脂酰CoA進入線粒體脂肪酸地β-氧化

第八章脂類代謝曹慧穎一.概念：脂類是生物體內不溶于水而溶于有機溶劑的一大類物質的總稱，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。②磷脂是細胞膜結構的重要成分。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亞麻酸雙鍵個數及位置碳原子個數第一節(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:苯環(huán)標記偶數或奇數脂肪酸的末端，用以飼喂狗，然后分析狗尿中的代謝產物，推斷脂肪酸在體內的分解方式baba偶數奇數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-碳原子之間化學鍵斷裂，β碳原子氧化形成羧基，即較原來少兩個碳原子的脂肪酸，另一產物是乙酰CoA

。脂肪酸的活化（胞液）脂酰CoA進入線粒體脂肪酸的β-氧化（線粒體）乙酰CoA進入三羧酸循環(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反應不可逆脂肪酸脂酰CoA2.脂酰CoA進入線粒體

脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質內，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膜，必須與肉堿(carnitine，L-β-羥-γ-三甲氨基丁酸)結合成脂酰肉堿才能進入線粒體基質內。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂酰轉移酶(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，肉堿脂酰轉移酶-Ⅰ是限速酶，丙二酸單酰CoA是強烈的競爭性抑制劑。肉堿轉運脂酰輔酶A進入線粒體3.脂酰CoA的β-氧化過程

脂酰CoA進入線粒體基質后，經脂肪酸β-氧化酶系的催化作用，在脂?；?β-碳原子上依次進行脫氫、加水、再脫氫及硫解4步連續(xù)反應，使脂?；讦僚cβ-碳原子間斷裂，生成1分子乙酰CoA和少2個碳原子的脂酰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7次β-氧化，總反應式如下:

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

減去脂肪酸活化時消耗ATP的2個高能磷酸鍵凈生成129分子ATP。TCA乙醛酸循環(huán)的意義24個8個乙醛酸循環(huán)補充三羧酸循環(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，中毒酮體是缺糖時腦組織的主要能源（二）單不飽和脂肪酸的β-氧化含有一個雙鍵的不飽和脂肪酸氧化在未遇雙鍵前其反應過程與飽和脂肪酸的β-氧化完全相同。當遇到雙鍵后，還需要另一個特異性的酶：Δ3-順，Δ2-反烯酰CoA異構酶催化。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酶：

Δ3-順，Δ2-反烯酰CoA異構酶

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。羥脂酸可轉變?yōu)橥幔缓笱趸擊?，得?分子CO2和少1個碳原子的脂肪酸。（五）脂肪酸的ω氧化：脂肪酸的末端甲基（ω-端）可經氧化作用后轉變?yōu)棣?羥脂酸，然后再氧化成a，ω-二羧酸，兩端同時進行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胞質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，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的穿膜轉運檸檬酸穿梭系統(tǒng)肉毒堿轉運脂肪酸合成脂肪酸分解(1)丙二酸單酰CoA的合成—原料的準備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關鍵酶3.合成過程在胞漿中進行（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個氨基酸殘基。其輔基為4-磷酸泛酰巰基乙胺，活性基團為巰基，故寫為ACP-SH，巰基為結合并轉運脂?；牟课?。ACP-SH為整個合成體系的中心。ACPO-CH2-Ser-ACPHSAHS4-磷酸泛酰巰基乙胺輔基：4-磷酸泛酰巰基乙胺CoA脂肪酸合成酶系結構模式①②③④⑤⑥中央巰基SH外圍巰基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP轉移酶②丙二酸單酰CoA:ACP轉移酶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）合成的總反應式：（4）脂肪酸從頭合成的總結：1.每經過縮合、還原、脫水、再還原重復一次，碳鏈增長2個單位；2.反應不消耗CO2； 3.羧化反應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—氧化細胞中發(fā)生部位細胞質線粒體?；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+酶系七種蛋白質組成復合物四種酶能量消耗7個ATP和14NADPH產生129個ATP對二氧化碳和檸檬酸的需求要求不要求原料轉運方式檸檬酸轉運系統(tǒng)肉堿穿梭系統(tǒng)反應方向從ω位到羧基從羧基端開始循環(huán)次數7次7次二、脂肪酸碳鏈的延長

★軟脂酰CoA或軟脂酸生成后，可在光滑內質網及線粒體經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。光滑內質網延長途徑：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有Δ4，Δ5，Δ8及Δ9去飽和酶，催化飽和脂肪酸引入雙鍵，使之轉變?yōu)椴伙柡椭舅?。至今在體內尚未發(fā)現有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。1、甘油一酯途徑CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3甘油一酯酰轉移酶CoA~SHRCO~SCoARCOOH脂酰CoA合成酶甘油二酯酰轉移酶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脂酰轉移酶R1CO~SCoAR2CO~SC0A磷酸甘油脂酰轉移酶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，在動物體內糖能否轉變?yōu)橹?，脂肪能否轉變?yōu)樘牵縿游矬w內：糖→脂肪脂肪→糖植物體內：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