生物化學08-脂類代謝課件

1、生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝(一一) 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝1、脂肪的酶促水解、脂肪的酶促水解2、甘油的分解代謝、甘油的分解代謝3、脂肪酸的分解代謝、脂肪酸的分解代謝脂肪酸的脂肪酸的 -氧化氧化（二）脂肪的合成代謝（二）脂肪的合成代謝1、 -磷酸甘油的生成磷酸甘油的生成2、脂肪酸合成、脂肪酸合成3、脂肪的合成、脂肪的合成生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝第八章 脂類代謝一、概述一、概述1、脂類的定義：、脂類的定義：。在化學上可定義為：。在化學上可定義為：“脂肪酸的衍生物及脂肪酸的衍生物及其密切相關的物質其密切相關的物質”。2、脂類與其組成之間的關系：、脂類與其組成之間的關系

2、： 見下頁表見下頁表生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝腦苷脂腦苷脂神經(jīng)磷脂神經(jīng)磷脂磷脂磷脂縮醛磷脂縮醛磷脂己糖己糖神經(jīng)氨基醇神經(jīng)氨基醇固醇固醇脂肪酸脂肪酸脂肪醇脂肪醇磷酸氨基醇磷酸氨基醇脂肪醛脂肪醛固醇脂固醇脂甘油三酯甘油三酯(脂肪）脂肪）蠟蠟醚酯醚酯甘油醚甘油醚甘油甘油生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝3、脂類物質的特征：、脂類物質的特征： 不溶于水而易溶于乙醚、丙酮、氯仿等有機溶劑，也有例不溶于水而易溶于乙醚、丙酮、氯仿等有機溶劑，也有例 外，卵磷脂由于有極性而溶于水但不溶于丙酮，短鏈脂肪外，卵磷脂由于有極性而溶于水但不溶于丙酮，短鏈脂肪 酸的單甘油酸溶于水勝過溶于有機溶劑。酸的單

3、甘油酸溶于水勝過溶于有機溶劑。 具有酯的結構或與脂肪酸有成脂的可能。具有酯的結構或與脂肪酸有成脂的可能。 生物體產(chǎn)生，并能為生物體利用。生物體產(chǎn)生，并能為生物體利用。脂類脂類脂肪脂肪(真脂或中性脂真脂或中性脂)類脂類脂磷脂磷脂核脂核脂固醇及其酯固醇及其酯蠟、萜等蠟、萜等4、脂類分類：、脂類分類： 習慣分類：習慣分類：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝按組成與結構分類：按組成與結構分類：主類主類亞亞 類類組組 成成簡單簡單脂類脂類?；视王；视透视透视? +脂肪酸脂肪酸蠟蠟長鏈醇長鏈醇+ +長鏈脂肪酸長鏈脂肪酸復合脂類復合脂類磷酸?；视土姿狨；视? (或甘或甘油磷脂油磷脂) )甘油甘油

4、+ +脂肪酸脂肪酸+ +磷酸鹽磷酸鹽+ +其他含氮基團其他含氮基團鞘磷脂類鞘磷脂類鞘氨醇鞘氨醇+ +脂肪酸脂肪酸+ +磷酸鹽磷酸鹽+ +膽堿膽堿腦苷脂類腦苷脂類鞘氨醇鞘氨醇+ +脂肪酸脂肪酸+ +糖糖神經(jīng)節(jié)苷脂類神經(jīng)節(jié)苷脂類鞘氨醇鞘氨醇+ +脂肪酸脂肪酸+ +復合的碳水化合物部分復合的碳水化合物部分蛋白脂蛋白脂( (脂蛋白脂蛋白) )類類蛋白質蛋白質+ +脂類脂類衍生衍生脂類脂類符合脂定義的物質，符合脂定義的物質，但不是簡單或復合但不是簡單或復合的脂類的脂類實例：類胡羅卜素、類固醇實例：類胡羅卜素、類固醇 、脂溶、脂溶性維生素性維生素生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝5、脂類的功能、脂類的

5、功能類脂的功能類脂的功能 主要是作為生物膜結構的基本原料，約占膜重量的一主要是作為生物膜結構的基本原料，約占膜重量的一半左右或更多，按重量計：磷脂占膜的半左右或更多，按重量計：磷脂占膜的50%70%，膽固，膽固醇占醇占20%30%。脂肪的主要功能脂肪的主要功能構成體質構成體質供能貯能供能貯能保溫御寒保溫御寒保護內(nèi)臟保護內(nèi)臟促進脂溶性維生素的吸收促進脂溶性維生素的吸收提供必需脂肪酸：提供人體必需，但自身不能合成的亞油酸提供必需脂肪酸：提供人體必需，但自身不能合成的亞油酸 (18碳二烯酸碳二烯酸)，亞麻酸，亞麻酸(18碳三烯酸碳三烯酸)。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝6、脂肪的消化和吸收、

6、脂肪的消化和吸收 人和動物從食物中攝入脂肪后，主要在小腸進行消化和人和動物從食物中攝入脂肪后，主要在小腸進行消化和吸收。在小腸，脂肪首先被膽汁酸乳化成微粒并均勻分散于吸收。在小腸，脂肪首先被膽汁酸乳化成微粒并均勻分散于水中，有利于胰臟分泌的脂肪酶對其水解，生成脂肪酸和甘水中，有利于胰臟分泌的脂肪酶對其水解，生成脂肪酸和甘油。油。 游離脂肪酸和甘油被吸收后，通過門靜脈進入肝臟進一游離脂肪酸和甘油被吸收后，通過門靜脈進入肝臟進一步代謝。一小部分未被完全水解的甘油單酯與長鏈脂肪酸一步代謝。一小部分未被完全水解的甘油單酯與長鏈脂肪酸一起在腸粘膜細胞胞再合成甘油三酯，繼而形成乳糜微粒經(jīng)淋起在腸粘膜細胞胞

7、再合成甘油三酯，繼而形成乳糜微粒經(jīng)淋巴系統(tǒng)進入血液循環(huán)。巴系統(tǒng)進入血液循環(huán)。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝二、脂肪的中間代謝二、脂肪的中間代謝(一一) 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝1、三酰甘油、三酰甘油(甘油三酯甘油三酯)的分解的分解體內(nèi)脂肪的酶促水解體內(nèi)脂肪的酶促水解生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝 脂肪水解的第一步反應為限速反應，催化這步反應的脂肪酶脂肪水解的第一步反應為限速反應，催化這步反應的脂肪酶受激素調(diào)節(jié)受激素調(diào)節(jié) ，所以也被稱為激素敏感性脂肪酶。在某些生理或病，所以也被稱為激素敏感性脂肪酶。在某些生理或病理條件下，脂肪酶磷酸化并被激活，從而促進脂肪水解。理條件下，脂肪

8、酶磷酸化并被激活，從而促進脂肪水解。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝2、甘油的分解代謝、甘油的分解代謝生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝產(chǎn)產(chǎn)ATP?生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝3、脂肪酸的分解代謝、脂肪酸的分解代謝脂肪酸的脂肪酸的 -氧化氧化 1904年德國年德國F.Knoop提出提出 -氧化概念：脂氧化概念：脂肪酸在生物體內(nèi)被肪酸在生物體內(nèi)被 氧氧化的時候，總是在化的時候，總是在的化學鍵發(fā)生斷裂，的化學鍵發(fā)生斷裂， -碳原子被氧化成一個新的羧基，生成一個二碳化合物和一個比原碳原子被氧化成一個新的羧基，生成一個二碳化合物和一個比原來脂肪酸少兩個碳原子的脂肪酸來脂肪酸少兩個碳

9、原子的脂肪酸,這個作用就稱為這個作用就稱為。反。反應中形成的脂應中形成的脂肪酸可以繼續(xù)進行肪酸可以繼續(xù)進行 -氧化，一直到整個脂氧化，一直到整個脂肪酸碳鏈都肪酸碳鏈都被氧化為止。被氧化為止。 -氧化場所：氧化場所：。 試驗證據(jù) 19041904年年F.KnoopF.Knoop根據(jù)根據(jù)用苯環(huán)標記脂肪酸飼喂狗的實驗用苯環(huán)標記脂肪酸飼喂狗的實驗結果，推導出了結果，推導出了-氧化學說氧化學說。- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n+12n+1-COOH-COOH- -CHCH2 2-(CH-(CH2 2) )2n2n-COOH-COOH-COOH-COOH（苯甲酸）（苯甲酸）-CH-CH

10、2 2COOHCOOH（苯乙酸）（苯乙酸）奇數(shù)碳原子奇數(shù)碳原子偶數(shù)碳原子偶數(shù)碳原子馬尿酸苯乙尿酸GlyGly生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝脂肪酸的活化與轉運脂肪酸的活化與轉運 脂肪酸在進行氧化分解前要先經(jīng)過活化成為脂肪酰脂肪酸在進行氧化分解前要先經(jīng)過活化成為脂肪酰CoA，才，才能進行能進行 -氧化。脂肪酰氧化。脂肪酰CoA的水溶性比脂肪酸大得多，且細胞內(nèi)的水溶性比脂肪酸大得多，且細胞內(nèi)的分解代謝的酶也是對脂肪酰的分解代謝的酶也是對脂肪酰CoA特異的，而不能直接催化脂肪特異的，而不能直接催化脂肪酸。脂肪酸的活化是由線粒體外的脂肪酸硫激酶酸。脂肪酸的活化是由線粒體外的脂肪酸硫激酶(又稱脂肪

11、酰又稱脂肪酰 CoA合成酶合成酶)所催化。所催化。 OR-C-OH+CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPi生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝活化脂肪酸的特性活化脂肪酸的特性肉毒堿脂肪?；D移酶肉毒堿脂肪酰基轉移酶注：其中酶活性直接調(diào)控脂肪酰的轉運速度，是脂肪酸氧化分解的限速步驟?？蓻Q脂肪酸趨向分解或趨向合成。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝肉毒堿與脂酰肉毒堿與脂酰CoA的反應：的反應：(2) 飽和脂肪酸的飽和脂肪酸的 -氧化氧化 -氧化過程：脫氫氧化過程：脫氫加水加水再脫氫再脫氫硫解硫解生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝：脂酰：脂酰 CoA

12、脫氫酶催化，以脫氫酶催化，以FAD為輔基。為輔基。該酶催化的反應是不可逆的。此反應的逆反應是在烯脂酰該酶催化的反應是不可逆的。此反應的逆反應是在烯脂酰CoA還還原酶催化下，以原酶催化下，以NADPH2為供氫體進行的。為供氫體進行的。 反應式：反應式：烯脂酰：烯脂酰CoA水化酶催化，該酶能催化水化酶催化，該酶能催化2-反式烯脂酰反式烯脂酰CoA 生成生成L- -羥脂酰羥脂酰CoA，也能催化，也能催化2-順式烯脂酰順式烯脂酰CoA生成生成D- -羥脂酰羥脂酰CoA.但在第一步脫氫得到但在第一步脫氫得到2-反式。故該步反應產(chǎn)物為反式。故該步反應產(chǎn)物為L-型。型。 反應式：反應式：生物化學生物化學08

13、-脂類代謝脂類代謝： L- -羥脂酰羥脂酰CoA脫氫酶催化，以脫氫酶催化，以NAD+為輔酶為輔酶 ，該，該酶具有高度立體異構專一性，只能催化酶具有高度立體異構專一性，只能催化L- -羥脂酰脫氫，不能羥脂酰脫氫，不能催化催化D- -羥脂酰羥脂酰CoA脫氫。脫氫。 反應式：反應式： -酮脂酰酮脂酰CoA硫解酶（乙酰硫解酶（乙酰CoA脂酰轉移酶）催化。脂酰轉移酶）催化。 反應式：反應式：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝注注：第步反應不可逆，但在烯脂酰CoA還原酶催化下，由NADPH+H+供氫， 可將該反應逆轉。CoASH生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝 以一分子以一分子十六碳的軟脂酸十六

14、碳的軟脂酸為例：要經(jīng)過為例：要經(jīng)過7次次 -氧化氧化產(chǎn)生產(chǎn)生8個分子乙酰個分子乙酰CoA均可進入均可進入TCA循環(huán)而循環(huán)而徹底氧化成徹底氧化成H2O和和CO2，并偶聯(lián)產(chǎn)生并偶聯(lián)產(chǎn)生ATP。=7=7(FADH(FADH2 2)2+7)2+7(NADH)3+12(NADH)3+12(TCA循環(huán)產(chǎn)生的循環(huán)產(chǎn)生的) )8 87次次 -氧化氧化7次次 -氧化氧化共共8分子分子乙酰乙酰CoA每分子乙酰每分子乙酰CoA經(jīng)經(jīng)TCA循環(huán)所產(chǎn)生循環(huán)所產(chǎn)生ATP數(shù)數(shù)=14+21+96=131個分子個分子ATP(因為在脂肪酸活化時因為在脂肪酸活化時ATPAMP相當于消耗了相當于消耗了2分子分子ATP。)脂肪酸徹底氧化

15、后的脂肪酸徹底氧化后的ATP生成：生成：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝奇數(shù)碳原子脂肪酸的奇數(shù)碳原子脂肪酸的 -氧化：氧化：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝不不飽飽和和脂脂肪肪酸酸油油酰?；牡难跹趸髯饔糜糜王；王；鵆oACoA（ 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- - 十二碳烯脂酰十二碳烯脂酰CoA CoA -氧化氧化, ,三次循環(huán)三次循環(huán)烯酯酰烯酯酰CoA

16、CoA異構酶異構酶烯酯酰烯酯酰CoACoA水化酶水化酶再開始再開始-氧化氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2 - CO-CoA 3 3- -順順- - 十二碳烯酯酰十二碳烯酯酰CoACoA H H生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝脂肪酸的其它氧化方式 -氧化和-氧化除了 -氧化途徑外，脂肪酸還有其它幾種氧化方式。脂肪酸的 -氧化 脂肪酸的 -碳原子首先被氧化成二羧酸，然后兩側可同時進行 -氧化，提高氧化效率。CH3(CH2)nCOOH HOOC(CH2)nCOOH -氧化脂肪酸的 -氧化 -氧化是指每一次氧化只失去一個碳原子，生成縮短了一個碳原子的脂肪酸和CO2。R-CH2CH2COOH

17、 R-CH2COOH+CO2這種氧化方式對降解支鏈脂肪酸具有重要作用。 氧化 - 氧化生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝酮體：是酮體：是丙酮、乙酰乙酸、丙酮、乙酰乙酸、 -羥丁酸羥丁酸三種物質的總稱。三種物質的總稱。注：乙酰CoA酰基轉移酶 (乙酰乙酰CoA硫解酶) 脫?；?HMGCoA合成酶 HMGCoA裂合酶 -羥丁酸脫氫酶 自動進行 乙酰乙酰還原酶 羥丁酰CoA脫酰基酶酮體的生成：酮體的生成：在肝組織中生成。在肝組織中生成。酮體的生成途酮體的生成途 徑：如圖徑：如圖生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝酮體的利用酮體的利用：在肝外組織中利用。：在肝外組織中利用。ATP生物化學生物化

18、學08-脂類代謝脂類代謝（二）脂肪的合成代謝（二）脂肪的合成代謝 脂肪合成場所主要是在脂肪組織、其次是肝臟。脂肪合成場所主要是在脂肪組織、其次是肝臟。在細胞內(nèi)主要在線粒體外在細胞內(nèi)主要在線粒體外胞漿胞漿中進行的。中進行的。1、 -磷酸甘油的生成：磷酸甘油的生成：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝2、脂肪酸合成：、脂肪酸合成：在胞漿中進行在胞漿中進行直接原料為乙酰直接原料為乙酰CoA由一套酶系催化由一套酶系催化由由NADPH+H+供氫供氫需需ATP、CO2、Mg2+等參與等參與從頭合成途徑（胞漿酶系）合從頭合成途徑（胞漿酶系）合 成飽和脂肪酸：成飽和脂肪酸：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類

19、代謝乙酰乙酰CoA轉轉運出線粒體的運出線粒體的機制：機制： 生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝丙二酸單酰丙二酸單酰 CoA的合成：的合成：HCO3-+H+ATPADP+Pi酶酶-生物素生物素酶酶 羧基生物素羧基生物素乙酰乙酰CoA（丙二酰（丙二酰CoA） COOH | CH2 | COSCoA酶酶 ：乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶是變構酶，是脂肪酸合成的是變構酶，是脂肪酸合成的限速酶限速酶！ 檸檬酸、檸檬酸、 -酮戊二酸、異檸檬酸激活；酮戊二酸、異檸檬酸激活； 被被 尼克酸、水楊酸和脂酰尼克酸、水楊酸和脂酰CoA抑制！抑制！生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝生物化學生物化學08-脂類代謝脂

20、類代謝生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝 線粒體酶系、內(nèi)質網(wǎng)酶系與微粒體酶系都能使短鏈飽和脂酸的線粒體酶系、內(nèi)質網(wǎng)酶系與微粒體酶系都能使短鏈飽和脂酸的碳鏈延長，每次延長兩個碳原子。線粒體酶系延長碳鏈的碳源不是碳鏈延長，每次延長兩個碳原子。線粒體酶系延長碳鏈的碳源不是加入丙二酸單酰加入丙二酸單酰-ACP，而是加入乙酰，而是加入乙酰CoA。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝 除線粒體可延長脂酸碳鏈外，微粒體內(nèi)質網(wǎng)酶系也可延除線粒體可延長脂酸碳鏈外，微粒體內(nèi)質網(wǎng)酶系也可延長長C16脂酸（包括飽和和不飽和的）的碳鏈。脂酸（包括飽和和不飽和的）的碳鏈。其總反

21、應如下式：其總反應如下式：R-CO-CoA+丙二酸單酰丙二酸單酰- CoA+2NADPH+2H+ R(CH2)2CO- CoA+2NADP+CO2+ CoA 在植物則細胞溶質酶系可利用丙二酸單酰在植物則細胞溶質酶系可利用丙二酸單酰ACP延長脂酸延長脂酸碳鏈，例如：碳鏈，例如：丙二酸單酰丙二酸單酰-ACP棕櫚酰棕櫚酰ACP 硬脂酰硬脂酰ACPNADPH生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝不飽和脂肪酸的合成不飽和脂肪酸的合成 許多生物體能使飽和脂酸的第許多生物體能使飽和脂酸的第9和第和第10碳位之間氫，形成碳位之間氫，形成一個雙鍵成為不飽和脂酸，植物和某些微生物才能使第一個雙鍵成為不飽和脂酸，植

22、物和某些微生物才能使第12和第和第13位碳位間脫氫形成雙鍵，甚至更多雙鍵的不飽和脂酸。位碳位間脫氫形成雙鍵，甚至更多雙鍵的不飽和脂酸。 不飽和脂酸的生物合成途徑有氧化脫氫和不飽和脂酸的生物合成途徑有氧化脫氫和 -碳位氧化成碳位氧化成羥酸，再脫水兩種途徑。羥酸，再脫水兩種途徑。氧化脫氫途徑：這個途徑一般在脂酸的第氧化脫氫途徑：這個途徑一般在脂酸的第9和第和第10位碳位脫位碳位脫氫，例如硬脂酸由脂酰脫飽和酶（存在于微粒體內(nèi)，肝臟和脂氫，例如硬脂酸由脂酰脫飽和酶（存在于微粒體內(nèi)，肝臟和脂肪組織含此酶較多）催化即生成油酸：肪組織含此酶較多）催化即生成油酸：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝 -氧化

23、、脫水途徑：氧化、脫水途徑： 這一途徑是先在飽和脂酸的這一途徑是先在飽和脂酸的 -碳位氧化成羥酸，在碳位氧化成羥酸，在 、 - 碳位間脫水形成雙鍵。再經(jīng)碳鏈延長作用即可得油酸。碳位間脫水形成雙鍵。再經(jīng)碳鏈延長作用即可得油酸。生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝3、脂肪的合成：、脂肪的合成：并非游離的甘油與游離脂肪酸合成脂肪：并非游離的甘油與游離脂肪酸合成脂肪：直接合成脂肪的原料直接合成脂肪的原料-磷酸甘油或磷酸二羥丙酮磷酸甘油或磷酸二羥丙酮脂酰脂酰CoA合成過程：合成過程：見下一頁圖見下一頁圖生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝生物化學生物化學08-脂

24、類代謝脂類代謝脂肪代謝小結：脂肪代謝小結：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝脂肪代謝和糖代謝的關系延胡索酸延胡索酸琥珀酸琥珀酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸3-磷酸甘油磷酸甘油三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)乙醛酸乙醛酸循環(huán)循環(huán)甘油甘油乙酰乙酰 CoA三酰三酰甘油甘油脂肪酸脂肪酸 氧氧化化 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸丙酮酸合合成成植物和植物和微生物微生物生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝三、磷脂代謝三、磷脂代謝磷脂（廣義）磷脂（廣義）甘油醇磷脂（狹義的甘油醇磷脂（狹義的“磷脂磷脂”）：以甘油為基礎）：以甘油為基礎鞘氨醇磷脂：不含甘油，以鞘氨醇為基礎。包鞘氨醇磷脂：不含甘油，以鞘氨醇為基礎。包 括鞘磷脂、鞘糖脂。括鞘磷脂、鞘糖脂。本節(jié)主要介紹甘油醇磷脂類本節(jié)主要介紹甘油醇磷脂類 狹義的磷脂代謝。狹義的磷脂代謝。磷脂的結構通式：磷脂的結構通式：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝（一）磷脂的分解代謝（一）磷脂的分解代謝、磷脂酶及其作用部位：、磷脂酶及其作用部位： 生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝2、磷脂酶的作用產(chǎn)物：、磷脂酶的作用產(chǎn)物：生物化學生物化學08-脂類代謝脂類代謝（二）磷脂的合成代謝：（二）磷脂的合成代謝： 1、甘油