生物化學(xué)第九章脂類物質(zhì)的合成與分解

生物化學(xué)第九章脂類物質(zhì)的合成與分解第1頁/共58頁按其生物學(xué)功能分為：

貯存脂質(zhì)：酯酰甘油、蠟等；是能源物質(zhì)。

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；是激素、維生素前體。第2頁/共58頁第一節(jié)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：

單純脂類：酯酰甘油、蠟等。

復(fù)合脂類：磷脂、糖脂、硫脂等。

異戊二烯脂：萜類、類固醇。第3頁/共58頁一、脂肪酸由一條線性的長碳氫鏈（疏水尾）和一個末端羧基（親水頭）組成的羧酸。通常為C4～C36（數(shù)字表示碳鏈的碳原子數(shù)）。第4頁/共58頁按碳氫鏈是否含雙鍵，可分為：

飽和脂肪酸：軟脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。

不飽和脂肪酸

單不飽和脂肪酸：棕櫚油酸(16:1)

多不飽和脂肪酸：亞油酸(18:2)、DHA第5頁/共58頁二、單純脂類由脂肪酸和醇（甘油或高級一元醇）形成的酯。根據(jù)醇基不同，可分為?；视秃拖?。1.甘油三酯第6頁/共58頁2.蠟第7頁/共58頁三、復(fù)合脂類磷脂復(fù)合脂類包括磷脂、糖脂、硫脂等。第8頁/共58頁第二節(jié)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oA后才能合成脂肪。第9頁/共58頁第10頁/共58頁一、磷酸甘油的生物合成磷酸甘油脫氫酶甘油激酶3-磷酸甘油第11頁/共58頁二、脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成可分為3個過程：

1.飽和脂肪酸的從頭合成

2.脂肪酸碳鏈的延長

3.脂肪酸鏈去飽和第12頁/共58頁㈠、飽和脂肪酸的從頭合成以乙酰CoA為原料，可合成16C及以下的飽和脂肪酸。動物體在細胞液中進行；植物體在葉綠體或前質(zhì)體進行。1.參與合成的兩種酶系統(tǒng)⑴乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)楸釂熙oA。⑵脂肪酸合酶系統(tǒng)：依次發(fā)生反應(yīng)，催化脂酰ACP的形成。第13頁/共58頁生物素羧化酶生物素羧基載體蛋白羧基轉(zhuǎn)移酶乙酰CoA羧化酶第14頁/共58頁脂肪酸合酶系統(tǒng)ACP：酰基載體蛋白MT：丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶KR：β-酮脂酰ACP還原酶HD：β-羥脂酰ACP脫水酶ER：烯脂酰ACP還原酶AT：乙酰CoA-ACP脂?；D(zhuǎn)移酶KS：β-酮脂酰ACP合酶第15頁/共58頁2.合成原料乙酰CoA的準備

乙酰CoA的來源：線粒體內(nèi)的丙酮酸氧化脫羧、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化。

乙酰CoA的轉(zhuǎn)運：通過“檸檬酸穿梭”從線粒體轉(zhuǎn)運到胞液。⑴

乙酰CoA的來源及轉(zhuǎn)運第16頁/共58頁

乙酰CoA的轉(zhuǎn)運：“檸檬酸循環(huán)”每次循環(huán)產(chǎn)生1分子NADPH第17頁/共58頁⑵

丙二酸單酰CoA的合成此反應(yīng)不可逆，是合成脂肪的限速步驟，檸檬酸是激活劑。脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰CoA以外，所有乙酰CoA原料都要先羧化成丙二酸單酰CoA。乙酰CoA羧化酶第18頁/共58頁生物素羧化酶羧基轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰CoA第19頁/共58頁3.脂肪酸的從頭合成乙酰CoA乙酰-S-E乙酰基轉(zhuǎn)移酶①乙?；D(zhuǎn)移反應(yīng)第20頁/共58頁②丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)丙二酸單酰CoA丙二酸單酰ACPACP丙二酸單?；D(zhuǎn)移酶第21頁/共58頁③縮和反應(yīng)β-酮脂酰ACP合成酶第22頁/共58頁④還原反應(yīng)β-酮脂酰ACP還原酶第23頁/共58頁⑤脫水反應(yīng)β-羥脂酰ACP脫水酶第24頁/共58頁⑥再次還原烯脂酰ACP還原酶第25頁/共58頁第26頁/共58頁乙酰乙酰ACP縮和反應(yīng)首次還原β-羥丁酰ACP脫水反應(yīng)巴豆酰ACP再次還原丁酰ACP丙二酸單酰CoA?；D(zhuǎn)移第27頁/共58頁⑦

水解或硫解反應(yīng)棕櫚酰ACP+H2O棕櫚酸+ACP-SH硫解酶棕櫚酰ACP+HSCoA棕櫚酰CoA+ACP-SH硫酯酶第28頁/共58頁由于β-酮脂酰ACP合酶只對2C～14C的酯酰具有催化活性，故從頭合成途徑只能合成16C及以下的飽和脂酰ACP。β-酮脂酰ACP合成酶第29頁/共58頁由乙酰CoA從頭合成棕櫚酸的總反應(yīng)式為：8CH3CO-SCoA+7ATP+14(NAPH+H+)+H2O

CH3(CH2)14COOH+8CoA-SH+7ADP+14NADP++7Pi第30頁/共58頁

NAPH的來源：第31頁/共58頁單不飽和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的參與。脂肪酸鏈去飽和第32頁/共58頁必需脂肪酸：由于動物機體缺乏△9以上的脫飽和酶，不能合成對其生理活動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，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。第33頁/共58頁三、脂肪的生物合成3-磷酸甘油酯酰CoA第34頁/共58頁第35頁/共58頁第三節(jié)脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化一、脂肪的水解第36頁/共58頁二、甘油的降解與轉(zhuǎn)化磷酸二羥丙酮是糖酵解途徑的一個中間產(chǎn)物，它可以沿著糖酵解途徑的逆過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，再進入三羧酸循環(huán)被完全氧化。第37頁/共58頁甘油代謝第38頁/共58頁三、脂肪酸降解與轉(zhuǎn)化β氧化乙酰CoA

α氧化ω氧化TCA———ATP等——————

酮體乙醛酸循環(huán)

糖2.

脂肪酸氧化方式有三種：1.Knoop實驗第39頁/共58頁㈠、脂肪酸的β氧化是指脂肪酸在一系列酶作用下，在α-碳原子和β-碳原子之間發(fā)生斷裂，β碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2個碳原子的乙酰CoA和較原來少了兩個碳原子的脂肪酸的過程。β氧化在線粒體內(nèi)進行，植物還可以在乙醛酸體中進行。第40頁/共58頁1.脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成脂肪酸的活化在細胞質(zhì)中進行第41頁/共58頁第42頁/共58頁2.脂酰CoA進入線粒體——肉毒堿穿梭

第43頁/共58頁肉堿參與下脂肪轉(zhuǎn)入線粒體的簡要過程第44頁/共58頁3.β氧化途徑脂酰CoA在線粒體的基質(zhì)中進行氧化分解。每進行一次-氧化，需要經(jīng)過脫氫、水化、再脫氫和硫解四步反應(yīng)，同時釋放出1分子乙酰CoA。反應(yīng)產(chǎn)物是比原來的脂酰CoA減少了2個碳的新的脂酰CoA。如此反復(fù)進行，直至脂酰CoA全部變成乙酰CoA。第45頁/共58頁①脫氫②水化脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-反烯脂酰CoA-羥脂酰CoA第46頁/共58頁羥③再脫氫④硫解-羥脂酰CoA-酮脂酰CoA-酮脂酰CoA乙酰CoA第47頁/共58頁第48頁/共58頁第49頁/共58頁第50頁/共58頁4.能量計算脂肪酸的完全氧化可以產(chǎn)生大量的能量。例如軟脂酸（含16碳）經(jīng)過7次-氧化，可以生成8個乙酰CoA，每一次-氧化，還將生成1分子FADH2和1分子NADH。C15H31COOH+8CoA-SH+ATP+7FAD+7NAD++7H2O8CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+第51頁/共58頁8CH3CO-SCoA10×8＝80ATP7FAD1.5×7＝10.5ATP7NADH+7H+2.5×7＝17.5ATP活化消耗：-2個高能磷酸鍵凈生成：108-2＝106ATP軟脂酸燃燒熱值為9790KJ能量利用率＝106×30.54/9790=33.1%第52頁/共58頁第53頁/共58頁㈡、脂肪酸的α氧化是指脂肪酸在一些酶催化下，其α碳原子發(fā)生氧化，生成一分子CO2和比原來少了一個碳原子的脂肪酸的過程。㈢、脂肪酸的ω氧化是指脂肪酸的末端甲基（ω端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)棣亓u脂酸，繼而再氧化為α,ω-二羧酸的過程。第54頁/共58頁羥脂酰CoA變位酶烯脂酰CoA異構(gòu)酶㈣、不飽和脂肪酸的氧化第55頁/共58頁

從頭合成β氧化細胞中部位細胞質(zhì)線粒體酶系6種酶組成的多酶復(fù)合體4種酶分散存在?；d體ACPCoA二碳片段丙二酸單酰CoA乙酰CoA電子供體（受體）NADPHFAD、NAD+循環(huán)縮合、還原、脫水、還原脫氫、水化、脫氫、硫解β-羥脂酰基構(gòu)型D型L型底物穿梭機制檸檬酸穿梭肉堿穿梭方向甲基到羧基羧基到甲基總反應(yīng)8CH3CO-SCoA+7ATP+14(NADPH+H+)+H2O

C15H31COOH+8CoA-SH+7ADP+

7Pi+14NADP+C15H31COOH+8CoA-SH+ATP+7FAD+7NAD++7H2O

8CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+軟脂酸從頭合成與β氧化的區(qū)別第