《脂质代谢》PPT课件.ppt

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1、10 脂质代谢脂质代谢10.1 脂质的消化、吸收与转运脂质的消化、吸收与转运10.2 脂肪酸氧化脂肪酸氧化10.3 酮体的代谢酮体的代谢10.4 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成10.5 膜脂质的合成膜脂质的合成10.6 胆固醇的代谢胆固醇的代谢10.4 10.4 脂肪酸的脂肪酸的生物合成生物合成脂肪肝脂肪肝一、软脂酸的合成一、软脂酸的合成二、软脂酸碳链的延长二、软脂酸碳链的延长三、不饱和脂肪酸的合成三、不饱和脂肪酸的合成四、脂肪酸合成的调节四、脂肪酸合成的调节五、磷脂酸的合成五、磷脂酸的合成六、甘油三酯的合成六、甘油三酯的合成一、软脂酸的合成一、软脂酸的合成（16C16C饱和脂肪酸）饱和脂肪

2、酸）乙酰乙酰CoA的跨膜转运的跨膜转运丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的形成的形成脂肪酸合酶催化的各步反应脂肪酸合酶催化的各步反应底物：乙酰底物：乙酰CoACoA动物动物胞质溶胶（肝脏、脂肪组织）胞质溶胶（肝脏、脂肪组织）植物植物叶绿体、前质体叶绿体、前质体合成部位合成部位产物：产物：1616碳的饱和脂肪酸碳的饱和脂肪酸人类人类葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸柠檬酸柠檬酸合酶合酶丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶苹果苹果酸酶酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶胞质溶胶胞质溶胶线粒体基质线粒体基质草酰乙

3、酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环苹果酸苹果酸1 1、乙酰、乙酰CoACoA的跨膜转运的跨膜转运1 1、乙酰、乙酰CoACoA的跨膜转运的跨膜转运原料：原料：乙酰乙酰CoA(CoA(丙酮酸氧化脱羧、氨基酸氧化等）丙酮酸氧化脱羧、氨基酸氧化等）转运方向：转运方向：线粒体内线粒体内线粒体外线粒体外转运方式：转运方式：“柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环”苹果酸氧化脱羧产生的苹果酸氧化脱羧产生的NADPHNADPH可用于脂肪酸合成中可用于脂肪酸合成中的还原反应。的还原反应。2 2、丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成（乙酰的形成（乙酰CoACoA的羧化）的羧化）乙酰乙酰CoACoA羧化酶

4、（限速酶）羧化酶（限速酶）丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA生物素羧基载体蛋白：连接生物素生物素羧基载体蛋白：连接生物素 （BCCP）生物素羧化酶：生物素的羧化生物素羧化酶：生物素的羧化 （BC）羧基转移酶：羧基转移羧基转移酶：羧基转移 （CT）原核生物原核生物乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶真核生物乙酰真核生物乙酰CoA羧化酶是一种多功能酶羧化酶是一种多功能酶乙酰乙酰CoACoA羧化酶的辅基是生物素羧化酶的辅基是生物素生物素生物素生物素的羧化作用生物素的羧化作用生物素的转羧基作用生物素的转羧基作用乙酰乙酰CoACoA羧化酶作用机制示意图羧化酶作用机制示意图BCCPBCCT生物素生物素CO2乙酰

5、乙酰CoA生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白（BCCP）生物素羧化酶生物素羧化酶（BC）羧基转移酶羧基转移酶（CT）3 3、脂肪酸合酶催化的各步反应、脂肪酸合酶催化的各步反应脂肪酸合酶（脂肪酸合酶（FAS）多酶复合体）多酶复合体6酶蛋白酶蛋白+1无酶活性的无酶活性的酰基载体蛋白酰基载体蛋白（ACP）乙酰转移酶乙酰转移酶丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶-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还原酶还原酶六种酶六种酶一种辅助蛋白：一种辅助蛋白：脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白（ACP）脊椎动物（二聚体）脊椎动物（二聚体）1

6、 1个多肽链个多肽链7 7个酶（硫酯酶）个酶（硫酯酶）细菌，植物细菌，植物7个多肽链个多肽链6个酶，个酶，1个个ACP酵母酵母2个多肽链个多肽链6个酶，个酶，1个个ACP脂肪酸合酶系统的结构脂肪酸合酶系统的结构Structure of fatty acid synthasesStructure of fatty acid synthases酵母的脂肪酸合酶酵母的脂肪酸合酶哺乳动物的脂肪酸合酶哺乳动物的脂肪酸合酶脂肪酸合酶系统的结构脂肪酸合酶系统的结构 p429p429Structure of fatty acid synthasesStructure of fatty acid synthas

7、es脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白Acyl carrier protein(ACP)泛酸泛酸4-4-磷酸泛酰磷酸泛酰巯基乙胺巯基乙胺 ACP和和CoA分子中的磷酸泛酰巯基乙胺基团分子中的磷酸泛酰巯基乙胺基团4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺ser36(CoA)辅基：辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺作用：作用：脂酰基载体（使底物在酶间转移）脂酰基载体（使底物在酶间转移）酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP)脂肪酸合酶催化的各步反应脂肪酸合酶催化的各步反应（大肠杆菌）（大肠杆菌）乙酰（脂酰）基转移乙酰（脂酰）基转移(乙酰转移酶乙酰转移酶)丙二酰基转移丙二酰基转移(丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转

8、移酶)缩合缩合(-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶)还原还原(-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶)脱水脱水(-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶)还原还原(烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶)脂肪酸合酶系统有两个活性巯基脂肪酸合酶系统有两个活性巯基中央巯基中央巯基(ACP)(ACP)外围巯基外围巯基(-(-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶)乙酰（脂酰）基转移乙酰（脂酰）基转移(乙酰乙酰CoA转移酶转移酶,AT)丙二酰基转移丙二酰基转移(丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶,MT)缩合缩合(-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶,KS)还原还原(-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶,KR)脱水脱水(-羟脂酰羟脂酰

9、-ACP脱水酶脱水酶,HD)还原还原(烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶,ER)乙酰（脂酰）基转移乙酰（脂酰）基转移(乙酰转移酶乙酰转移酶)丙二酰基转移丙二酰基转移(丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶)缩合缩合(-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶)乙酰乙酰乙酰乙酰-ACP-ACP还原还原(-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶)乙酰乙酰乙酰乙酰-ACP-ACPD-D-羟丁酰羟丁酰-ACP-ACP脱水脱水(-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶)D-D-羟丁酰羟丁酰-ACP-ACP反式反式2 2-烯丁酰烯丁酰-ACP-ACP还原还原(烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶)反式反式2 2-烯丁酰烯丁酰-ACP-ACP

10、丁酰丁酰-ACP-ACP丁酰丁酰基转移至基转移至-酮酮酰酰-ACP-ACP合酶的合酶的CysCys上上释放释放(软脂酰软脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶)甘油三酯和甘油三酯和磷脂的合成磷脂的合成软脂酸软脂酸软脂酰软脂酰-ACP丁酰丁酰-ACP-ACP软软脂脂酸酸的的合合成成-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶-酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶脱水酶烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶乙酰转移酶乙酰转移酶丁酰基丁酰基-酮丁酰基酮丁酰基-羟脂酰基羟脂酰基反式反式2 2-烯丁酰基烯丁酰基7 乙酰乙酰CoA+7 HCO3-+7

11、ATP 7 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA+7 ADP+7 Pi+7 H+乙酰乙酰CoA+7 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA+14 NADPH+14 H+软脂酸软脂酸+7 CO2+14 NADP+8CoASH+6H2O8 乙酰乙酰CoA+7 ATP+14 NADPH+14H+软脂酸软脂酸+14 NADP+8CoASH+7 ADP+7Pi+6H2O CH3COSCoA +7 HOOCCH2COSCoA +14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH +7 CO2 +6H2O +8HSCoA+14NADP+总反应：总反应：脱氢脱氢水化水化脱氢脱氢硫解硫解脂脂肪肪酸酸合合成成与与氧氧化化的的比比较较

12、丙二酸丙二酸单酰单酰还原还原脱水脱水还原还原缩合缩合氧化分解氧化分解合成合成合成合成氧化氧化细胞中部位细胞中部位细胞质细胞质线粒体线粒体酶酶 系系6 6种酶和一种蛋白质，多种酶和一种蛋白质，多酶复合体或多酶融合体酶复合体或多酶融合体4 4种酶分散存在种酶分散存在酰基载体酰基载体ACPACPCoACoA二碳片段二碳片段丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA乙酰乙酰CoA CoA 电子供体（受体）电子供体（受体）NADPHNADPHFADFAD、NADNAD循环循环缩合、还原、脱水、还原缩合、还原、脱水、还原脱氢、水化、脱氢、硫解脱氢、水化、脱氢、硫解-羟脂酰基构型羟脂酰基构型D D型型L L型型底物穿

13、梭机制底物穿梭机制柠檬酸柠檬酸-丙酮酸穿梭丙酮酸穿梭脂酰肉碱穿梭脂酰肉碱穿梭对对HCOHCO3 3及柠檬酸的要求及柠檬酸的要求要求要求不要求不要求方向方向甲基到羧基甲基到羧基羧基到甲基羧基到甲基能量变化能量变化消耗消耗ATPATP及及NADPHNADPH产生产生ATPATP产物产物1616碳以内的脂肪酸碳以内的脂肪酸1818碳可彻底降解碳可彻底降解脂肪酸合成与脂肪酸合成与-氧化的比较氧化的比较二、软脂酸碳链的延长二、软脂酸碳链的延长 p431p431烯脂酰烯脂酰-CoA-CoA水化酶水化酶脂酰脂酰-CoA-CoA乙酰乙酰-CoA-CoA硫解酶硫解酶-酮酰酮酰-CoA-CoAL-L-羟脂酰羟脂酰

14、-CoA-CoA反式反式2 2-烯脂酰烯脂酰-CoA-CoA脂酰脂酰-CoA-CoA（C Cn+2n+2）L-L-羟酰羟酰-CoACoA脱氢酶脱氢酶线粒体脂肪酸延长反应过程线粒体脂肪酸延长反应过程烯脂酰烯脂酰CoACoA还原酶还原酶动物的肝脏和脂肪组织动物的肝脏和脂肪组织某些植物和低等需氧生物某些植物和低等需氧生物高等微生物高等微生物单不饱和脂肪酸的合成单不饱和脂肪酸的合成氧化途径氧化途径厌氧途径：细菌类厌氧途径：细菌类多不饱和脂肪酸的合成：除厌氧细菌多不饱和脂肪酸的合成：除厌氧细菌 去饱和作用一般首先发生在去饱和作用一般首先发生在饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的9 9、1010位碳原子位碳原子上，生

15、成单不饱和脂肪酸。上，生成单不饱和脂肪酸。三、不饱和脂肪酸的合成三、不饱和脂肪酸的合成去饱和酶去饱和酶(脂酰基的单键脂酰基的单键)(双键双键)植物植物:铁铁硫蛋白硫蛋白油酰辅酶油酰辅酶A A硬脂酰辅酶硬脂酰辅酶A A去饱和酶去饱和酶Cytb5Cytb5还原酶还原酶Cytb5Cytb5还原酶还原酶去饱和酶复合体：去饱和酶复合体：去饱和酶及一系列的电子传递体组成去饱和酶及一系列的电子传递体组成1、氧化途径、氧化途径（单不饱和脂肪酸的合成）（单不饱和脂肪酸的合成）碳链延长反应碳链延长反应 （内质网）（内质网）四轮脂肪酸四轮脂肪酸合成反应合成反应-羟脂酰羟脂酰ACPACP脱水酶脱水酶三轮脂肪酸合成反应

16、三轮脂肪酸合成反应十八碳十八碳-11-11-烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP软脂酰软脂酰-ACP-ACP发生在发生在脂肪酸合成脂肪酸合成的过程中的过程中在在C80C80或或C100C100羟羟脂酰脂酰-ACP-ACP处分路，由处分路，由专一的脱水酶催化脱专一的脱水酶催化脱水，生成双键，继续水，生成双键，继续延长碳链。延长碳链。只生成只生成单不饱和脂单不饱和脂肪酸肪酸2、厌氧途径、厌氧途径（单不饱和脂（单不饱和脂肪酸的合成）肪酸的合成）烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP 植物的去饱和过程植物的去饱和过程Action of plant desaturases去饱和酶去饱和酶去饱

17、和酶去饱和酶磷脂酰胆碱含磷脂酰胆碱含油酸油酸(18 1)磷脂酰胆碱含磷脂酰胆碱含亚麻酸亚麻酸(183)磷脂酰胆碱含磷脂酰胆碱含亚油酸亚油酸(18 2)3、多不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的合成的合成哺乳动物缺乏哺乳动物缺乏9 9以以上的去饱和酶。上的去饱和酶。必需脂肪酸：亚油酸、必需脂肪酸：亚油酸、亚麻酸。亚麻酸。3、多不饱和脂肪酸的、多不饱和脂肪酸的合成合成哺乳动物由亚油酸合成花哺乳动物由亚油酸合成花生四烯酸生四烯酸Arachidonic Acid Is Synthesized from Linoleic Acid by Mammals 去饱和去饱和去饱和去饱和延长延长（内质网）内质网）四、脂

18、肪酸合成的调节四、脂肪酸合成的调节(动物动物)柠檬酸柠檬酸(变构激活变构激活)聚集聚集解解离离软脂酰软脂酰CoA(反馈抑制反馈抑制)乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶（变构酶）（变构酶）丙二酸单丙二酸单酰酰CoA肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶肉碱肉碱脂酰脂酰CoA柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶多肽模式多肽模式（6个磷酸化位点个磷酸化位点）(ser79的磷酸化与酶活性有关）的磷酸化与酶活性有关）四、脂肪酸合成的调节四、脂肪酸合成的调节(动物动物)变构调节变构调节依赖激素的共价修饰依赖激素的共价修饰乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶(ACC)的调节方式的调节方式乙酰乙酰CoA羧化

19、羧化酶的磷酸化和酶的磷酸化和去磷酸化去磷酸化磷酸化的磷酸化的乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶(高柠檬酸激活、低脂酰高柠檬酸激活、低脂酰CoA抑制抑制)去磷酸化的去磷酸化的乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶(低柠檬酸激活、高脂酰低柠檬酸激活、高脂酰CoA抑制抑制)蛋白激酶蛋白激酶磷酸酶磷酸酶有活有活性多性多聚体聚体无活无活性单性单体体四、脂肪酸合成的调节四、脂肪酸合成的调节(动物动物)胰高血糖素胰高血糖素及肾上腺素：及肾上腺素：抑抑制脂肪酸合成制脂肪酸合成（促进甘油三酯（促进甘油三酯分解）分解）胰岛素：胰岛素：促促进脂肪酸合成进脂肪酸合成 激素的调节作用激素的调节作用Hormonal signals regu

20、late fatty acid synthesis 有活性有活性无活性无活性五、磷脂酸五、磷脂酸的合成的合成五、磷脂酸的合成五、磷脂酸的合成磷酸二羟磷酸二羟丙酮丙酮甘油激酶甘油激酶甘油甘油3-磷酸甘磷酸甘油脱氢酶油脱氢酶3-磷酸甘油磷酸甘油五、磷脂酸的合成五、磷脂酸的合成3-磷酸甘油磷酸甘油磷脂酸磷脂酸酰基转移酶酰基转移酶酰基转移酶酰基转移酶酰基酰基CoA合成酶合成酶酰基酰基CoA合成酶合成酶六、甘油三酯的合成六、甘油三酯的合成磷脂酸磷酸酶磷脂酸磷酸酶脂酰转移酶脂酰转移酶1,2-甘油二酯甘油二酯甘油三酯甘油三酯磷脂酸磷脂酸甘油磷脂甘油磷脂磷脂酸合成途径磷脂酸合成途径甘油一酯途径甘油一酯途径六、

21、甘油三酯的合成六、甘油三酯的合成胰岛素对甘油三酯合胰岛素对甘油三酯合成的调节成的调节Regulation of triacylglycerol synthesis by insulin六、甘油三酯的合成六、甘油三酯的合成膳食碳水化膳食碳水化合物合物膳食蛋白质膳食蛋白质胰岛素胰岛素糖尿病增加糖尿病增加脂质代谢的亚细胞定位脂质代谢的亚细胞定位Subcellular localization of lipid metabolism细胞溶质细胞溶质内质网内质网叶绿体叶绿体过氧物酶体过氧物酶体线粒体线粒体乙酰乙酰CoACoA的转运（柠檬酸的转运（柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环)丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的生成（乙酰的生成（乙酰CoACoA羧化酶）羧化酶）16C16C脂肪酸链的形成（脂肪酸合酶系统脂肪酸链的形成（脂肪酸合酶系统FASFAS）饱和脂肪酸的从头合成饱和脂肪酸的从头合成不饱和键的形成不饱和键的形成脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长脂肪的生物合成脂肪的生物合成乙乙酰酰（脂脂酰酰）基基转转移移丙丙二二酰酰基基转转移移缩缩合合还还原原脱脱水水还还原原释释放放三酰甘油三酰甘油脂脂肪肪酸酸的的生生物物合合成成磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-3-磷酸甘油磷酸甘油