生物化学第九章脂类物质的合成与分解.ppt
第九章 脂类物质的合成与分解,按其生物学功能分为：贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；是激素、维生素前体。,第一节 生物体内的脂类物质,按其化学组成与结构分为：单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。异戊二烯脂：萜类、类固醇。,一、脂肪酸,由一条线性的长碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。通常为C4C36（数字表示碳链的碳原子数）。,按碳氢链是否含双键，可分为：饱和脂肪酸：软脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸：棕榈油酸(16:1)多不饱和脂肪酸：亚油酸(18:2)、DHA,二、单纯脂类,由脂肪酸和醇（甘油或高级一元醇）形成的酯。根据醇基不同，可分为酰基甘油和蜡。,1.甘油三酯,2.蜡,三、复合脂类,磷脂,复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。,第二节 脂肪的生物合成,脂肪由甘油和脂肪酸经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的磷酸甘油和脂酰CoA后才能合成脂肪。,一、磷酸甘油的生物合成,磷酸甘油脱氢酶,甘油激酶,3-磷酸甘油,二、脂肪酸的生物合成,脂肪酸的生物合成可分为3个过程：1.饱和脂肪酸的从头合成 2.脂肪酸碳链的延长 3.脂肪酸链去饱和,、饱和脂肪酸的从头合成,以乙酰CoA为原料，可合成16C及以下的饱和脂肪酸。动物体在细胞液中进行；植物体在叶绿体或前质体进行。,1.参与合成的两种酶系统 乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。脂肪酸合酶系统：依次发生反应，催化脂酰ACP的形成。,生物素羧化酶,生物素羧基载体蛋白,羧基转移酶,乙酰CoA羧化酶,脂肪酸合酶系统,ACP：酰基载体蛋白,MT：丙二酸单酰CoA-ACP转移酶,KR：-酮脂酰ACP还原酶,HD：-羟脂酰ACP脱水酶,ER：烯脂酰ACP还原酶,AT：乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶,KS：-酮脂酰ACP合酶,2.合成原料乙酰CoA的准备,乙酰CoA的来源：线粒体内的丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸氧化、氨基酸氧化。乙酰CoA的转运：通过“柠檬酸穿梭”从线粒体转运到胞液。,乙酰CoA的来源及转运,乙酰CoA的转运：“柠檬酸循环”,每次循环产生1分子NADPH,丙二酸单酰CoA的合成,此反应不可逆，是合成脂肪的限速步骤，柠檬酸是激活剂。,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单酰CoA。,乙酰CoA羧化酶,生物素羧化酶,羧基转移酶,丙二酸单酰CoA,3.脂肪酸的从头合成,乙酰CoA,乙酰-S-E,乙酰基转移酶,乙酰基转移反应,丙二酸单酰基转移反应,丙二酸单酰CoA,丙二酸单酰ACP,ACP丙二酸单酰基转移酶,缩和反应,-酮脂酰ACP合成酶,还原反应,-酮脂酰ACP还原酶,脱水反应,-羟脂酰ACP脱水酶,再次还原,烯脂酰ACP还原酶,乙酰乙酰ACP,缩和反应,首次还原,-羟丁酰ACP,脱水反应,巴豆酰ACP,再次还原,丁酰ACP,丙二酸单酰CoA,酰基转移,水解或硫解反应,棕榈酰ACP+H2O 棕榈酸+ACP-SH,硫解酶,棕榈酰ACP+HSCoA 棕榈酰CoA+ACP-SH,硫酯酶,由于-酮脂酰ACP合酶只对2C14C的酯酰具有催化活性，故从头合成途径只能合成16C及以下的饱和脂酰ACP。,-酮脂酰ACP合成酶,由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：,8 CH3CO-SCoA+7 ATP+14(NAPH+H+)+H2O CH3(CH2)14COOH+8 CoA-SH+7 ADP+14 NADP+7 Pi,NAPH的来源：,单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。,脂肪酸链去饱和,必需脂肪酸：由于动物机体缺乏9 以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸。,三、脂肪的生物合成,3-磷酸甘油,酯酰CoA,第三节 脂肪的分解代谢与转化,一、脂肪的水解,二、甘油的降解与转化,磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。,甘油代谢,三、脂肪酸降解与转化,氧化 乙酰CoA 氧化氧化,TCA ATP等 酮体乙醛酸循环 糖,2.脂肪酸氧化方式有三种：,1.Knoop实验,、脂肪酸的氧化,是指脂肪酸在一系列酶作用下，在-碳原子和-碳原子之间发生断裂，碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2个碳原子的乙酰CoA和较原来少了两个碳原子的脂肪酸的过程。,氧化在线粒体内进行，植物还可以在乙醛酸体中进行。,1.脂肪酸的活化脂酰CoA的生成,脂肪酸的活化在细胞质中进行,2.脂酰CoA进入线粒体肉毒碱穿梭,肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程,3.氧化途径,脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。,脱氢,水化,脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-羟脂酰CoA,羟,再脱氢,硫解,-羟脂酰CoA,-酮脂酰CoA,-酮脂酰CoA,乙酰CoA,4.能量计算,脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。,C15H31COOH+8 CoA-SH+ATP+7 FAD+7 NAD+7 H2O 8 CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7 FADH2+7 NADH+7 H+,8 CH3CO-SCoA 108 80 ATP 7 FAD 1.5710.5 ATP 7 NADH+7 H+2.5717.5 ATP活化消耗：-2个高能磷酸键,净生成：108-2106 ATP,软脂酸燃烧热值为 9790 KJ能量利用率10630.54/9790=33.1%,、脂肪酸的氧化,是指脂肪酸在一些酶催化下，其碳原子发生氧化，生成一分子CO2和比原来少了一个碳原子的脂肪酸的过程。,、脂肪酸的氧化,是指脂肪酸的末端甲基（端）经氧化转变为羟脂酸，继而再氧化为,-二羧酸的过程。,羟脂酰CoA变位酶,烯脂酰CoA异构酶,、不饱和脂肪酸的氧化,软脂酸从头合成与氧化的区别,1.试计算1mol硬脂酸（18C）完全氧化成CO2和H2O可生成多少mol ATP？1mol 甘油完全氧化成CO2和H2O时净生成可生成多少mol ATP？（假设胞液中生成NADH都通过磷酸甘油穿梭进入线粒体）,2.请写出丁酸（CH3CH2CH2COOH）氧化及从头合成的全过程（要求写出结构式，并标明酶及主要的辅酶）。,
