脂類的代謝簡(jiǎn)

1、第一頁，共47頁幻燈片脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機(jī)化合物。脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機(jī)化合物。共同的物理性質(zhì)：共同的物理性質(zhì)： 不溶于水，但能溶于非極性有機(jī)溶劑不溶于水，但能溶于非極性有機(jī)溶劑(如氯仿、如氯仿、乙醚、丙酮等乙醚、丙酮等)中。中。分類：分類： 脂肪脂肪(中性脂肪中性脂肪)和類脂兩類，后者又包括磷脂、和類脂兩類，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。這些脂類不但化學(xué)結(jié)構(gòu)有差異，而且具糖脂、固醇等。這些脂類不但化學(xué)結(jié)構(gòu)有差異，而且具有不同的生物功能。有不同的生物功能。第二頁，共47頁幻燈片脂肪的生物功能：脂肪的生物功能：n在體內(nèi)氧化放能，供給機(jī)體利用；在體內(nèi)氧化放能，供給機(jī)體利用；n作為

2、生物體對(duì)外界環(huán)境的屏障；作為生物體對(duì)外界環(huán)境的屏障；n幫助食物中脂溶性維生素幫助食物中脂溶性維生素(A、D、E、K)的吸收；的吸收；n構(gòu)成生物膜的重要結(jié)構(gòu)組分；構(gòu)成生物膜的重要結(jié)構(gòu)組分；n此外，一些不皂化脂類，如類固醇和萜類，是具有維此外，一些不皂化脂類，如類固醇和萜類，是具有維生素、激素等生物功能的脂溶性物質(zhì)。生素、激素等生物功能的脂溶性物質(zhì)。第三頁，共47頁幻燈片廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中的廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中的脂肪酶脂肪酶能催化脂肪逐步水解能催化脂肪逐步水解產(chǎn)生脂肪酸和甘油。產(chǎn)生脂肪酸和甘油。第四頁，共47頁幻燈片 生物體內(nèi)存在著對(duì)磷脂生物體內(nèi)存在著對(duì)磷脂分子的不同部位進(jìn)行

3、水解的分子的不同部位進(jìn)行水解的磷脂酶。參與磷脂分解的酶磷脂酶。參與磷脂分解的酶主要有磷脂酶主要有磷脂酶A1、A2、磷脂、磷脂酶酶B1、B2、磷脂酶、磷脂酶C、磷脂酶、磷脂酶D等等 第五頁，共47頁幻燈片(一一)甘油的氧化甘油的氧化第六頁，共47頁幻燈片(二二)脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用1-氧化的反應(yīng)過程氧化的反應(yīng)過程(1)脂肪酸的激活脂肪酸的激活：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解的第一步。脂肪酸先與的第一步。脂肪酸先與ATP形成脂酰形成脂酰-磷酸腺苷。脂酰磷酸腺苷。脂酰-磷酸腺苷再磷酸腺苷再與輔酶與輔酶A化合，生成脂酰輔酶化合，生成脂酰

4、輔酶A。1分子脂肪酸活化消耗分子脂肪酸活化消耗2個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于2分子分子ATP！ 第七頁，共47頁幻燈片(2)脫氫：脂酰輔酶脫氫：脂酰輔酶A經(jīng)脂酰輔酶經(jīng)脂酰輔酶A脫氫酶的催化，脫去兩個(gè)脫氫酶的催化，脫去兩個(gè)H變成一變成一個(gè)帶有反式雙鍵的個(gè)帶有反式雙鍵的2-反反-烯脂酰輔酶烯脂酰輔酶A；這一反應(yīng)需要黃素腺嘌；這一反應(yīng)需要黃素腺嘌呤二核苷酸呤二核苷酸(FAD)作為氫的載體作為氫的載體。(3)加水：加水：2-反反-烯脂酰輔酶烯脂酰輔酶A經(jīng)過水化酶的催化，變成經(jīng)過水化酶的催化，變成 -羥脂酰羥脂酰輔酶輔酶A。第八頁，共47頁幻燈片(4)脫氫：脫氫：L(+)-羥脂酰輔酶羥脂酰輔

5、酶 A經(jīng)經(jīng) -羥脂酮輔酶羥脂酮輔酶 A脫氫酶及輔酶脫氫酶及輔酶 NAD的催化，脫去兩個(gè)的催化，脫去兩個(gè) H而變成而變成-酮脂酰輔酶酮脂酰輔酶A。(5)硫解：最后一個(gè)步驟是硫解：最后一個(gè)步驟是-酮脂酰輔酶酮脂酰輔酶A經(jīng)另一分子輔酶經(jīng)另一分子輔酶A的分解的分解(硫酯解酶參加硫酯解酶參加)生成一分子生成一分子乙酰輔酶乙酰輔酶A及一分子碳鏈短兩個(gè)碳原子及一分子碳鏈短兩個(gè)碳原子的脂酰輔酶的脂酰輔酶A。第九頁，共47頁幻燈片第十頁，共47頁幻燈片2肉毒堿的作用肉毒堿的作用第十一頁，共47頁幻燈片第十二頁，共47頁幻燈片3脂肪酸脂肪酸-氧化過程中的能量轉(zhuǎn)變氧化過程中的能量轉(zhuǎn)變以軟脂酸以軟脂酸(C15H31C

6、OOH)為例：為例：軟脂酸完全氧化成乙酰輔酶軟脂酸完全氧化成乙酰輔酶A共經(jīng)過共經(jīng)過 7次次-氧化，生成氧化，生成7個(gè)個(gè)FADH2、 7個(gè)還原型個(gè)還原型NAD 8個(gè)乙酰輔酶?jìng)€(gè)乙酰輔酶A7molFADH2和和7mol還原型還原型NAD可提供可提供27+37=35molATP8mol乙酰輔酶乙酰輔酶A徹底氧化則可生成徹底氧化則可生成128=96molATP。 在軟脂酸氧化開始生成軟脂酰輔酶在軟脂酸氧化開始生成軟脂酰輔酶A的過程中曾耗去的過程中曾耗去2molATP，如此每摩爾軟脂酸完全氧化，在理論上至少可凈合成如此每摩爾軟脂酸完全氧化，在理論上至少可凈合成35+96-2=129molATP。 第十三頁

7、，共47頁幻燈片22123212nn第十四頁，共47頁幻燈片4不飽和脂肪酸的氧化不飽和脂肪酸的氧化單雙鍵脂肪酸：油酸單雙鍵脂肪酸：油酸(C18)、軟脂烯酸、軟脂烯酸(C16) 多雙鍵脂肪酸多雙鍵脂肪酸 ：亞油酸：亞油酸(C18) -氧化的前三輪正常進(jìn)行，切掉三個(gè)二碳單位以后，生成一個(gè)帶氧化的前三輪正常進(jìn)行，切掉三個(gè)二碳單位以后，生成一個(gè)帶有兩個(gè)順式雙鍵的有兩個(gè)順式雙鍵的3,6十二碳烯酸。此酸在烯脂酰異構(gòu)酶催化下雙十二碳烯酸。此酸在烯脂酰異構(gòu)酶催化下雙鍵移位，將順鍵移位，將順3化合物轉(zhuǎn)變成反化合物轉(zhuǎn)變成反2順順6烯脂酰輔酶烯脂酰輔酶A，這樣，這樣-氧氧化又可以順利進(jìn)行兩輪，再切掉兩個(gè)二碳單位，就

8、形成了順化又可以順利進(jìn)行兩輪，再切掉兩個(gè)二碳單位，就形成了順2八八碳烯脂酰輔酶碳烯脂酰輔酶A。 第十五頁，共47頁幻燈片(三三)脂肪酸氧化的其他途徑脂肪酸氧化的其他途徑1奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化第十六頁，共47頁幻燈片2-氧化和氧化和-氧化氧化-氧化：氧化：長(zhǎng)鏈脂肪酸的長(zhǎng)鏈脂肪酸的-碳在加單氧酶的催化下氧化成羥基生碳在加單氧酶的催化下氧化成羥基生成成-羥脂酸。羥脂酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，然后氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)樯倭u脂酸。羥脂酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，然后氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)樯僖粋€(gè)碳原子的脂肪酸。一個(gè)碳原子的脂肪酸。-氧化：氧化：脂肪酸的末端甲基脂肪酸的末端甲基(-端端)可經(jīng)氧化作用后轉(zhuǎn)變?yōu)榭山?jīng)氧化作用后轉(zhuǎn)變

9、為-羥脂酸，羥脂酸，然后再氧化成然后再氧化成，-二羧酸進(jìn)行二羧酸進(jìn)行-氧化。此途徑稱為氧化。此途徑稱為-氧化，在肝臟氧化，在肝臟和植物細(xì)菌中均可進(jìn)行。和植物細(xì)菌中均可進(jìn)行。 第十七頁，共47頁幻燈片(四四)酮體的生成和利用酮體的生成和利用1酮體的生成酮體的生成 在肝臟中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰輔酶在肝臟中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰輔酶A可以縮可以縮合成乙酰乙酰輔酶合成乙酰乙酰輔酶A；乙酰乙酰輔酶；乙酰乙酰輔酶A再與一分子乙酰輔酶再與一分子乙酰輔酶A縮合縮合成成-羥羥-甲基戊二酰輔酶甲基戊二酰輔酶A(HMGCoA)，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰乙酸在肝臟線粒體

10、中可還原生成乙酸在肝臟線粒體中可還原生成-羥丁酸。乙酰乙酸還可以脫羧生成羥丁酸。乙酰乙酸還可以脫羧生成丙酮。丙酮。 乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羥丁酸和丙酮，統(tǒng)稱為羥丁酸和丙酮，統(tǒng)稱為酮體酮體。第十八頁，共47頁幻燈片第十九頁，共47頁幻燈片2酮體的氧化酮體的氧化 在肝臟中形成的乙酰乙酸和在肝臟中形成的乙酰乙酸和-羥丁酸進(jìn)入血液循環(huán)后送至肝外組羥丁酸進(jìn)入血液循環(huán)后送至肝外組織，主要在織，主要在心臟、腎臟、腦及肌肉心臟、腎臟、腦及肌肉中通過三羧酸循環(huán)氧化。中通過三羧酸循環(huán)氧化。 -羥丁酸：羥丁酸： 首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰輔酶首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)硫酶轉(zhuǎn)硫酶(在心肌、在心肌、

11、骨肌、腎、腎上腺組織中骨肌、腎、腎上腺組織中)或乙酰乙酸硫激酶或乙酰乙酸硫激酶(骨骼肌、心及腎等組骨骼肌、心及腎等組織中織中)的作用下，生成乙酰乙酰輔酶的作用下，生成乙酰乙酰輔酶A，再與第二個(gè)分子輔酶，再與第二個(gè)分子輔酶A作用作用形成兩分子乙酰輔酶形成兩分子乙酰輔酶A，乙酰輔酶，乙酰輔酶A再依前述途徑氧化。再依前述途徑氧化。第二十頁，共47頁幻燈片乙酰乙酸乙酰乙酸 ：丙酮：丙酮： 隨尿排出外；有一部分直接從肺部呼出；丙酮在體內(nèi)也可轉(zhuǎn)隨尿排出外；有一部分直接從肺部呼出；丙酮在體內(nèi)也可轉(zhuǎn)變成丙酮酸或甲?；耙阴；峥梢匝趸?，也可以合成糖變成丙酮酸或甲?；耙阴；?，丙酮酸可以氧化，也可以合成糖

12、原。原。 第二十一頁，共47頁幻燈片生理意義：生理意義：長(zhǎng)期饑餓，糖供應(yīng)不足時(shí)，脂肪酸被大量動(dòng)用，生長(zhǎng)期饑餓，糖供應(yīng)不足時(shí)，脂肪酸被大量動(dòng)用，生成乙酰成乙酰 CoA氧化供能，但象腦組織不能利用脂肪酸，因氧化供能，但象腦組織不能利用脂肪酸，因其不能通過血腦屏障，而酮體溶于水，分子小，可通過其不能通過血腦屏障，而酮體溶于水，分子小，可通過血腦屏障，故此時(shí)肝中合成酮體增加，轉(zhuǎn)運(yùn)至腦為其供血腦屏障，故此時(shí)肝中合成酮體增加，轉(zhuǎn)運(yùn)至腦為其供能。但在正常情況下，血中酮體含量很少。能。但在正常情況下，血中酮體含量很少。嚴(yán)重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸轉(zhuǎn)化嚴(yán)重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸

13、轉(zhuǎn)化生成大量酮體，超過肝外組織利用的能力，引起血中酮體升生成大量酮體，超過肝外組織利用的能力，引起血中酮體升高，可致酮癥酸中毒。高，可致酮癥酸中毒。 第二十二頁，共47頁幻燈片第二十三頁，共47頁幻燈片線粒體內(nèi)線粒體內(nèi)胞液胞液CoA-SH?；d體蛋白?；d體蛋白ACP相互獨(dú)立的多酶體系相互獨(dú)立的多酶體系復(fù)合體多酶體系復(fù)合體多酶體系乙酰乙酰CoA丙二酸單酰丙二酸單酰CoANAD+，F(xiàn)ADNADPHH+-羥酰基為羥?；鶠長(zhǎng)-構(gòu)型構(gòu)型-羥?；鶠榱u?；鶠镈-構(gòu)型構(gòu)型C18以下脂肪酸以下脂肪酸C16的軟脂酸的軟脂酸 第二十四頁，共47頁幻燈片(一一)甘油甘油-磷酸的生物合成磷酸的生物合成第二十五頁，共4

14、7頁幻燈片(二二)脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成1從頭合成從頭合成 乙酰乙酰CoA羧化酶為別構(gòu)酶，當(dāng)缺乏別構(gòu)劑檸檬酸時(shí)，即無羧化酶為別構(gòu)酶，當(dāng)缺乏別構(gòu)劑檸檬酸時(shí)，即無活性。只有別構(gòu)部位結(jié)合檸檬酸后，才有活性。胞液中活性。只有別構(gòu)部位結(jié)合檸檬酸后，才有活性。胞液中檸檬酸檸檬酸濃度濃度是脂肪酸合成的最重要的調(diào)節(jié)物。是脂肪酸合成的最重要的調(diào)節(jié)物。第二十六頁，共47頁幻燈片 丙二酰輔酶丙二酰輔酶 A(C3片段片段)與乙酰輔酶與乙酰輔酶A(C2片段片段)縮合，然后脫縮合，然后脫羧生成乙酰乙?；壬梢阴Ｒ阴；?C4片段片段)；丙二?；耙阴；谵D(zhuǎn)酰酶作用；丙二?；耙阴；谵D(zhuǎn)酰酶作用下從輔酶下從輔

15、酶A轉(zhuǎn)移到一種蛋白質(zhì)，即?；d體蛋白轉(zhuǎn)移到一種蛋白質(zhì)，即?；d體蛋白(ACP)上。上。 第一步反應(yīng)：第一步反應(yīng)：第二十七頁，共47頁幻燈片 乙酰乙酰乙酰乙酰ACP在以在以NADPH為輔酶的為輔酶的-酮脂酰酮脂酰ACP還原酶作用還原酶作用下被還原。下被還原。第二步反應(yīng)：第二步反應(yīng)：第二十八頁，共47頁幻燈片 -羥丁酰羥丁酰ACP在在-羥脂酰羥脂酰ACP脫水酶的作用下脫水生成脫水酶的作用下脫水生成-烯丁酰烯丁酰-ACP。第三步反應(yīng)：第三步反應(yīng)：第二十九頁，共47頁幻燈片 -烯丁酰烯丁酰ACP再在再在-烯脂酰烯脂酰ACP還原酶作用下生成丁酰還原酶作用下生成丁酰ACP。第四步反應(yīng)：第四步反應(yīng)：第三十頁

16、，共47頁幻燈片第三十一頁，共47頁幻燈片根據(jù)根據(jù)Lynen的研究，脂肪酸合成的反應(yīng)機(jī)理如下：的研究，脂肪酸合成的反應(yīng)機(jī)理如下：開始時(shí)，乙?；ㄟ^脂酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到多酶體系的周圍開始時(shí)，乙?；ㄟ^脂酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到多酶體系的周圍SH基上基上(-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶活性部位半胱氨酸合成酶活性部位半胱氨酸SH基基)，而丙二酰基則通過丙二酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到中央而丙二?；鶆t通過丙二酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到中央SH基上基上(ACP的輔基的輔基泛酰巰基乙胺泛酰巰基乙胺4-磷酸的磷酸的SH基基)，然后通過然后通過-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶作用，將乙?；D(zhuǎn)移到脫羧后的合成酶作用，將乙?；D(zhuǎn)移到脫羧后

17、的丙二酰殘基中的次甲基上形成乙酰乙酰丙二酰殘基中的次甲基上形成乙酰乙酰-ACP、經(jīng)還原、脫水，再、經(jīng)還原、脫水，再還原形成相應(yīng)的飽和脂?；€原形成相應(yīng)的飽和脂?；?ACP。飽和脂?；D(zhuǎn)移到周圍飽和脂?；D(zhuǎn)移到周圍SH基上，一個(gè)新的丙二?；洲D(zhuǎn)移到中央基上，一個(gè)新的丙二?；洲D(zhuǎn)移到中央SH基上使上述過程重復(fù)進(jìn)行?；鲜股鲜鲞^程重復(fù)進(jìn)行。 第三十二頁，共47頁幻燈片第三十三頁，共47頁幻燈片第三十四頁，共47頁幻燈片2線粒體線粒體(或或“微粒體微粒體”)中的合成中的合成線粒體：線粒體： 可以進(jìn)行與脂肪酸可以進(jìn)行與脂肪酸-氧化相似的逆向過程，使得一些脂肪酸碳氧化相似的逆向過程，使得一些脂肪酸碳鏈鏈(

18、C16)加長(zhǎng)。在此過程中縮合酶先使脂酰輔酶加長(zhǎng)。在此過程中縮合酶先使脂酰輔酶A與乙酰輔酶與乙酰輔酶A縮合縮合形成形成-酮脂酰輔酶酮脂酰輔酶A，再經(jīng)還原型輔酶，再經(jīng)還原型輔酶和還原型輔酶和還原型輔酶供氫還原供氫還原產(chǎn)生比原來多產(chǎn)生比原來多 2個(gè)碳原子的脂酰輔酶?jìng)€(gè)碳原子的脂酰輔酶A，后者尚可通過類似過程，后者尚可通過類似過程，并重復(fù)多次而加長(zhǎng)碳鏈并重復(fù)多次而加長(zhǎng)碳鏈(延長(zhǎng)至延長(zhǎng)至C24)。微粒體：微粒體： 利用丙二酰輔酶利用丙二酰輔酶A加長(zhǎng)碳鏈，還原過程需還原型輔酶加長(zhǎng)碳鏈，還原過程需還原型輔酶供氫供氫，中間過程與軟脂酸合成系統(tǒng)相似，但沒有以脂酰載體蛋白為核心的，中間過程與軟脂酸合成系統(tǒng)相似，但沒有以脂酰載體蛋白為核心的多酶復(fù)合體系。多酶復(fù)合體系。第三十五頁，共47頁幻燈片3不飽和脂肪酸的合成不飽和脂肪酸的合成 軟脂酸和硬脂酸是動(dòng)物組織中最常見的單雙鍵不飽和脂肪酸軟脂軟脂酸和硬脂酸是動(dòng)物組織中最常見的單雙鍵不飽和脂肪酸軟脂烯酸烯酸(16C)和油酸和油酸(18C)的前體。雙鍵通過脂酰輔酶的前體。雙鍵通過脂酰輔酶A加氧酶所催化加氧酶所催化的氧化反應(yīng)引入脂肪酸鏈。的氧化反應(yīng)引入脂肪酸鏈。第三十六頁，共47頁幻燈片第三十七頁，共47頁幻燈片(三三)脂肪的合成脂肪的合成第三十八頁，共47頁幻燈片第三十九頁，共47頁幻燈片磷脂酰乙醇胺和磷脂酰膽堿的合成途徑：磷脂酰