脂类代谢的合成与分解讲稿.ppt
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1、关于脂类代谢的合成与分解第一页,讲稿共五十六页哦脂类脂类(lipids,或称脂质),是一类不溶于水而溶于非极性溶,或称脂质),是一类不溶于水而溶于非极性溶剂的生物有机分子。剂的生物有机分子。第二页,讲稿共五十六页哦脂类按化学组成分类脂类按化学组成分类单纯脂类单纯脂类(simple lipid):由脂肪酸和醇(甘油或高级一元醇):由脂肪酸和醇(甘油或高级一元醇)形成的酯,如酰基甘油、蜡;形成的酯,如酰基甘油、蜡;复合脂类复合脂类(complex lipid):除脂肪酸与醇所组成的酯外,还含:除脂肪酸与醇所组成的酯外,还含有其他成分,如磷脂、糖脂、硫脂等;有其他成分,如磷脂、糖脂、硫脂等;异戊二烯
2、脂异戊二烯脂:不含脂肪酸,如萜类、甾醇类(固醇类)化合物。:不含脂肪酸,如萜类、甾醇类(固醇类)化合物。FAFAFA 甘油 FAFAPiX 甘油 X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇等 甘油三酯 甘油磷脂第三页,讲稿共五十六页哦 贮贮存存脂脂质质(storage lipid):如如脂脂酰酰甘甘油油和和蜡蜡,是是生生物物体体的的重重要要能能源源,且且能能量量高高度度集集中中,所所占占体体积积最最小小;在在机机体体表表面面的的脂脂类类还有防止机械损伤和热量散发的保护作用;还有防止机械损伤和热量散发的保护作用;结结构构脂脂质质(structural lipid):主主要要是是磷磷脂脂,构构成成生
3、生物物膜膜的的骨骨架;架;活活性性脂脂质质(active lipid):包包括括甾甾醇醇类类和和萜萜类类化化合合物物,是是生生物物体体内内某某些些生生理理活活性性物物质质(如如类类固固醇醇激激素素、脂脂溶溶性性维维生生素素)的的前体。前体。脂类物质按生物学功能分类脂类物质按生物学功能分类第四页,讲稿共五十六页哦第一节第一节 生物体内的脂类物质生物体内的脂类物质(了解)了解)脂肪酸脂肪酸单纯脂类单纯脂类复合脂类复合脂类异戊二烯脂异戊二烯脂第五页,讲稿共五十六页哦一、脂肪酸一、脂肪酸脂肪酸(脂肪酸(fatty acid,FA)是由一条线性长的碳氢链(疏水尾)和一)是由一条线性长的碳氢链(疏水尾)和
4、一个末端羧基(亲水头)组成的羧酸。个末端羧基(亲水头)组成的羧酸。1.分类分类第六页,讲稿共五十六页哦脂肪酸的共性脂肪酸的共性1.一般为一般为偶数碳原子偶数碳原子;2.绝大多数不饱和脂肪酸中的双键为绝大多数不饱和脂肪酸中的双键为顺式顺式;3.不饱和脂肪酸双键位置有一定的规律性:单烯酸的双键位置一不饱和脂肪酸双键位置有一定的规律性:单烯酸的双键位置一般在第般在第9-10 C之间;而多烯酸通常间隔之间;而多烯酸通常间隔3个个C出现出现1个双键;个双键;4.动物的脂肪酸是直链的,所含双键可多达动物的脂肪酸是直链的,所含双键可多达6个;细菌中还含有支链个;细菌中还含有支链的、羟基的和环丙基的脂肪酸;植
5、物脂肪酸中有含炔基、环氧基、的、羟基的和环丙基的脂肪酸;植物脂肪酸中有含炔基、环氧基、酮基等;酮基等;5.脂肪酸分子的碳链越长,熔点越高;不饱和脂肪酸的熔点脂肪酸分子的碳链越长,熔点越高;不饱和脂肪酸的熔点比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。比同等链长的饱和脂肪酸的熔点低。第七页,讲稿共五十六页哦饱和脂肪酸中每个单键可以自由旋转而整齐有序;饱和脂肪酸中每个单键可以自由旋转而整齐有序;不饱和脂肪酸存在双键,可以产生刚性弯曲,因而存在扭不饱和脂肪酸存在双键,可以产生刚性弯曲,因而存在扭曲的空间结构。曲的空间结构。第八页,讲稿共五十六页哦习惯命名法:习惯命名法:以脂肪酸的碳原子数、来源、性质命名以脂肪酸
6、的碳原子数、来源、性质命名简写符号:简写符号:碳原子数:双键数(双键的位置)碳原子数:双键数(双键的位置)饱和脂肪酸:如软脂酸(棕榈酸),饱和脂肪酸:如软脂酸(棕榈酸),16:0;不饱和脂肪酸:如亚油酸,不饱和脂肪酸:如亚油酸,18:2(9,12)。)。硬脂酸硬脂酸 十八烷酸十八烷酸花生酸花生酸 二十烷酸二十烷酸油酸油酸 9-十八碳烯酸(顺)十八碳烯酸(顺)2.命名命名系统命名法:系统命名法:以脂肪酸的碳原子数、双键的位置命名以脂肪酸的碳原子数、双键的位置命名第九页,讲稿共五十六页哦系统命名法:系统命名法:需标示脂肪酸的需标示脂肪酸的碳原子数碳原子数和和双键的位置双键的位置。u编码体系:编码体
7、系:从脂肪酸的碳氢链的从脂肪酸的碳氢链的甲基碳甲基碳起计算其碳原子顺序。起计算其碳原子顺序。u编码体系:编码体系:从脂肪酸的从脂肪酸的羧基碳羧基碳起计算碳原子的顺序。起计算碳原子的顺序。CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH 系编码系编码 系编码系编码十六碳十六碳-7-烯酸烯酸十六碳十六碳-9-烯酸烯酸不饱和脂肪酸的命名不饱和脂肪酸的命名第十页,讲稿共五十六页哦常见的不饱和脂肪酸常见的不饱和脂肪酸第十一页,讲稿共五十六页哦哺乳类动物体内的多不饱和脂肪酸均由相应的母体脂哺乳类动物体内的多不饱和脂肪酸均由相应的母体脂肪酸衍生而来。肪酸衍生而来。哺乳类动物不能合成哺乳类动物不能合成
8、-6及及-3系多不饱和脂肪酸,因系多不饱和脂肪酸,因此,此,-6及及-3系多不饱和脂肪酸为必需脂肪酸系多不饱和脂肪酸为必需脂肪酸(essential fatty acid)。)。u必必需需脂脂肪肪酸酸是是指指机机体体需需要要,但但自自身身不不能能合合成成,必必须须要要靠靠食食物物提提供供的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸。如如亚亚油油酸(酸(18:2),),-亚麻酸(亚麻酸(18:3)。)。第十二页,讲稿共五十六页哦二、单纯脂类二、单纯脂类酰基甘油酰基甘油是甘油与脂肪酸所形成的酯。是甘油与脂肪酸所形成的酯。甘油三酯是(甘油三酯是(triglyceride)脂类中最丰富的一类,通常称为脂)脂类中最
9、丰富的一类,通常称为脂肪或中性脂。肪或中性脂。其中不饱和脂肪酸较多时,在室温下为液态,称为油(其中不饱和脂肪酸较多时,在室温下为液态,称为油(oil);若饱);若饱和脂肪酸较多时,在室温下为固态,称为脂(和脂肪酸较多时,在室温下为固态,称为脂(fat)。)。甘油三酯的结构示意图甘油三酯的结构示意图甘油甘油第十三页,讲稿共五十六页哦磷酸甘油的生物合成磷酸甘油的生物合成脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成脂肪的生物合成脂肪的生物合成第二节第二节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成第十四页,讲稿共五十六页哦一、磷酸甘油的生物合成一、磷酸甘油的生物合成第十五页,讲稿共五十六页哦二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生
10、物合成饱和脂肪酸的从头合成饱和脂肪酸的从头合成脂肪酸碳链延长脂肪酸碳链延长去饱和生成不饱和脂肪酸去饱和生成不饱和脂肪酸第十六页,讲稿共五十六页哦(一)饱和脂肪酸的从头合成(一)饱和脂肪酸的从头合成脂脂肪肪酸酸合合成成的的原原料料:乙乙酰酰CoA(主主要要来来自自线线粒粒体体内内的的丙丙酮酮酸酸氧化脱羧、脂肪酸氧化脱羧、脂肪酸-氧化和氨基酸氧化等反应);氧化和氨基酸氧化等反应);细胞定位:细胞定位:细胞液细胞液中;中;线线粒粒体体中中的的乙乙酰酰CoA需需通通过过柠柠檬檬酸酸-丙丙酮酮酸酸循循环环(或或称称拧拧檬檬酸酸穿穿梭梭系统)系统)运到胞液中,才能供脂肪酸合成所需。运到胞液中,才能供脂肪酸
11、合成所需。酶:酶:脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系催化。催化。脂脂肪肪酸酸合合成成的的直直接接产产物物:软软脂脂酸酸(16C)或或16C以以下下的的饱饱和和脂脂肪酸肪酸。第十七页,讲稿共五十六页哦1.乙酰乙酰CoA的转运的转运 从线粒体到胞液从线粒体到胞液酵解酵解 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸酶苹果酸酶(以以NADP+为辅酶的苹果酸脱氢酶为辅酶的苹果酸脱氢酶)丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环第十八页,讲稿共五十六页哦2.丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的合成:的合成:在关
12、键酶在关键酶乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶的催化下,将乙酰的催化下,将乙酰CoA羧化为羧化为丙二酸单酰丙二酸单酰CoA。反应不可逆,是合成脂肪酸的限速步骤反应不可逆,是合成脂肪酸的限速步骤第十九页,讲稿共五十六页哦乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶大肠杆菌中,乙酰大肠杆菌中,乙酰CoA羧化羧化酶由三个亚基组成:酶由三个亚基组成:生物素羧化酶生物素羧化酶(biotin carboxylase,BC)羧基转移酶羧基转移酶(carboxyl transferase,CT)生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白(biotin carboxyl carrier protein,BCCP)生物素在羧化反应中起固定生物素
13、在羧化反应中起固定CO2(以(以HCO3-形式)和转移羧形式)和转移羧基的作用。基的作用。第二十页,讲稿共五十六页哦3.脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次每经过一次循环反应循环反应(缩合、还原、脱水、再还原)(缩合、还原、脱水、再还原),延长两个碳原子延长两个碳原子。合成反应由。合成反应由脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系催化。催化。第二十一页,讲稿共五十六页哦脂肪酸合成酶系结构模式脂肪酸合成酶系结构模式乙酰乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶脂酰基转移酶 -酮脂酰酮脂酰ACP合成酶合成酶丙二酸单酰丙二酸单
14、酰CoA-ACP转移酶转移酶 -酮脂酰酮脂酰ACP还原酶还原酶-羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶脱水酶 -烯脂酰烯脂酰ACP还原酶还原酶 在低等生物中,在低等生物中,脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系是一种由是一种由1分子分子酰基载体蛋白酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)和)和6种酶种酶单体所构成的多酶复合体。单体所构成的多酶复合体。第二十二页,讲稿共五十六页哦两个阶段:两个阶段:(1)酰基转移阶段;)酰基转移阶段;(2)循环阶段:缩合、)循环阶段:缩合、还原、脱水和再还原。还原、脱水和再还原。第二十三页,讲稿共五十六页哦第二十四页,讲稿共五十六页哦7乙酰乙酰CoA7CO27A
15、TP 7 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA+7ADP+7Pi 8乙酰乙酰CoA14NADPH14H+7ATP 软脂酸软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH+7ADP+7 Pi软脂酸合成的总反应:软脂酸合成的总反应:7 7次循环次循环乙酰乙酰CoA7 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA14NADPH14H+软脂酸软脂酸7CO28CoA-SH+14NADP+6H2O第二十五页,讲稿共五十六页哦 合成起始物为乙酰合成起始物为乙酰CoA,与丙二酸单酰,与丙二酸单酰CoA(3C单位)提供的乙单位)提供的乙酰基酰基缩合缩合(同时释(同时释CO2),使其烃链延长),使其烃链延长2个碳原子,经过个碳原子,经过还
16、原还原-脱水脱水-再还原再还原的循环往复,脂肪酸的烃链不断延长。的循环往复,脂肪酸的烃链不断延长。大多数生物合成大多数生物合成终产物为软脂酸终产物为软脂酸,这是由,这是由-酮脂酰酮脂酰-ACP合成合成酶酶对链长专一性所定的,该酶对对链长专一性所定的,该酶对C2-C14脂酰基具有催化活性。脂酰基具有催化活性。脂肪酸从头合成需要短的脂酰脂肪酸从头合成需要短的脂酰CoA作为引物,主要引物为乙酰作为引物,主要引物为乙酰CoA;逐渐增加的二碳单位来自丙二酸单酰;逐渐增加的二碳单位来自丙二酸单酰CoA。还原剂还原剂NADPH+H+由柠檬酸穿梭(乙酰由柠檬酸穿梭(乙酰CoA自线粒体运送到自线粒体运送到细胞液
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