生物化學(xué) 28章 脂肪酸分解代謝ppt課件

1、Chapter28 脂肪酸的分解代謝脂肪酸的分解代謝 Metabolism of Lipids 脂肪是儲(chǔ)存能量的重要方式。脂肪的熱值即氧化1克脂肪所產(chǎn)生的熱量，是糖或蛋白質(zhì)的2.3倍； 磷脂是生物膜的主要成分； 類(lèi)脂及其衍生物有重要的生理作用； 如固醇類(lèi)物質(zhì)是某些動(dòng)物激素和維生素D及膽酸的前體。 在實(shí)際上脂代謝與人類(lèi)的某些疾病如冠心病、脂肪肝、膽病、肥胖病等有親密關(guān)系。 脂類(lèi)的概述脂類(lèi)的概述脂肪的分解代謝總圖脂肪的分解代謝總圖一、脂類(lèi)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)一、脂類(lèi)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化四、酮體的代謝四、酮體的代

2、謝本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)一、脂類(lèi)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)一、脂類(lèi)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)甘油三酯甘油三酯 三脂酰甘油脂肪酶三脂酰甘油脂肪酶膽固醇酯膽固醇酯膽固醇酯酶膽固醇酯酶磷脂磷脂 磷脂酶磷脂酶A2 游離的脂肪酸、膽固醇和甘油游離的脂肪酸、膽固醇和甘油-2-單酯經(jīng)膽汁乳單酯經(jīng)膽汁乳化、糖化后吸收?；⑻腔笪?。二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝三種脂肪酶三種脂肪酶二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝二、脂肪酸和甘油三酯的分解代謝甘油甘油3-磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮ATPADP甘油激酶甘油激酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶葡萄糖葡萄糖TCA循環(huán)循環(huán)CH2

3、OHCHOHCH2OHATPADPCH2OPO3-CHOHCH2OH2CH2OPO3-CCH2OHO2甘油激酶磷酸甘油脫氫酶NAD+NADH +H+肝臟肝臟三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化n飽和脂肪酸的氧化分解飽和脂肪酸的氧化分解n不飽和脂肪酸的氧化分解不飽和脂肪酸的氧化分解v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v單不飽和脂肪酸的氧化分解單不飽和脂肪酸的氧化分解v多不飽和脂肪酸的氧化分解多不飽和脂肪酸的氧化分解 奇數(shù)奇數(shù)C C原子脂肪酸的氧化分解原子脂肪酸的氧化分解三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的氧化作用氧化作用1904年由年由Fran

4、z Knoop提出提出-苯基脂肪酸氧化實(shí)驗(yàn)苯基脂肪酸氧化實(shí)驗(yàn)19041904年，年，F(xiàn).KnoopF.Knoop的標(biāo)志實(shí)驗(yàn)：的標(biāo)志實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)前提：知?jiǎng)訉?shí)驗(yàn)前提：知?jiǎng)游矬w內(nèi)不能降解物體內(nèi)不能降解苯環(huán)苯環(huán) 實(shí)驗(yàn)方案：用苯實(shí)驗(yàn)方案：用苯基標(biāo)志的飽和脂基標(biāo)志的飽和脂肪酸飼喂動(dòng)物肪酸飼喂動(dòng)物 bbaa三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用定義：飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端定義：飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的的位位C原子發(fā)生氧化，碳鏈在原子發(fā)生氧化，碳鏈在位位C原子與原子與位位C原子間發(fā)生斷裂，每次生成一個(gè)乙酰原子間發(fā)生斷裂，每次生成一個(gè)乙

5、酰CoA和較原和較原來(lái)少二個(gè)碳單位的脂肪酸，這個(gè)不斷反復(fù)進(jìn)展的來(lái)少二個(gè)碳單位的脂肪酸，這個(gè)不斷反復(fù)進(jìn)展的脂肪酸氧化過(guò)程稱(chēng)為脂肪酸氧化過(guò)程稱(chēng)為-氧化。氧化。R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用1、脂肪酸的活化線(xiàn)粒體外，耗費(fèi)、脂肪酸的活化線(xiàn)粒體外，耗費(fèi)2分子分子ATPl脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，首先在線(xiàn)粒體外或胞漿中被脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后，首先在線(xiàn)粒體外或胞漿中被活化，構(gòu)成脂?；罨?，構(gòu)成脂酰CoACoA，然后進(jìn)入線(xiàn)粒體進(jìn)展氧化。，然后進(jìn)入線(xiàn)粒體進(jìn)展氧化。l在脂酰在脂酰CoACoA合成酶催化下，由合成酶催化下，由ATPATP提供能量，將脂提供能量，將

6、脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰CoACoA：RCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA + AMPMg+2、脂肪酸轉(zhuǎn)入線(xiàn)粒體、脂肪酸轉(zhuǎn)入線(xiàn)粒體肉毒堿載體轉(zhuǎn)運(yùn)肉毒堿載體轉(zhuǎn)運(yùn)一對(duì)同工酶：肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶一對(duì)同工酶：肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I 和和 肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶II 肉毒堿肉毒堿(3-羥基羥基-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)脂酰肉堿脂酰肉堿脂酰脂酰CoA3、脂肪酸、脂肪酸氧化作用的四步驟線(xiàn)粒體內(nèi)完成氧化作用的四步驟線(xiàn)粒體內(nèi)完成一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化

7、作用氧化作用產(chǎn)物是比原來(lái)的脂酰產(chǎn)物是比原來(lái)的脂酰CoACoA減少了減少了2 2個(gè)碳的新的脂酰個(gè)碳的新的脂酰CoACoA 脂酰脂酰CoA在線(xiàn)粒體基質(zhì)中在線(xiàn)粒體基質(zhì)中-氧化酶系的催氧化酶系的催化下，由脂?；幕拢芍；奶荚娱_(kāi)場(chǎng)氧化，經(jīng)脫氫、碳原子開(kāi)場(chǎng)氧化，經(jīng)脫氫、水化、再脫氫、硫解四步延續(xù)的反響，產(chǎn)生水化、再脫氫、硫解四步延續(xù)的反響，產(chǎn)生1分分子乙酰子乙酰CoA和比原來(lái)少和比原來(lái)少2個(gè)碳原子的脂酰個(gè)碳原子的脂酰CoA v脂酰脂酰CoA脫氫酶以脫氫酶以FAD為輔基，催化脂酰為輔基，催化脂酰CoA分子中的分子中的和和碳原子上各脫去碳原子上各脫去1個(gè)氫原子，生成反個(gè)氫原子，生成反-2-烯脂酰烯脂

8、酰CoA。vFADH2v反反-2-烯脂酰烯脂酰CoA在反在反-2-烯脂酰烯脂酰CoA水化酶的催化水化酶的催化下，加水生成下，加水生成L-(+)-羥脂酰羥脂酰CoA。 vL-(+)-羥脂酰羥脂酰CoA脫氫酶以脫氫酶以NAD為輔酶，催化為輔酶，催化L-(+)-羥羥脂酰脂酰CoA碳原子上脫去碳原子上脫去2個(gè)氫原子，生成個(gè)氫原子，生成-酮脂酰酮脂酰CoAv 和和NADHH v-酮脂酰酮脂酰CoA在在-酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶的作用下，硫解酶的作用下，與與碳原子間發(fā)生斷裂，在有碳原子間發(fā)生斷裂，在有CoASH的參于下，生成的參于下，生成1分分子乙酰子乙酰CoA和比原來(lái)少和比原來(lái)少2個(gè)碳原子的脂酰個(gè)碳原子

9、的脂酰CoA。 RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+RCH2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶此脫氫酶具有立體專(zhuān)注性，只催化此脫氫酶具有立體專(zhuān)注性，只催化L(+)-L(+)- -羥脂酰羥脂酰CoACoA的脫氫。的脫氫。1需一次活化，耗費(fèi)一個(gè)需一次活化，耗費(fèi)一個(gè)ATP的二個(gè)高能磷酸鍵線(xiàn)粒的二個(gè)高能磷酸鍵線(xiàn)粒體外完成

10、體外完成2肉堿載體轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰肉堿載體轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰CoA 進(jìn)入線(xiàn)粒體關(guān)鍵步驟進(jìn)入線(xiàn)粒體關(guān)鍵步驟3 -氧化酶都是線(xiàn)粒體酶氧化酶都是線(xiàn)粒體酶4 -氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解4個(gè)反復(fù)步驟個(gè)反復(fù)步驟5 -氧化后構(gòu)成的乙酰氧化后構(gòu)成的乙酰CoA進(jìn)入進(jìn)入TCA循環(huán)，徹底氧化循環(huán)，徹底氧化一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用4、總、總 結(jié)結(jié)5、脂肪酸、脂肪酸-氧化過(guò)程的能量產(chǎn)生氧化過(guò)程的能量產(chǎn)生l 脂肪酸的完全氧化可以產(chǎn)生大量的能量。例如脂肪酸的完全氧化可以產(chǎn)生大量的能量。例如軟脂酸含軟脂酸含1616碳經(jīng)過(guò)碳經(jīng)過(guò)7 7次次- -氧化，可以生成氧化，可以生成8 8個(gè)

11、乙酰個(gè)乙酰CoACoA，每一次，每一次- -氧化，還將生成氧化，還將生成1 1分子分子FADH2FADH2和和1 1分子分子NADHNADH。軟脂酸完全氧化的反響式為：。軟脂酸完全氧化的反響式為：l C16H31CO-SCoA + 7CoA-SH + 7FAD + NAD+ C16H31CO-SCoA + 7CoA-SH + 7FAD + NAD+ +7H2O +7H2O 8CH3CO-SCoA + 7FADH2 + 7NADH + 8CH3CO-SCoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+7H+一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用5、脂肪酸、脂肪酸-氧化過(guò)程的能量

12、產(chǎn)生氧化過(guò)程的能量產(chǎn)生l按照一個(gè)按照一個(gè)NADHNADH產(chǎn)生產(chǎn)生2.52.5個(gè)個(gè)ATPATP，1 1個(gè)個(gè)FADH2FADH2產(chǎn)生產(chǎn)生1.51.5個(gè)個(gè)ATP, 1ATP, 1個(gè)乙酰個(gè)乙酰CoACoA完全氧化產(chǎn)生完全氧化產(chǎn)生1010個(gè)個(gè)ATPATP計(jì)算，計(jì)算，1 1分子分子軟脂酰軟脂酰CoACoA在分解代謝過(guò)程中共產(chǎn)生在分解代謝過(guò)程中共產(chǎn)生108108個(gè)個(gè)ATPATP。l由于軟脂酸轉(zhuǎn)化成軟脂酰由于軟脂酸轉(zhuǎn)化成軟脂酰CoACoA時(shí)耗費(fèi)了時(shí)耗費(fèi)了1 1分子分子ATPATP中中的兩個(gè)高能磷酸鍵的能量的兩個(gè)高能磷酸鍵的能量ATPATP分解為分解為AMP, AMP, 可視為可視為耗費(fèi)了耗費(fèi)了2 2個(gè)個(gè)ATP

13、ATP，因此，因此，1 1分子軟脂酸完全氧化凈生分子軟脂酸完全氧化凈生成成 108 108 2 = 106 2 = 106 個(gè)個(gè)ATPATP一飽和偶碳脂肪酸的一飽和偶碳脂肪酸的-氧化作用氧化作用5、脂酸氧化的能量生成、脂酸氧化的能量生成FFA氧化是體內(nèi)重要能量來(lái)源，大于氧化是體內(nèi)重要能量來(lái)源，大于G、Pr.一倍多一倍多b 氧化次數(shù)氧化次數(shù)?軟脂酸軟脂酸16 C7次循環(huán)次循環(huán)74NADH+FADH28分子乙酰分子乙酰CoA810TCA=108 ATP 活化耗費(fèi)的活化耗費(fèi)的2ATP =106ATP硬脂酸硬脂酸18 Cb氧化次數(shù)氧化次數(shù)=乙酰乙酰CoA分子數(shù)分子數(shù)-1乙酰乙酰CoA分子數(shù)分子數(shù)=飽和

14、脂肪酸的碳原子數(shù)飽和脂肪酸的碳原子數(shù)2三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化二不飽和偶碳脂肪酸的二不飽和偶碳脂肪酸的氧化作用氧化作用也是經(jīng)也是經(jīng)氧化作用而降解，但它需求另外兩氧化作用而降解，但它需求另外兩種酶：一個(gè)是異構(gòu)酶，一個(gè)是復(fù)原酶種酶：一個(gè)是異構(gòu)酶，一個(gè)是復(fù)原酶1、單不飽和脂肪酸的氧化、單不飽和脂肪酸的氧化 單不飽和脂肪酸的氧化除了需求單不飽和脂肪酸的氧化除了需求氧化一切氧化一切各種酶外，還需求反烯脂酰各種酶外，還需求反烯脂酰COA異構(gòu)酶。異構(gòu)酶。 脂肪酸的空間構(gòu)象脂肪酸的空間構(gòu)象硬脂酸硬脂酸18C油酸油酸18COxidation of amonounsaturatedfatty acid:

15、the enoyl-CoA isomerase helps toreposition the double bond少產(chǎn)出少產(chǎn)出1個(gè)個(gè)FADH2和和1.5個(gè)個(gè)ATP2、多不飽和脂肪酸的氧化、多不飽和脂肪酸的氧化二不飽和偶碳脂肪酸的二不飽和偶碳脂肪酸的氧化作用氧化作用三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化 多不飽和脂肪酸的氧化除了需求多不飽和脂肪酸的氧化除了需求氧化一切各種氧化一切各種酶外，還需求反烯脂酰酶外，還需求反烯脂酰COA異構(gòu)酶和差向酶異構(gòu)酶和差向酶D型和型和L型的轉(zhuǎn)變。型的轉(zhuǎn)變。 2、多不飽和脂肪酸的氧化、多不飽和脂肪酸的氧化Both an isomerase anda reductase

16、are neededfor oxidizing polyunsaturated fatty acids.三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化三奇數(shù)碳原子的三奇數(shù)碳原子的氧化氧化1、首先經(jīng)反復(fù)、首先經(jīng)反復(fù)氧化后，產(chǎn)生丙酰氧化后，產(chǎn)生丙酰CoA2、丙酰、丙酰CoA轉(zhuǎn)化為琥珀酰轉(zhuǎn)化為琥珀酰CoA，進(jìn)入，進(jìn)入TCA循環(huán)循環(huán)丙酰丙酰CoA丙酰丙酰CoA羧化酶羧化酶D-甲基丙甲基丙二酸單酰二酸單酰CoA差向酶差向酶L-甲基丙甲基丙二酸單酰二酸單酰CoA變位酶變位酶琥珀酰琥珀酰CoATCA循環(huán)循環(huán)三、脂肪酸的氧化三、脂肪酸的氧化四脂肪酸的其它氧化方式四脂肪酸的其它氧化方式n - -氧化：在動(dòng)物體中，氧化：在動(dòng)物

17、體中，C10 C10 或或C11C11脂肪酸的碳鏈末端碳原脂肪酸的碳鏈末端碳原子子 - -碳原子可以先被氧化，構(gòu)成碳原子可以先被氧化，構(gòu)成， 二羧酸。二二羧酸。二羧酸進(jìn)入線(xiàn)粒體內(nèi)后，可以從分子的任何一端進(jìn)展羧酸進(jìn)入線(xiàn)粒體內(nèi)后，可以從分子的任何一端進(jìn)展b b- -氧化，氧化，最后生成的琥珀酰最后生成的琥珀酰CoACoA可直接進(jìn)入三羧酸循環(huán)。可直接進(jìn)入三羧酸循環(huán)。n如：細(xì)菌對(duì)石油的氧化作用，首先生成二羧酸，然后從兩如：細(xì)菌對(duì)石油的氧化作用，首先生成二羧酸，然后從兩端同時(shí)進(jìn)展端同時(shí)進(jìn)展氧化。氧化。CH3(CH2)nCOO- HOCH2(CH2)nCOO- -OOC(CH2)nCOO-三、脂肪酸的氧化

18、三、脂肪酸的氧化四脂肪酸的其它氧化方式四脂肪酸的其它氧化方式na a- -氧化：在植物種子萌生時(shí)，脂肪酸的氧化：在植物種子萌生時(shí)，脂肪酸的a a- -碳被氧化碳被氧化成羥基，生成成羥基，生成a a- -羥基酸。羥基酸。a a- -羥基酸可進(jìn)一步脫羧、羥基酸可進(jìn)一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸。上述反響由單氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸。上述反響由單氧化酶催化，需求有氧化酶催化，需求有O2O2、Fe2+Fe2+和抗壞血酸等參與。和抗壞血酸等參與。RCH2COOH RCH(OH)COOH RCOCOOH RCOOH + CO2四、酮體的代謝四、酮體的代謝 1、酮體的概念：脂肪酸、酮體的概念

19、：脂肪酸-氧化產(chǎn)生的乙酰氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉細(xì)，在肌肉細(xì)胞中進(jìn)入胞中進(jìn)入TCA循環(huán)，但在肝臟、腎臟細(xì)胞內(nèi)還有另一條去循環(huán)，但在肝臟、腎臟細(xì)胞內(nèi)還有另一條去路，即乙酰路，即乙酰CoA 可構(gòu)成乙酰乙酸、可構(gòu)成乙酰乙酸、D-羥丁酸、丙酮，這三羥丁酸、丙酮，這三種物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為酮體。種物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為酮體。 2、酮體的合成途徑以及跟、酮體的合成途徑以及跟TCA循環(huán)的關(guān)系循環(huán)的關(guān)系243頁(yè)頁(yè)Ketone bodies areconverted to acetyl-CoA in extrahepatictissues.四、酮體的代謝四、酮體的代謝 3、酮體的分解、酮體的分解244頁(yè)頁(yè) 4、酮體的意義、酮體的意義244頁(yè)頁(yè) 肝臟不氧化酮體，而是采用酮體的方式將乙酰肝臟不氧化酮體，而是采用酮體的方式將乙酰CoA經(jīng)血液運(yùn)送到其它外周器官去利用，如心臟和經(jīng)血液運(yùn)送到其它外周器官去利用，如心臟和腎上腺皮質(zhì)中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞腎上腺皮質(zhì)中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰CoA參與參與TCA循環(huán)。循環(huán)。n酮體具水溶性，能透過(guò)血腦屏障及毛細(xì)血管壁。酮體具水溶性，能透過(guò)血腦屏障及毛細(xì)血管壁。是輸出脂肪能源的一種方式。是輸出脂肪能源的一種方式。n長(zhǎng)期饑餓時(shí)，酮體供應(yīng)腦組織長(zhǎng)期饑餓時(shí)，酮體供應(yīng)腦組織5070%的能量。的能量。n禁食、應(yīng)激及糖尿病時(shí)，心