生物化学第九章脂代谢.ppt
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1、第九章:脂类的代谢第九章:脂类的代谢脂肪是能量库脂肪是能量库第九章:脂类的代谢第九章:脂类的代谢lipid metabolism 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解 2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 3 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢 4 磷脂的代谢磷脂的代谢 5 胆固醇的代谢胆固醇的代谢脂肪细胞主要部分脂肪细胞主要部分是被一薄层细胞质是被一薄层细胞质包围的脂肪颗粒,包围的脂肪颗粒,主要成分是主要成分是三脂酰三脂酰三脂酰三脂酰甘油甘油甘油甘油。1 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解1 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解n脂肪大量存储在动物体内和植物种子及果实中。每克脂肪分解氧化时可提供比每克糖和蛋白质
2、更多的能量。脂类首先在动物脂类首先在动物小肠小肠小肠小肠内经各种脂类水解酶消化水解,内经各种脂类水解酶消化水解,脂肪在各种脂酶的作用下降解生成脂肪在各种脂酶的作用下降解生成甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸,再进入中间代谢。再进入中间代谢。每克释放能量每克释放能量每克释放能量每克释放能量:脂肪为脂肪为37.66 k每克每克糖为糖为17.2 kJ 蛋白质为蛋白质为23.4 kJ。含能更高含能更高含能更高含能更高*脂肪酶脂肪酶脂肪酶脂肪酶:广泛存在于动植物广泛存在于动植物和微生物体内和微生物体内,它它催化脂肪逐步水催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和解产生脂肪酸和甘油。甘油。n磷脂酶对磷脂分
3、磷脂酶对磷脂分子不同部位进行子不同部位进行水解。水解。1 1 脂类的酶促水解脂类的酶促水解脂脂肪肪酶酶的的作作用用2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 (一)甘油的氧化(一)甘油的氧化 (二)脂肪酸的(二)脂肪酸的-氧化作用氧化作用 (三)脂肪酸氧化的其它途径(三)脂肪酸氧化的其它途径 (四)酮体的生成(四)酮体的生成n (一)甘油的氧化(一)甘油的氧化 ATP ADP甘油甘油 磷酸甘油磷酸甘油 甘油激酶甘油激酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮FADH2 FAD磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶糖酵解糖酵解(实线为甘油的分解,虚线为甘油的合成(实线为甘油的分解,虚线为甘油的合成)甘油激酶甘油激酶磷酸甘油脱磷酸甘
4、油脱氢酶氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶(一)甘油的氧化(一)甘油的氧化(一)甘油的氧化(一)甘油的氧化(二)脂肪酸的(二)脂肪酸的-氧化作用氧化作用 -氧化:氧化:氧化发生在脂肪酸的羧基端的 上,碳链逐次断裂,每次断下一个二碳单位,产生一个乙酰CoA。试验证据试验证据试验证据试验证据 1904190419041904年根据年根据年根据年根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果,用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果,用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果,用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果,推导出了推导出了推导出了推导出了-氧化学说。氧化学说。氧化学说。氧化学说。-碳-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2)2n
5、+12n+1-COOH-COOH-CH-CH2 2-(CH-(CH2 2)2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH(苯甲酸)(苯甲酸)-CH-CH2 2COOHCOOH(苯乙酸)(苯乙酸)奇数碳原子:奇数碳原子:偶数碳原子:偶数碳原子:线粒体中脂肪酸的线粒体中脂肪酸的 氧化包括三个阶段氧化包括三个阶段:一、一、-氧化。氧化。每一轮切下两个碳原子每一轮切下两个碳原子 生成一个乙酰生成一个乙酰-CoA。二、二、乙酰乙酰-CoA进入进入 柠檬酸循环柠檬酸循环 三、三、呼吸链作用呼吸链作用 氧化过程产生的氧化过程产生的NADH 和和FADH2的氢、电子的氢、电子 经过经过呼吸链放能,并经呼吸链
6、放能,并经氧化磷酸化转化为氧化磷酸化转化为ATP(贮能)。(贮能)。(二)脂肪酸的(二)脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸的脂肪酸的-氧化将各步骤一并计算在内,共有氧化将各步骤一并计算在内,共有5 5步,即:步,即:一般讲,一般讲,-氧化是四个步,即不包括脂肪酸的氧化是四个步,即不包括脂肪酸的 活化这一步骤。活化这一步骤。产能最多产能最多产能最多产能最多 活化(活化(activation)氧化氧化 (oxidation)水合水合 (hydration)氧化氧化 (oxidation)断裂断裂 (cleavage)活化活化油酰基油酰基氧化氧化脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用1 1、脂肪酸的激活
7、、脂肪酸的激活2 2、脂肪酸脂肪酸的的氧氧化化3 3、肉毒碱作用、肉毒碱作用4 4、能量转变、能量转变5 5、不饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸的氧化的氧化脂肪酸脂肪酸-氧化时仅需活化一次,消耗氧化时仅需活化一次,消耗1个个ATP的两个高能键的两个高能键1.脂肪酸的活化脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPi脂酰脂酰脂酰脂酰CoACoACoACoA脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶-酮脂酰酮脂酰CoACoA 硫解酶硫解酶L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶2222反烯脂酰反烯脂酰反烯脂酰反烯脂酰CoACoACoACoA水合酶水合酶水合
8、酶水合酶氧化的四步正式反应氧化的四步正式反应脱脱H水化水化再脱再脱H硫解断裂硫解断裂FADH2 和和NADH+H+辅酶特点辅酶特点辅酶特点辅酶特点油酰基油酰基CoACoA(9 9 18 18:1 1)CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA OHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoA H6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH 2 2-反反-十二碳烯酰十二碳烯酰CoA CoA-氧化氧化,三次循环三次循环烯酯酰烯酯酰CoACoA异构酶异构酶烯酯酰烯酯酰CoACoA水化酶水化酶再开始再开始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2
9、-CO-CoA 3 3-顺顺-十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoACoAH H油油酰酰基基的的氧氧化化作作用用3.肉毒碱肉毒碱(carnitine)的作用的作用 N+(CH N+(CH3 3)3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO-COO-肉毒碱肉毒碱 O OR-CR-C N+(CH N+(CH3 3)3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO-COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHAMP+PPiAMP+PPi-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体
10、体酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoA肉毒碱的作用肉毒碱的作用 (以(以16C的软脂酸为例)彻底氧化成的软脂酸为例)彻底氧化成CO2和和H2O。16C经过经过7次次-氧化:氧化:生成7个FADH2和7个NADH+H+7个FADH2经呼吸链生成 2 7=14 ATP 7个NADH+H+经呼吸链生成 3 7=21 ATP 生成生成8个乙酰个乙酰COA:8个 乙酰COA经TCA生成 12 8=96 ATP 总总 计:计:14+21+96-2=129ATP 另有一种算法:另有一种算法:1 1个个FADHFADH2 2经呼吸链生成经呼吸链生成A
11、TP ATP 1 1个个NADH+HNADH+H+经呼吸链生成经呼吸链生成ATPATP4.脂肪酸脂肪酸-氧化中的能量氧化中的能量转变5.不不饱和脂肪酸的氧化和脂肪酸的氧化与脂肪酸的与脂肪酸的-氧化相同,但需增加氧化相同,但需增加异构酶异构酶 和和 还原酶还原酶:(三)脂肪酸氧化的其它途径(三)脂肪酸氧化的其它途径1.1.1.1.奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化 如如1717个碳直链脂肪酸:个碳直链脂肪酸:先经先经-氧化至氧化至3 3碳的丙酰碳的丙酰-CoA-CoA,产生,产生7 7个乙酰个乙酰-CoACoA和一个丙酰和一个丙酰-CoA-C
12、oA。丙酰丙酰-CoA-CoA经经3 3步反应转化为步反应转化为琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA然后然后进入进入 三羧酸循环三羧酸循环进一步进行代谢。进一步进行代谢。TCACTCAC(三)脂肪酸氧化的其它途径(三)脂肪酸氧化的其它途径2.2.2.2.脂肪酸还可发生脂肪酸还可发生脂肪酸还可发生脂肪酸还可发生-或或或或-氧化氧化氧化氧化n n-氧化氧化氧化氧化的第一步不是由脂酰的第一步不是由脂酰-CoA-CoA脱氢酶实现,而脱氢酶实现,而是由脂肪酸是由脂肪酸-羟化酶实现羟化酶实现(在植物种子萌发时)。在植物种子萌发时)。在植物种子萌发时)。在植物种子萌发时)。n n-氧化氧化氧化氧化主要使中长链和长链
13、脂肪酸通过末端甲基,主要使中长链和长链脂肪酸通过末端甲基,即即-位(末位)的氧化,转变为二羧基酸,两端羧位(末位)的氧化,转变为二羧基酸,两端羧基都可与基都可与CoACoA结合,并进行结合,并进行-氧化。氧化。(四)(四)酮体的生成和利用体的生成和利用 酮体(酮体(酮体(酮体(Ketone bodyKetone body):):):):乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟丁酸和丙羟丁酸和丙酮,这三种物质酮,这三种物质 的统称。的统称。酮体酮体在在肝内产生(脂肪氧化不彻底)肝内产生(脂肪氧化不彻底)肝内产生(脂肪氧化不彻底)肝内产生(脂肪氧化不彻底),在,在肝外肝外肝外肝外组织组织(如心、脑等)被进一步氧化
14、分解(如心、脑等)被进一步氧化分解氧化氧化利用利用利用利用(变废为宝)。(变废为宝)。羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA(HMGCoAHMGCoA)硫解酶硫解酶硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoAHMGCoAHMGCoAHMGCoA裂裂裂裂解酶解酶解酶解酶HMGCoAHMGCoA合成酶合成酶合成酶合成酶CHCHCHCH3 3 3 3COSCoACOSCoACOSCoACOSCoACoASHCoASHCoASHCoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH
15、乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮-羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脱羧酶脱羧酶脱羧酶脱羧酶CoASHCoASH酮体的生成酮体的生成乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA硫解酶硫解酶硫解酶硫解酶转转转转移移移移酶酶酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoACoASHCoASH-氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA2 -羟丁羟丁羟丁羟丁酸酸酸酸琥珀酸琥珀酸酮体的分解酮体的分解TCACTCAC 酮血症酮血症酮血症酮血症?3 3 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢(一)甘油
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- 生物化学 第九 代谢
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