脂酰CoA進(jìn)入線粒體脂肪酸地β-氧化

第八章脂類代謝曹慧穎一.概念：脂類是生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的一大類物質(zhì)的總稱，包括脂肪和類脂。脂類脂肪：又稱三酰甘油或甘油三酯類脂固醇類：如膽固醇(cholesterol)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipides)(triglyceride,TG)①重要的貯能和供能物質(zhì)。②磷脂是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的重要成分。③協(xié)助脂溶性維生素的吸收，提供必需脂肪酸。④保護(hù)和保溫作用。⑤一些不皂化脂類，具有特殊的生物功能。二、脂類的主要生理功能三、脂類的表示方法16:0軟脂酸（棕櫚酸）18:0硬脂酸18:1Δ9油酸18:2Δ9.12亞油酸18:3Δ9.12.15亞麻酸雙鍵個(gè)數(shù)及位置碳原子個(gè)數(shù)第一節(jié)脂肪的降解一、三酰甘油的降解二、甘油代謝PP葡萄糖6-磷酸果糖

磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛2×2-磷酸甘油酸2×丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP2×1,3-二磷酸甘油酸2×Pi2×NADH+2H+2×NAD+2×3-磷酸甘油酸2×ADP2×ATP2×磷酸烯醇式丙酮酸2×H2O2×烯醇式丙酮酸2×ADP2×ATP糖酵解三羧酸循環(huán)三、脂肪酸的氧化（一）、飽和脂肪酸的氧化（二）、乙醛酸循環(huán)（三）、單不飽和脂肪酸的氧化（四）、多不飽和脂肪酸的氧化Knoop的重要發(fā)現(xiàn):苯環(huán)標(biāo)記偶數(shù)或奇數(shù)脂肪酸的末端，用以飼喂狗，然后分析狗尿中的代謝產(chǎn)物，推斷脂肪酸在體內(nèi)的分解方式baba偶數(shù)奇數(shù)說明脂肪酸的分解是每次降解二碳單位的片段。

（一）、飽和脂肪酸的β-氧化脂肪酸在一系列酶的催化下，α與β-碳原子之間化學(xué)鍵斷裂，β碳原子氧化形成羧基，即較原來少兩個(gè)碳原子的脂肪酸，另一產(chǎn)物是乙酰CoA

。脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA進(jìn)入線粒體脂肪酸的β-氧化（線粒體）乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）脂肪酸β-氧化1.脂肪酸活化為脂酰CoARCOOH+CoA—SHRCO~SCoA脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPiMg2+

H2O2Pi反應(yīng)不可逆脂肪酸脂酰CoA2.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)，但胞液中活化的長鏈脂酰CoA（12C以上）卻不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿(carnitine，L-β-羥-γ-三甲氨基丁酸)結(jié)合成脂酰肉堿才能進(jìn)入線粒體基質(zhì)內(nèi)。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉堿(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O脂酰肉堿

此過程為脂肪酸β-氧化的限速步驟，肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶-Ⅰ是限速酶，丙二酸單酰CoA是強(qiáng)烈的競爭性抑制劑。肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂酰輔酶A進(jìn)入線粒體3.脂酰CoA的β-氧化過程

脂酰CoA進(jìn)入線粒體基質(zhì)后，經(jīng)脂肪酸β-氧化酶系的催化作用，在脂?；?β-碳原子上依次進(jìn)行脫氫、加水、再脫氫及硫解4步連續(xù)反應(yīng)，使脂?；讦僚cβ-碳原子間斷裂，生成1分子乙酰CoA和少2個(gè)碳原子的脂酰CoA

。H2O(1)脫氫(2)加水(3)再脫氫(4)硫解脂酸的β氧化總圖脫氫

加水

再脫氫

硫解

脂酰CoA

L(+)-β羥脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脫氫酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH

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完全降解要經(jīng)7次β-氧化，總反應(yīng)式如下:

軟脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)

1分子軟脂酸徹底氧化共生成:(2×7)+(3×7)+(12×8)=131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129分子ATP。TCA乙醛酸循環(huán)的意義24個(gè)8個(gè)乙醛酸循環(huán)補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的不足；油料作物中的中的種子里脂類轉(zhuǎn)化為糖。乙醛酸循環(huán)的意義：饑餓、疾病草酰乙酸缺乏草酰乙酸進(jìn)入糖異生草酰乙酸用于合成檸檬酸乙酰CoA積累合成酮體酮體過多，中毒酮體是缺糖時(shí)腦組織的主要能源（二）單不飽和脂肪酸的β-氧化含有一個(gè)雙鍵的不飽和脂肪酸氧化在未遇雙鍵前其反應(yīng)過程與飽和脂肪酸的β-氧化完全相同。當(dāng)遇到雙鍵后，還需要另一個(gè)特異性的酶：Δ3-順，Δ2-反烯酰CoA異構(gòu)酶催化。單不飽和脂肪酸的氧化（三）多不飽和脂肪酸的β-氧化多不飽和脂肪酸如亞油酸(18:2Δ9,12)的氧化需要增加兩個(gè)酶：

Δ3-順，Δ2-反烯酰CoA異構(gòu)酶

2,4-二烯酰CoA還原酶多不飽和脂肪酸的氧化（四）脂肪酸的α氧化：長鏈脂肪酸的a-碳在加單氧酶的催化下氧化成羥基，生成a-羥脂酸。羥脂酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，然后氧化脫羧，得?分子CO2和少1個(gè)碳原子的脂肪酸。（五）脂肪酸的ω氧化：脂肪酸的末端甲基（ω-端）可經(jīng)氧化作用后轉(zhuǎn)變?yōu)棣?羥脂酸，然后再氧化成a，ω-二羧酸，兩端同時(shí)進(jìn)行β-氧化。第二節(jié)脂肪酸及脂肪的合成一、軟脂酸的從頭合成二、脂肪酸碳鏈的延長三、不飽和脂肪酸的的合成四、脂肪的合成一、軟脂酸的從頭合成1、合成部位2、合成原料3、合成過程4、從頭合成與β－氧化比較

在肝、腎、腦、肺及脂肪等多種組織的細(xì)胞質(zhì)中均含有脂肪酸合成酶系，肝臟是人體合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最強(qiáng)，約是脂肪組織的8～9倍。1.合成部位

脂肪酸合成的碳源主要來自乙酰CoA，存在于線粒體中。

ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等。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)到胞漿中，才能供脂肪酸合成所需。

其中NADPH主要來自胞漿中的磷酸戊糖途徑，其次是檸檬酸穿梭系統(tǒng)。2.合成原料來源檸檬酸穿梭系統(tǒng)：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)脂肪酸合成脂肪酸分解(1)丙二酸單酰CoA的合成—原料的準(zhǔn)備CH3CO~SCoA+HCO3-+ATP

乙酰CoA羧化酶Mn2+、生物素

HOOC-CH2CO~SCoA+ADP+Pi丙二酸單酰CoA關(guān)鍵酶3.合成過程在胞漿中進(jìn)行（2）動物脂肪酸合成酶系E.coli的?；d體蛋白（ACP）：

脂肪酸合成過程中的酰基載體,含77個(gè)氨基酸殘基。其輔基為4-磷酸泛酰巰基乙胺，活性基團(tuán)為巰基，故寫為ACP-SH，巰基為結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)脂?；牟课?。ACP-SH為整個(gè)合成體系的中心。ACPO-CH2-Ser-ACPHSAHS4-磷酸泛酰巰基乙胺輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式①②③④⑤⑥中央巰基SH外圍巰基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶②丙二酸單酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶③β-酮脂酰-ACP合酶

④β-酮脂酰-ACP還原酶

⑤β-羥脂酰-ACP脫水酶

⑥烯脂酰-ACP還原酶

（3）軟脂酸合成的反應(yīng)流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH

OCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA

①丙二酸單酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2軟脂酸H2O

OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH縮合還原脫水再還原C2的供體引物

乙酰CoA＋7丙二酸單酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O軟脂酸＋14NADP++7CO2＋7H2O＋8CoA-SH脂肪酸合成酶系（7次循環(huán)）軟脂酸（16C）合成的總反應(yīng)式：（4）脂肪酸從頭合成的總結(jié)：1.每經(jīng)過縮合、還原、脫水、再還原重復(fù)一次，碳鏈增長2個(gè)單位；2.反應(yīng)不消耗CO2； 3.羧化反應(yīng)消耗的能量由糖酵解提供；4.還原劑為NADPH，每次循環(huán)消耗2分子NADPH；5.?；d體為ACP。4、脂肪酸的從頭合成與β－氧化比較（軟脂酸）從頭合成β—氧化細(xì)胞中發(fā)生部位細(xì)胞質(zhì)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NADPHFAD、NAD+酶系七種蛋白質(zhì)組成復(fù)合物四種酶能量消耗7個(gè)ATP和14NADPH產(chǎn)生129個(gè)ATP對二氧化碳和檸檬酸的需求要求不要求原料轉(zhuǎn)運(yùn)方式檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)肉堿穿梭系統(tǒng)反應(yīng)方向從ω位到羧基從羧基端開始循環(huán)次數(shù)7次7次二、脂肪酸碳鏈的延長

★軟脂酰CoA或軟脂酸生成后，可在光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體經(jīng)脂肪酸碳鏈延長酶系的催化作用下，形成更長碳鏈的飽和脂肪酸。延長途徑線粒體延長途徑：基本上是β-氧化的逆過程，只是NADPH

作為供氫體參與第二次還原反應(yīng)。光滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)延長途徑：與從頭合成類似，只是輔酶A作為?；d體，丙二酸單酰輔酶A提供二碳單位。三、不飽和脂肪酸的合成人體內(nèi)有Δ4，Δ5，Δ8及Δ9去飽和酶，催化飽和脂肪酸引入雙鍵，使之轉(zhuǎn)變?yōu)椴伙柡椭舅?。至今在體內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有Δ9以上的去飽和酶，即在第10位C與ω碳原子之間不能形成雙鍵。

必需脂肪酸:

指人體不能合成，必需由食物提供的脂肪酸，有3種：亞油酸(18C:2Δ9,12

亞麻酸(18C:3Δ6,9,12)花生四烯酸(18C:4Δ5,8,11,14)四、脂肪的合成

以肝、脂肪組織及小腸為主，其中肝的合成能力最強(qiáng)。1、甘油一酯途徑CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3甘油一酯酰轉(zhuǎn)移酶CoA~SHRCO~SCoARCOOH脂酰CoA合成酶甘油二酯酰轉(zhuǎn)移酶CoA~SHMGDGTG2、磷脂酸-甘油二酯途徑葡萄糖CH2OHC=OCH2O-PNADH+H+NAD+磷酸甘油脫氫酶CH2OHCCH2O-HO—PCH2OCOR1CCH2O-R2CO-O—PCH2OCOR1CCH2OHR2CO-O-H2OPi磷脂酸磷酸酶CH2OCOR1CCH2OCOR3R2CO-O—CoA-SHR3CO~SC0A脂酰轉(zhuǎn)移酶R1CO~SCoAR2CO~SC0A磷酸甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶2CoA-SH磷脂酸TG思考題糖代謝與脂肪代謝存在怎樣的聯(lián)系，在動物體內(nèi)糖能否轉(zhuǎn)變?yōu)橹?，脂肪能否轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵縿游矬w內(nèi)：糖→脂肪脂肪→糖植物體內(nèi)：糖→脂肪脂肪→糖（乙醛酸循環(huán)）

TCA從頭合成β-氧化Theendβ-烯丁酰ACPCH3C