第九章脂類(lèi)代謝

1、第九章第九章 脂類(lèi)代謝脂類(lèi)代謝一、脂肪的水解一、脂肪的水解二、甘油的分解二、甘油的分解 三三 、 脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 生物體內(nèi)的脂肪酸還可以進(jìn)一步的氧化生物體內(nèi)的脂肪酸還可以進(jìn)一步的氧化分解，有分解，有-氧化，氧化，-氧化和氧化和-氧化等方式。氧化等方式。其中最主要的是其中最主要的是-氧化。氧化。（一）（一） -氧化氧化19世紀(jì)末，人們開(kāi)始探討脂肪酸的降解方式。1904年德國(guó)Knoop： 苯脂酸 喂狗馬尿酸CO-NH-CH2-COOHCOOHCH2 COOH苯乙尿酸CH2-CO-NH-CH2-COOH奇數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上奇數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上偶數(shù)碳原子的脂肪酸連

2、接到苯環(huán)上偶數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上 Knoop推測(cè)：動(dòng)物體內(nèi)在進(jìn)行脂肪酸降解時(shí)，是成對(duì)的切下，而不是單個(gè)切下。他認(rèn)為二碳單位是乙酸。 直到1951年才確定脫下的二碳單位是乙酰輔酶A，并闡明-氧化氧化的機(jī)理。v-氧化：氧化：v 是指脂肪酸在一系列酶的作用下，是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子碳原子被氧化成酮基，在被氧化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之間發(fā)生碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂解生成一個(gè)二碳片段乙酰輔酶斷裂，每次裂解生成一個(gè)二碳片段乙酰輔酶A A 和比和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰輔酶原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰輔酶A A的過(guò)程。的過(guò)程。vCHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2

3、 2-CH-CH2 2-COOH-COOH碳碳碳碳 定位：線粒體定位：線粒體1 1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活長(zhǎng)鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰上的脂酰CoACoA合成酶在合成酶在ATPATP、CoASHCoASH、MyMy2+2+存存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoACoA。 消耗兩個(gè)高能磷酸鍵消耗兩個(gè)高能磷酸鍵v2 2、脂肪酸的穿膜（脂酰、脂肪酸的穿膜（脂酰CoACoA進(jìn)入線粒體）進(jìn)入線粒體） 脂肪酸活化在細(xì)

4、胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒體內(nèi)才能代謝。 3 3、-氧化歷程氧化歷程（1）脫氫 脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶（2）加水（水合反應(yīng)） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-羥脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂

5、酰CoA脫氫酶（3）再脫氫 L-羥脂酰CoA在L-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子與羥基上的氫原子生成-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生 1分子乙酰CoA和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+RCH2CCHCOSCoAORC

6、H2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶 -氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子被氧碳原子被氧化成酮基，在化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂解生成一個(gè)二碳片段乙酰輔酶解生成一個(gè)二碳片段乙酰輔酶A 和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰輔酶脂酰輔酶A的過(guò)程。的過(guò)程。v 4 4、 氧化的能量計(jì)算： 脂肪酸氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為n的脂肪酸進(jìn)行氧化，則需要作（n/21）次循環(huán)才能完全分解為n/2個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生（n/21）個(gè)NADH和（n/21）個(gè)

7、FADH2；生成的乙酰CoA通過(guò)TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過(guò)呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數(shù)量為： 以軟脂酸（16C）為例計(jì)算其完全氧化所生成的ATP分子數(shù)：20125 . 15 . 212nn1062102165 . 15 . 21216（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式v脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化v脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化v不飽和脂肪酸的分解不飽和脂肪酸的分解脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 最初在植物中發(fā)現(xiàn)，作用于游離脂肪酸的碳原子上，每次分解出一個(gè)一碳單位CO2少一個(gè)碳原子的脂肪酸。脂肪酸的脂肪

8、酸的 - -氧化氧化 是指末端甲基發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變成二羧酸，之后兩頭進(jìn)行氧化。CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH COOH-CH-COOH COOH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH-COOH動(dòng)物體內(nèi)動(dòng)物體內(nèi)1212個(gè)碳以下的脂肪酸通過(guò)這種方式降解。個(gè)碳以下的脂肪酸通過(guò)這種方式降解。乙酰乙酰CoA的去路的去路1 1、進(jìn)入進(jìn)入TCATCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的量的ATPATP。2 2、生成酮體參與代謝（動(dòng)物體內(nèi)）、生成酮體參與代謝（動(dòng)物體內(nèi)） 脂肪酸脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰氧化產(chǎn)生的乙

9、酰CoACoA，在肌肉細(xì)胞，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入中可進(jìn)入TCATCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸、乙酸、D-D-羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱(chēng)為酮體。羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱(chēng)為酮體。3 3、油料種子中，乙酰輔酶、油料種子中，乙酰輔酶A A還可以轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)。還可以轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)。4 4、作為脂肪酸和膽固醇合成的原料。、作為脂肪酸和膽固醇合成的原料。 乙醛酸循環(huán)乙酰輔酶A+草酰乙酸 檸檬酸+輔酶A檸檬酸 異檸檬酸異檸檬酸 乙醛酸+琥珀酸（異檸檬酸裂合酶）乙醛酸+乙酰輔酶A 蘋(píng)果酸（蘋(píng)果酸合酶）蘋(píng)

10、果酸 草酰乙酸總結(jié)果：2乙酰輔酶A 琥珀酸+輔酶A可以實(shí)現(xiàn)由脂肪轉(zhuǎn)化為糖。酮體的分解 肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進(jìn)一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運(yùn)送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織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CoA參加三羧酸循環(huán)。（一）（一） 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 生物機(jī)體內(nèi)脂類(lèi)的合成是十分活躍的，生物機(jī)體內(nèi)脂類(lèi)的合成是十分活躍的，特別是在高等動(dòng)物的肝臟、脂肪組織和乳特別是在高等動(dòng)物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢(shì)。脂肪酸合成的碳源主要來(lái)自腺中占優(yōu)勢(shì)。脂肪酸合成的碳源主要來(lái)自糖酵解產(chǎn)生的乙酰糖酵解產(chǎn)生的乙酰

11、CoACoA。脂肪酸合成步驟與。脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟有不同之處。脂肪酸的生物氧化降解步驟有不同之處。脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要COCO2 2和檸檬酸和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成1 1、原料準(zhǔn)備、原料準(zhǔn)備2 2、合成階段、合成階段3 3、延長(zhǎng)階段、延長(zhǎng)階段4 4、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成1 1、原料的準(zhǔn)備、原料的準(zhǔn)備乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA（在細(xì)胞液中進(jìn)行），由乙酰CoA羧化酶催化，輔基為生物素，是一個(gè)不可逆反應(yīng)。 乙酰CoA羧化酶可分成三個(gè)

12、不同的亞基：丙二酸單酰CoA的合成乙酰CoA羧化酶生物素HOOC-CH2-CO SCoA + ADP + PiCH3-CO SCoA + HCO3- + ATP乙酰CoA羧化酶: 限速酶 解聚解聚: 無(wú)活性無(wú)活性多聚體多聚體: 有活性有活性檸檬酸檸檬酸: 促進(jìn)促進(jìn)長(zhǎng)鏈脂肪酰長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA: 抑制抑制丙二酸單酰丙二酸單酰CoA是二碳單位的直接供體是二碳單位的直接供體乙酰CoA的穿膜轉(zhuǎn)運(yùn)： 檸檬酸穿梭系統(tǒng) 肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn) 2 2、合成階段、合成階段 以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細(xì)胞液中進(jìn)行）。催化該合成反應(yīng)的是一個(gè)多酶體系，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒(méi)有酶活性的脂?；d體蛋白（ACP）為中心，組

13、成一簇。v初始反應(yīng)v縮合反應(yīng) v還原反應(yīng) v脫水反應(yīng) v再還原反應(yīng) 至此，生成的丁酰-ACP比開(kāi)始的乙酰-ACP多了兩個(gè)碳原子；然后丁酰基再?gòu)腁CP上轉(zhuǎn)移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復(fù)以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應(yīng)，每次重復(fù)增加兩個(gè)碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經(jīng)過(guò)7次重復(fù)后合成軟脂酰-ACP，最后經(jīng)硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。 3 3、延長(zhǎng)階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）、延長(zhǎng)階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）生物體內(nèi)有兩種不同的酶系可以催化碳鏈的延長(zhǎng)，一是線粒體中的延長(zhǎng)酶系，另一個(gè)是粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的延長(zhǎng)酶系。v線粒體脂肪酸延長(zhǎng)酶系 以乙酰CoA為C2供體，

14、不需要?；d體，由軟脂酰CoA與乙酰CoA直接縮合。v內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長(zhǎng)酶系 用丙二酸單酰CoA作為C2的供體，NADPH作為H的供體，中間過(guò)程和脂肪酸合成酶系的催化過(guò)程相同。 脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng) O O | |R-CH2-CSCoA + HOOC-CH2-CSCoA O O | |R-CH2-C-CH2-CSCoA加氫N(xiāo)ADPH + H+NADP+ OH O | |R-CH2-CH-CH2-CSCoA縮合 O |R-CH2-CH=CH-CSCoA脫水H2O加氫N(xiāo)ADPH + H+NADP+ O |R-CH2-CH2-CH2-CSCoA4 4、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成 不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內(nèi)含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個(gè)不飽