脂酰CoA合成酶课件

1、精讲甘油三酯的分解代谢脂肪的动员甘油进入糖代谢脂肪酸的氧化（-氧化为重点、难点）酮体的生成和利用甘油三酯的的合成代谢脂肪酸的合成（重点、难点）脂肪的合成磷脂的代谢 甘 油CH2 OHCH OHCH2 OH甘油三酯是甘油的脂肪酸脂 肪 酸CH3CH2CH2CH2COOHCH3CH=CHCH2COOHRCOOH甘油三酯结构第一节 甘油三酯的分解代谢脂肪组织 脂肪 甘油 脂肪酸 甘油脂肪酸ATP+ H2O+CO2 全身各组织 为机体供能 血液 一、脂肪动员的反应脂肪 脂肪酶甘油+脂肪酸CH2OH HCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2

2、COOH单酰甘油脂肪酶-CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2-O -C-R3O=O=O= H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2OH限速酶脂肪动员脂解激素能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素等。 抗脂解激素抑制脂肪动员，如胰岛素等。二、甘油的氧化分解与转化CH2OH HCOHCH2OH-ATPADP甘油激酶CH2OH HCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH +H+磷酸甘油脱氢酶CH2OH C=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖糖酵解CH3 C

3、=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2O1分子甘油彻底氧化分解产生的能量？只存在于肝脏-氧化作用-氧化作用-氧化作用饱和脂肪酸的氧化分解三 脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解奇数C原子脂肪酸的氧化分解部位：组 织：除脑组织外,大多数组织均可进 行， 其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体三、脂肪酸的氧化分解 概念 脂肪酸的-氧化作用 能量计算一、 饱和脂肪酸的-氧化作用饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子发生氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，称为-氧化.R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH1. 概念2. 脂

4、肪酸的-氧化作用（1）脂肪酸的活化 脂酰 CoA 的生成（胞液） 脂酰CoA合成酶(硫激酶1) 催化脂酰CoA合成酶R-COOH AMP + PPiHSCoA+ ATPR-COSCoA由肉碱（肉毒碱, carnitine）来携带脂酰基。（2）脂酰CoA转运入线粒体HOOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3 OHCH3CH3-羟基-r-三甲基铵基丁酸肉碱（肉毒碱, carnitine）HOOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3 OHCH3CH3-羟基-r-三甲基铵基丁酸借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶和酶）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运

5、进入线粒体。其中，肉碱脂酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。脂酰CoA进入线粒体 胞液 外膜 内膜 基质 *脂酰转移酶RCOSCoA HSCoA 肉碱RCO-肉碱 转位酶RCO-肉碱 脂酰转移酶RCOSCoA 肉碱HSCoA -氧化过程由四个连续的酶促反应组成： 脱氢 水化 再脱氢 硫解 (3) -氧化循环脱氢脂酰CoA脱氢酶 R-CH2-CH2-CH2-COSCoAFAD FADH2R-CH2-CH=CH-COSCoA硫解硫解酶 -2CCH3-COSCoAHSCoA水化水化酶 H2OR-CH2-CH(OH)-CH2-COSCoA-氧化循环的反应过程（2反式烯脂酰COA）L- 羟脂酰COA再脱氢L

6、-羟脂酰CoA脱氢酶R-CH2-CO-CH2-COSCoANADH + H+ NAD+- 酮脂酰COA -氧化循环过程在线粒体基质内进行； -氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； 需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子； 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。 脂肪酸-氧化循环的特点脂酰CoA脱氢酶L(+)-羟脂酰CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ 反2-烯酰CoA 水化酶H2OFADFADH2 酮脂酰CoA 硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸链 2ATP H2O 呼吸链 3ATP

7、 TCA 供能(以软脂酸为例) 软脂酸 软脂酰COA 活化耗2ATP 软脂酰COA 7次-氧化8 CH3CO SCOA( 7 1.5 )+( 7 2.5 )+( 8 10 ) = 108 ATP7次-氧化8次TCA1分子软脂酸彻底氧化净生成106ATP对于任一偶数碳原子的长链饱和脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：供能饱和脂肪酸的-氧化作用1.概念脂肪酸在一些酶的催化下，其-C原子发生氧化，结果生成一分子CO2和较原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化。RCH2CH2 COOH RCH2COOH+CO2 RCH2COOHO2，NADPH+H+ 单加氧酶Fe2+，抗坏血酸R-CH

8、-COOHOH-（L-羟脂肪酸）NAD+NADH+H+脱氢酶R-C-COOHO=（-酮脂酸）ATP，NAD+， 抗坏血酸脱羧酶RCOOH+CO2（少一个C原子）2. -氧化的可能反应历程饱和脂肪酸的-氧化作用（12C以下的脂肪酸）在脂肪酸分解代谢中不占主要地位。脂肪酸在酶催化下，其碳（末端甲基C）原子发生氧化，先生成-羟脂酸，继而氧化成,-二羧酸的反应过程，称为-氧化。反应历程（12C以下） CH3 ( CH2 )n COOHNADPH+H+NADP+混合功能氧化酶HOCH2 ( CH2 )n COOHNAD(P)+NAD(P)H+H+醇酸脱氢酶OHC( CH2 )n COOHNAD(P)+N

9、AD(P)H+H+醛酸脱氢酶HOOC ( CH2 )n COOHNADPH+H+NADP+混合功能氧化酶从脂肪酸两端进行-氧化（海洋中浮游细菌降解海面浮油），-氧化加速了脂肪酸的降解速度。 不饱和脂酸 氧化 顺3-烯酰CoA顺2-烯酰CoA 反2-烯酰CoA 3顺-2反烯酰CoA 异构酶 氧化 L(+)-羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰CoA 表构酶H2O 二、不饱和脂肪酸的氧化L-甲基丙二酸单酰CoA 差向异构酶 变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰CoA 奇数碳脂肪酸CH3CH2COCoA -氧化 丙酰CoA羧化酶（生物素）ADP+PiD-甲基丙二酸单酰CoA ATP+

10、CO2经三羧酸循环途径丙酮酸羧化支路糖有氧氧化途径彻底氧化分解三、 奇数碳脂肪酸的氧化在动物和人体内:乙酰COA的可能去路TCA CO2+H2O+能量乙醛酸循环 糖异生 糖脂肪酸、固醇等合成的原料在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮（酮体）。脂肪酸的在肝脏的特殊代谢- 酮体的生成氧化供能G血 脑 屏 障血液脑组织FAA 供能？酮体（肝内）CO2+H2O（肝外）三脂酰甘油甘油脂肪酸（脂肪组织内）CO2+H2O糖异生CO2+H2O （各组织内）脂肪动员酮体的分子结构CHCH3CHCOOH OH2D(-)-羟丁酸酮体在动物肝细胞线粒体内乙酰COA进入酮体的合成：乙酰-COACOA-S

11、H硫解酶HMGCOA合酶乙酰-COA+H2OCOA-SHHMGCOA裂解酶乙酰-COA乙酰乙酸D - -羟丁酸丙酮D - -羟丁酸脱氢酶NADH+H+ NAD+CO2在严重饥饿或糖尿病，大量动用脂肪，使酮体水平升高酮血症和酮尿症自动酮体的生成 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰CoA 琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心和脑的线粒体）CHCH33CHCHCHCH22COOH COOH D(D(-)-羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOH COOH D(D(-)-羟丁酸羟丁酸CHC

12、H33CHCHCHCH22COOH COOH D(D(-)-羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CCHCCH22COH COH 乙酰乙酸乙酰乙酸=OO=OOCHCH33CCHCCH22COH COH 乙酰乙酸乙酰乙酸=OOCHCH33CCHCCH22COH COH 乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COH COH 乙酰乙酸乙酰乙酸=OO=OO=OO=OOCHCH33CCHCCH22CSCoA CSCoA (乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA)=OO=OOCHCH33CCHCCH22CSCoA CSCoA (乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA)=OO=OO=OO=OOCHCH33CSCoA CSCoA

13、 =OO2CHCH33CSCoA CSCoA =OOCHCH33CSCoA CSCoA =OO=OO2乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）酮体的利用由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成24分子ATP，-羟丁酸可净生成27分子ATP；而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成22分子ATP， -羟丁酸可净生成25分子ATP 。 肝脏向肝外组织提供的第二能源饥饿，低糖时代替葡萄糖供能防止肌肉蛋白的过多消耗酮体生成及利用的生理意义甘 油脂肪酸脂肪酸脂肪酸-磷酸甘油脂酰辅酶A原 料第二节 脂肪的生物合成一、-磷酸甘油的来源饱和脂肪酸的从头合成脂肪酸碳链的延

14、长不饱和脂肪酸的合成一、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的从头合成（偶数碳）部位：组织定位：肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织细胞定位：胞浆(植物在叶绿体中进行)原料 : 乙酰CoA（膳食，体内代谢） NADPH+H+（磷酸戊糖途径）来源线粒体内的丙酮酸氧化脱羧（糖）脂肪酸的-氧化氨基酸的氧化转运柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）乙酰CoA（碳源）的来源及转运柠檬酸草酰乙酸丙酮酸乙酰辅酶A丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体基质胞液柠檬酸草酰乙酸乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi柠檬酸裂解酶苹果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+CO2丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸氧化苹果酸脂肪酸合

15、成苹果酸酶一分子软脂酸合成时，8个2C单位中，1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA参与合成。乙酰CoA羧化酶（生物素）*CH3COSCoA ADP + PiHCO3- + H+ + ATPHOOC-CH2-COSCoA 长链脂酰CoA-柠檬酸异柠檬酸+丙二酸单酰CoA的合成乙酰CoA羧化酶（别构酶）（柠檬酸正调节，软脂酰COA变构抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶BCCP-CO2 +ADPBCCP-CO2 +CH3-CSCOA=O羧基转移酶HOOC-CH2-CSCOA +BCCPBCCP：biotin carboxyl carrier protion生物素羧基载体蛋白OCO

16、2CO2脂肪酸合酶系统脂酰基载体蛋白（ACP-SH）ACP-脂酰基转移酶丙二酸单酰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ACPSH4-磷酸泛酰巯基乙胺脂肪酸合成循环 乙酰基转移反应CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=OACP-SH酮脂酰-ACP合酶CH3-CS-合酶=O 丙二酸单酰基转移反应COA-SHACP-SHACP脂酰基转移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸单酰转移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH反应历程缩合反应CH3-CS-合酶+=O H

17、OOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACP O=O=+合酶-SH+CO2还原反应 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP还原酶 CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=+NADP+ D-羟丁酰-ACP脱水反应 CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=- C- C=C O-CH3- H HSACP-羟脂酰-ACP脱水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）再还原反应- C=CO-CH3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP还原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+

18、NADP+（丁酰-ACP）丁酰-ACP与丙二酸单酰-ACP重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP。缩合反应CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2由于缩合反应中， -酮脂酰-ACP合酶是对链长有专一性的酶，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。软脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+软脂酸（棕榈酸）释放H2O8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH+14NADP+ +8CoASH +

19、 7ADP +7Pi+ 6H2O 这个过程与糖代谢有一定关系：原料（乙酰辅酶A ）来源羧化反应中消耗的ATP可由EMP途径提供还原力NADPH从哪来？总反应式反应中所需的NADPH+H+约有40%来自PPP途径，其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供NADH+H +草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸+NAD+苹果酸+NADP+苹果酸酶丙酮酸+CO2+NADPH+H +奇数碳原子饱和脂肪酸合成：以丙二酸单酰ACP为起始物柠檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰辅酶A丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体基质胞液三羧酸载体柠檬酸草酰乙酸乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi柠檬酸裂解酶苹果酸丙

20、酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+（8）CO2丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸氧化苹果酸脂肪酸合成苹果酸酶 合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，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15分子ATP（8分子用于转运，7分子用于活化）； 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。脂肪酸合成的特点：饱和脂肪酸的从头合成与-氧化的比较区别要点 从头合成 -氧化细胞内进行部位 胞液 线粒体 酰基载体 ACP-SH COA-SH二碳单位参与或断裂形式 丙二

21、酸单酰ACP 乙酰COA电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同 D型 L型对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7种 4种能量需求或放出 消耗7ATP及14NADPH+H+ 产生129或106ATP脂肪酸碳链的延长在内质网膜上的延长主要为硬脂酸（18：0）NADPH+H+为氢的供体，丙二酸单酰COA为碳的供体，COA代替ACP为脂酰基载体，从羧基末端延长，中间过程与脂肪合成酶体系相似（缩合、还原、脱水、再还原）。碳链延长可以在两个部位完成 线粒体内基本为-氧化的逆转，NADPH+H+为氢的供体，二碳片段供体为乙酰COA，烯脂酰CoA还原酶代替

22、了脂酰CoA脱氢酶。RCOSCoA+CH3COSCoA RCH2CH2COSCoA不饱和脂肪酸的合成由饱和脂肪酸经去饱和作用而形成的。去饱和作用主要有存在于真核生物中的需氧途径和厌氧微生物中的厌氧途径。1.单不饱和脂肪酸的合成 单不饱和脂肪酸大多为顺式的，双键大多在(C9-C10 ) 之间（棕榈油酸和油酸） 植物体或低等的需氧生物中不饱和脂酰ACP饱和脂酰ACPNADPH2e-黄素蛋白2e-铁硫蛋白酶-O2酶2H2O2e-O2+2H+ 需氧氧化脱氢途径(真核生物中)动物体内（肝或脂肪组织）NADH+H+NAD+FADFADH2NADHCytb5还原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2F

23、e2+去饱和酶不饱和脂酰CoA 饱和脂酰CoA2H+ +O22H2O2. 多烯不饱和脂肪酸的合成厌氧细菌中基本不存在，高等动植物体内含量丰富，由单烯脂肪酸继续去饱和而产生。哺乳动物不能合成多不饱和脂肪酸，必须由食物供给，如：亚油酸（18：2）、亚麻酸（18：3）、花生四烯酸（20：4）等，这些脂肪酸对生长十分重要，称为必需脂肪酸。 由单烯脂肪酸（9）去饱和产生的C16:0去饱和-2H9-C16:1软脂酸棕榈油酸+C2延长11-C18:1顺-十八碳烯-11-酸+C2延长C18:0硬脂酸-2H去饱和9-C18:1油酸+C2延长11-C20:1+C2延长13-C22:1去饱和-2H6,9-C18:2

24、+C2延长8,11-C20:2-2H5,8,11-C20:3二十碳三烯-5, 8,11-酸+C2延长15-C24:1二十四碳烯-15-酸神经酸三酰甘油的生物合成原料: 3- p 甘油+脂酰-CoA 3- p 甘油CH2OH C=OCH2O-P-CH2OH HO-CHCH2O-P-3-磷酸脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-ATPADP甘油激酶 3- p 甘油EMP脂肪降解 脂酰-CoARCH2CH2CH2COOH脂酰-CoA合成酶CoASH+ATPAMP+PPiRCH2CH2CH2COSCoA 磷脂酸的生成CH2OH HO-CHCH2O-P-=COA-SH R1-CS

25、COAO磷酸甘油脂酰转移酶CH2O-C-R1 HO-CHCH2O-P-O=CH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-=O=O R2-CSCOAO=COA-SH（溶血磷脂酸）（磷脂酸） 二酰甘油的生成-磷脂酸磷酸酶Pi H2O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2OH- O= O=二酰甘油 三酰甘油的生成二酰甘油COA-SH R3-CSCOA二酰甘油脂酰转移酶= O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-C-R3- O= O=O=- 三酰甘油脂酰CoA转移酶 CoA R1COCoA 脂酰CoA 转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷酸酶Pi 脂酰CoA 转移酶 CoA

26、 R3COCoA 甘油三酯的合成脂肪代谢的调节 脂肪酸分解的调节关键酶是肉毒碱脂酰转移酶I，脂肪酸合成途径的第一个中间产物丙二酸单酰CoA是酶I的抑制剂。脂肪酸合成的调节乙酰CoA羧化酶为变构酶，是脂肪酸合成的限速酶。胰岛素胰高血糖素、肾上腺素（引发磷酸化）提问1：为什么糖吃多了会发胖呢？提问2：糖和脂肪的互变要减肥，管好嘴 !健康是吃出来的第三节 磷脂的代谢 （一）甘油磷脂的基本结构：CH2-O-CO-RR-CO-O-CHCH2-O-PO3H-X|一、甘油磷脂的代谢体内几种重要的甘油磷脂1甘油二酯合成途径： 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。 合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。 （二）甘油磷脂的合成代谢甘油二酯合成途径3S-腺苷同型半胱氨酸3S-腺苷蛋氨酸胆碱乙醇胺ATPADP磷酸胆碱胆碱激酶磷酸乙醇胺乙醇胺激酶CDP-乙醇胺转胞苷酸酶CDP-胆碱CTPPPi转胞苷酸酶 甘油二酯CMP磷酸胆碱甘油二酯转移酶磷脂酰胆碱磷酸乙醇胺甘油二酯转