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生物化学

第九章 脂类代谢. 生物化学. 第九章 脂类代谢. [ 目的与要求 ]. 掌握脂类的结构、生理功能及酶促水解。 掌握甘油的氧化、脂肪酸的 β- 氧化途径；酮体的生成和利用；了解脂肪酸氧化的其他途径。 了解软脂酸合成的部位、原料、途径 熟悉卵磷脂和脑磷脂的生物合成。 熟悉胆固醇合成的部位、原料、过程及其转化。. §9.1 脂类的酶促水解. §9.1 脂类的酶促水解. §9.1 脂类的酶促水解. 磷脂酶 A1 （ B1 ）. CH2OCOR1. 磷脂酶 A2 （ B2 ）. CHOCOR2.

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  1. 第九章 脂类代谢 生物化学

  2. 第九章 脂类代谢 [目的与要求] 掌握脂类的结构、生理功能及酶促水解。 掌握甘油的氧化、脂肪酸的β-氧化途径；酮体的生成和利用；了解脂肪酸氧化的其他途径。 了解软脂酸合成的部位、原料、途径 熟悉卵磷脂和脑磷脂的生物合成。 熟悉胆固醇合成的部位、原料、过程及其转化。

  3. §9.1 脂类的酶促水解

  4. §9.1 脂类的酶促水解

  5. §9.1 脂类的酶促水解 磷脂酶A1（B1） CH2OCOR1 磷脂酶A2（B2） CHOCOR2 磷脂酶D CH2O—P—O—X 磷脂酶C

  6. §9.1 脂类的酶促水解 甘油三酯的酶促水解 概念：储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪酸和甘油，释放入血供其它组织利用的过程，称甘油三酯的酶促水解(脂肪动员)。 返回

  7. §9.2 脂肪的分解代谢 甘油的氧化 脂肪酸的β-氧化 脂肪酸氧化的其他途径 酮体代谢 返回

  8. 一、甘油的氧化 ATP ADP CH2OH CH2OH 甘油激酶 HO CH P P HO CH P （肝、肾、肠） 甘油 3-磷酸甘油 1CH2OH CH2O NAD+ CH2OH 磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮 O C NADH+H+ CH2O CHO HO CH CH2O 糖氧化 3-磷酸甘油醛 §9.2 脂肪的分解代谢 甘油二酯 磷脂 二氧化碳(CO2)+H2O 返回

  9. §9.2 脂肪的分解代谢 二、脂肪酸的β-氧化 脂肪酸β-氧化是在脂酰基α,β-碳原子上进行脱氢、加水、再脱氢，并在α与β-碳原子之间断裂的过程。 此过程是在一系列酶的催化下完成的。脂肪酸必须先在胞液中活化为脂酰CoA，然后进入线粒体β-氧化。 返回

  10. Knoop的重要发现 : 狗摄入含苯环标记的奇数碳原子脂肪酸时尿液排出马尿酸；摄入含偶数碳原子脂肪酸时尿中排除出苯乙尿酸。 说明脂肪酸的分解是每次降解二碳单位的片段。

  11. 1.脂酰CoA的β-氧化过程 §9.2 脂肪的分解代谢 (1)脂肪酸的激活 位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。 脂酰CoA合成酶 + RCOOH CoA—SH RCO~SCoA Mg2+ 脂酰CoA 脂肪酸 AMP+PPi ATP H2O 反应不可逆 2Pi

  12. §9.2 脂肪的分解代谢 脂酰CoA进入线粒体基质后， 经脂肪酸β-氧化酶系的催化作用，在脂酰基α,β-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应，使脂酰基在α与β-碳原子间断裂，生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA ， 具体步骤如下:

  13. RCH2CH2CH2CO~SCoA 脂酰CoA(16C) FAD 脂酰CoA脱氢酶 FADH2 H C CO~CoA RCH2C 反2-烯酰CoA H H2O 反2-烯酰CoA水化酶 CH RCH2 CH2 CO~SCoA §9.2 脂肪的分解代谢 (2) 脱氢 2ATP 呼吸链 (3) 加水 L-β-羟脂酰CoA OH

  14. OH L-β-羟脂酰CoA NAD+ L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 NADH+H+ O CH2CO RCH2C ~SCoA β-酮脂酰CoA RCH2 CH CH2 CO~SCoA RCH2CO~SCoA CH3CO~SCoA 乙酰CoA 酰CoA(14C) 脂 §9.2 脂肪的分解代谢 (4) 再脱氢 呼吸链 3ATP (5) 硫解 CoA-SH β-酮脂酰 CoA硫解酶 （1）（2）（3）（4） 重复反应

  15. 2.脂酰CoA进入线粒体—肉毒碱的作用 (CH3)3N+ (CH3)3N+ CH2CH CH2COOH CH2CH CH2COOH 脂酰肉碱 肉碱 RCO-O OH §9.2 脂肪的分解代谢 脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰CoA（12C以上） 却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱(carnitine，L-β-羟-γ-三甲氨基丁酸) 结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。 反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-Ⅰ和CAT-ll)催化： CoA-SH RCO-SCoA 肉碱脂酰 转移酶

  16. 肉碱转运脂酰辅酶A 进入线粒体 此过程为脂肪酸β-氧化的限速步骤，CAT-Ⅰ是限速 酶，丙二酸单酰CoA 是强烈有竞争性抑制剂。

  17. 3.脂肪酸β-氧化的能量转变 §9.2 脂肪的分解代谢 1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰 CoA 经7次β-氧化.总反应式如下: 软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H+) 1分子软脂酸彻底氧化共生成: (2×7)+(3×7)+(12×8)=131分子ATP 减去脂肪酸活化时消耗 ATP 的 2 个高能磷酸键净生成129分子ATP。

  18. H H CH3(CH2)7C CCH2COSCoA 异构酶 H CH3(CH2)7CH2C CCOSCoA H §9.2 脂肪的分解代谢 4.不饱和脂肪酸的氧化 (1) 单不饱和脂肪酸的氧化 3顺-十二碳烯酰CoA 2反-十二碳烯酰CoA

  19. H H H CH3(CH2)4C CH2COSCoA CH3(CH2)4C CCOSCoA OH OH CH3(CH2)4C CH2COSCoA H §9.2 脂肪的分解代谢 (2) 多不饱和脂肪酸的氧化 水化酶 D(-)β-羟八碳脂酰CoA 2顺-八碳烯酰CoA 表异构酶 L(+)β-羟八碳脂酰CoA

  20. COO- H COO- CH2 COO- H C CH3 CH3 H H C CH3 CH2 C SCoA C SCoA SCoA C SCoA C O O O O C §9.2 脂肪的分解代谢 三 、脂肪酸氧化的其他途径 1、奇数碳脂肪酸的氧化 琥珀酰CoA 丙酰CoA D-甲基丙二酰CoA L-甲基丙二酰CoA +CO2+H2O+ATP 丙酰CoA羧化酶 甲基丙二酰CoA 表异构酶 甲基丙二酰CoA 变位酶

  21. RCH2COOH RCH(OH)COOH RCOCOOH RCOOH CH3(CH2)nCOO- HOCH2(CH2)nCO- -OOC (CH2)nCOO- §9.2 脂肪的分解代谢 2、α-氧化和ω-氧化 α-氧化： 脂肪酸 α-酮酸 脂肪酸 α-羟脂酸 脑苷脂、神经节苷脂 ω-氧化： 返回

  22. 四、酮体代谢 §9.2 脂肪的分解代谢 酮体的生成 酮体的氧化

  23. 1.酮体的生成：乙酰辅酶A的代谢结局 §9.2 脂肪的分解代谢 脂肪酸在心肌、骨骼肌等组织中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和H2O。 而在肝脏中脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA， 有一部分转变成乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮。这三种中间产物统称为酮体(ketonebodies)： Β-羟丁酸约70％;乙酰乙酸约30％;丙酮含量极微

  24. §9.2 脂肪的分解代谢 酮体的生成场所 ：肝脏 酮体的生成原料 ：乙酰辅酶A （肝细胞线粒体中含有活性较强的酮体合成的酶系。脂肪酸在线粒体β-氧化生成的乙酰CoA是合成酮体的原料） 1、酮体的生成途径 返回

  25. CH3COCH2CO~SCoA 乙酰乙酰CoA OH CH3CO~SCoA CH3CO~SCoA CH3—C—CH2CO~SCoA 乙酰CoA 乙酰CoA CH2COOH β-羟β-甲基戊二酸单酰CoA OH CH3COCH3 CH3COCH2COOH CH3—C—CH2COOH 丙酮 乙酰乙酸 β-羟丁酸 §9.2 脂肪的分解代谢 CoA-SH CoA-SH β -酮 硫解酶 HMG-CoA 合酶 HMG-CoA 裂解酶 关键酶 乙酰乙酸 脱羧酶 NADH+H+ NAD+ CO2 β -羟丁酸 脱氢酶

  26. 2、 酮体的氧化 §9.2 脂肪的分解代谢 酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液，输送到肝外组织利用。 肝内生酮肝外用 酮体的氧化途径: 返回

  27. CH2COOH CH2CO~CoA CH2COOH TCA CH2COOH §9.2 脂肪的分解代谢 β-羟丁酸CH3CH(OH)CH2COOH 心、肾、脑和骨胳 肌此酶活性高(10倍) NADH+ β -羟丁酸脱氢酶 NADH+H+ CH3COCH2COOH 乙酰 乙酸 琥珀酰CoA ATP+CoA~SH 乙酰 乙酰 CoA合成酶 琥珀酰CoA-3酮 酸CoA转移酶 CH3COCH2CO~SCoA 乙酰乙酰CoA PPi+AMP H2O 琥珀酸 乙酰 乙酰 CoA硫解酶 HSCoA 2 Pi 乙酰CoA CH3CO~CoA

  28. CH2OH NADH+H+ NAD+ CH2OH HO— CH C=O CH2O- P 磷酸甘油 脱氢酶 CH2OH CH2OH HO— §9.2 脂肪的合成代谢 一、甘油-α-磷酸的生物合成 CH2OH + ATP CH HO—CH 甘油激酶 (非脂肪细胞) CH2O- P CH2OH 葡萄糖

  29. 二、脂肪酸的合成 §9.2 脂肪的合成代谢 合成部位 合成原料 合成过程 从头合成与β—氧化比较 返回

  30. 1. 合成部位 §9.2 脂肪的合成代谢 在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织的胞浆中均含有脂肪酸合成酶系，肝脏是人体合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最强，约比脂肪组织大8～9倍。 返回

  31. §9.2 脂肪的合成代谢 2. 合成原料来源 • 脂肪酸合成的碳源主要来自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解产生乙酰CoA，它们都存在于线粒体中。 • 线粒体中的乙酰 CoA，需通过柠檬酸-丙酮酸循环（或称拧檬酸穿梭系统）运到胞浆中，才能供脂肪酸合成所需。 • ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等。 其中NADPH主要来自胞浆中的磷酸戊糖途径，其次是柠檬酸穿梭系统。 返回

  32. 柠檬酸穿梭系统：

  33. §9.2 脂肪的合成代谢 3. 合成过程—从头合成 在胞浆中进行 (1)丙二酸单酰CoA的合成 关键酶 乙酰CoA羧化酶 HOOC-CH2CO~SCoA + ADP + Pi 丙二酸单酰 CoA CH3CO~SCoA + HCO3- + ATP Mn2+、生物素 机理： 酶-生物素 丙二酰单酰CoA HCO3-+ATP 乙酰CoA 酶-生物素-CO2 ADP+Pi 返回

  34. （2）脂肪酸合成酶系 §9.2 脂肪的合成代谢 动物细胞脂肪酸合成酶系包括7种不同功能的酶和酰基载体蛋白（acyl carrier protein ACP)，都存在于一条肽链上的七个功能区（结构域），由一个基因编码；酵母细胞中该酶系包含六个酶和ACP，定位于两条肽链上；大肠杆菌的该酶系含六个酶及ACP共七条肽链。

  35. （3）丙二酸单酰CoA转变为软脂酸的过程: CE—SH E CH3CO~SCoA CoASH ACP—SH CE—SH E 乙酰转移酶( AT) ACP—S—CO—CH3 CE—S—CO—CH3 CE—S—CO—CH3 E E ACP—S—CO—CH2*COOH 丙二酰转移酶(MT) ACP—SH *COOH CoASH — CH2CO~SCoA §9.2 脂肪的合成代谢 ① 转移 过程一

  36. NADPH+H+ NADP+ β-酮脂酰 还原酶(KR) OH *CO2 缩合酶(CE) CE—S—CO—CH3 CE—SH CE—SH CE—SH E E E E ACP—S—COCH2CHCH3 ACP—S—COCH2*COOH ACP—S—COCH2COCH3 ACP—S—COCH2COCH3 §9.2 脂肪的合成代谢 ② 缩合脱羧 过程二 ③ 还原、脱水、再还原 脱水酶

  37. H NADPH+H+ CE—SH NADP+ — E ACP—SH 烯酰还原酶(ER) — H CE—SH CE—SH E E ACP—S—CO—C=C-CH3 ACP—S—COCH2CH2CH3 H2O CE—SH E ACP—S—CO(CH2)13CH2CH3 硫酯酶 (TE) §9.2 脂肪的合成代谢 过程三 再经6次循环 CH3CH2(CH2)13COOH + 软脂酸

  38. KS KS AT ER KS KS HD MT KR KS 脂肪酸合成酶系结构与催化的反应

  39. §9.2 脂肪的合成代谢 软脂酸（16C）合成的总反应式： 乙酰CoA＋7丙二酸单酰CoA ＋14NADPH＋14H+＋H2O 脂肪酸合成酶系 （7次循环） 软脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH

  40. 4. 脂肪酸的从头合成与β—氧化比较: §9.2 脂肪的合成代谢 返回

  41. 5. 脂肪酸碳链的延长(线粒体或微粒体中的合成) §9.2 脂肪的合成代谢 ★ 软脂酰CoA或软脂酸生成后，可在光滑内质网及线粒体经脂肪酸碳链延长酶系的催化作用下，形成更长碳链的饱和脂肪酸。 线粒体延长途径：基本上是β-氧化的逆过程，只是NADPH2 作为供氢体参与第二次还原反应。 延长途径 光滑内质网延长途径：与从头合成类似，只是辅酶A作为酰基载体，丙二酰辅酶A提供二碳单位。

  42. §9.2 脂肪的合成代谢 光滑内质网上脂肪酸的延长途径

  43. §9.2 脂肪的合成代谢 3. 不饱和脂肪酸的合成 在饱和脂肪酸中引入双键（加氧酶） CH3(CH2)14COSCoA + NADPH + H+ +O2 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COSCoA + NADP+ + 2H2O

  44. 三、脂肪的合成 §9.2 脂肪的合成代谢 (一) 合成部位 以肝、脂肪组织及小肠为主， 其中肝的合成能力最强。 返回

  45. (二) 合成过程 CH2OCOR1 CH2OH 甘油一酯酰转移酶 R2CO-O-CH R2CO-O-CH CH2OH CH2OH 甘油二酯酰转移酶 脂酰CoA 合成酶 RCOOH RCO~SCoA CoA~SH CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OCOR3 §9.2 脂肪的合成代谢 1、甘油一酯途径 DG CoA~SH MG TG

  46. 2、磷脂酸-甘油二酯途径 CH2OH NADH+H+ NAD+ CH2OH HO— C C=O CH2O- P 葡萄糖 磷酸甘油 脱氢酶 CH2OH R1CO~SCoA R2CO~SC0A 磷酸甘油脂酰转移酶 Pi 2 CoA-SH CH2OCOR1 H2O CH2OCOR1 磷脂酸磷酸酶 R2CO-O- C R2CO-O— C R3CO~SC0A CH2OH CH2O- P 脂酰转移酶 CH2OCOR1 CoA-SH R2CO-O— C CH2OCOR3 §9.2 脂肪的合成代谢 磷脂酸 TG

  47. 第九章 脂类代谢 第九章 思考题 1、脂肪是如何分解和合成的？ 2、什么是β-氧化？1mol硬脂酸彻底氧化可净产生多少ATP？ 3、脂肪酸除β-氧化途径外，还有哪些氧化途径？ 4、不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸氧化途径的区别？

  48. 第九章 脂类代谢 5、酮体是如何产生和氧化的？为什么肝脏产生的酮体要在肝外组织才能被利用？ 6、脂肪酸是如何进行生物合成的？ 7、甘油在生物体内是怎样进行分解和合成的？ 8、试以磷酯酰胆碱为例叙述其合成和分解过程。 9、胆固醇在体内是如何生成、转化和排泄的？

  49. 第九章 脂类代谢 生物化学 完

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