《SL脂代谢》PPT课件.ppt

10 脂类代谢,目 录 10.1 脂肪的分解代谢 10.2 脂肪的合成代谢 10.3 类脂的代谢（简介） 本章要求重点掌握脂肪酸的-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。,脂肪酸的氧化 偶数饱和脂肪酸的氧化,概念： 细胞定位：线粒体基质 过程： 脂肪酸的活化（细胞质中） 脂酰CoA,O R-C-OH,+,CoA-SH,脂酰CoA合成酶,肉碱转运脂酰CoA进入线粒体,脂酰CoA的-氧化（线粒体中）,a 脱氢,b 水化,2ATP,呼吸链,c 再脱氢,d 硫解,（1）（2）（3）（4）,CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,3ATP,呼吸链,重复反应,1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰 CoA 经7次-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+),动、植物-氧化的区别,（1）动物：-氧化是在线粒体基质中进行的，而脂肪酸的活化则在胞液中进行，产生的脂酰COA 不能直接穿过线粒体内膜，必须以肉毒碱为载体，形成脂酰肉碱的形式才能穿过线粒体膜。 （2）植物：-氧化发生在乙醛酸体中（一种过氧化物酶体），也有在线粒体中进行。,脂肪的生物合成包括甘油的生成、脂肪酸的生成以及由甘油与脂肪酸合成脂肪三个步骤。,10.2 脂肪的合成代谢,一、甘油的生物合成,甘油是由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮在细胞质中合成的。,二、脂肪酸的生物合成 (Fatty acid synthesis),以乙酰CoA为原料，消耗ATP和NADPH，生成16C的软脂酸，经过加工生成各种脂肪酸。 脂肪酸合成过程包括： （一）饱和脂肪酸的从头合成；(重点) （二）脂肪酸碳链的延长； （三）脂肪酸碳链的去饱和。,二、脂肪酸的生物合成 (Fatty acid synthesis),饱和脂肪酸:,（一）饱和脂肪酸的从头合成 （丙二酸单酰CoA途径）,软脂酸中碳原子的来源：,（一）饱和脂肪酸的从头合成 （丙二酸单酰CoA途径）,部位： 胞质溶胶(cytosol)（动） 叶绿体和前质体（植）。 胞质溶胶: 细胞质中除可分辩的细胞器以外的胶状物质,又称为细胞基质。 原料：乙酰CoA（碳源） 、NADPH、ATP HCO3-(CO2)及Mn2+ 酶：胞液中的乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶系 直接产物：软脂酸（16C）,16C饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成,（1）乙酰CoA的来源和运转：柠檬酸穿梭 （2）乙酰CoA活化： 丙二酸单酰CoA的形成 （3）脂肪酸合酶系统 (4) 脂肪酸生物合成的反应历程,乙酰CoA的来源和转运,乙酰CoA的来源： 丙酮酸氧化脱羧、氨基酸氧化、 -氧化等。 乙酰CoA在线粒体中产生 脂肪酸合成酶系在胞浆 乙酰CoA不能直接穿过线粒体内膜，需要在ATP供能，通过“柠檬酸穿梭”方式转移到线粒体外。,经柠檬酸穿梭将线粒体内生成的乙酰CoA运至胞液。,脂肪酸合成,脂肪酸分解等多种途径形成,原核生物中，乙酰CoA羧化酶由3个亚基组成： 生物素羧基载体蛋白(BCCP) 生物素羧化酶(BC) 羧基转移酶（CT),(2) 丙二酸单酰CoA的合成 （二碳单位的直接供体）,胞液中进行,关键酶,FAS是一个多酶复合体，它包括： 乙酰CoA：ACP转移酶(AT) 丙二酸单酰CoA：ACP转移酶(MT) -酮脂酰-ACP合酶(KS) -酮脂酰-ACP还原酶(KR) -羟脂酰-ACP脱水酶(HD) 烯脂酰-ACP还原酶(ER) ACP：脂酰基载体蛋白(Acyl Carrier Protein，ACP)，是FAS的辅助蛋白。, 脂肪酸合酶系统,(fatty acid synthase system，FAS),脂肪酸合酶系统的进化,大肠肝菌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,脂肪酸链的形成过程 （重点、难点）,在脂肪酸合酶系统中，以乙酰CoA为引物，以丙二酸单酰CoA为二碳单位的直接供体，在羧基端逐步添加二碳单位，合成出不超过16碳的脂酰基，最后脂酰基被水解成游离的脂肪酸(软脂酸)。,乙酰基和丙二酸单酰基进位（第一阶段）,第一步、乙酰基进位：乙酰CoA在转移酶催化下，乙酰基被转移到中央巯基上。 第二步、乙酰基移位：乙酰基再转移到外围巯基上。 第三步、丙二酸单酰基进位：丙二酸单酰CoA在转移酶催化下，转移到中央巯基上，生成丙二酸单酰-SACP 。,进位,丙二酸单酰-SACP的形成：,+,ATP,HCO3- + H+,ADP+Pi,乙酰CoA 羧化酶生物素,乙酰基进位,乙酰基移位,丙二酸单酰基 进位,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,脂肪酸链延伸（第二阶段）,第一步、缩合：在-酮脂酰-ACP合酶催化下外围巯基上的乙酰基与中央巯基上的丙二酸单酰基缩合成-酮丁酰基连接在中央巯基上，生成-酮丁酰-S-ACP（乙酰乙酰-SACP），同时释放出一分子CO2。,第一步、缩合,脂肪酸链延伸（第二阶段）,-酮丁酰-S-ACP,第二步、还原：在-酮脂酰-ACP还原酶催化下，-酮丁酰基位羰基被NADPH还原成羟基，生成-羟丁酰基。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,（-酮丁酰-S-ACP）,第二步、还原,脂肪酸链延伸（第二阶段）,-羟丁酰-S-ACP,（-酮丁酰-S-ACP）,第三步、脱水：在-羟脂酰-ACP脱水酶催化下-羟丁酰-S-ACP的、碳原子间脱水生成反式2-烯丁酰-S-ACP。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,-羟丁酰-S-ACP,反式2-烯丁酰-S-ACP,第三步、脱水,脂肪酸链延伸（第二阶段）,-羟丁酰-S-ACP,反式2-烯丁酰-S-ACP,第四步、还原：在烯脂酰-ACP还原酶催化下反式2-烯丁酰-S-ACP的双键被NADPH还原，生成延长了2个碳单位的丁酰-S-ACP。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,反式2-烯丁酰-S-ACP,第四步、还原,脂肪酸链延伸（第二阶段）,反式2-烯丁酰-S-ACP,丁酰-S-ACP,生成的丁酰基再与新进位的丙二酸单酰基重复缩合、还原、脱水、再还原的循环反应，又延长两个碳片段，生成己酯酰基，如此反复进行，直到生成软脂酰基为止。,脂酰基水解（第三阶段）,当中央巯基上的脂酰基延长到一定长度（不超过16C）后，即最终产物形成软脂酰S-ACP时，硫酯酶开始作用，软脂酸从脂肪酸合酶复合体中被释放出来。,柠檬酸穿梭 磷酸戊糖途径 光合作用,NADPH的来源？,（3个）,脂肪酸链的形成过程： (进位、缩合、还原、脱水、还原),进位、缩和,软脂酸的合成 (经过7轮的进位、缩合、还原、脱水、还原),软脂酸的合成 (经过7轮的进位、缩合、还原、脱水、还原),软脂酸合成的反应流程,进位,链的延伸,水解,脂肪酸生物合成的反应历程,丙二酸单酰ACP,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA 14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH,脂肪酸合成酶系 （7次循环）,软脂酸（16C）合成的总反应式：,P230,脂肪酸合成的特点： 合成所需原料为乙酰CoA，二碳单位的直接供体是丙二酸单酰CoA，生成的直接产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA； 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶； 合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗14 NADPH+H+，7分子ATP（活化） 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖途径有依赖性。,脂肪酸从头合成与-氧化的比较,脂肪酸从头合成与-氧化决不是简单的逆转关系。 它们在细胞定位，转移载体，酰基载体，供氢体和受氢体以及反应底物与产物等方面均不相同。,脂肪酸的从头合成与氧化比较:,（二）脂肪酸碳链的延长,（1）线粒体脂肪酸延长酶系: 延长短链脂酰CoA，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。,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,脂酰基载体,电子供体,乙酰CoA 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰CoA,CoA CoA ACP,NAD(P)H NADPH NADPH,不明确 (18C以上的碳链延长),（三）脂肪酸碳链的去饱和,不饱和脂肪酸有：软油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 必需脂肪酸：维持哺乳动物正常生长所需而体内又不能合成的脂肪酸，有3种。 亚油酸（18C:29,12 ） 亚麻酸（ 18C:36,9,12 ） 花生四烯酸（ 18C:4 5,8,11,14 ）,人体内有4，5，8及9去饱和酶，催化饱和脂肪酸引入双键，使之转变为不饱和脂肪酸。,至今在体内尚未发现有9以上的去饱和酶，即在第10C与碳原子之间不能形成双键。,（三）脂肪酸碳链的去饱和,(1)需氧途径,动：细胞色素b5 植：铁硫蛋白,去饱和酶系,动：内质网膜上，以脂酰CoA为底物 植：质体中，以脂酰-ACP为底物,饱和的脂酰CoA,单不饱和的脂酰CoA,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10个C的羟脂酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、 -烯葵酰-ACP，再继续参入二碳单位，进行从头合成反应过程，最终产生不同长度的单不饱和脂肪酸。,(2)厌氧途径,（三）脂肪酸碳链的去饱和,三、三酰甘油（脂肪）的生物合成,直接原料：3磷酸甘油、脂酰CoA,3磷酸甘油的来源,3-磷酸甘油的生成：,合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成： 1）由糖代谢生成（脂肪细胞、肝脏）,3-磷酸甘油脱氢酶,磷酸二羟丙酮 + NADH + H+,3-磷酸甘油 + NAD+,2）由脂肪动员生成（肝）： 脂肪动员生成的甘油被转运至肝脏后进行处理。,甘油磷酸激酶,甘油 + ATP,3-磷酸甘油 + ADP,三酰甘油（脂肪）的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸酶,二酰甘油酯酰转移酶,3磷酸甘油,溶血磷脂酸,磷脂酸,二酰甘油,三酰甘油,四、脂肪代谢的调节,脂肪代谢调节于人类健康密切相关，许多疾病如心血管疾病、高血脂和肥胖等都与脂肪代谢的失调有关。对植物来说，油料作物的出油量与脂肪代谢的调节有关。,1、脂肪酸分解的调节,-氧化过程的限速酶是肉毒碱脂酰转移酶I，丙二酸单酰CoA是其抑制剂。当细胞中能荷较高时，丙二酸单酰CoA含量丰富，使肉毒碱脂酰转移酶I活性降低，脂酰CoA不能穿膜进入线粒体，因而无法氧化放能。 另外，当细胞处于高能荷状态时，参与-氧化作用的-羟脂酰CoA脱氢酶被NADH抑制，硫解酶被乙酰CoA抑制。从而保证细胞在高能荷状态时，抑制脂肪酸分解，促进脂质合成。,2、脂肪酸合成的调节,单体(无活性),多聚体(有活性),乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。 乙酰CoA羧化酶受柠檬酸和异柠檬酸的变构激活， 受长链脂酰CoA的变构抑制。,乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节,Pi,乙酰-CoA羧化酶单体,乙酰-CoA羧化酶多聚体,（无活性）,（有活性）,蛋白质磷酸酶,cAMP依赖蛋白质激酶,ATP,ADP,P,乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节,Pi,乙酰-CoA羧化酶单体,乙酰-CoA羧化酶多聚体,（无活性）,（有活性）,蛋白质磷酸酶,cAMP依赖蛋白质激酶,ATP,ADP,P