蛋白质产生的能量多比糖和蛋白质产生的能量多1 1倍以上。倍以上。2 2、营养作用：、营养作用：脂肪可协助脂溶性维生素脂肪可协助脂溶性维生素A A、D D、E E、K K和胡萝卜素的吸收。和胡萝卜素的吸收。3 3、保护作用：、保护作用：脂肪组织较为柔软，存在于器官组织间，使器官与器官间脂肪组织较为柔软，存在于器官组织间，使器官与器官间减少磨擦，保护机体免受损伤。脂肪不易传热，故能防止散减少磨擦，保护机体免受损伤。脂肪不易传热，故能防止散热，可维持体温恒定，还有抵御寒冷的作用。热，可维持体温恒定，还有抵御寒冷的作用。（二）类脂的生理功能（二）类脂的生理功能1 1、构成机体组成成分：、构成机体组成成分：类脂的主要生理功能是作为细胞膜结构的基本原料，类脂的主要生理功能是作为细胞膜结构的基本原料，约占细胞膜重量的约占细胞膜重量的50%50%左右。左右。2 2、调节代谢：、调节代谢：膜上许多酶的活性与磷脂关系密切，如细胞色素膜上许多酶的活性与磷脂关系密切，如细胞色素c c还还原酶、葡萄糖原酶、葡萄糖-6-6-磷酸酶、磷酸酶、NaNa+-K-K+ATPATP酶等均为脂类依赖性酶等均为脂类依赖性酶，脱离磷脂此类酶活性下降或完全丧失。酶，脱离磷脂此类酶活性下降或完全丧失。3 3、营养作用：、营养作用：胆固醇在体内还可转化为胆盐、胆固醇在体内还可转化为胆盐、维生素维生素D D3 3等，帮助脂等，帮助脂类消化及脂溶性维生素的吸收，促进小肠对钙磷的吸收。类消化及脂溶性维生素的吸收，促进小肠对钙磷的吸收。磷脂和胆固醇都是血浆蛋白的成分，参与脂肪的运输。动磷脂和胆固醇都是血浆蛋白的成分，参与脂肪的运输。动物长期缺乏必需脂肪酸会发生营养不良，甚至引起疾病。物长期缺乏必需脂肪酸会发生营养不良，甚至引起疾病。生物化学生物化学 Biochemistry常见的脂肪酸常见的脂肪酸必需脂肪酸必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。硬脂酸硬脂酸18C18C油酸油酸18:118:1生物化学生物化学 Biochemistry第第 二二 节节脂肪（脂肪（甘油三酯）甘油三酯）的分解的分解代谢代谢Decomposition Metabolism of Triglycerides生物化学生物化学 Biochemistry甘油三酯甘油三酯(三脂酰甘油三脂酰甘油)结构结构Triglyceride(TG)or triacylglycerol(TAG)Glycerol生物化学生物化学 Biochemistry一、脂肪动员一、脂肪动员二、甘油的转化二、甘油的转化三、脂肪酸的三、脂肪酸的-氧化氧化四、脂肪酸的四、脂肪酸的其他氧化方式其他氧化方式五、酮体的生成和利用五、酮体的生成和利用脂肪脂肪的分解代谢的分解代谢生物化学生物化学 Biochemistry一一、脂肪动员、脂肪动员储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸（水解为游离脂肪酸（free fatty acidfree fatty acid，FFAFFA）和甘油，并释放入血以供其它组织细）和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为胞氧化利用，该过程称为脂肪动员脂肪动员。脂肪脂肪 脂肪酶脂肪酶甘油甘油+脂肪酸（脂肪酸（FFA）CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OH HCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶单酰甘油脂肪酶-第一步为第一步为限速限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于的脂肪酶存在于脂肪细胞脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。脂体、油体及乙醛酸循环体中。生物化学生物化学 Biochemistry促脂解激素：促脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。抗脂解激素：抗脂解激素：胰岛素。胰岛素。在脂肪动员中，脂肪细胞内的在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯甘油三酯脂肪酶是限速酶脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，它受多种激素的调控，因此称为因此称为激素敏感型脂肪酶（激素敏感型脂肪酶（HSLHSL）。脂肪动员脂肪动员无活性激无活性激素敏感型素敏感型脂肪酶脂肪酶有活性激有活性激素敏感型素敏感型脂肪酶脂肪酶蛋白激酶蛋白激酶A A甘油三酯甘油三酯游离脂游离脂肪酸肪酸生物化学生物化学 Biochemistry脂肪动员产物的去向脂肪动员产物的去向脂肪细胞及骨骼肌脂肪细胞及骨骼肌等组织因等组织因甘油激酶甘油激酶活性活性很低，故不能很好利用甘油。很低，故不能很好利用甘油。甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行肝、肾进行糖异生糖异生。生物化学生物化学 Biochemistry二、甘油的转化二、甘油的转化代谢部位：代谢部位：主要在肝脏及肾脏组织中。主要在肝脏及肾脏组织中。反应过程：反应过程：CH2OHC=OCH2O-P-生物化学生物化学 BiochemistryCH2OH HOCHCH2OH-ATPADP+Pi甘油激酶CH2OH HOCHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OH C=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖EMPCH3 C=OCOOH-乙酰CoATCACO2+H2O 糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。糖代谢与脂代谢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。肝细胞中进行氧化分解。1分子甘油彻底氧化分子甘油彻底氧化分解产生的能量？分解产生的能量？生物化学生物化学 Biochemistry三、脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化分解 饱和脂肪酸的氧化分解饱和脂肪酸的氧化分解 不饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v单不饱和脂肪酸的氧化分解单不饱和脂肪酸的氧化分解v多不饱和脂肪酸的氧化分解多不饱和脂肪酸的氧化分解 奇数奇数C原子脂肪酸的氧化分解原子脂肪酸的氧化分解CHCH3 3-(CH-(CH2 2)n n-CHCH2 2-CHCH2 2-COOH-COOH 生物化学生物化学 Biochemistry（一）脂肪酸的（一）脂肪酸的-氧化氧化部位：部位：大多数组织（大脑除外），肝及肌肉组织最活跃大多数组织（大脑除外），肝及肌肉组织最活跃亚细胞定位：亚细胞定位：细胞的线粒体内细胞的线粒体内步骤：步骤：脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成（的生成（线粒体外线粒体外）脂酰脂酰CoACoA进入线粒体进入线粒体脂酰基的脂酰基的-氧化（氧化（线粒体内线粒体内）脂酸氧化的能量生成脂酸氧化的能量生成脂肪酸在血中由清脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等心、肝、骨骼肌等摄取利用。摄取利用。1.脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoA的生成的生成在线粒体外细胞质中进行在线粒体外细胞质中进行反应反应不可逆不可逆消耗消耗2 2个个P P，产生的，产生的PPiPPi立即被焦磷酸酶水解为立即被焦磷酸酶水解为2 2分子无机磷酸，保证反应不可逆。分子无机磷酸，保证反应不可逆。脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶2.脂酰脂酰CoA进入线粒体进入线粒体在肉碱（在肉碱（carnitinecarnitine）的协助下进入线粒体，的协助下进入线粒体，肉碱作为脂酰基载体。肉碱作为脂酰基载体。生物化学生物化学 Biochemistry肉碱脂肉碱脂酰转移酶酰转移酶是限速酶是限速酶，脂酰，脂酰CoACoA进入进入线粒体是脂酸线粒体是脂酸-氧化氧化的主要限速步骤。的主要限速步骤。肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶的活性的活性受脂肪酸和丙二受脂肪酸和丙二酸单酰酸单酰CoACoA调控调控，脂肪酸可以增加其活性，脂肪酸可以增加其活性，而丙二酸单酰而丙二酸单酰CoACoA则竞争性抑制其活性。则竞争性抑制其活性。1010个个C C以下的活化脂肪酸直接穿过线粒体膜以下的活化脂肪酸直接穿过线粒体膜进入线粒体，不经此步骤。进入线粒体，不经此步骤。生物化学生物化学 Biochemistry3.脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端基羧基端-碳原子碳原子开始的，故称为开始的，故称为-氧化。氧化。脂酰基进入线粒体基质后，从脂酰基的脂酰基进入线粒体基质后，从脂酰基的,-碳原子开始，进行碳原子开始，进行脱氢脱氢、加水加水、再脱再脱氢氢及及硫解硫解四步连续反应，脂酰基断裂后生四步连续反应，脂酰基断裂后生成成1 1分子分子比原来少比原来少2 2个碳原子个碳原子的脂酰的脂酰CoACoA。生物化学生物化学 Biochemistry-羟脂酰羟脂酰CoA 氧化反应氧化反应脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶FAD FADH2-烯脂酰烯脂酰CoA脂酰脂酰CoAH2ONADNADH+H+酮脂酰酮脂酰CoACoASH乙酰乙酰CoANADNADH+H+FAD FADH2生物化学生物化学 Biochemistry脂酸脂酸-氧化的四步反应：氧化的四步反应：脱氢、加水、再脱氢、硫解脱氢、加水、再脱氢、硫解第一次脱氢第一次脱氢由由FADFAD接受；接受；第二次脱氢由第二次脱氢由NADNAD+接受。接受。脂肪酸脂肪酸-氧化产物：乙酰氧化产物：乙酰CoACoA生物化学生物化学 Biochemistry脂肪酸脂肪酸-氧化的四个要点：氧化的四个要点：脂肪酸仅需脂肪酸仅需一次活化一次活化，消耗，消耗1 1个个ATPATP分子分子的的2 2个个高能键高能键，活化部位在线粒体外；，活化部位在线粒体外；在线粒体外活化的脂酰在线粒体外活化的脂酰CoACoA需经需经肉碱肉碱携带进入携带进入线粒体；线粒体；所有脂肪酸所有脂肪酸-氧化的酶都是氧化的酶都是线粒体酶线粒体酶；-氧化过程包括脱氢、加水、再脱氢、硫解氧化过程包括脱氢、加水、再脱氢、硫解4 4个重复步骤。个重复步骤。生物化学生物化学 Biochemistry（二）脂肪酸（二）脂肪酸-氧化氧化的能量生成的能量生成脂肪酸脂肪酸-氧化本氧化本身并不生成能量。只能身并不生成能量。只能生成乙酰生成乙酰CoACoA和供氢体，和供氢体，它们必须分别进入三羧它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才酸循环和氧化磷酸化才能生成能生成ATPATP。软脂酸软脂酸 16C生物化学生物化学 Biochemistry2CO2脂肪酸产生能量经过以下途径脂肪酸产生能量经过以下途径脂肪酸脂肪酸 氧化作用氧化作用乙酰乙酰CoA三三羧羧酸酸循循环环NAD+FADNADH+H+FADH2ATPADP+Pi氧化电子传递链氧化电子传递链生物化学生物化学 Biochemistry以软脂酸以软脂酸(16C)为例：为例：71.5（2）+72.5（3）+810（12）-2=106（129）ATP1分子软脂酸氧化共生成分子软脂酸氧化共生成106（129）分子）分子ATP。生物化学生物化学 Biochemistry能能 量量 计计 算算 108ATP第一步消耗了第一步消耗了2个高能磷酸键，所以应为个高能磷酸键，所以应为108-2=106，106（129）个个ATP。当软脂酸氧化时，自由能变化为当软脂酸氧化时，自由能变化为-2340千卡摩尔，千卡摩尔，ATP水解生成水解生成 ADP+Pi时，自由能变化为时，自由能变化为-7.30千卡摩尔。千卡摩尔。o 7.31062340100%33%所以软脂酸在所以软脂酸在-氧化时能量转化率约为氧化时能量转化率约为33%以以16C的软脂酸为例的软脂酸为例o8乙酰乙酰CoA 彻底氧化彻底氧化 TCA 10ATP 108=80ATPo7FADH2 1.57=10.5 ATPo7NADH+H+2.57=17.5 ATP生物化学生物化学 Biochemistry（三）（三）脂肪酸的脂肪酸的其他氧化方式其他氧化方式 1、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化氧化 2、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 3、单不饱和脂肪酸的氧化、单不饱和脂肪酸的氧化 生物化学生物化学 Biochemistry1、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化氧化 最早在植物线粒体内发现，后来证实在动物脑和肝最早在植物线粒体内发现，后来证实在动物脑和肝细胞也存在。细胞也存在。2、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 首先从烃基末端碳原子即首先从烃基末端碳原子即碳原子上被氧碳原子上被氧化生成化生成,二羧酸，称为二羧酸，称为氧化。氧化。氧化涉及末端甲基的羟基化，形成一级醇，氧化涉及末端甲基的羟基化，形成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸等步骤。生成的并继而氧化成醛，再转化成羧酸等步骤。生成的二羧酸再从两端进行二羧酸再从两端进行氧化。氧化。目前目前氧化酶系可以用来清除海水表面的大氧化酶系可以用来清除海水表面的大量石油。这对清除海面石油污染无疑会起重要作量石油。这对清除海面石油污染无疑会起重要作用。用。生物化学生物化学 Biochemistry反反 应应 历历 程程v CH3(CH2)n COOHNADPH+H+NADP+混合功能氧化酶HOCH2(CH2)n COOHNAD(P)+NAD(P)H+H+醇酸脱氢酶OHC(CH2)n COOHNAD(P)+NAD(P)H+H+醛酸脱氢酶HOOC(CH2)n COOHNADPH+H+NADP+混合功能氧化酶从脂肪酸两端进行从脂肪酸两端进行-氧化（海洋中浮游细菌降解海面石油），氧化（海洋中浮游细菌降解海面石油），-氧化加速了脂肪酸的降解速度。氧化加速了脂肪酸的降解速度。3、单不饱和脂肪酸的氧化、单不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸比相应的饱和脂肪酸多一个双键。单不饱和脂肪酸比相应的饱和脂肪酸多一个双键。天然的不饱和脂肪酸的双键为顺式，而生物体内天然的不饱和脂肪酸的双键为顺式，而生物体内催化的反应是反式结构，必须将顺式转变为反式催化的反应是反式结构，必须将顺式转变为反式结构才能进行。结构才能进行。需要需要33顺顺22反烯脂酰反烯脂酰CoACoA异构酶改变双键位置异构酶改变双键位置和顺反构型，以适于烯脂酰辅酶和顺反构型，以适于烯脂酰辅酶A A水合酶的要求，水合酶的要求，随后按照随后按照-氧化过程继续氧化。氧化过程继续氧化。单不饱和脂肪酸的氧化反应单不饱和脂肪酸的氧化反应（单个双键，油酸）（单个双键，油酸）3-顺-十二烯脂酰CoA OCH3(CH2)7CH2C=C-C-SCoAHH-=HCH3(CH2)7C=CCH2(CH2)6C-SCoA-H O油酰CoA(18:1,9)-=3次-氧化 3CH3-CSCoAO=3 2 1-OCH3(CH2)7C=CCH2C-SCoAHH-3顺-2反烯脂酰CoA 异构酶异构酶（-氧化中无）=-3 2 12-反-十二烯脂酰CoA 生物化学生物化学 Biochemistry烯脂酰CoA 水化酶 OCH3(CH2)7CH2C-CH2-C-SCoAH-=OH-再进行5次-氧化6CH3-C-SCoA O=（四）丙酸和丙酰（四）丙酸和丙酰CoA的氧化的氧化奇数奇数C C原子的脂肪酸氧化生成原子的脂肪酸氧化生成丙酰丙酰-CoACoA经经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoACoA，再经三羧再经三羧酸循环进行代谢。酸循环进行代谢。丙酰丙酰CoACoA琥珀琥珀酰酰CoACoA生物化学生物化学 Biochemistry丙酸的来源丙酸的来源反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸某些氨基酸降解（如某些氨基酸降解（如Val Ile）产生丙酸产生丙酸脂肪酸的降解脂肪酸的降解生物化学生物化学 Biochemistry四、酮体的生成和利用四、酮体的生成和利用酮体（酮体（acetone bodyacetone body）是脂肪酸在肝分解氧化）是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸乙酰乙酸（30%30%）、）、-羟羟丁酸丁酸（70%70%）和）和丙酮丙酮（微量）三者的统称。（微量）三者的统称。1.酮体的生成酮体的生成 部位：部位：肝线粒体肝线粒体 原料：原料：乙酰乙酰CoACoA，主要来自主要来自脂肪酸的脂肪酸的-氧化。氧化。关键酶：关键酶：HMG-HMG-CoACoA合成酶（限速酶）合成酶（限速酶）羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA具体过程：具体过程：2.2.酮体的利用酮体的利用乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA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CoACoA2-羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸肝外肝外组织利用组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）（肝中缺乏利用酮体的酶）骨骼肌、心肌、肾、脑组织骨骼肌、心肌、肾、脑组织TCATCA氧化供能氧化供能1.1.脂肪酸可以在体内的大多数组织氧化（大脑除外）脂肪酸可以在体内的大多数组织氧化（大脑除外），以肝脏和肌，以肝脏和肌肉最为活跃；而肉最为活跃；而酮体则只能在肝脏中产生酮体则只能在肝脏中产生；2.2.肝脏本身不能利用酮体肝脏本身不能利用酮体，酮体的去路有进入肾然后在尿中排除；，酮体的去路有进入肾然后在尿中排除；或者进入肺，转化成丙酮呼出；或者进入肝外组织（如肌肉），重新或者进入肺，转化成丙酮呼出；或者进入肝外组织（如肌肉），重新产生乙酰产生乙酰CoACoA，进入，进入TCATCA氧化供能。氧化供能。生物化学生物化学 Biochemistry3.酮体生成的生理意义酮体生成的生理意义酮体是肝脏输出能源物质的一种形式。在长期饥饿酮体是肝脏输出能源物质的一种形式。在长期饥饿时，是脑和肌肉的主要能源物质。特别是大脑，不时，是脑和肌肉的主要能源物质。特别是大脑，不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。能氧化脂肪酸，却能利用酮体。正常血酮体含量为正常血酮体含量为0.030.030.5mmol/L0.5mmol/L，可以被及时利，可以被及时利用。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，脂肪用。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，脂肪动员加强，酮体生成增加。若肝内生成酮体超过肝动员加强，酮体生成增加。若肝内生成酮体超过肝外利用能力时，会导致血中酮体升高，会导致酸中外利用能力时，会导致血中酮体升高，会导致酸中毒。毒。NADCoA-SHNADH+H柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸琥珀酸琥珀酸乙醛酸乙醛酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸（一）乙醛酸循环反应（一）乙醛酸循环反应五、乙醛酸循环五、乙醛酸循环脂肪转变为糖的必经途径脂肪转变为糖的必经途径生物化学生物化学 Biochemistry（二）乙醛酸循环的总反应式（二）乙醛酸循环的总反应式2+NAD+2CoASH+NADH+H+（三）乙醛酸循环的意义（三）乙醛酸循环的意义脂肪转变为糖的必经途径脂肪转变为糖的必经途径脂肪转变成为糖经历以下代谢途径脂肪转变成为糖经历以下代谢途径脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoACoA琥珀酸琥珀酸葡萄糖葡萄糖脂肪脂肪葡萄糖异生作用葡萄糖异生作用水解水解脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化乙醛酸循环乙醛酸循环生物化学生物化学 Biochemistry第三节第三节 甘油三酯的合成代谢甘油三酯的合成代谢 一、磷酸甘油的合成代谢一、磷酸甘油的合成代谢 二、脂肪酸的合成代谢二、脂肪酸的合成代谢 三、甘油三酯的合成代谢三、甘油三酯的合成代谢生物化学生物化学 Biochemistry一、磷酸甘油的合成代谢一、磷酸甘油的合成代谢二、脂肪酸的合成代谢二、脂肪酸的合成代谢（一）软脂酸的合成（一）软脂酸的合成 合成部位：合成部位：肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液胞液中。中。肝肝是主是主要场所。要场所。合成原料：合成原料：乙酰乙酰CoACoA为主要原料，来自为主要原料，来自糖糖、脂肪酸、酮体和蛋白的分解。、脂肪酸、酮体和蛋白的分解。NADPHNADPH作为供氢物质作为供氢物质主要来自磷酸戊糖途径主要来自磷酸戊糖途径。还需还需ATPATP、COCO2 2及及MnMn2+2+等。等。乙酰乙酰CoACoA在线粒体内产生，不能自由跨膜，由在线粒体内产生，不能自由跨膜，由柠檬酸柠檬酸-丙酮酸丙酮酸循环循环完成乙酰完成乙酰CoACoA从线粒体到胞液的转移。从线粒体到胞液的转移。1.乙酰乙酰CoA的转运的转运 柠檬酸柠檬酸丙酮酸循环丙酮酸循环脂肪酸的合成脂肪酸的合成2.丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的形成的形成v一分子软脂酸一分子软脂酸(16C)(16C)合成时，合成时，8 8个个2C2C单位中，单位中，1 1个为个为乙酰乙酰CoACoACoACoA，其它其它其它其它7 7 7 7个为丙二酸单酰个为丙二酸单酰个为丙二酸单酰个为丙二酸单酰CoACoACoACoA参与合成。参与合成。参与合成。参与合成。CH3-CSCOA+HCO3-+H+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶丙二酰丙二酰CoA的合成与调控：的合成与调控：乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶是是脂酸合成的脂酸合成的限速酶限速酶，此酶经磷酸，此酶经磷酸化后活性丧失，胰高血糖素和肾上腺素促进磷酸化后活性丧失，胰高血糖素和肾上腺素促进磷酸化，胰岛素则促进去磷酸化。化，胰岛素则促进去磷酸化。3.软脂酸的合成过程软脂酸的合成过程脂肪酸合成酶复合体：脂肪酸合成酶复合体：在高等动物，脂肪在高等动物，脂肪酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每个亚基含有一种个亚基含有一种酰基载体蛋白（酰基载体蛋白（ACPACP）的结的结构域和七种酶的活性部位。构域和七种酶的活性部位。中文名称中文名称英文名称英文名称缩写缩写脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白AcylAcyl carrier protein carrier protein ACPACP乙酰乙酰CoACoA-ACP-ACP乙酰转移酶乙酰转移酶Acetyl-Acetyl-CoACoAACP ACP transacetylasetransacetylaseATAT丙二酰丙二酰CoACoA-ACP-ACP转移酶转移酶Malonyl-CoAMalonyl-CoAACP ACP transferasetransferaseMTMT-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶-Ketoacyl-KetoacylACP ACP synthasesynthaseKSKS-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶-KetoacylKetoacylACP ACP reductasereductaseKRKR-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶脱水酶-Hydroxyacyl-HydroxyacylACP ACP dehydratasedehydrataseHDHD烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶EnoylEnoylACP ACP reductasereductaseERER硫酯酶硫酯酶ThioesteraseThioesteraseTETE脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统（来自大肠杆菌）（来自大肠杆菌）组成组成v脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白（ACP-SH）乙酰乙酰CoA-ACP酰基转移酶酰基转移酶(AT)丙二酸单酰丙二酸单酰COA-ACP转移酶转移酶(MT)-酮脂酰酮脂酰-ACP合成酶合成酶(KS)-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶(KR)-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶(HD)烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶(HR)ACPSH4-4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺生物化学生物化学 Biochemistryv 脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成酶复合体KSMTKRHDERATSHSHACPSHSHSHSHSHSHACP:ACP:其其Ser(Ser(丝丝)残基上有残基上有:4-:4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺 脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成酶复合体 SHSH脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白-酮脂酰酮脂酰-ACPACP合成酶合成酶软软脂脂酸酸的的合合成成历历程程乙酰基乙酰基转移转移 OCH3C-S|HSKS乙酰乙酰-ACP-ACP乙酰乙酰CoACoA-ACP-ACP酰基酰基转移酶（转移酶（ATAT）-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合成酶（合成酶（KSKS）（1）乙酰）乙酰-ACP的生成的生成乙酰乙酰-缩合酶缩合酶转移转移丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA-ACP-ACP转转移酶（移酶（MTMT）丙二酸单酰丙二酸单酰ACPACP乙酰乙酰-缩合酶缩合酶乙酰乙酰-缩合酶缩合酶（2）丙二酸单酰）丙二酸单酰-ACP的生成的生成（3）缩合反应）缩合反应缩合缩合-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合成酶（合成酶（KSKS）-酮脂（丁）酰酮脂（丁）酰-ACP-ACP丙二酸单酰丙二酸单酰-ACP-ACP乙酰乙酰-缩合酶缩合酶生物化学生物化学 Biochemistry加氢加氢还原还原（4）第一次还原反应）第一次还原反应-酮脂（丁）酰酮脂（丁）酰-ACP-ACP-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶（还原酶（KRKR）-羟脂（丁）酰羟脂（丁）酰-ACP-ACP脱水脱水（5）脱水反应）脱水反应-羟脂（丁）酰羟脂（丁）酰-ACP-ACP-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶（脱水酶（HDHD）,-烯脂（丁）酰烯脂（丁）酰-ACP-ACP（6）第二次还原反应）第二次还原反应再加氢再加氢还原还原,-烯脂（丁）酰烯脂（丁）酰-ACP-ACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶（还原酶（ERER）丁酰丁酰-ACP-ACP长链脂酰基长链脂酰基转移转移（7）脂酰基转移）脂酰基转移丁酰丁酰-ACP-ACP丁酰丁酰-缩合酶缩合酶接受新的丙二酸接受新的丙二酸单酰单酰-CoACoA生物化学生物化学 Biochemistry丁酰丁酰-缩合酶缩合酶生物化学生物化学 BiochemistryKSACP乙酰乙酰-缩合酶缩合酶乙酰乙酰-缩合酶缩合酶丙二酸单酰丙二酸单酰ACPACP-酮脂（丁）酰酮脂（丁）酰-ACP-ACP-羟脂（丁）酰羟脂（丁）酰-ACP-ACP,-烯脂（丁）酰烯脂（丁）酰-ACP-ACP丁酰丁酰-缩合酶缩合酶丁酰丁酰-ACP-ACPKS ACPv 缩合酶及其催化反应缩合酶及其催化反应CH3-CS-缩合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合成酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合成酶-SH+CO2由于缩合反应中，由于缩合反应中，-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合成酶合成酶是对链长有专是对链长有专一性的酶，仅对一性的酶，仅对14C14C及以下脂酰及以下脂酰-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故从，故从头合成只能合成头合成只能合成16C16C及以下饱和脂酰及以下饱和脂酰-ACP-ACP。软脂酰软脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶水解水解ACP+软脂酸（棕榈酸）软脂酸（棕榈酸）释放释放H2O生物化学生物化学 Biochemistry软脂酸合成的总反应式软脂酸合成的总反应式1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA先后与先后与7 7分子丙二酰分子丙二酰CoACoA在脂酸合成酶在脂酸合成酶系分子上依次重复进行系分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长的过程。每重复一次碳链延长2 2个碳原子。个碳原子。生物化学生物化学 Biochemistry 反应中所需的反应中所需的NADPHNADPH+H+H+约有约有40%40%来自来自PPPPPP途径，其余的途径，其余的60%60%可由可由EMPEMP中生成的中生成的NADH+HNADH+H+间接转化提供。间接转化提供。奇数碳原子饱和脂肪酸合成奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰以丙二酸单酰ACPACP为起始物为起始物，加入的二碳也是丙二酸单酰，加入的二碳也是丙二酸单酰ACPACP。软脂酸的从头合成与软脂酸的从头合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 -氧化氧化氧化氧化细胞内进行部位细胞内进行部位 胞液胞液 线粒体线粒体 酰基载体酰基载体 ACP-SH COA-SH二碳单位参与或断裂形式二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 乙酰乙酰COA电子供体或受体电子供体或受体 NADPH+H+FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同羟酰基中间物的立体构型不同 D型型 L型型对对HCO3-和柠檬酸的需求和柠檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 所需酶所需酶 7种种 4种种能量需求或放出能量需求或放出 消耗消耗7ATP及及14NADPH+H+产生产生129或或106ATP（二）脂肪酸碳链的加长（二）脂肪酸碳链的加长 对较长碳链的脂肪酸合成，是在软脂酸的基对较长碳链的脂肪酸合成，是在软脂酸的基础上进行加工的，使其碳链延长。反应部位在础上进行加工的，使其碳链延长。反应部位在线粒体和内质网中。线粒体和内质网中。在线粒体中碳链延长的二碳单位来自于乙酰在线粒体中碳链延长的二碳单位来自于乙酰CoACoA，途径类似于，途径类似于-氧化逆过程。氧化逆过程。内质网中碳链的延长过程类似于软脂酸的合内质网中碳链的延长过程类似于软脂酸的合成，反应过程以丙二酸单酰成，反应过程以丙二酸单酰CoACoA为二碳单位的直为二碳单位的直接供体。接供体。生物化学生物化学 Biochemistry脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位细胞内进行部位动物动物 植物植物线粒体线粒体 内质网内质网 叶绿体、前质体叶绿体、前质体 内质网内质网加入的一碳单位加入的一碳单位酯酰基载体酯酰基载体电子供体电子供体乙酰乙酰CoACoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA 丙丙二酸单酰二酸单酰CoACoACoACoA CoACoA ACP ACPNAD(P)H NADPH NADPHNAD(P)H NADPH NADPH 不不明确明确生物化学生物化学 Biochemistry（三）脂肪酸的脱饱和（三）脂肪酸的脱饱和部位：部位：内质网内质网酶：酶：去饱和酶系去饱和酶系去饱和作用：去饱和作用：一般首先发生一般首先发生在饱和脂肪酸的在饱和脂肪酸的9 9、1010位碳原子位碳原子上生成单不饱和脂肪酸上生成单不饱和脂肪酸，如棕榈油酸（，如棕榈油酸（16:1,16:1,9 9）、油酸（）、油酸（18:1,18:1,9 9）。）。动物中一般有动物中一般有4 4、5 5、8 8和和9 9去饱和酶，去饱和酶，缺缺乏乏9 9以上的去饱和酶以上的去饱和酶；而植物中则含有；而植物中则含有9 9、1212和和1515去饱和酶。去饱和酶。该途径需要该途径需要氧、氧、NADPHNADPH的参与。的参与。多烯不饱和脂肪酸由多烯不饱和脂肪酸由单烯脂肪酸（单烯脂肪酸（单烯脂肪酸（单烯脂肪酸（9 9 9 9）去饱和）去饱和）去饱和）去饱和产生。产生。产生。产生。C C16:016:0(软脂酸软脂酸)-2H,-2H,去饱和去饱和C C18:018:0(硬脂酸硬脂酸)9-C9-C18:118:1(油酸油酸)11-C11-C20:120:16 6，9-C9-C18:218:28 8，11-C11-C20:220:25 5，8 8，11-C11-C20:320:313-C13-C22:122:115-C15-C24:124:19-C9-C16:116:1(棕榈油酸棕榈油酸)+C+C2 2 延长延长-2H,-2H,去饱和去饱和+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长-2H-2H 去饱和去饱和+C+C2 2 延长延长+C+C2 2 延长延长-2H-2H 去饱和去饱和11-C11-C18:118:1（二十碳三烯酸）（二十碳三烯酸）（二十四碳烯酸）（二十四碳烯酸）不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的产产生生内质网内质网生物化学生物化学 Biochemistry三、甘油三酯的合成代谢三、甘油三酯的合成代谢合成部位：合成部位：肝肝、脂肪组织及小肠。、脂肪组织及小肠。合成原料：合成原料：3-3-磷酸甘油磷酸甘油主要由糖代谢主要由糖代谢提供，提供，脂酰脂酰CoACoA。合成基本过程：合成基本过程：甘油一酯途径甘油一酯途径甘油二酯途径甘油二酯途径（主要）（主要）1.甘油二酯途径甘油二酯途径肝肝细胞、脂肪细胞主要以细胞、脂肪细胞主要以糖糖代谢产物为原代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。料按此途径合成甘油三酯。生物化学生物化学 Biochemistry2.甘油一酯途径甘油一酯途径小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯作小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯作为合成甘油三酯的前体，与为合成甘油三酯的前体，与2 2分子脂酰分子脂酰CoACoA合成甘油三酯，称甘油一酯途径。合成甘油三酯，称甘油一酯途径。甘油一酯途径甘油一酯途径生物化学生物化学 Biochemistry第第 四四 节节磷脂和胆固醇的代谢磷脂和胆固醇的代谢Metabolism of Phospholipids and Cholesterols生物化学生物化学 Biochemistry含有含有磷酸的脂类磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中称为磷脂，是脂类中极性极性最大最大的化合物。的化合物。生物化学生物化学 Biochemistry一、甘油磷脂的代谢一、甘油磷脂的代谢组成：组成：甘油、脂肪酸、磷酸及含氮化合物甘油、脂肪酸、磷酸及含氮化合物基本结构：基本结构：生物化学生物化学 Biochemistry甘油磷脂第甘油磷脂第2 2位脂酸通常是花生四烯酸。位脂酸通常是花生四烯酸。甘油磷脂既具有亲水性基团，也具有疏水甘油磷脂既具有亲水性基团，也具有疏水性基团，是一种两性化合物。性基团，是一种两性化合物。甘油磷脂的功能：甘油磷脂的功能：构成生物膜构成生物膜脂质双分子层；脂质双分子层；作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。X-OHX取代基取代基甘油磷脂的名称甘油磷脂的名称水水H磷脂酸磷脂酸胆碱胆碱CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱乙醇胺乙醇胺CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺丝氨酸丝氨酸CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸甘油甘油CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油肌醇肌醇磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇甘油磷脂的种类甘油磷脂的种类（一）甘油磷脂的合成代谢（一）甘油磷脂的合成代谢1.合成部位：合成部位：全身各组织全身各组织内质网内质网，肝、肾、，肝、肾、肠最活跃。肠最活跃。2.合成原料及辅因子：合成原料及辅因子：脂肪酸、甘油：由糖代谢转变而来脂肪