生物化學-第29章-脂類生合成教學課件

Chapter29脂類的生物合成MetabolismofLipids一、脂類的儲存二、脂類的合成三、脂類代謝的調(diào)節(jié)四、脂類代謝的紊亂五、磷脂的代謝六、膽固醇的代謝本章要點本章考點

●儲存脂肪：動物的體脂分兩大類，一類是細胞結(jié)構(gòu)的組成成分稱組織脂，另一類是儲存?zhèn)溆玫?，稱儲脂。動物儲存脂肪的組織主要為①皮下組織，②腹腔大網(wǎng)膜、③肌間結(jié)締組織等。

一、脂類的儲存一、脂類的儲存●脂肪肝：過度的脂肪動員導致發(fā)展成脂肪肝，這時肝臟被脂肪組織所浸滲，變成了非功能的脂肪組織。二、脂類的合成（一）脂肪酸的生物合成

碳骨架主要來自EMP途徑產(chǎn)生的乙酰CoA。脂肪酸氧化分解在線粒體中進行；脂肪酸的合成實在胞液中進行，并且需CO2和檸檬酸參加。1、軟脂酸的生物合成合成部位：胞液（肝、腎、腦、肺、乳腺及脂肪組織）◆肝臟合成軟脂酸的能力最強，是人體合成脂肪酸的主要場所，其合成脂肪酸的能力是脂肪組織的8～9倍?！糁窘M織雖也能合成脂肪酸和脂肪，但以攝取并儲存小腸吸收的脂肪和肝臟合成的脂肪為主。1、軟脂酸的生物合成合成原料：乙酰CoA，NADPH，ATP產(chǎn)物：軟脂酸（16C飽和脂肪酸）關(guān)鍵酶：乙酰輔酶A羧化酶1、軟脂酸的生物合成（1）乙酰COA從線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)運至胞液：“三羧酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)”（2）丙二酸單酰CoA的形成1、軟脂酸的合成一分子乙酰CoA是合成脂肪酸的引物，其它乙酰CoA均以丙二酸單酰CoA的形式參與合成（2）丙二酸單酰CoA的形成一分子軟脂酸合成時，8個2C單位中，1個為乙酰CoA，其它7個為丙二酸單酰CoA參與合成。CH3-C～SCoA+HCO3-+H++ATP=OHOOC-CH2-C～SCoAO=+ADP+Pi乙酰CoA羧化酶1、軟脂酸的合成乙酰CoA羧化酶（別構(gòu)酶）組成存在形式作用機制組成生物素羧化酶羧基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)羧酶）生物素羧基載體蛋白存在形式無活性單體每個單體是一個具有前述三個功能結(jié)構(gòu)域組成的蛋白有活性絲狀聚合體乙酰CoA羧化酶是關(guān)鍵酶

變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)激活劑：檸檬酸，異檸檬酸變構(gòu)抑制劑：軟脂酸糖代謝旺盛H2O

活性羧化酶

檸檬酸乙酰CoA羧化酶活性的調(diào)節(jié)部分活性羧化酶檸檬酸

P

無活性羧化酶P

ATPADPAMP活化的蛋白激酶Pi蛋白磷酸酶2A單體(無活性)多聚體(有活性)檸檬酸長鏈脂酰CoA作用機制

（檸檬酸正調(diào)節(jié)，軟脂酰CoA變構(gòu)抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶BCCP-CO2+ADPBCCP-CO2+CH3-C～SCOA=O羧基轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-C～SCOA+BCCPBCCP：biotincarboxylcarrierprotion

——生物素羧基載體蛋白OCO2CO2+HCO3-生物素-酶CO2-生物素-酶（3）脂肪酸合成酶系◆大腸桿菌：7種酶蛋白聚合成的多酶體系◆高等動物：7種酶蛋白活性都在一條多肽鏈上，屬多功能酶兩條相同的多肽鏈首尾相連組成有活性的二聚體。NCCNSH酮脂酰合成酶結(jié)構(gòu)域

1半胱-SH泛-SH

ACP酰基載體蛋白結(jié)構(gòu)域

2泛-SHACP的輔基Ser-o-4’-磷酸泛酰巰基乙胺脂?；d體泛-SHSHACP（3）脂肪酸合酶系統(tǒng)（來自大腸桿菌）脂酰基載體蛋白（ACP-SH）ACP-脂?；D(zhuǎn)移酶丙二酸單酰COA-ACP轉(zhuǎn)移酶β-酮脂酰-ACP合酶β-酮脂酰-ACP還原酶β-羥脂酰-ACP脫水酶烯脂酰-ACP還原酶ACPSH4-磷酸泛酰巰基乙胺乙酰CoA在乙?；D(zhuǎn)移酶的催化下，轉(zhuǎn)移至脂肪酸合成酶系的E1-半胱-SH上丙二酸單酰CoA在丙二酸單酰基轉(zhuǎn)移酶的催化下，轉(zhuǎn)移到E2-泛-SH上脂酰基載體蛋白（ACP）脂肪酸合成過程中的中間產(chǎn)物以共價鍵與載體蛋白結(jié)合1、軟脂酸的合成（3）脂肪酸合成酶系（4）脂肪酸生物合成的過程①原初反應（啟動）乙酰CoA+ACP-SHACP-?；D(zhuǎn)移酶乙酰-ACP+CoA-SHβ-酮脂酰-ACP合成酶ACP-SH+乙酰合酶②丙二酸?；霓D(zhuǎn)移反應（裝載）丙二酸單酰-CoA+ACP-SH丙二酸單酰-ACP+CoA-SH丙二酸單酰-S-CoA轉(zhuǎn)酰酶1、軟脂酸的合成③縮合反應（縮合）乙酰合酶+丙二酸單酰-ACPβ-酮脂酰ACP合成酶乙酰乙酰-ACP+合成酶-SH+CO2（4）脂肪酸生物合成的過程1、軟脂酸的合成④第一次還原反應（還原）乙酰乙酰-ACP+NADPH+H+β-酮脂酰ACP還原酶α-β-羥丁酰-ACP+NADP+⑤脫水反應（脫水）α-β-羥丁酰-ACP脫水酶巴豆酰-ACP+H2O（4）脂肪酸生物合成的過程1、軟脂酸的合成⑥第二次還原反應（還原）巴豆酰-ACP+NADPH+H+還原酶丁酰-ACP+NADP+（4）脂肪酸生物合成的過程1、軟脂酸的合成⑦釋放：每完成一次循環(huán)，脂肪酸延伸兩個碳原子，動物細胞中延伸的程序在到達16個碳原子時即行停止，即最終產(chǎn)物形成軟脂酰-ACP，硫酯酶開始作用，軟脂酸釋放出來。（請看脂肪酸合成全過程262頁）（4）脂肪酸生物合成的過程1、軟脂酸的合成軟脂酰-ACP硫酯酶水解H2OACP+軟脂酸（棕櫚酸）

每循環(huán)一次，增加兩個碳原子，經(jīng)7次循環(huán)，生成16C的軟脂酰-ACP，經(jīng)硫酯酶的水解，生成軟脂酸

軟脂酸（16C）合成的總反應式：

乙酰CoA＋7丙二酸單酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O

軟脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA～SH脂酸合成酶系（7次循環(huán)）（一）脂肪酸的生物合成

2、脂肪酸的合成途徑與脂肪酸的降解途徑的區(qū)別（1）發(fā)生部位：細胞液線粒體（2）酰基載體：ACP輔酶A（3）二碳單位的加入和減去的方式；丙二酰CoA

乙酰CoA（4）電子供體和受體：NADPH

FAD+NAD+（5）β-羥酰基中間物的立體構(gòu)型：D-型L-型（6）運載系統(tǒng)：三羧酸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)肉堿載體系統(tǒng)（7）酶體系：單一多肽鏈上不清楚（8）能量需求：耗能釋能（9）方向：

CH3→COOHCOOH→CH3（二）脂肪酸碳鏈的延長脂肪酸合成酶系催化的合成產(chǎn)物是軟脂酸，而人體內(nèi)的脂肪酸碳鏈長短不一，因此需要將其縮短或延長。◆碳鏈的縮短是通過β-氧化作用◆延長是在線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的兩個不同的酶系催化下進行的。二、脂類的合成（二）脂肪酸碳鏈的延長二、脂類的合成更長鏈的脂肪酸，或不飽和脂肪酸等都是以軟脂酸作為前體，需要另外的酶反應形成。1、碳鏈的延長：發(fā)生在線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，細胞不同部位碳鏈的延長機制有所差異。1、碳鏈的延長①線粒體:

乙酰CoA提供碳源，NADPH提供還原當量，反應過程類似β-氧化的逆過程，每一輪可延長兩個碳原子，一般可延長脂肪酸碳鏈至24或26碳，但以十八碳的硬脂酸為主。②內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：

丙二酸單酰CoA提供碳源，NADPH供氫，反應過程與軟脂酸的合成相似，不同的是CoASH代替ACP作為?；d體，每循環(huán)一次可增加兩個碳原子，一般可延長至22或24碳，但也以硬脂酸為主。線粒體系統(tǒng)（基本是β-氧化的逆過程）2、碳鏈的去飽和①單烯脂酸的合成：一般先合成飽和的軟脂酸和硬脂酸，然后在特定部位“去飽和”，生成棕櫚油酸和油酸。在脂肪酰CoA去飽和酶催化下形成；②多烯脂酸的合成：以軟脂酸為底物，通過延長和“去飽和”作用形成多種不飽和脂肪酸。因哺乳動物缺乏在C-9位上引進雙鍵的酶，因此，亞油酸和亞麻酸是必需脂肪酸。此外，花生四烯酸也是一種重要的多烯脂肪酸。（二）脂肪酸的延長二、脂類的合成2、碳鏈的去飽和◆軟脂酰油酸（16C:1,Δ9）◆油酸（18C:1,Δ9）亞油酸（18C:2,Δ9,12）亞麻酸（18C:3,Δ9,12,15）花生四烯酸（20C:4,Δ5,8,11,14）合成酶——去飽和酶動物：Δ4,5,8,9去飽和酶植物：Δ9,12,15去飽和酶必須由食物提供，稱為*必需脂肪酸。不飽和脂肪酸的形成二、脂類的合成（二）其他脂類的生物合成（267頁）1、脂酰甘油的生物合成2、磷脂類的生物合成（自學）3、鞘磷脂和鞘糖脂（自學）1、脂酰甘油的生物合成甘油+ATP→磷酸甘油+ADP磷酸二羥丙酮+NADH+H+→磷酸甘油+NAD+2RCOSCoA+CH2OHCHOHCH2OHCH2OCORCHOCORCH2OP+2CoASHCH2OHCHOHCH2OPRCOSCoACH2OCORCHOCORCH2OCOR三、脂類代謝的調(diào)節(jié)（一）激素對脂類代謝的調(diào)節(jié)如胰島素、腎上腺素、生長激素、高血糖素、促腎上腺皮質(zhì)激素、甲狀腺素、前列腺素等。共價修飾調(diào)控和級聯(lián)放大機制（二）脂肪酸代謝的調(diào)節(jié)控制共價修飾調(diào)控和級聯(lián)放大機制脂肪組織、肝和肝外組織間脂類運行的主要途徑和代謝途徑膽汁消化脂肪組織三酰甘油的儲存四、脂類代謝的紊亂（一）酮體和酮血癥、酮尿癥（二）磷脂和脂肪肝（三）膽固醇代謝和動脈粥樣硬化（四）脂蛋白與阻塞性黃疸（五）先天遺傳缺陷性脂類沉積癥五、磷脂的代謝◆磷脂：含有磷酸的脂類（phospholipids）◆按核心結(jié)構(gòu)和主鏈的不同，可分為：

由甘油構(gòu)成甘油磷脂（體內(nèi)含量最多的磷脂）由鞘氨醇構(gòu)成鞘磷脂甘油磷脂的代謝（一）甘油磷脂的組成、分類及結(jié)構(gòu)1、組成：甘油、脂酸、磷酸、含N化合物等。2、結(jié)構(gòu)：OCH2OCR1

R2COCHCH2OP

O

X===OOO-核心結(jié)構(gòu)：甘油-3-磷酸2位通常為花生四烯酸根據(jù)X的不同，可將甘油磷脂分為六類。磷脂和細胞膜磷脂脂雙分子層磷酸基團疏水脂肪酸鏈x（二）甘油磷脂的合成途徑1、甘油二酯合成途徑甘油二酯合成途徑CDP-甘油二酯合成途徑兩條途徑合成部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(以肝、腎、腸等組織最為活躍)

卵磷脂是體內(nèi)含量最多的甘油磷脂，如果甲硫氨酸缺乏，會出現(xiàn)什么結(jié)果？（CH3）3SAM2、CDP-甘油二酯合成途徑*CTP在磷脂合成中的重要作用是合成CDP-膽堿/乙醇胺/甘油二酯）磷脂酰甘油肌醇絲氨酸CMP六、膽固醇的代謝◆化學結(jié)構(gòu)：環(huán)戊烷多氫菲◆人體約含膽固醇140g

約1/4分布在腦及神經(jīng)組織中，約占腦組織的2%

肝、腎、腸及皮膚、脂肪等組織中含0.2-0.5%，以肝最多腎上腺、卵巢等含1～5%（一）膽固醇的合成1、合成部位：胞液及光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)除腦組織和成熟紅細胞以外的組織都可以合成膽固醇，每天合成1g左右。其中：70-80%由肝臟合成，10%由小腸合成。2、合成原料：乙酰CoA（合成膽固醇的唯一碳源）ATP

NADPH

+H+

關(guān)鍵酶：HMG-CoA還原酶3、基本過程

1）甲羥戊酸的合成（胞液）*HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的限速酶。

2）鯊烯的合成

3）膽固醇的合成

HMG-COA是膽固醇和酮體生物合成過程中的共同中間產(chǎn)物甲羥戊酸的合成IPP(5C)