脂類代謝的合成與分解

關(guān)于脂類代謝的合成與分解第1頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂類（lipids，或稱脂質(zhì)），是一類不溶于水而溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。第2頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂類按化學(xué)組成分類單純脂類（simplelipid）：由脂肪酸和醇（甘油或高級(jí)一元醇）形成的酯，如酰基甘油、蠟；復(fù)合脂類（complexlipid）：除脂肪酸與醇所組成的酯外，還含有其他成分，如磷脂、糖脂、硫脂等；異戊二烯脂：不含脂肪酸，如萜類、甾醇類（固醇類）化合物。FAFAFA

甘油FAFAPiX

甘油X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇等甘油三酯甘油磷脂第3頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月①貯存脂質(zhì)（storagelipid）：如脂酰甘油和蠟，是生物體的重要能源，且能量高度集中，所占體積最小；在機(jī)體表面的脂類還有防止機(jī)械損傷和熱量散發(fā)的保護(hù)作用；②結(jié)構(gòu)脂質(zhì)（structurallipid）：主要是磷脂，構(gòu)成生物膜的骨架；③活性脂質(zhì)（activelipid）：包括甾醇類和萜類化合物，是生物體內(nèi)某些生理活性物質(zhì)（如類固醇激素、脂溶性維生素）的前體。脂類物質(zhì)按生物學(xué)功能分類第4頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)生物體內(nèi)的脂類物質(zhì)

(了解）脂肪酸單純脂類復(fù)合脂類異戊二烯脂第5頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、脂肪酸脂肪酸（fattyacid，F(xiàn)A）是由一條線性長(zhǎng)的碳?xì)滏湥ㄊ杷玻┖鸵粋€(gè)末端羧基（親水頭）組成的羧酸。1.分類第6頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的共性1.一般為偶數(shù)碳原子；2.絕大多數(shù)不飽和脂肪酸中的雙鍵為順式；3.不飽和脂肪酸雙鍵位置有一定的規(guī)律性：?jiǎn)蜗┧岬碾p鍵位置一般在第9-10C之間；而多烯酸通常間隔3個(gè)C出現(xiàn)1個(gè)雙鍵；4.動(dòng)物的脂肪酸是直鏈的，所含雙鍵可多達(dá)6個(gè)；細(xì)菌中還含有支鏈的、羥基的和環(huán)丙基的脂肪酸；植物脂肪酸中有含炔基、環(huán)氧基、酮基等；5.脂肪酸分子的碳鏈越長(zhǎng)，熔點(diǎn)越高；不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)比同等鏈長(zhǎng)的飽和脂肪酸的熔點(diǎn)低。第7頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月飽和脂肪酸中每個(gè)單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)而整齊有序；不飽和脂肪酸存在雙鍵，可以產(chǎn)生剛性彎曲，因而存在扭曲的空間結(jié)構(gòu)。第8頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月習(xí)慣命名法：以脂肪酸的碳原子數(shù)、來源、性質(zhì)命名簡(jiǎn)寫符號(hào)：碳原子數(shù)：雙鍵數(shù)（雙鍵的位置）飽和脂肪酸：如軟脂酸（棕櫚酸），16：0；不飽和脂肪酸：如亞油酸，18：2（9，12）。硬脂酸十八烷酸花生酸二十烷酸油酸9-十八碳烯酸（順）2.命名系統(tǒng)命名法：以脂肪酸的碳原子數(shù)、雙鍵的位置命名第9頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)命名法：需標(biāo)示脂肪酸的碳原子數(shù)和雙鍵的位置。ω編碼體系：從脂肪酸的碳?xì)滏湹募谆计鹩?jì)算其碳原子順序?！骶幋a體系：從脂肪酸的羧基碳起計(jì)算碳原子的順序。CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH系編碼系編碼十六碳-7-烯酸十六碳-9-烯酸不飽和脂肪酸的命名第10頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月常見的不飽和脂肪酸第11頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月哺乳類動(dòng)物體內(nèi)的多不飽和脂肪酸均由相應(yīng)的母體脂肪酸衍生而來。哺乳類動(dòng)物不能合成ω-6及ω-3系多不飽和脂肪酸，因此，ω-6及ω-3系多不飽和脂肪酸為必需脂肪酸（essentialfattyacid）。必需脂肪酸是指機(jī)體需要，但自身不能合成，必須要靠食物提供的多不飽和脂肪酸。如亞油酸（18：2），α-亞麻酸（18：3）。第12頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、單純脂類?；视褪歉视团c脂肪酸所形成的酯。甘油三酯是（triglyceride）脂類中最豐富的一類，通常稱為脂肪或中性脂。其中不飽和脂肪酸較多時(shí)，在室溫下為液態(tài)，稱為油（oil）；若飽和脂肪酸較多時(shí)，在室溫下為固態(tài)，稱為脂（fat）。甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖甘油第13頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月磷酸甘油的生物合成脂肪酸的生物合成脂肪的生物合成第二節(jié)脂肪的生物合成第14頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、磷酸甘油的生物合成第15頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、脂肪酸的生物合成飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸碳鏈延長(zhǎng)去飽和生成不飽和脂肪酸第16頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸合成的原料：乙酰CoA（主要來自線粒體內(nèi)的丙酮酸氧化脫羧、脂肪酸β-氧化和氨基酸氧化等反應(yīng)）；細(xì)胞定位：細(xì)胞液中；線粒體中的乙酰CoA需通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)（或稱擰檬酸穿梭系統(tǒng)）運(yùn)到胞液中，才能供脂肪酸合成所需。酶：脂肪酸合成酶系催化。脂肪酸合成的直接產(chǎn)物：軟脂酸（16C）或16C以下的飽和脂肪酸。第17頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)—從線粒體到胞液①酵解②丙酮酸脫氫酶系③檸檬酸合酶④檸檬酸裂解酶⑤蘋果酸脫氫酶⑥蘋果酸酶(以NADP+為輔酶的蘋果酸脫氫酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶檸檬酸-丙酮酸循環(huán)第18頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.丙二酸單酰CoA的合成：在關(guān)鍵酶乙酰CoA羧化酶的催化下，將乙酰CoA羧化為丙二酸單酰CoA。反應(yīng)不可逆，是合成脂肪酸的限速步驟第19頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月乙酰CoA羧化酶大腸桿菌中，乙酰CoA羧化酶由三個(gè)亞基組成：生物素羧化酶（biotincarboxylase，BC）羧基轉(zhuǎn)移酶（carboxyltransferase，CT）生物素羧基載體蛋白（biotincarboxylcarrierprotein，BCCP）生物素在羧化反應(yīng)中起固定CO2

（以HCO3-形式）和轉(zhuǎn)移羧基的作用。第20頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.脂肪酸合成循環(huán)脂肪酸合成時(shí)碳鏈的縮合延長(zhǎng)過程是一循環(huán)反應(yīng)過程。每經(jīng)過一次循環(huán)反應(yīng)（縮合、還原、脫水、再還原），延長(zhǎng)兩個(gè)碳原子。合成反應(yīng)由脂肪酸合成酶系催化。第21頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式①乙酰CoA-ACP脂?；D(zhuǎn)移酶②β-酮脂酰ACP合成酶③丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶④β-酮脂酰ACP還原酶

⑤β-羥脂酰ACP脫水酶⑥β-烯脂酰ACP還原酶

在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一種由1分子?；d體蛋白（acylcarrierprotein,ACP）和6種酶單體所構(gòu)成的多酶復(fù)合體。第22頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月兩個(gè)階段：（1）?；D(zhuǎn)移階段；（2）循環(huán)階段：縮合、還原、脫水和再還原。第23頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月7乙酰CoA＋7CO2＋7ATP→7丙二酸單酰CoA+7ADP+7Pi8乙酰CoA＋14NADPH＋14H++7ATP→軟脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH+7ADP+7Pi軟脂酸合成的總反應(yīng)：7次循環(huán)乙酰CoA＋7丙二酸單酰CoA＋14NADPH＋14H+→軟脂酸＋7CO2＋8CoA-SH+14NADP+＋6H2O第25頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月合成起始物為乙酰CoA，與丙二酸單酰CoA（3C單位）提供的乙?；s合（同時(shí)釋CO2），使其烴鏈延長(zhǎng)2個(gè)碳原子，經(jīng)過還原-脫水-再還原的循環(huán)往復(fù)，脂肪酸的烴鏈不斷延長(zhǎng)。

大多數(shù)生物合成終產(chǎn)物為軟脂酸，這是由β-酮脂酰-ACP合成酶對(duì)鏈長(zhǎng)專一性所定的，該酶對(duì)C2-C14脂?；哂写呋钚?。脂肪酸從頭合成需要短的脂酰CoA作為引物，主要引物為乙酰CoA；逐漸增加的二碳單位來自丙二酸單酰CoA。還原劑NADPH+H+

由檸檬酸穿梭（乙酰CoA自線粒體運(yùn)送到細(xì)胞液的過程）及磷酸戊糖途徑提供。小結(jié)第26頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.

脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng)(了解)（二）飽和脂酸酸的碳鏈延長(zhǎng)

和不飽和脂肪酸的生成軟脂酰CoA生成后，可在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體經(jīng)脂肪酸碳鏈延長(zhǎng)酶系的催化作用下，形成更長(zhǎng)碳鏈的飽和脂肪酸。第27頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.不飽和脂肪酸的合成（了解）在去飽和酶系的作用下，在已合成的飽和脂肪酸中引入雙鍵的過程。第28頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月肝臟和脂肪組織是合成甘油三酯最活躍的組織。高等植物細(xì)胞中油體是合成和貯存甘油三酯的重要場(chǎng)所。微生物含甘油三酯較少。高等動(dòng)植物合成甘油三酯需要兩種主要前體，即3-磷酸甘油和脂酰CoA

。三、脂肪（甘油三酯）的生物合成

第29頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的活化第30頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月甘油三酯（脂肪）的合成途徑第31頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化甘油三酯的分子結(jié)構(gòu)

脂肪的水解甘油的分解與轉(zhuǎn)化脂肪酸的降解與轉(zhuǎn)化第32頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月一、脂肪的水解（了解）在動(dòng)物消化道內(nèi)有脂肪酶，分解食物中的脂肪，在被吸收之前約95%脂肪被水解。植物的脂肪酶存在于脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中，油料種子發(fā)芽時(shí)，貯藏在種子內(nèi)的脂肪在脂肪酶作用下發(fā)生分解，供幼苗生長(zhǎng)之需。第33頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月二、甘油的分解與轉(zhuǎn)化上述反應(yīng)過程中，實(shí)線為甘油的分解，虛線為甘油的合成。第34頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的-氧化

α-氧化

ω-氧化

三、脂肪酸的降解與轉(zhuǎn)化第35頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）脂肪酸的-氧化

概念：脂肪酸在體內(nèi)氧化時(shí)在羧基端的β-碳原子上進(jìn)行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個(gè)二碳單位，即乙酰CoA，該過程稱作β-氧化。組織：除腦組織外，大多數(shù)組織均可進(jìn)行，其中肝、肌肉最活躍。第36頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)證據(jù)：1904年F.Knoop用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗，根據(jù)尿中產(chǎn)物，推導(dǎo)出了β-氧化學(xué)說。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：第37頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月ba脂肪酸的分解氧化是從羧基端β-碳原子，碳鏈逐次斷裂下一個(gè)2C單位第38頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月1.脂肪酸的活化：線粒體外的脂酰CoA合成酶（硫激酶）催化脂肪酸與CoA-SH生成活化的脂酰CoA。反應(yīng)不可逆注意：消耗了一個(gè)ATP分子中的2個(gè)高能鍵第39頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月2.脂酰CoA進(jìn)入線粒體脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質(zhì)內(nèi)，但胞漿中活化的長(zhǎng)鏈脂酰CoA（12C以上）卻不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿（肉毒堿，carnitine）結(jié)合成脂酰肉堿才能進(jìn)入線粒體基質(zhì)內(nèi)。反應(yīng)由兩種肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉堿(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O脂酰肉堿第40頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月

此過程為脂肪酸β-氧化的限速步驟肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰輔酶A進(jìn)入線粒體第41頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月3.

-氧化途徑：由四個(gè)連續(xù)的酶促反應(yīng)組成：①脫氫；②水化；③再脫氫；④硫解。第42頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月-氧化循環(huán)的反應(yīng)過程第43頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸的-氧化過程第44頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月4.脂肪酸β-氧化的能量生成1分子軟脂酸（16C）活化生成的軟脂酰CoA經(jīng)7次β-氧化，總反應(yīng)式如下:

軟脂酸+8CoA-SH+7FAD+7NAD++7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7NADH+7H+1分子軟脂酸徹底氧化共生成:(1.5×7)+(2.5×7)+(10×8)=108分子ATP減去脂肪酸活化時(shí)消耗ATP的2個(gè)高能磷酸鍵凈生成106分子ATP。第45頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月β-氧化小結(jié)1.脂肪酸的β-氧化主要在線粒體中進(jìn)行。2.脂肪酸僅需一次活化，其代價(jià)是消耗2分子ATP。（活化在線粒體外）3.除脂酰CoA合成酶外，其余所有酶都屬于線粒體酶（即β-氧化的酶系存在于線粒體）。4.β-氧化起始于脂酰CoA，包括氧化（脫氫）、水化、氧化（脫氫）、硫解等重要步驟。5.每循環(huán)一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子減少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。第46頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月脂肪酸合成與β-氧化比較區(qū)別點(diǎn)合成β-氧化細(xì)胞中發(fā)生部位細(xì)胞液線粒體?；d體ACP-SHCoA-SH二碳片段的加入與裂解方式丙二酸單酰CoA乙酰CoA電子供體或受體NADPH+H+FAD、NAD+參與酶類六種酶和一個(gè)蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物四種酶原料轉(zhuǎn)運(yùn)方式檸檬酸-丙酮酸循環(huán)肉堿穿梭系統(tǒng)對(duì)二氧化碳和檸檬酸的需求要求不要求能量變化消耗7個(gè)ATP和14NADPH+H+產(chǎn)生106個(gè)ATP反應(yīng)歷程縮合→還原

→脫水→再還原

脫氫

→水化→再脫氫

→硫解第47頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月奇數(shù)碳脂肪酸CH3CH2CO~CoA

羧化酶（ATP、生物素）CO2D-甲基丙二酰CoAL-甲基丙二酰CoA消旋酶變位酶5-脫氧腺苷鈷胺素琥珀酰CoATCA5.奇數(shù)碳脂肪酸的氧化脂酰CoA脫氫酶對(duì)丙酰CoA不起作用第48頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月6.不飽和脂肪酸的氧化體內(nèi)約有1/2以上的脂肪酸是不飽和脂肪酸，食物中也含有不飽和脂肪酸。這些不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式的，它們活化后進(jìn)入β-氧化時(shí)，生成Δ3

-順-烯脂酰CoA。烯脂酰CoA水合酶不能作用于該底物，此時(shí)需要烯脂酰coA異構(gòu)酶催化使其生成Δ

2-反烯脂酰CoA以便進(jìn)一步反應(yīng)。第49頁，課件共56頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）脂肪酸的α-氧化作用脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個(gè)碳原子的脂