中国农业大学基础生物化学第10章 脂类代谢课件

本章主要介绍脂类物质（主要是脂肪）在生物体内的分解和合成代谢。重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—脂肪酸的β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的其它氧化分解途径和功能。思考第十章脂类代谢目录第一节生物体内的脂类第二节脂肪的分解代谢第三节乙醛酸循环第四节脂肪的生物合成第五节磷脂和胆固醇的代谢生物体内的脂类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸一、脂类的消化和吸收1、脂类的消化2、脂类的吸收二、脂类的转运和载脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转单纯脂类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类（1）酰基甘油酯(2)蜡酰基甘油酯CR2OCR1OCR3O高分子一元醇与长链脂肪酸形成的酯。多存在于植物的叶、茎和果实的表皮部分。动物所产生的蜡有蜂蜡、羊毛脂等。石蜡等分子量较高的烃，虽不属于酯类，因其性质与蜡相似，也称为蜡。蜡复合脂类1.概念2.种类复合脂是指酯中除脂肪酸与醇外,分子内还含有其它成分的脂类。(1)磷脂(2)糖脂和硫脂磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1--D-吡喃-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油非皂化脂类1.概念2.种类即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物月桂烯对薄荷烯（存在于柠檬，橘子中）姜烯（存在于姜油中）（存在于月桂子油等中）松节油（蒎烯）异樟烯（存在于松节油等中）（存在于姜油，冷杉等中）αCCCCCCH2CCH3CHCH2异戊二烯头尾异戊二烯单位OOOOOOHOHO虾青素虾红素脂肪的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用一、脂肪的水解二、甘油的转化四、不饱和及奇数碳链脂肪酸的氧化五、酮体的代谢CH3-(CH2)n-CH2-CH2-COOH脂肪的酶促水解甘油的转化（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磷酸酯酶饱和脂肪酸的β-氧化作用（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程1、β-氧化作用的概念及试验证据（1）脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程β-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β-氧化学说。脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-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β-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转肉毒碱的作用油酸的β氧化作用CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoAOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoAH6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH2-反-十二碳烯脂酰CoA3次β-氧化烯脂酰CoA异构酶烯脂酰CoA水化酶开始β-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2-CO-CoA3-顺-十二碳烯脂酰CoAHHCH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6COOH(18:19)β-氧化的生化历程脱氢水化脱氢硫解ＯR-CH-CH2C-SCoAOHOR-CH-CH2C~SCoAOOR-C-CH2C~SCoAOR-C~ScoAOCH3C~SCoA+||ＯR-CH=CH-C-SCoA||||H2OHScoA氧化的生化历程乙酰CoAFADFADH2NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA烯脂酰CoA水化酶β-羟脂酰CoA脱氢酶β-酮酯酰CoA硫解酶RCHCH2CO~SCoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2OCoASHTCA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA反式－△2－烯脂酰CoAβ-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoAOHβ-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：124–2=122ATP例：软脂酸7次β-氧化8乙酰CoACH3(CH2)14COOH7NADH7FADH212ATP2.5ATP1.5ATP96ATP17.5ATP10.5ATP124ATP能量转换率40脂肪酸的α-氧化作用脂肪酸氧化作用发生在α-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α-氧化作用。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指:脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶奇数碳链脂肪酸的氧化该类脂肪酸的最后一轮β氧化后，得到：丙酰CoA(S)甲基丙二酸单酰CoA差向酶CH3CH2CO－SC0A（丙酰CoA）CO2ADP+PiATP丙酰CoA羧化酶CH3CHCO－SC0ACO2-－O2CCHCO－SC0ACH3(R)甲基丙二酸单酰CoA变位酶－O2CCH2CH2CO－SC0A（琥珀酰CoA）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微生物发酵产物重新氧化的途径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乙醛酸循环反应历程NAD+NADH草酰乙酸OCH3-C~SCoACoASHOCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶OOH-C-C~OH乙醛酸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-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油脂肪酸三酰甘油糖原（或淀粉）1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸植物种子&微生物乙酰CoA酯酰CoA进入线粒体基质示意图N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱酯酰肉毒碱OR-CN+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASHOR-C-S-CoAOR-C-OHATPCoASHAMP+PPiCoASH肉毒碱OR-C-S-CoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧肉碱酯酰转移酶Ⅰ肉碱酯酰转移酶Ⅱ载体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三羧酸循环ATP、CO2生物素CoB12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β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入TCA循环；然而在肝细胞中乙酰CoA可形成乙酰乙酸、β-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2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3乙酰乙酸脱羧酶CoASHCH3COSCoA酮体的分解乙酰乙酰CoA硫解酶酮脂酰CoA转移酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸--羟丁酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羟丁酸琥珀酸脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成二、甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成脂肪酸的生物合成1、十六碳饱和脂肪酸的从头合成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（自学)软脂酸的从头合成（1）乙酰CoA运转——柠檬酸穿梭（3）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白(acylcarrierprotein,ACP)（4）脂肪酸生物合成的反应历程（2）丙二酸单酰CoA的形成乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转丙二酸单酰CoA的形成||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoAOCH3C-S~CoA乙酰CoA||+ATPHCO3-ADP+Pi乙酰CoA羧化酶生物素脂肪酸合酶系统（fattyacidsynthasesystem，FAS）脂肪酸合成酶系结构模式①②③④⑤⑥中央巯基外围巯基⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP转移酶④β-酮脂酰-ACP还原酶②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶③β-酮脂酰-ACP合酶⑥烯脂酰-ACP还原酶SHSHACP•不同生物体中的ACP十分相似：大肠杆菌中的ACP是一个由77个氨基酸残基组成的热稳定蛋白质，在它的第36位丝氨酸残基的侧链上，连有辅基4-磷酸泛酰巯基乙胺。•ACP辅基犹如一个转动的手臂，以其末端的巯基携带着脂酰基依次转到各酶的活性中心，从而发生各种反应。脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SSHSHSHSHOCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰CoA①丙二酸单酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位链的延伸水解OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHβ-酮丁酰ACPCH3CHCH2CO-SSHOHβ-羟丁酰ACPCH3CH=CHCO-SSHβ-烯丁酰ACPCH3CH2CH2CO-SSH丁酰ACP软脂酸丁酰CoAＯCH3CH2CH2C-SACPOCH3COCH2C-SACPβ-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟丁酰ACP脱水酶β-酮丁酰ACP还原酶NADP+NADPHOOHO-C-CH2C-S-ACP丙二酸单酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPβ-羟丁酰-ACP|||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPHβ-酮脂酰ACP合酶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β-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。脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位动物植物线粒体内质网叶绿体、前质体内质网加入的二碳单位酯酰基载体电子供体乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙二酸单酰CoACoACoAACPNADPHNADPHNADPH不明确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、-羟葵酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-稀葵酰-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。NADPH+H+NADP+FAD2Fe去饱和酶RCH2-CH2-RCH＝CH-2e2e2e2eO2+4H+2H2O4e（黄素蛋白）动：细胞色素b5植：铁硫蛋白动植物中不饱和脂肪酸合成的比较脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同三酰甘油