生物化學(xué)第九章 脂類物質(zhì)的合成與分解ppt課件

1、 按其生物學(xué)功能分為：按其生物學(xué)功能分為： 貯存脂質(zhì)：酯酰甘油、蠟等；是能源物質(zhì)。貯存脂質(zhì)：酯酰甘油、蠟等；是能源物質(zhì)。 結(jié)構(gòu)脂質(zhì)：磷脂等；生物膜的骨架成分。結(jié)構(gòu)脂質(zhì)：磷脂等；生物膜的骨架成分。 活性脂質(zhì)：萜類化合物、甾醇類化合物；活性脂質(zhì)：萜類化合物、甾醇類化合物； 是激素、維生素前體。是激素、維生素前體。第一節(jié)第一節(jié) 生物體內(nèi)的脂類物質(zhì)生物體內(nèi)的脂類物質(zhì) 按其化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)分為：按其化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)分為： 單純脂類：酯酰甘油、蠟等。單純脂類：酯酰甘油、蠟等。 復(fù)合脂類：磷脂、糖脂、硫脂等。復(fù)合脂類：磷脂、糖脂、硫脂等。 異戊二烯脂：萜類、類固醇。異戊二烯脂：萜類、類固醇。一、脂肪酸一、脂肪酸

2、 由一條線性的長(zhǎng)碳由一條線性的長(zhǎng)碳?xì)滏準(zhǔn)杷埠蜌滏準(zhǔn)杷埠鸵粋€(gè)末端羧基親一個(gè)末端羧基親水頭組成的羧酸。水頭組成的羧酸。通 常 為通 常 為 C 4 C 3 6數(shù)字表示碳鏈的數(shù)字表示碳鏈的碳原子數(shù)）。碳原子數(shù)）。 按碳?xì)滏準(zhǔn)欠窈p鍵，可分為：按碳?xì)滏準(zhǔn)欠窈p鍵，可分為： 飽和脂肪酸：軟脂酸飽和脂肪酸：軟脂酸(16:0)、硬脂酸、硬脂酸(18:0)。 不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸 單不飽和脂肪酸：棕櫚油酸單不飽和脂肪酸：棕櫚油酸(16:1) 多不飽和脂肪酸：亞油酸多不飽和脂肪酸：亞油酸(18:2)、DHA二、單純脂類二、單純脂類 由脂肪酸和醇甘油或高級(jí)一元醇形成的酯。由脂肪酸和醇甘油或高級(jí)一元醇形成的

3、酯。根據(jù)醇基不同，可分為?；视秃拖?。根據(jù)醇基不同，可分為?；视秃拖?。1. 甘油三酯甘油三酯2. 蠟蠟三、復(fù)合脂類三、復(fù)合脂類磷脂磷脂 復(fù)合脂類包括磷脂、糖復(fù)合脂類包括磷脂、糖脂、硫脂等。脂、硫脂等。第二節(jié)第二節(jié) 脂肪的生物合成脂肪的生物合成 脂肪由甘油和脂肪酸經(jīng)酶促反應(yīng)而合成脂肪由甘油和脂肪酸經(jīng)酶促反應(yīng)而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必須轉(zhuǎn)變的，但二者不能直接合成脂肪，必須轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨问降牧姿岣视秃椭榛罨问降牧姿岣视秃椭oA后才能后才能合成脂肪。合成脂肪。一、磷酸甘油的生物合成一、磷酸甘油的生物合成磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶甘油激酶甘油激酶3-磷酸甘油磷酸甘油二、脂肪酸的生物

4、合成二、脂肪酸的生物合成 脂肪酸的生物合成可分為脂肪酸的生物合成可分為3個(gè)過(guò)程：個(gè)過(guò)程： 1. 飽和脂肪酸的從頭合成飽和脂肪酸的從頭合成 2. 脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng)脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng) 3. 脂肪酸鏈去飽和脂肪酸鏈去飽和、飽和脂肪酸的從頭合成、飽和脂肪酸的從頭合成 以乙酰以乙酰CoA為原料，可合成為原料，可合成16C及以下的飽和及以下的飽和脂肪酸。動(dòng)物體在細(xì)胞液中進(jìn)行；植物體在葉綠脂肪酸。動(dòng)物體在細(xì)胞液中進(jìn)行；植物體在葉綠體或前質(zhì)體進(jìn)行。體或前質(zhì)體進(jìn)行。1. 參與合成的兩種酶系統(tǒng)參與合成的兩種酶系統(tǒng) 乙酰乙酰CoA羧化酶：催化乙酰羧化酶：催化乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)楸徂D(zhuǎn)變?yōu)楸釂熙熙oA。 脂肪酸合

5、酶系統(tǒng)：依次發(fā)生反應(yīng)，催化脂酰脂肪酸合酶系統(tǒng)：依次發(fā)生反應(yīng)，催化脂酰ACP的形成。的形成。生物素羧化酶生物素羧化酶生物素羧基生物素羧基載體蛋白載體蛋白羧基轉(zhuǎn)移酶羧基轉(zhuǎn)移酶乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶脂肪酸合酶系統(tǒng)脂肪酸合酶系統(tǒng)ACP：?；d體蛋白：?；d體蛋白MT：丙二酸單酰：丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶KR：-酮脂酰酮脂酰ACP還原酶還原酶HD： -羥脂酰羥脂酰ACP脫水酶脫水酶ER：烯脂酰：烯脂酰ACP還原酶還原酶AT：乙酰：乙酰CoA-ACP脂酰基轉(zhuǎn)移酶脂?；D(zhuǎn)移酶KS： -酮脂酰酮脂酰ACP合酶合酶2. 合成原料乙酰合成原料乙酰CoA的準(zhǔn)備的準(zhǔn)備 乙酰乙酰CoA的來(lái)源：線粒體內(nèi)的

6、丙酮酸氧化脫羧、的來(lái)源：線粒體內(nèi)的丙酮酸氧化脫羧、脂肪酸脂肪酸氧化、氨基酸氧化。氧化、氨基酸氧化。 乙酰乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)：經(jīng)過(guò)的轉(zhuǎn)運(yùn)：經(jīng)過(guò)“檸檬酸穿梭檸檬酸穿梭從線粒從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)到胞液。體轉(zhuǎn)運(yùn)到胞液。 乙酰乙酰CoA的來(lái)源及轉(zhuǎn)運(yùn)的來(lái)源及轉(zhuǎn)運(yùn) 乙酰乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)：的轉(zhuǎn)運(yùn)：“檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)”每次循環(huán)產(chǎn)生每次循環(huán)產(chǎn)生1分子分子NADPH 丙二酸單酰丙二酸單酰CoA的合成的合成此反應(yīng)不可逆，是合成脂肪的限速步驟，此反應(yīng)不可逆，是合成脂肪的限速步驟，檸檬酸是激活劑。檸檬酸是激活劑。 脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰CoA以外，所以外，所有乙酰有乙酰CoA原料都要先羧化

7、成丙二酸單酰原料都要先羧化成丙二酸單酰CoA。乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶生物素羧化酶生物素羧化酶羧基轉(zhuǎn)移酶羧基轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰丙二酸單酰CoA3. 脂肪酸的從頭合成脂肪酸的從頭合成 乙酰乙酰CoA乙酰乙酰-S-E乙?；D(zhuǎn)移酶乙?；D(zhuǎn)移酶乙?；D(zhuǎn)移反應(yīng)乙酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)丙二酸單酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)丙二酸單酰丙二酸單酰CoA丙二酸單酰丙二酸單酰ACPACPACP丙二酸單丙二酸單?；D(zhuǎn)移酶?；D(zhuǎn)移酶縮和反應(yīng)縮和反應(yīng)-酮脂酰酮脂酰ACPACP合成酶合成酶還原反應(yīng)還原反應(yīng)-酮脂酰酮脂酰ACPACP還原酶還原酶脫水反應(yīng)脫水反應(yīng)-羥脂酰羥脂酰ACPACP脫水酶脫水酶再次還原再次還原烯脂酰烯脂酰ACP

8、ACP還原酶還原酶乙酰乙酰乙酰乙酰ACP縮和反應(yīng)縮和反應(yīng)首次還原首次還原-羥丁酰羥丁酰ACP脫水反應(yīng)脫水反應(yīng)巴豆酰巴豆酰ACP再次還原再次還原丁酰丁酰ACP丙二酸單酰丙二酸單酰CoA?；D(zhuǎn)移?；D(zhuǎn)移 水解或硫解反應(yīng)水解或硫解反應(yīng)棕櫚酰棕櫚酰ACP+H2O 棕櫚酸棕櫚酸+ACP-SH硫解酶硫解酶棕櫚酰棕櫚酰ACP+HSCoA 棕櫚酰棕櫚酰CoA+ACP-SH硫酯酶硫酯酶 由于由于-酮脂酰酮脂酰ACP合酶只對(duì)合酶只對(duì)2C14C的酯酰具有的酯酰具有催化活性，故從頭合成途徑只能合成催化活性，故從頭合成途徑只能合成16C及以下的及以下的飽和脂酰飽和脂酰ACP。-酮脂酰酮脂酰ACPACP合成酶合成酶由乙酰

9、CoA從頭合成棕櫚酸的總反應(yīng)式為：8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NAPH + H+ ) + H2O CH3(CH2)14COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 14 NADP+ + 7 Pi NAPH的來(lái)源：?jiǎn)尾伙柡椭舅岬暮铣尚枰獑尾伙柡椭舅岬暮铣尚枰狾2和和NADPH的參與。的參與。脂肪酸鏈去飽和脂肪酸鏈去飽和必需脂肪酸：由于動(dòng)物機(jī)體缺乏必需脂肪酸：由于動(dòng)物機(jī)體缺乏9 以上的脫飽以上的脫飽和酶，不能合成對(duì)其生理活動(dòng)十分重要的多不飽和酶，不能合成對(duì)其生理活動(dòng)十分重要的多不飽和脂肪酸，如亞油酸、亞麻油酸和花生四烯酸，和脂肪酸，如亞油酸、亞麻油酸和花生四烯

10、酸，它們必須從食物中獲得。這類不飽和脂肪酸稱為它們必須從食物中獲得。這類不飽和脂肪酸稱為必需脂肪酸。必需脂肪酸。三、脂肪的生物合成三、脂肪的生物合成3-磷酸甘油磷酸甘油酯酰酯酰CoA第三節(jié)第三節(jié) 脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化一、脂肪的水解一、脂肪的水解二、甘油的降解與轉(zhuǎn)化二、甘油的降解與轉(zhuǎn)化 磷酸二羥丙酮是糖酵解途徑的一個(gè)中間產(chǎn)物，磷酸二羥丙酮是糖酵解途徑的一個(gè)中間產(chǎn)物，它可以沿著糖酵解途徑的逆過(guò)程合成葡萄糖及糖它可以沿著糖酵解途徑的逆過(guò)程合成葡萄糖及糖原；也可以沿著糖酵解正常途徑形成丙酮酸，再原；也可以沿著糖酵解正常途徑形成丙酮酸，再進(jìn)入三羧酸循環(huán)被完全氧化。進(jìn)入三羧酸循環(huán)被完全

11、氧化。甘油代謝甘油代謝三、脂肪酸降解與轉(zhuǎn)化三、脂肪酸降解與轉(zhuǎn)化氧化氧化 乙酰乙酰CoA 氧化氧化氧化氧化TCA ATP等等 酮體酮體乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán) 糖糖2. 脂肪酸氧化方式有三種：脂肪酸氧化方式有三種：1. Knoop實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 是指脂肪酸在一系列酶作用下，在是指脂肪酸在一系列酶作用下，在-碳原子和碳原子和-碳原子之間發(fā)生斷裂，碳原子之間發(fā)生斷裂，碳原子被氧化成酮基，碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成然后裂解生成2個(gè)碳原子的乙酰個(gè)碳原子的乙酰CoA和較原來(lái)少了和較原來(lái)少了兩個(gè)碳原子的脂肪酸的過(guò)程。兩個(gè)碳原子的脂肪酸的過(guò)程。 氧化在線粒體內(nèi)進(jìn)行，植物還可以在乙醛酸氧

12、化在線粒體內(nèi)進(jìn)行，植物還可以在乙醛酸體中進(jìn)行。體中進(jìn)行。1. 脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoA的生成的生成 RCH2CH2CH2COOH + ATPRCH2CH2CH2COAMP + PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP CoASHRCH2CH2CH2COSCoA + AMP 脂肪酸的活化在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行脂肪酸的活化在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行2. 脂酰脂酰CoA進(jìn)入線粒體進(jìn)入線粒體肉毒堿穿梭肉毒堿穿梭 肉堿參與下脂肪轉(zhuǎn)入線粒體的簡(jiǎn)要過(guò)程肉堿參與下脂肪轉(zhuǎn)入線粒體的簡(jiǎn)要過(guò)程3. 氧化途徑氧化途徑 脂酰脂酰CoA在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行氧化分解。每在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行氧化分解。每進(jìn)行一次進(jìn)行一次

13、-氧化，需要經(jīng)過(guò)脫氫、水化、再脫氫氧化，需要經(jīng)過(guò)脫氫、水化、再脫氫和硫解四步反應(yīng)，同時(shí)釋放出和硫解四步反應(yīng)，同時(shí)釋放出1分子乙酰分子乙酰CoA。反。反應(yīng)產(chǎn)物是比原來(lái)的脂酰應(yīng)產(chǎn)物是比原來(lái)的脂酰CoA減少了減少了2個(gè)碳的新的脂個(gè)碳的新的脂酰酰CoA。如此反復(fù)進(jìn)行，直至脂酰。如此反復(fù)進(jìn)行，直至脂酰CoA全部變成全部變成乙酰乙酰CoA。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶 脫氫脫氫 水化水化RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶脂酰脂酰CoA , -反烯脂酰反烯脂酰CoA , -反烯脂酰反烯脂酰CoA

14、 -羥脂酰羥脂酰CoARCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+羥羥 再脫氫再脫氫 硫解硫解 -羥脂酰羥脂酰CoA -酮脂酰酮脂酰CoARCH2CCH COSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶 -酮脂酰酮脂酰CoA乙酰乙酰CoA4. 能量計(jì)算能量計(jì)算 脂肪酸的完全氧化可以產(chǎn)生大量的能量。例如軟脂肪酸的完全氧化可以產(chǎn)生大量的能量。例如軟脂酸含脂酸含16碳經(jīng)過(guò)碳經(jīng)過(guò)7次次-氧化，可以生成氧化，可以生成8個(gè)乙酰個(gè)乙酰CoA，每一次，每一次-氧化，還將生成氧化，還將生成1分子分子FADH2和和1分分子子NADH

15、。 C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ 8 CH3CO-SCoA 108 80 ATP 7 FAD 1.5710.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5717.5 ATP活化消耗：活化消耗：-2個(gè)高能磷酸鍵個(gè)高能磷酸鍵凈生成：凈生成：108 - 2106 ATP 軟脂酸燃燒熱值為軟脂酸燃燒熱值為 9790 KJ能量利用率能量利用率10630.54 / 9790 =33.1% 、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 是指脂肪酸在一些酶

16、催化下，其是指脂肪酸在一些酶催化下，其碳原子發(fā)生碳原子發(fā)生氧化，生成一分子氧化，生成一分子CO2和比原來(lái)少了一個(gè)碳原子和比原來(lái)少了一個(gè)碳原子的脂肪酸的過(guò)程。的脂肪酸的過(guò)程。、脂肪酸的、脂肪酸的氧化氧化 是指脂肪酸的末端甲基是指脂肪酸的末端甲基端經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)槎私?jīng)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榱u脂酸，繼而再氧化為羥脂酸，繼而再氧化為,-二羧酸的過(guò)程。二羧酸的過(guò)程。羥脂酰羥脂酰CoA變位酶變位酶烯脂酰烯脂酰CoA異構(gòu)酶異構(gòu)酶、不飽和脂肪酸的氧化、不飽和脂肪酸的氧化從頭合成從頭合成氧化氧化細(xì)胞中部位細(xì)胞中部位細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)線粒體線粒體酶酶系系6種酶組成的多酶復(fù)合體種酶組成的多酶復(fù)合體4種酶分散存在種酶分散存在?；d體?；d

17、體ACPCoA二碳片段二碳片段丙二酸單酰丙二酸單酰CoA乙酰乙酰CoA電子供體（受體）電子供體（受體）NADPHFAD、NAD+循環(huán)循環(huán)縮合、還原、脫水、還原縮合、還原、脫水、還原脫氫、水化、脫氫、硫解脫氫、水化、脫氫、硫解-羥脂?；鶚?gòu)型羥脂?；鶚?gòu)型D型型L型型底物穿梭機(jī)制底物穿梭機(jī)制檸檬酸穿梭檸檬酸穿梭肉堿穿梭肉堿穿梭方向方向甲基到羧基甲基到羧基羧基到甲基羧基到甲基總反應(yīng)總反應(yīng)8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NADPH + H+ ) + H2O C15H31COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+軟脂酸從頭合成與軟脂酸從頭合成與氧化的區(qū)別氧化的區(qū)別1. 1. 試計(jì)算試計(jì)算1mol1mol硬脂酸硬脂酸18C18C完全氧