生物化学合工大第十章脂类代谢.ppt
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1、第十章第十章 脂类代谢脂类代谢 脂类概述脂类概述 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 脂肪的生物合成脂肪的生物合成一、脂类概述一、脂类概述1.1.概念概念 脂类是脂类是脂肪和类脂的总称脂肪和类脂的总称,它是有脂肪酸与,它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物,统称为脂质或脂类,醇作用生成的酯及其衍生物,统称为脂质或脂类,是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质,它们的化学组成、结在与自然界的一大类物质,它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异,但构理化性质以及生物功能存在着很大的差异,但它们都有一个共同的特性,即可用非极
2、性有机溶它们都有一个共同的特性,即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。剂从细胞和组织中提取出来。2.分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪(甘油三酯)真脂或中性脂肪(甘油三酯)类脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂脑磷脂 贮藏物质贮藏物质贮藏物质贮藏物质/能量物质能量物质能量物质能量物质:脂肪是机体内代谢燃料的贮脂肪是机体内代谢燃料的贮脂肪是机体内代谢燃料的贮脂肪是机体内代谢燃料的贮 存形式,它在体内氧化可释存形式,它在体内氧化可释存形式,它在体内氧化可释存形式,它在体内氧化可释 放大量能量以供机体利用。放大量能量以供机体利用。放大量能量以供机体利用。放大量能量以供机体利用
3、。提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分提供给机体必需脂成分:(1 1 1 1)必需脂肪酸)必需脂肪酸)必需脂肪酸)必需脂肪酸 亚油酸亚油酸亚油酸亚油酸 18181818碳脂肪酸,含两个不饱和键;碳脂肪酸,含两个不饱和键;碳脂肪酸,含两个不饱和键;碳脂肪酸,含两个不饱和键;亚麻酸亚麻酸亚麻酸亚麻酸 18181818碳脂肪酸,含三个不饱和键;碳脂肪酸,含三个不饱和键;碳脂肪酸,含三个不饱和键;碳脂肪酸,含三个不饱和键;花生四烯酸花生四烯酸花生四烯酸花生四烯酸 20202020碳脂肪酸,含四个不饱和键;碳脂肪酸,含四个不饱和键;碳脂肪酸,含四个不饱和键;碳脂肪酸,含四个不饱和
4、键;(2 2 2 2)生物活性物质)生物活性物质)生物活性物质)生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。激素、胆固醇、维生素等。激素、胆固醇、维生素等。激素、胆固醇、维生素等。3.脂类的功能脂类的功能 1g 1g 1g 1g 脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ38KJ38KJ38KJ,而,而,而,而1g 1g 1g 1g 糖彻底氧化仅糖彻底氧化仅糖彻底氧化仅糖彻底氧化仅供销能供销能供销能供销能 16.7KJ16.7KJ16.7KJ16.7KJ。生物体结构物质生物体结构物质生物体结构物质生物体结构物质 (1 1 1 1)作为细胞
5、膜的主要成分作为细胞膜的主要成分作为细胞膜的主要成分作为细胞膜的主要成分:几乎细胞所含的磷几乎细胞所含的磷几乎细胞所含的磷几乎细胞所含的磷 脂都集中在生物膜中,是生物膜脂都集中在生物膜中,是生物膜脂都集中在生物膜中,是生物膜脂都集中在生物膜中,是生物膜 结构的基本组成成分。结构的基本组成成分。结构的基本组成成分。结构的基本组成成分。(2 2 2 2)保护作用保护作用保护作用保护作用:脂肪组织较为柔软,存在于各重脂肪组织较为柔软,存在于各重脂肪组织较为柔软,存在于各重脂肪组织较为柔软,存在于各重 要的器官组织之间,使器官之间要的器官组织之间,使器官之间要的器官组织之间,使器官之间要的器官组织之间
6、,使器官之间 减少摩擦,对器官起保护作用。减少摩擦,对器官起保护作用。减少摩擦,对器官起保护作用。减少摩擦,对器官起保护作用。用作药物:卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰用作药物:卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰用作药物:卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰用作药物:卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰 弱及动脉粥样硬化的治疗等。弱及动脉粥样硬化的治疗等。弱及动脉粥样硬化的治疗等。弱及动脉粥样硬化的治疗等。二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢1.1.脂肪的水解脂肪的水解酯酶为限速酶酯酶为限速酶!脂肪动员脂肪动员脂肪动员脂肪动员:储存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶:储存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解为
7、游离的脂肪酸及甘油,并释入血以供逐步水解为游离的脂肪酸及甘油,并释入血以供其他组织氧化利用的过程。其他组织氧化利用的过程。2.2.甘油的分解甘油的分解磷酸酯酶磷酸酯酶3.3.脂肪酸的氧化分解(脂肪酸的氧化分解(-氧化)氧化)脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化,活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的内质网和线粒体外膜上的脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下,催化脂肪酸活化,生成脂酰脂肪酸活化,生成脂酰CoACoA。脂酰脂酰CoACoA的的穿膜(脂酰穿膜(脂酰CoACoA进入线粒体)进入线粒体)脂肪酸活化在
8、细胞液中进行,而催化脂肪催化脂肪酸氧化的酶系是在酸氧化的酶系是在线粒体基质线粒体基质内,因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。酯酯酰酰肉肉碱碱穿穿梭梭系系统统肉毒碱脂酰肉毒碱脂酰CoA转移酶转移酶肉毒碱脂酰肉毒碱脂酰CoA转移酶转移酶(限速酶限速酶)移位酶移位酶 脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的,每次氧化断去每次氧化断去二碳单位的乙酰二碳单位的乙酰CoACoA,再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水,并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。脂酰CoA的氧化反应过程如下:(1 1)脱氢)脱氢 脂酰脂酰CoACoA经脂酰经脂酰CoA
9、CoA脱氢酶催化,在其脱氢酶催化,在其和和碳原子上脱氢,生成碳原子上脱氢,生成2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA,该,该脱氢反应的辅基为脱氢反应的辅基为FADFAD。(2 2)加水(水合反应)加水(水合反应)2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA在在2 2反反烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶催化下,在双键上加水生成水合酶催化下,在双键上加水生成L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA。(3 3)脱氢)脱氢 L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA在在L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱脱氢酶催化下,脱去氢酶催化下,脱去碳原子与羟基上的氢原子生碳原子与羟基上的氢原子生成成-酮脂酰酮脂酰CoACoA,该反应的辅酶为,该反
10、应的辅酶为NADNAD+。(4 4)硫解)硫解 在在-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶催化下,硫解酶催化下,-酮酮脂酰脂酰CoACoA与与CoACoA作用,硫解产生作用,硫解产生 1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和比和比原来少两个碳原子的脂酰原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。氧化的生化历程 乙酰乙酰CoACoAFAD FADH2 NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoACoA 脱氢脱氢酶酶脂酰脂酰CoACoA-烯脂酰烯脂酰CoACoA 水化酶水化酶-羟脂酰羟脂酰CoACoA 脱氢酶脱氢酶-酮酯酰酮酯酰CoACoA 硫硫解酶解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-S
11、CoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA脂肪酸脂肪酸-氧化作用小结氧化作用小结:(1 1 1 1)脂肪酸)脂肪酸)脂肪酸)脂肪酸-氧化时仅需氧化时仅需氧化时仅需氧化时仅需活化一次活化一次活化一次活化一次,消耗,消耗,消耗,消耗1 1 1 1个个个个ATPATPATPATP的的的的 两个两个两个两个高能键,生成脂酰高能键,生成脂酰高能键,生成脂酰高能键,生成脂酰CoAC
12、oACoACoA 。(2 2 2 2)长链脂肪酸由线粒体外的脂酰)长链脂肪酸由线粒体外的脂酰)长链脂肪酸由线粒体外的脂酰)长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoACoACoACoA合成酶活化,合成酶活化,合成酶活化,合成酶活化,经肉碱运到线粒内;中、短链脂肪酸直接进入线经肉碱运到线粒内;中、短链脂肪酸直接进入线经肉碱运到线粒内;中、短链脂肪酸直接进入线经肉碱运到线粒内;中、短链脂肪酸直接进入线 粒体,由线粒体内的脂酰粒体,由线粒体内的脂酰粒体,由线粒体内的脂酰粒体,由线粒体内的脂酰CoACoACoACoA合成酶活化。合成酶活化。合成酶活化。合成酶活化。(3 3 3 3)-氧氧氧氧化化化化包包包包括括括
13、括脱脱脱脱氢氢氢氢、水水水水化化化化、脱脱脱脱氢氢氢氢、硫硫硫硫解解解解4 4 4 4个个个个重重重重复复复复步步步步骤。骤。骤。骤。(4)(4)(4)(4)脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰CoACoACoACoA、NADHNADHNADHNADH和和和和FADHFADHFADHFADH2 2 2 2。假如碳原子数为。假如碳原子数为。假如碳原子数为。假如碳原子数为CnCnCnCn的脂肪酸进行的脂肪酸进行的脂肪酸进行的脂肪酸进行氧化,氧化,氧化,氧化,则需要作(则需要作(则需要作(则需要作(n/2n/2n/2n/21 1 1
14、 1)次循环才能完全分解为)次循环才能完全分解为)次循环才能完全分解为)次循环才能完全分解为n/2n/2n/2n/2个个个个乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA,产生,产生,产生,产生n/2-1n/2-1n/2-1n/2-1个个个个NADHNADHNADHNADH和和和和n/2-1n/2-1n/2-1n/2-1个个个个FADHFADHFADHFADH2 2 2 2;生;生;生;生成的乙酰成的乙酰成的乙酰成的乙酰CoACoACoACoA通过通过通过通过TCATCATCATCA循环彻底氧化成二氧化碳和循环彻底氧化成二氧化碳和循环彻底氧化成二氧化碳和循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量,而水并释
15、放能量,而水并释放能量,而水并释放能量,而NADHNADHNADHNADH和和和和FADHFADHFADHFADH2 2 2 2则通过呼吸链传递则通过呼吸链传递则通过呼吸链传递则通过呼吸链传递电子生成电子生成电子生成电子生成ATPATPATPATP。至此可以生成的。至此可以生成的。至此可以生成的。至此可以生成的ATPATPATPATP数量为:数量为:数量为:数量为:以软脂酸(以软脂酸(以软脂酸(以软脂酸(16C16C16C16C)为例计算其完全氧化所生成的)为例计算其完全氧化所生成的)为例计算其完全氧化所生成的)为例计算其完全氧化所生成的ATPATPATPATP分子数:分子数:分子数:分子数:
16、4.脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式1)1)奇数碳原子脂肪酸的分解奇数碳原子脂肪酸的分解 丙酰丙酰CoACoA有两条代谢途径有两条代谢途径:羧化羧化:丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA,进入进入TCATCA。动动动动物物物物体体体体内内内内存存存存在在在在这这这这条条条条途途途途径径径径,因因因因此此此此,在在在在动动动动物物物物肝肝肝肝脏脏脏脏中中中中奇奇奇奇数数数数碳脂肪酸最终能够异生为糖。碳脂肪酸最终能够异生为糖。碳脂肪酸最终能够异生为糖。碳脂肪酸最终能够异生为糖。脱羧脱羧:丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA,进入进入TCATCA。
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- 生物化学 合工大 第十 章脂类 代谢
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