生物化学第七章脂类代谢.ppt

第八章 脂类代谢,第一节 脂肪的分解代谢第二节 脂肪的合成代谢 第三节 类脂的代谢,回 忆,脂类是脂肪和类脂的总称。脂肪(fat)：储脂供能 三脂肪酸甘油酯或甘油三酯。类脂(lipoid)：维持生物膜的结构和功能 胆固醇 胆固醇酯 磷脂 糖脂,单不饱和脂酸多不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,不饱和脂酸命名,系统命名法,编码体系 从脂酸的羧基碳起算或n编码体系 从脂酸的甲基碳起算,第一节 脂肪的分解代谢,一、脂肪的消化与吸收,甘油三酯结构,脂肪的酶促水解,二、甘 油 的 转 化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,磷酸酶,三、脂肪酸的氧化（一）饱和脂肪酸的-氧化作用,（3）-氧化过程中能量的释放及转换效率,2、氧化过程,1、-氧化作用的概念及试验证据,（1）脂肪酸的活化和转运,（2）-氧化的生化过程,1、-氧化作用的概念及试验证据,概 念,试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作-氧化。,2、脂肪酸的活化和转运,a、脂肪酸的活化,酯酰CoA进入线粒体基质示意图,N+(CH3)3 CH2HO-CH CH2 COO-,肉毒碱,酯酰肉毒碱,CoASH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,肉碱酯酰转移酶,肉碱酯酰转移酶,3、-氧化的生化历程,a、脱氢,b、水化,c、再脱氢,R-CH=CH-C-SCoA,R-CH2-CH2C-SCoA,OH O R-CH-CH2CSCoA,O O R-C-CH2CSCoA,d、硫解,|,|,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,-氧化的主要生化反应,酯酰CoA脱氢酶,烯酰CoA水化酶,-羟脂酰CoA脱氢酶,硫解酶,H2O,CoASH,|,如：软脂酸（棕搁酸，C15H31COOH）的-氧化过程,4、-氧化过程中能量的释放及转换效率,净生成：131 2=129 ATP,例：软脂酸,7次-氧化,8 乙酰CoA,CH3(CH2)14COOH,7 NADH,7 FADH2,12 ATP,3 ATP,2 ATP,131 ATP,能量转换率 40,5、不饱和脂肪酸的氧化,油酰基CoA（9 18：1）,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,6CH3-CO-CoA,-氧化,三次循环,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,再开始-氧化,如：油酰基的氧化作用,6.奇数碳链脂肪酸的氧化,一些植物和海洋生物能合成奇数碳脂肪酸。一些氨基酸，如异亮氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸在降解过程中也会产生丙酰CoA或丙酸。还有反刍动物瘤胃中的细菌可将糖类发酵产生大量的丙酸。,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,（二）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化作用。-氧化作用对于生物体内奇数碳脂肪酸的形成，对含甲基的支链脂肪酸的降解，或过长的脂肪酸(如C22、C24)的降解起着重要的作用。,RCH2COO-,RCH(OH)COO-,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,羟化,氧化,氧化,脱羧,氧化脱羧,氧化,（三）脂肪酸的氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸的过程。,脂肪酸,-羟酯酸,-醛酯酸,a,-二羧酸,（四）乙醛酸循环,1、乙醛酸循环的生化历程,4、脂肪代谢和糖代谢的关系,3、乙醛酸循环的生理意义 植物种子萌发的脂肪转化为糖,2、乙醛酸循环总反应式及其糖异生的关系,CoASH,柠檬酸合成酶,顺乌头酸酶,1.乙醛酸循环反应历程,NAD+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,CoASH,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,2.乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,2乙酰 CoA+NAD+琥珀酸+2CoASH+NADH+H+,草酰乙酸,糖异生,3.乙醛酸循环的生物学意义 对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能够仅以乙酸盐作为能源和碳源生长。在脂肪转变为糖的过程中，乙醛酸循环起着关键的作用，它是连结糖代谢和脂代谢的枢纽。,线粒体,乙醛酸体,4.脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物和微生物,5.酮体的代谢,酮体的生成,酮体的分解,生成酮体的意义,脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,脂肪酸,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,-氧化,CoASH,酮体的分解,乙酰乙酰CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羟丁酸,琥珀酸,生成酮体的意义,肝脏组织正是以酮体的形式将乙酰coA通过血液运送至外周器官中的。骨骼、心脏和肾上腺皮质细胞的能量消耗主要就是来自这些酮体，脑组织在糖饥饿时也能利用酮体作为能源。,第二节 脂肪的合成代谢,一、甘油的生物合成,二、脂肪酸的生物合成,三、三酰甘油的生物合成,一、甘油的生物合成（细胞质中）,二、脂肪酸的生物合成,1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成,2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,3、不饱和脂肪酸的合成,1.软脂酸的从头合成,（3）脂肪酸生物合成的反应历程,（1）脂肪酸合成酶复合体系FAS和脂酰基载体蛋白(ACP),（2）乙酰CoA运转柠檬酸循环,（1）脂肪酸合成酶系结构模式,ACP,乙酰CoA:ACP转移酶 丙二酸单酰CoA:ACP转移酶-酮脂酰-ACP合酶-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶,脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,（2）乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转,（3）脂肪酸从头合成的生化历程,a、丙二酸单酰ACP的形成,O O R-C-CH2-CSACP,丙二酸单酰ACP的形成：,+,ATP,HCO3-,ADP+Pi,乙酰CoA 羧化酶生物素,-羟丁酰ACP脱水酶,-酮丁酰ACP还原酶,CoASH,O OHO-C-CH2C-S-ACP,丙二酸单酰-ACP,|,|,-烯丁酰ACP还原酶,缩合酶,软脂酸合成的反应流程,丙二酸单酰CoA:ACP转移酶,进位,链的延伸,水解,乙酰CoA:ACP转移酶,-酮脂酰-ACP合酶,-酮脂酰-ACP还原酶,-羟脂酰-ACP脱水酶,烯脂酰-ACP还原酶,脂肪酸生物合成的反应历程,脂肪酸氧化和从头合成的关系,a.两条途径运行方向相反 氧化：每经历一次脱氢、加水、脱氢、裂解的循环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰CoA。从头合成：每经历一次缩合、还原、脱水、还原的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。b.两条途径的中间产物基本相同,（4）脂肪酸的氧化和从头合成的异同,2.线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是-氧化逆过程。,（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。,3.不饱和脂肪酸的合成,(1)需氧途径,（2）厌氧途径,是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、-羟癸酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-烯癸酰-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。,动：细胞色素b5zh 内质网膜，酯酰CoA植：铁硫蛋白 质体，酯酰ACP,双键,酯酰基单键,三、三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,二酰甘油酯酰转移酶,磷酸酶,溶血磷脂酸,磷脂酸,二酰甘油,三酰甘油,第三节 类脂的代谢,1、磷脂的降解与合成,2、糖脂的降解与生物合成,3、胆固醇的生物合成与转化,（回忆）定义 含磷酸的脂类称磷酯。,分类 甘油磷脂 由甘油构成的磷酯 鞘 磷 脂 由鞘氨醇构成的磷脂,X 指与磷酸羟基相连的取代基,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,一、磷脂的降解与合成,（一）、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,1.甘油磷脂的组成、分类及结构,磷脂酰胆碱,含氮碱,甘油,脂肪酸,2.甘油磷脂的分类,3磷脂酶的作用部位,磷脂酰胆碱溶血磷脂3-甘油磷酸胆碱脂肪酸 甘油 磷酸 胆碱,1.合成部位全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,2.合成原料及辅因子脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,（二）甘油磷脂的合成,3.合成的基本过程（1）甘油二酯合成途经：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺；（2）CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、心磷脂。,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,(1)甘油二酯合成途径（高等动物）,(2)CDP-甘油二酯合成途径（普遍）,鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。,（三）、鞘磷脂的代谢,1.鞘脂化学组成及结构,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,X-磷脂胆碱、磷脂乙醇胺 单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,二、糖脂的降解与生物合成,（一）糖脂的降解 糖脂上的糖基成分可以在一些糖苷酶的作用下被水解下来，其他的成分在各种脂酶的作用下可水解成甘油或鞘氨醇、脂肪酸等。,（二）糖脂的生物合成,1.甘油糖脂的生物合成单半乳糖二脂酰甘油(MGDG)的合成：双半乳糖二脂酰甘油(DGDG)的合成：由单半乳糖二脂酰甘油再接受一分子UDP半乳糖上的半乳糖基，即可生成DGDG。,2.鞘糖脂的生物合成,1、糖脂的合成,2、糖脂的分解,糖脂的代谢,固醇共同结构环戊烷多氢菲,概 述,三、胆固醇的生物合成与转化,动物胆固醇(27碳),植物(29碳),酵母(28碳),*胆固醇的生理功能,是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；,是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。,*胆固醇在体内含量及分布,含量：约140克,分布：广泛分布于全身各组织中大约 分布在脑、神经组织肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多肌肉组织含量较低肾上腺、卵巢等合成类固醇激素的腺体含量较高,存在形式：游离胆固醇胆固醇酯,1.合成部位：肝是主要场所 胞液及内质网 2.合成原料：18分子乙酰CoA，36分子ATP及16分子NADPHH+3.合成基本过程 1、甲羟戊酸（甲瓦龙酸，MVA）的合成；2、异戊烯醇焦磷酸酯（IPP）的合成；3、鲨烯的生成 30C 4、胆固醇的生成27C,（一）、胆固醇(cholesterol)的合成,胆固醇的合成过程,3,4,CoASH,CoASH,HMGCoA 合酶（胞液）,乙酰乙酰CoA硫解酶（胞液）,HMGCoA 还原酶（内质网,1.甲羟戊酸的合成（膜酶催化）,2,（HMG-CoA）,2,2.生成异戊烯醇焦磷酸酯(IPP)（可溶性酶催化）,3.鲨烯生成（可溶性酶催化）,4.胆固醇的合成（内质网上合成）,（二）胆固醇的酯化,1、细胞中胆固醇的酯化 胆固醇+脂酰CoA 胆固醇酯 酶：脂酰胆固醇脂酰转移酶（ACAT）；2、血浆中胆固醇的酯化 胆固醇+卵磷脂 胆固醇酯+溶血卵磷脂 酶：卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT）；,脂酰胆固醇脂酰转移酶,卵磷脂胆固醇脂酰转移酶,（三）、胆固醇的转化,1.转变为胆汁酸(bile acid)在肝中转化成胆汁酸是胆固醇在体内代谢的主要去路；2.转化为类固醇激素 肾上腺皮质、卵巢等均是以胆固醇为原料合成类固醇激素；3.转化为7-脱氢胆固醇 皮肤，胆固醇可被氧化为7-脱氢胆固醇，后者经紫外光照射转变为维生素D3。,小 结,1.脂肪的分解代谢1）脂肪的消化和吸收2）甘油代谢3）脂肪酸的氧化：-氧化 4）乙醛酸循环 乙醛酸循环及两个关键的酶(异柠檬酸裂解酶和苹果酸合成酶)，乙醛酸循环的生物学意义。,2 脂肪的合成代谢1）甘油的生物合成2）脂肪酸的生物合成：从头合成3）三酰甘油的生物合成：合成原料及合成酶。3 类脂的代谢1）磷脂的降解与生物合成2）糖脂的降解与生物合成3）胆固醇的生物合成与转化,问答题,1、从以下几方面比较饱脂肪酸的-氧化与生物合成的异同：反应的亚细胞定位，酰基载体，C2单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。2、简述油料作物种子萌发脂肪转化成糖的机理。名词解释氧化氧 氧化ACP 乙醛酸循环,