第八章脂质代谢课件.ppt

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1、第七章第七章 脂类代谢脂类代谢本章要求本章要求 本本章章主主要要学学习习脂脂类类（主主要要是是脂脂肪肪）物物质质在在生生物物体体的的分分解解及及合合成成代代谢谢。要要求求重重点点掌掌握握脂脂肪肪酸酸在在生生物物体体内内的的氧氧化化分分解解途途径径-氧氧化化和和从从头头合合成成途途径径，了了解解脂脂类类物物质质的的功功能能和和其其他的氧化分解途径。他的氧化分解途径。目目 录录第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成第四节第四节 磷脂和糖脂的代谢磷脂和糖脂的代谢(自学自学)第五节第五节 胆固醇的代谢胆固醇的代谢(

2、自学自学)第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类 脂类（脂类（lipidlipid）亦译为脂质或类脂，是一）亦译为脂质或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是分子。其化学本质是脂肪酸和醇脂肪酸和醇所形成的酯所形成的酯类及其衍生物。类及其衍生物。脂肪酸多为脂肪酸多为4 4碳以上的长链一元羧酸碳以上的长链一元羧酸 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。脂类的元素组成主要是脂类的元素组成主要是C H O,C H O,有些尚含有些尚含N S PN S P。脂类的基本概念脂类的基本概念脂的

3、分类脂的分类(1)单单纯纯脂脂是是脂脂肪肪酸酸和和醇醇类类所所形形成成的的酯酯，其其中中典型的为甘油三酯典型的为甘油三酯(脂肪脂肪)。(2)复复合合脂脂除除醇醇类类、脂脂肪肪酸酸外外还还含含有有其其它它物物质质，如如磷磷酸酸、含含氮氮化化合合物物、糖糖基基及及其其衍衍生生物物、鞘鞘氨氨醇醇及其衍生物等。及其衍生物等。(3)其其它它脂脂为为一一类类不不含含有有脂脂肪肪酸酸、非非皂皂化化的的脂脂，包括萜类和甾类化合物等。包括萜类和甾类化合物等。单单 纯纯 脂脂 类类1.概念概念单纯脂类是单纯脂类是由脂肪酸和由脂肪酸和醇形成的酯醇形成的酯2.种类种类(2)蜡蜡（1）酰基甘油酯）酰基甘油酯O=O=CH

4、2O CR1R2COCHCH2O CR3O=R R1 1、R R2 2、R R3 3可以相同，也可以不全相同甚可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，至完全不同，R R2 2多是不饱和的。多是不饱和的。重要脂类：甘油三酯重要脂类：甘油三酯甘甘 油油 三三 酯酯 甘油三脂中脂肪酸不饱和的较多时，甘油三脂中脂肪酸不饱和的较多时，在室温下呈液态，称为油。反之，则呈固在室温下呈液态，称为油。反之，则呈固态，称为脂。甘油三脂又称油脂。态，称为脂。甘油三脂又称油脂。注 意！蜡蜡主要存在于主要存在于毛发毛发、皮肤皮肤、叶子、果实以叶子、果实以及昆虫外骨骼等的表面及昆虫外骨骼等的表面，但也有分散于，但也有分散于

5、细胞中的，如蜂蜡。细胞中的，如蜂蜡。主要是含主要是含1414至至3636个碳原子的饱和或不饱个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含和脂肪酸与含1616至至3030个碳原子的一元醇所个碳原子的一元醇所形成的脂。形成的脂。复复 合合 脂脂 类类1.概念概念2.种类种类复合脂是指除脂复合脂是指除脂肪酸与醇组成的肪酸与醇组成的酯外酯外,分子内还含分子内还含有其它成分的脂有其它成分的脂类。类。(1)磷脂磷脂(2)糖脂和硫脂糖脂和硫脂复合脂复合脂 磷酸甘油脂，又称甘油磷脂，是最具有代表性的复合磷酸甘油脂，又称甘油磷脂，是最具有代表性的复合脂，广泛存在于动物、植物和微生物。磷脂甘油脂是细胞脂，广泛存在于动物、植物

6、和微生物。磷脂甘油脂是细胞膜结构重要的组分之一，在动物的脑、心、肾、肝、骨髓、膜结构重要的组分之一，在动物的脑、心、肾、肝、骨髓、卵以及植物的种子和果实中含量较为丰富。最简单的磷酸卵以及植物的种子和果实中含量较为丰富。最简单的磷酸甘油脂结构如图甘油脂结构如图 非非 皂皂 化化 脂脂 类类1.概念概念2.种类种类即异戊二烯即异戊二烯脂类，它不含脂类，它不含脂肪酸，不能脂肪酸，不能进行皂化进行皂化（1）甾醇类（固醇）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物（萜类化合物（具有具有(C5H8)n通式）通式）酯酯(尤指羧酸酯尤指羧酸酯)在在碱碱的作用下的作用下水解水解生成生成羧酸盐和羧酸盐和醇醇的反应。的反应。.

7、脂类的生理功能脂类的生理功能（1）结构组分）结构组分 其中的磷脂是构成细胞生物膜的重要结构物其中的磷脂是构成细胞生物膜的重要结构物质。现代研究表明，质。现代研究表明，细胞质膜细胞质膜是细胞的界膜，控制是细胞的界膜，控制着细胞内外所有物质的出入。同时，细胞质膜上各着细胞内外所有物质的出入。同时，细胞质膜上各种脂、蛋白质、糖等表面复合物质的存在与细胞的种脂、蛋白质、糖等表面复合物质的存在与细胞的识别、信号转导、种质特异性和组织免疫等有密切识别、信号转导、种质特异性和组织免疫等有密切关系。因此，关系。因此，生物膜对细胞的生命活动具有特别重生物膜对细胞的生命活动具有特别重要的作用；要的作用；（2）储存

8、能源）储存能源 在高等动物体中，甘油三酯主要积累在皮下组在高等动物体中，甘油三酯主要积累在皮下组织、肠间膜内等，动物的血液、淋巴液、肝脏、骨织、肠间膜内等，动物的血液、淋巴液、肝脏、骨髓等中也都储藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多髓等中也都储藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于种子和果实中，一些油料作物种子的含油量存在于种子和果实中，一些油料作物种子的含油量高达高达3030 50%50%。甘油脂通过氧化可以供给。甘油脂通过氧化可以供给人类及动植人类及动植物生命过程所需的热能。物生命过程所需的热能。1g1g甘油脂在体内氧化可产甘油脂在体内氧化可产生生39kJ39kJ的热量，比碳水化合物和蛋白质在

9、同样条件的热量，比碳水化合物和蛋白质在同样条件下的热量约下的热量约高一倍高一倍；(3)许许多多脂脂类类物物质质行行使使着着各各种种重重要要特特殊殊的的生生理理功功能能。这这些些物物质质包包括括某某些些维维生生素素和和激激素素等等。例例如如，萜萜类类化化合合物物中中包包含含着着维维生生素素A、维维生生素素D、维维生生素素E和和维维生生素素K，它它们们是是调调节节生生理理代代谢谢重重要要的的活活性性物物质质。还还有有定定位位在在质质膜膜上上磷磷脂脂化化合合物物，如如磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇、N-磷磷脂脂酰酰乙乙醇醇胺胺等等是是调调节节细细胞胞生生长长发发育育、抗抗逆境反应的脂质信号分子。逆境反应的脂质

10、信号分子。第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢甘甘油油在在甘甘油油激激酶酶的的催催化化下下，被被磷磷酸酸化化成成3-3-磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。甘油的代谢甘油的代谢其反应如下：其反应如下：其其中中第第一一步步反反应应需需要要 消消耗耗ATPATP，而而第第二二步步反反应可应可生成还原辅酶生成还原辅酶。磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮为为磷磷酸酸丙丙糖糖，是是糖糖酵酵解解途途径径的的中中间间产产物物，因因此此既既可可以以继继续续氧氧化化，经经丙丙酮酮酸酸进进入入三三羧羧酸酸循循环环彻彻底底氧氧化化成成COCO2 2和和水水，又又可可经经糖异生

11、糖异生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化一、一、脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径途径二、脂肪酸的二、脂肪酸的a-a-氧化途径氧化途径三三.脂肪酸的脂肪酸的-氧化途径氧化途径 -氧氧化化作作用用的的提提出出是是在在十十九九世世纪纪初初，Franz Franz KnoopKnoop 在在此此方方面面作作出出了了关关键键性性的的贡贡献献。他他将将末末端端甲甲基基上上连连有有苯苯环环的的脂脂肪肪酸酸饲饲喂喂狗狗，然然后后检检测测狗狗尿尿中中的的产产物物。结结果果发发现现，食食用用含含偶偶数数碳碳的的脂脂肪肪酸酸的的狗狗的的尿尿中中有有苯苯乙乙酸酸的的衍衍生生

12、物物苯苯乙乙尿尿酸酸，而而食食用用含含奇奇数数碳碳的的脂脂肪肪酸酸的的狗狗的的尿尿中中有有苯苯甲甲酸酸的的衍衍生生物物马马尿酸。尿酸。KnoopKnoop由由此此推推测测无无论论脂脂肪肪酸酸链链的的长长短短，脂脂肪肪酸的降解总是每次水解下两个碳原子酸的降解总是每次水解下两个碳原子。据据此此，Knoop提提出出脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化发发生生在在-碳碳原原子子上上，而而后后Ca与与C 之之间间的的键键发发生生断断裂裂，从从而而产产生生二二碳单位，此二碳单位碳单位，此二碳单位Knoop推测是乙酸。推测是乙酸。以以后后的的实实验验证证明明Knoop推推测测的的准准确确性性，由由此此提提出出了脂肪酸的

13、了脂肪酸的 -氧化作用。氧化作用。-氧氧化化作作用用是是指指脂脂肪肪酸酸在在-碳碳原原子子上上进进行行氧氧化化，然然后后a-碳碳原原子子和和 -碳碳原原子子之之间间键键发发生生断断裂裂。每每进进行行一一次次-氧氧化化作作用用，分分解解出出一一个个二二碳碳片片段段，生生成成较较原原来少两个碳原子的脂肪酸。来少两个碳原子的脂肪酸。-氧化作用的部位：氧化作用的部位：油料作物种子萌发时油料作物种子萌发时乙醛酸循环体乙醛酸循环体(glyoxysome(glyoxysome，简称乙醛酸体，简称乙醛酸体)线粒体基质线粒体基质matrix1.脂肪酸-氧化的过程(1)(1)脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂肪酸的活化

14、是指脂肪酸的羧基与脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与CoACoA酯酯化成脂酰化成脂酰CoACoA的过程。反应如下：的过程。反应如下：脂肪酸的活化需要脂肪酸的活化需要ATPATP的参与。每活化的参与。每活化1 1分分子脂肪酸，需要子脂肪酸，需要1 1分子分子ATPATP转化为转化为AMPAMP，即要消即要消耗耗2 2个高能磷酸键个高能磷酸键。这可以折算成需要。这可以折算成需要2 2分子分子ATPATP水解成水解成ADPADP。在体内，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得在体内，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反应不可逆。反应不可逆。(2)(2)肉碱转运肉碱转运 脂肪酸的脂肪酸的 -氧化作用通常是在线粒体的基氧化

15、作用通常是在线粒体的基质中进行的，中、短链脂肪酸可直接穿过线粒质中进行的，中、短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜，而长链脂肪酸需依靠肉碱（也叫肉毒体内膜，而长链脂肪酸需依靠肉碱（也叫肉毒碱）携带，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入碱）携带，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入基质，故称基质，故称肉碱转运肉碱转运。肉毒碱是肉毒碱是季胺类季胺类化合物，是一种人体必化合物，是一种人体必需的营养素，有着重要的生物学功能和临床需的营养素，有着重要的生物学功能和临床应用价值。近年来肉毒碱在应用价值。近年来肉毒碱在心脑血管疾病心脑血管疾病、消化疾病、儿童疾病消化疾病、儿童疾病的预防和治疗，以及血的预防和治疗，以及血液透析

16、病人的营养支持和运动医学等领域已液透析病人的营养支持和运动医学等领域已得到广泛的研究和应用。得到广泛的研究和应用。酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CH N+(CH3 3)3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO-COO-肉毒碱肉毒碱酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱 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-CoAR-C-S-CoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHADP+PPiADP+PPiC

17、oASHCoASH肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-CoAR-C-S-CoA-氧化氧化线粒体内膜线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体肉肉碱碱脂脂酰酰转转移移酶酶肉肉碱碱脂脂酰酰转转移移酶酶其其中中的的肉肉碱碱脂脂酰酰转转移移酶酶和和是是一一组组同同工工酶酶。前前者者在在线线粒粒体体外外催催化化脂脂酰酰CoACoA上上的的脂脂酰酰基基转转移移给给肉肉碱碱，生生成成脂脂酰酰肉肉碱碱；后后者者则则在在线线粒粒体体内内将将运运入入的的脂脂酰酰肉肉碱碱上上的的脂脂酰酰基基重重新新转转移移至至CoACoA，游离的肉碱被运回内膜外侧循环使用。，游离的肉碱被运回内膜外侧循环使用。(3)-(3)-氧化的历程氧化的历

18、程脂酰脂酰CoACoA进入线粒体后，经历多次进入线粒体后，经历多次-氧化氧化作用而逐步降解成多个二碳单位作用而逐步降解成多个二碳单位 乙酰乙酰CoACoA。每次每次-氧化作用包括四个步骤。氧化作用包括四个步骤。-氧化过程由四个连续的酶促反应组成：氧化过程由四个连续的酶促反应组成：脱氢脱氢；水化水化；再脱氢再脱氢；硫解硫解。（1 1）脱氢）脱氢 脂酰脂酰CoACoA经脂酰经脂酰CoACoA脱氢酶催化，脱氢酶催化，在其在其和和碳原子上脱氢，生成碳原子上脱氢，生成2 2反烯脂反烯脂酰酰CoACoA，该脱氢反应的辅基为，该脱氢反应的辅基为FADFAD。（2 2）加水（水合反应）加水（水合反应）2 2反

19、烯脂酰反烯脂酰CoACoA在在2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA水合酶催化下，在双键上加水水合酶催化下，在双键上加水生成生成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脱氢酶催化下，脱去脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上碳原子与羟基上的氢原子生成的氢原子生成-酮脂酰酮脂酰CoACoA，该反应的辅，该反应的辅酶为酶为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，-酮脂酰酮脂酰CoACoA与与CoACoA作用，硫解产生作用，硫解产生1 1分子分子乙酰乙酰CoACoA和比原

20、来和比原来少两个碳原子少两个碳原子的脂酰的脂酰CoACoA。对于长链脂肪酸，需要经过多次对于长链脂肪酸，需要经过多次-氧化作用，氧化作用，每次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（每次降解下一个二碳单位，直至成为二碳（当当脂肪酸含偶数碳时脂肪酸含偶数碳时）或三碳（）或三碳（当脂肪酸含奇数当脂肪酸含奇数碳时碳时）的脂酰）的脂酰CoACoA。下下图图是是软软脂脂酸酸（棕棕榈榈酸酸 C C1515H H3131COOHCOOH）的的-氧氧化化过过程程，它它需需经经历历七七轮轮-氧氧化化作作用用而而生生成成8 8分分子子乙酰乙酰CoACoA。2.2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱和脂肪酸的氧化对于偶数碳饱

21、和脂肪酸，对于偶数碳饱和脂肪酸，-氧化过程的化学计量：氧化过程的化学计量：脂脂肪肪酸酸在在-氧氧化化作作用用前前的的活活化化作作用用需需消消耗耗能能量量，即即1 1分分子子ATPATP转转变变成成了了AMPAMP，消消耗耗了了2 2个个高高能能磷磷酸酸键键，相当于相当于2 2分子分子ATPATP。在在-氧氧化化过过程程中中，每每进进行行一一轮轮，使使1 1分分子子FADFAD还还原原成成FADHFADH2 2、1 1分分子子NADNAD+还还原原成成NADHNADH，两两者者经经呼呼吸吸链链可可分分别别生生成成1.51.5分分子子和和2.52.5分分子子ATPATP，因因此此每每轮轮-氧化作用

22、可生成氧化作用可生成4 4分子分子ATPATP。-氧氧化化作作用用的的产产物物乙乙酰酰CoACoA可可通通过过三三羧羧酸酸循循环环而而彻彻底底氧氧化化成成COCO2 2和和水水，同同时时每每分分子子乙乙酰酰CoACoA可可生生成成1010分子分子ATPATP。在在油油料料种种子子萌萌发发时时乙乙醛醛酸酸体体中中通通过过-氧氧化化产产生生的的乙乙酰酰CoACoA一一般般不不用用作作产产能能形形成成ATPATP，而而是是通通过过乙乙醛醛酸酸循循环环（见见后后）转转变变成成琥琥珀珀酸酸，再再经经糖糖的的异异生生作作用用转转化成糖。化成糖。1 1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化生成生成ATPATP

23、的分子数的分子数一次活化作用一次活化作用-2-27 7轮轮-氧化作用氧化作用+47=+28+47=+288 8分子乙酰分子乙酰CoACoA的氧化的氧化+108=+80+108=+80总总 计计+106+1062.2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱和脂肪酸的氧化大大多多数数脂脂肪肪酸酸含含偶偶数数碳碳原原子子，它它们们通通过过-氧氧化化可可全全部部转转变变成成乙乙酰酰CoACoA，但但一一些些植植物物和和海海洋洋生生物物能能合合成成奇奇数数碳碳脂脂肪肪酸酸，它它们们在在最最后一轮后一轮-氧化作用后，产生丙酰氧化作用后，产生丙酰CoACoA。3.3.奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化丙酰丙酰

24、CoACoA的代谢在动物体内依照如下图所的代谢在动物体内依照如下图所示的途径进行，先进行示的途径进行，先进行羧化羧化，然后经过两次，然后经过两次异构化，形成琥珀酰异构化，形成琥珀酰CoACoA。从而进入三羧酸循。从而进入三羧酸循环。环。油酰油酰CoA CoA 的的 氧化氧化脂脂肪肪酸酸在在一一些些酶酶的的催催化化下下，在在a a-碳碳原原子子上上发发生生氧氧化化作作用用，分分解解出出一一个个一一碳碳单单位位COCO2 2，生生成成缩缩短短了了一一个个碳碳原原子子的的脂脂肪肪酸酸。这这种种氧氧化化作作用用称称为为脂脂肪酸的肪酸的a a-氧化作用氧化作用。二二.脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途径氧化

25、途径a a-氧氧化化作作用用是是19561956年年由由P.K.StumpfP.K.Stumpf首首先先在在植植物物种种子子和和叶叶片片中中发发现现的的，后后来来在在动动物物脑脑和和肝肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作用。该该途途径径以以游游离离脂脂肪肪酸酸作作为为底底物物，在在a a-碳碳原原子子上上发发生生羟羟化化（-OH-OH）或或氢氢 过过 氧氧 化化（-OOHOOH），然然后后进进一一步步氧氧化化脱脱羧羧，其其可可能能的的机机理理下下图图所示。所示。a a-氧化作用对于生物体内氧化作用对于生物体内 奇数碳脂肪酸的形成；奇数碳脂肪酸的形成；含甲基的支

26、链脂肪酸的降解；含甲基的支链脂肪酸的降解；过长的脂肪酸（如过长的脂肪酸（如C C2222、C C2424）的降解）的降解起着重要的作用起着重要的作用哺哺乳乳动动物物将将绿绿色色蔬蔬菜菜中中植植醇醇降降解解就就是是通通过过这种途径而实现的这种途径而实现的脂肪酸降解的主要产物乙酰脂肪酸降解的主要产物乙酰CoA的去路？的去路？有有不不少少的的细细菌菌、藻藻类类或或处处于于一一定定生生长长阶阶段段的的高高等等植植物物（如如正正在在萌萌发发的的油油料料种种子子），脂脂肪肪酸酸降降解解的的主主要要产产物物乙乙酰酰CoA还还可可以以通通过过另另外外一一条条途途径径 乙乙醛醛酸酸循循环环（glyoxylate

27、 cycle），将将2分分子子乙乙酰酰CoA合合成成1分分子子四四碳碳化化合物琥珀酸。合物琥珀酸。1 乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环从草酰乙酸和乙酰乙醛酸循环从草酰乙酸和乙酰-CoA-CoA 开始，开始，形成柠檬酸后，形成柠檬酸后，异构化成异柠檬酸。异构化成异柠檬酸。与三与三羧酸循环不同的是异柠檬酸羧酸循环不同的是异柠檬酸不经脱羧不经脱羧，而，而是被异柠檬酸裂解酶裂解成琥珀酸及乙醛是被异柠檬酸裂解酶裂解成琥珀酸及乙醛酸。乙醛酸与另一个乙酰酸。乙醛酸与另一个乙酰-CoA-CoA缩合形成苹缩合形成苹果酸，此反应由苹果酸合酶催化，最后同果酸，此反应由苹果酸合酶催化，最后同三羧酸循环一样，苹果酸氧化成

28、草酰乙酸，三羧酸循环一样，苹果酸氧化成草酰乙酸，进入下一次循环。进入下一次循环。CoASH柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶乙醛酸循环乙醛酸循环反应历程反应历程NAD+NADH苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOOCOO-CH2CH2CH2CH2COOCOO-琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸裂解酶裂解酶苹果酸苹果酸合成酶合成酶 O OH-C-COH乙醛酸乙醛酸乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰CoACoA转变成一分子琥珀酸。其总反应为：转变成一分子琥珀酸。其总反应为：乙乙醛醛酸酸循循环环与与三三羧

29、羧酸酸循循环环相相比比，可可以以看看成成是是三三羧羧酸酸循循环环的的一一个个支支路路，它它在在异异柠柠檬檬酸酸处处分分支支，绕绕过过了了三三羧羧酸酸循循环环的的两两步步脱脱羧羧反反应应，因因而而不不发发生生氧氧化降解。化降解。参参与与乙乙醛醛酸酸循循环环的的酶酶除除了了异异柠柠檬檬酸酸裂裂解解酶酶和和苹苹果酸合酶果酸合酶外，其余的酶都与三羧酸循环的酶相同。外，其余的酶都与三羧酸循环的酶相同。异异柠柠檬檬酸酸裂裂解解酶酶和和苹苹果果酸酸合合酶酶是是乙乙醛醛酸酸循循环环的的关键酶关键酶。乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸循环的生物学意义乙乙醛醛酸酸循循环环不不存存在在于于动动物物及及高高等等植植物物的的

30、营营养养器器官官内内，它它存存在在于于一一些些细细菌菌、藻藻类类和和油油料料植物种子的乙醛酸体中。植物种子的乙醛酸体中。油油料料植植物物的的种种子子中中主主要要的的贮贮藏藏物物质质是是脂脂肪肪，在在种种子子萌萌发发时时乙乙醛醛酸酸体体大大量量出出现现，由由于于它它含含有有脂脂肪肪分分解解和和乙乙醛醛酸酸循循环环的的整整套套酶酶系系，因因此此可可以以将将脂脂肪肪分分解解，并并将将分分解解产产物物乙乙酰酰CoACoA转转变变为琥珀酸。为琥珀酸。由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线由乙醛酸循环转变成的琥珀酸，需要在线粒体中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果粒体中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸，

31、然后进入细胞质，沿糖异生途径转变成糖酸，然后进入细胞质，沿糖异生途径转变成糖类。类。乙醛酸循环中有乙醛酸循环中有苹果酸苹果酸中间体，它也可以中间体，它也可以到细胞质中异生成糖，但它需要及时回补，以到细胞质中异生成糖，但它需要及时回补，以保证循环的正常进行，这仍来自循环的产物琥保证循环的正常进行，这仍来自循环的产物琥珀酸在线粒体中的转变。珀酸在线粒体中的转变。琥琥珀珀酸酸可可异异生生成成糖糖并并以以蔗蔗糖糖的的形形式式运运至至种种苗苗的的其其它它组组织织供供给给它它们们生生长长所所需需的的能能源源和和碳碳源源；而而当当种种子子萌萌发发终终止止、贮贮脂脂耗耗尽尽，同同时时叶叶片片能能进进行行光光合

32、合作作用用时时，植植物物的的能能源源和和碳碳源源可可以以由由太太阳阳光光和和COCO2 2获获得得时时，乙乙醛醛酸酸体体的的数数量量迅迅速下降以至完全消失。速下降以至完全消失。对对于于一一些些细细菌菌和和藻藻类类，乙乙醛醛酸酸循循环环使使它它们们能以乙酸盐为能源和碳源生长。能以乙酸盐为能源和碳源生长。第三节第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成一一.甘油的合成甘油的合成由糖酵解的中间产物由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮还原而成。还原而成。甘油的合成在甘油的合成在细胞质细胞质中进行。中进行。事实上，在甘油和脂肪酸缩合连结成脂事实上，在甘油和脂肪酸缩合连结成脂肪时，所需要的是肪时，所需要的

33、是3-3-磷酸甘油，而不是游离磷酸甘油，而不是游离的甘油。的甘油。二二.脂肪酸的合成脂肪酸的合成u 饱和脂肪酸的从头合成饱和脂肪酸的从头合成u 脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长u 不饱和键的形成不饱和键的形成(一)脂肪酸的从头合成原料原料：乙酰乙酰CoACoA产物产物：不超过不超过1616碳的饱和脂肪酸碳的饱和脂肪酸部位：部位：动物体动物体 细胞质细胞质植物体植物体 叶绿体叶绿体和和前质体前质体1.1.脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(1)(1)乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 乙乙酰酰CoACoA在在线线粒粒体体产产生生，来来自自丙丙酮酮酸酸氧氧化化脱脱羧羧及及氨氨基基酸

34、酸的的氧氧化化。乙乙酰酰CoACoA不不能能直直接接穿穿过过线线粒粒体体内内膜膜，需需要要通通过过“柠柠檬檬酸酸穿穿梭梭”的的方方式式从从线线粒粒体体基基质质到到达达细细胞胞质质，才才能能用用于于合成脂肪酸。合成脂肪酸。线粒体基质线粒体基质 内膜内膜 胞液胞液HSCoA柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶H2O+乙酰乙酰CoAHSCoA+ATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA+ADP+Pi 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸苹果酸 NAD+ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2柠檬酸柠檬酸苹果酸酶苹果酸酶 NAD

35、P+NADPH+H+CO2 丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸NAD+NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 1.1.乙酰乙酰CoACoA转运出线粒体：转运出线粒体：(2)(2)丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成 在在脂脂肪肪酸酸的的从从头头合合成成过过程程中中，参参入入脂脂肪肪酸酸链链的的二二碳碳单单位位的的直直接接提提供供者者并并不不是是乙乙酰酰CoA，而而是是乙乙酰酰CoA的的羧羧化化产产物物 丙丙二二酸酸单酰单酰CoA（malonyl-CoA）。）。乙酰乙酰CoACoA羧化酶的组成羧化酶的组成 在在原原核核生生物物中中，由由三三个个不不同同亚亚基基组组成成三三元元多多酶酶复合体复合体

36、生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白（BCCPBCCP）生物素羧化酶生物素羧化酶 羧基转移酶羧基转移酶 在在动动物物及及高高等等植植物物体体内内，乙乙酰酰CoACoA羧羧化化酶酶是是由由多多个个亚亚基基组组成成的的寡寡聚聚酶酶，每每个个亚亚基基兼兼具具上上述述的的三三种种催催化化活活性性，但但只只有有当当它它们们聚聚合合成成完完整整的的寡寡聚聚酶酶后后才才有有活性。活性。大多数植物质体的大多数植物质体的乙酰乙酰CoACoA羧化酶由羧化酶由BCCPBCCP、BCBC、-CT-CT和和-CT4-CT4个亚基组成，细胞溶胶中的乙酰个亚基组成，细胞溶胶中的乙酰CoACoA羧化酶为羧化酶为多功能亚基的二

37、聚体；多功能亚基的二聚体；禾本科植物质体和细胞溶胶中的乙酰禾本科植物质体和细胞溶胶中的乙酰CoACoA羧化酶羧化酶都是多功能亚基的二聚体。都是多功能亚基的二聚体。乙乙酰酰CoACoA的的羧羧化化为为不不可可逆逆反反应应，是是脂脂肪肪酸酸合合成成的的限限速速步步骤骤，故故乙乙酰酰CoACoA羧羧化化酶酶的的活活性性高高低控制着脂肪酸合成的速度。低控制着脂肪酸合成的速度。影影响响乙乙酰酰CoACoA羧羧化化酶酶活活性性的的因因素素：（在在动动物物体中）体中）柠柠檬檬酸酸：促促进进无无活活性性的的单单体体聚聚合合成成有有活活性性的的全酶，从而加速脂肪酸的合成；全酶，从而加速脂肪酸的合成；软软脂脂酰酰

38、CoACoA：促促使使全全酶酶的的解解体体，因因而而抑抑制制脂脂肪酸的合成。肪酸的合成。(3)脂肪酸合酶系统（脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS）FAS的的组组成成 乙酰乙酰CoA-ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA-ACP转移酶转移酶 -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 ACP 脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白脂肪酸合酶脂肪酸合酶中央中央SHSH外围巯基外围巯基SHSHACPACP乙酰乙酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙

39、二酸单酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶-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 ACPACP：不不同同生生物物体体中中的的ACPACP十十分分相相似似：大大肠肠杆杆菌菌中中的的ACPACP是是一一个个由由7777个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成的的热热稳稳定定蛋蛋白白质质，在在它它的的第第3636位位丝丝氨氨酸酸残残基基的的侧链上，连有辅基侧链上，连有辅基4-4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺。ACPACP辅辅基基犹犹如如一一个个转转动动的的手手臂臂，以以

40、其其末末端端的的巯巯基基携携带带着着脂脂酰酰基基依依次次转转到到各各酶酶的的活活性性中中心心，从从而而发发生生各各种种反反应应，如下图所示。如下图所示。FASFAS上上的的活活性性巯巯基基：（用用于于运运载载脂脂酰基）酰基）中中央央巯巯基基 ACPACP上上的的巯巯基；基；外外围围巯巯基基 -酮酮脂脂酰酰-ACPACP合合酶酶上上的的巯巯基基，由由该该酶酶的的一一个个CysCys残残基提供。基提供。软软脂脂酸酸合合成成的的反反应应流流程程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-S（羟脂酰基羟脂酰基）SHOHSHSHCH3CH=CHCO-S（烯丁酰基）（烯丁酰基）SHSHSH

41、OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA丙二单酰丙二单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH H2 2O OCOCO2 2软脂酸软脂酸H H2 2O O进位进位链的延伸链的延伸水解水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-S（酮丁酰基酮丁酰基）SHCH3CH2CH2CO-SSH乙酰乙酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶-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 这样

42、由这样由乙酰乙酰CoACoA作为二碳受体作为二碳受体丙二酸单丙二酸单酰酰ACPACP作为二碳供体，经过作为二碳供体，经过缩合、还原、脱水、缩合、还原、脱水、再还原再还原几个反应步骤，即生成含几个反应步骤，即生成含4 4个碳原子的丁个碳原子的丁酰酰ACPACP。如果丁酰。如果丁酰ACPACP再与丙二酸单酰再与丙二酸单酰ACPACP反应，反应，经过上述重复的反应步骤，即可得到己酰经过上述重复的反应步骤，即可得到己酰ACPACP。如此不断地进行循环，最终得到软脂酰如此不断地进行循环，最终得到软脂酰ACPACP。最。最后在硫脂酶的作用下，后在硫脂酶的作用下，ACPACP上的脂酰基或被转移上的脂酰基或被

43、转移到到CoACoA上，或形成游离脂肪酸，或者直接用于合上，或形成游离脂肪酸，或者直接用于合成磷脂酸。成磷脂酸。整个脂肪酸从头合成过程可简示如下：整个脂肪酸从头合成过程可简示如下：总反应式总反应式8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH+14NADP+8CoASH+7ADP+7Pi+6H2O从头合成与从头合成与氧化过程的区别（氧化过程的区别（P230）1.1.延长发生的部位延长发生的部位内质网内质网动物体动物体线粒体线粒体植物体植物体叶绿体叶绿体或或前质体前质体(二二)脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长2.2.延长过程延长过程该该过过程程是是以以脂

44、脂酰酰CoA（不不是是脂脂肪肪酸酸）作作为为起起点点(引引物物)，通通过过与与从从头头合合成成相相似似的的步步骤骤，即即缩缩合合还还原原脱脱水水再再还还原原，逐逐步步在在羧羧基基端增加二碳单位。端增加二碳单位。至至于于延延长长的的具具体体方方式式，在在细细胞胞的的不不同同部部位位都不相同。都不相同。线线粒粒体体中中的的延延长长过过程程：相相当当于于脂脂肪肪酸酸-氧氧化化过过程程的的逆逆转转，只只是是第第二二次次还还原原反反应应由由还还原原酶酶而而不不是是脱脱氢氢酶酶催催化化，电电子子载载体体为为NADPH而而不不是是FADH2；内内质质网网上上的的延延长长过过程程：与与从从头头合合成成过过程程

45、相相似，只是脂酰基的载体为似，只是脂酰基的载体为CoA而不是而不是ACP。1)1)动物体中脂肪酸链的延长动物体中脂肪酸链的延长植物的脂肪酸延长系统有两个植物的脂肪酸延长系统有两个叶叶绿绿体体或或前前质质体体中中的的只只负负责责将将软软脂脂酸酸转转变变为为硬硬脂脂酸酸（18:0），这这一一过过程程类类似似于于从从头头合合成成途径；途径；碳碳链链的的进进一一步步延延长长则则由由内内质质网网上上的的延延长长系系统统完成。完成。(2)(2)植物体中脂肪酸链的延长植物体中脂肪酸链的延长在在生生物物体体内内存存在在大大量量的的各各种种不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，如如棕棕榈榈油油酸酸（16:116:1D D9

46、 9）、油油酸酸（18:118:1D D9 9）、亚亚油油酸酸（18:218:2D D9,129,12）、亚亚麻麻酸酸（18:318:3D D9,12,159,12,15）等等，它它们都是由饱和脂肪酸经们都是由饱和脂肪酸经去饱和作用去饱和作用而形成的而形成的。去去饱饱和和作作用用有有需需氧氧和和厌厌氧氧两两条条途途径径，前前者者主主要存在于真核生物中，后者存在于厌氧微生物中。要存在于真核生物中，后者存在于厌氧微生物中。(三三)脂肪酸碳链的去饱和脂肪酸碳链的去饱和1.需氧途径该途径由去饱和酶系催化，需要该途径由去饱和酶系催化，需要O O2 2和和NADPHNADPH的共同参与。的共同参与。去饱和

47、酶系由去饱和酶系由去饱和酶去饱和酶（desaturasedesaturase）及一系列的电）及一系列的电子传递体组成。在该途径中，一分子氧接受来自去饱和子传递体组成。在该途径中，一分子氧接受来自去饱和酶的两对电子而生成两分子水，其中一对电子是通过电酶的两对电子而生成两分子水，其中一对电子是通过电子传递体从子传递体从NADPHNADPH获得，另一对则是从脂酰基获得，结果获得，另一对则是从脂酰基获得，结果NADPHNADPH被氧化成被氧化成NADPNADP+，脂酰基被氧化形成双键。脂酰基被氧化形成双键。（参见（参见下图）下图）去去饱饱和和作作用用一一般般首首先先发发生生在在饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的

48、9 9、1010位位碳碳原原子子上上，生生成成单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸（如如棕棕榈榈油油酸酸、油油酸酸）。接接下下来来，对对于于动动物物，尤尤其其是是哺哺乳乳动动物物，从从该该双双键键向向脂脂肪肪酸酸的的羧羧基基端端继继续续去去饱饱和和形形成成多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸。而而植植物物则则是是从从该该双双键键向向脂脂肪肪酸酸的的甲甲基基端端继继续续去饱和生成如去饱和生成如亚油酸、亚麻酸等的多烯脂肪酸亚油酸、亚麻酸等的多烯脂肪酸。此此外外，植植物物也也可可以以不不通通过过这这条条需需氧氧途途径径，而而是是在在内内质质网网膜膜上上由由单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸以以磷磷脂脂或或甘甘油油糖糖脂

49、脂的的形形式式继继续续去去饱饱和和的的，它它也也是是一一个个需需氧氧的过程。的过程。1.需氧途径由由于于动动物物不不能能合合成成亚亚油油酸酸和和亚亚麻麻酸酸，但但对对维维持持其其生生长长十十分分重重要要，所所以以必必须须从从食食物物中中获获得得，这这些些脂脂肪肪酸酸对对人人类类和和哺哺乳乳动动物物是是必必需需脂脂肪肪酸酸。但但动动物物能能通通过过去去饱饱和和作作用用和和延延长长脂脂肪肪酸酸碳碳链链的的过程将它们转变为二十碳四烯酸。过程将它们转变为二十碳四烯酸。1.1.需氧途径需氧途径厌氧途径是厌氧途径是厌氧微生物合成单不饱和脂肪酸厌氧微生物合成单不饱和脂肪酸的方的方式。式。当当FASFAS系统

50、从头合成到系统从头合成到1010个碳的羟脂酰个碳的羟脂酰-ACPACP（-羟癸酰羟癸酰-ACP-ACP）时，接下来的脱水作用不是）时，接下来的脱水作用不是由由-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶催化发生在脱水酶催化发生在a a、位之间位之间，而而是由另一专一性的是由另一专一性的-羟癸酰羟癸酰-ACP-ACP脱水酶催化发生在脱水酶催化发生在、g g位之间位之间，生成，生成、g-g-烯癸酰烯癸酰-ACP-ACP，然后不再进行烯脂，然后不再进行烯脂酰酰-ACP-ACP的还原反应，而是继续参入二碳单位，进行从的还原反应，而是继续参入二碳单位，进行从头合成的反应过程。头合成的反应过程。2.厌氧途径厌氧途