脂质及脂代谢学习

1、脂质及脂代谢学习本 章 内 容第一节 脂类化合物概述第二节 脂类的分解代谢第三节 脂类的合成代谢第一节脂质化合物概述一、脂质的概念 定义： 脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称，即生物体中的脂肪、类似脂肪及能够被有机溶剂抽提出来的化合物统称脂质类。 特点： 具有脂溶性(能溶于有机溶剂而不溶于水)。二、脂质的分类根据化学结构和组分，可分三大类：1.单纯脂质： （1）脂肪(脂肪酸甘油酯) （2）蜡(脂肪酸高级一元醇酯)2.复合脂质： （1）磷脂(甘油磷脂和神经鞘磷脂) （2）糖苷脂(脂肪酸与鞘氨醇糖苷所成的脂)3.异戊二烯系的脂质： （1）多萜类 （2）固醇和类固醇三、

2、脂质在生物体中的存在和功能（一）存在及含量：1、体脂质形式2、贮存脂形式 动物皮下结缔组织（10-20%） 细菌、酵母等微生物（约40%） 某些植物的种子（约30%） （二）主要生理功能 构成组织如生物膜 重要的储存能源物质（9.3千卡/g） 润滑剂和防寒剂 是脂溶性物质的良好溶剂 供给必需脂肪酸 作为激素或维生素 直接和间接地参加代谢四、油脂的化学结构及种类（一）结构通式 CH2OCOR1 R2OCOCH CH2OCOR3 L-脂肪（甘油三酯） （二）种类 单纯甘油酯R相同（甘油三单脂） 混合甘油酯R不同（甘油三杂脂）（三）油脂的分子组成特点及营养价值1. 植物油：不饱和脂肪酸含量高于70%

3、 动物脂：不饱和脂肪酸含量低 含有不饱和脂肪酸多的脂肪一般营养价值较高（三）油脂的分子组成特点及营养价值2、必需脂肪酸(Essential Fatty Acid) 哺乳动物需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。主要有： 亚油酸（18：2） 亚麻酸（18：3） 花生四烯酸（20：4） 二十碳五烯酸（20：5） 二十二碳六烯酸（22：6）（四）脂肪酸1、饱和脂肪酸棕榈酸（软脂酸）：C16；硬脂酸：C18；花生酸：C20；2、不饱和脂肪酸油酸：C18：1（9）或C18：19；亚油酸：C18：2（9，12）或C18：29，12亚麻酸：C18：3（9，12，15）或C18：39，12，

4、15花生四烯酸：C20：4（5，8，11，14）或C20：45，8，11，14命名（四）脂肪酸3、天然脂肪酸的特点：（1）多为偶数碳；奶油中脂肪酸种类多且低碳脂肪酸多（半固态）陆地动、植物脂肪较多16、18碳水产动物中不饱和脂肪酸占绝大多数，其中淡水18碳多，海水20、22多。（2）一般都是顺式结构cis；（3）双键一般在9-10，12-13，15-16。五、油脂的理化性质（一）物理性质 1. 气味与色泽无色无味 2. 溶解性脂溶性 3. 比重小于1 4. 熔点与凝固点与脂肪酸组成有关，熔 点高于凝固点 5. 具有折光性和多晶现象 6. 油腻性和粘度较大（二）化学反应1、脂肪的水解在酸、脂酶或

5、蒸汽作用下水解产 生甘油和三分子脂肪酸。2、脂肪的碱水解皂化，脂肪与碱作用产生甘油 和脂肪酸盐（皂）。皂化价皂化一克脂肪所需KOH的毫克数3、乳化作用 肥皂去污是脂肪的乳化作用4、脂肪与碘加成-100克脂肪吸收碘的克数称碘价5、氢化或硬化作用不饱和脂肪酸加氢成为饱和 脂肪酸。6、氧化反应脂类的干化7、油脂的酸败自动氧化为主六、磷脂（一）甘油磷脂结构 磷脂酸的衍生物（二）神经鞘磷脂结构 非甘油磷脂，含有磷酸、胆碱、神经鞘氨醇、二氢神经鞘氨醇及脂肪酸。（三）生物膜1、生物膜的组成模型 蛋白质-外周膜蛋白、整合膜蛋白 脂质-磷脂是生物膜的重要组成成分2、膜结构 磷脂双分子层 生物膜的流动镶嵌结构模型

6、（三）生物膜3、生物膜的功能 物质转运 信息传递 能量转换-线粒体膜七、糖脂（一）糖脂含有糖基的脂质化合物。 1.鞘糖脂 脂酰鞘氨醇的糖苷，包括脑苷脂和神经节苷脂 结构 2.甘油糖脂 为二脂酰基甘油的糖苷。（二）糖脂的主要生物功能 主要行使细胞膜的受体、识别、特异性及细胞的生长分化有关的功能。八、萜类和固醇（一）萜类 由二个以上异戊二烯构成的化合物。如胡萝卜素、叶绿醇。（二）固醇 环戊烷多氢菲的衍生物。如胆固醇(动物固醇)和麦角固醇(植物固醇)。为激素和维生素D的前体物。（三）类固醇 氧化程度较高的固醇。如胆酸、甾类激素（如一些性激素和皮质激素）、蜕皮激素等。 胆固醇的结构及其酯化 ABC12

7、34567891011121315161718192021222324252627D环戊烷多氢菲14第 二 节 脂 肪 分 解 代 谢一、脂肪的消化吸收与水解二、甘油的代谢三、脂肪酸的分解代谢甘油三酯的分子结构 一、脂肪的消化吸收与水解（一）参与脂类消化的酶 酯酶和脂酶（脂肪酶、磷脂酶）；（二）脂肪的吸收与转运脂肪动员过程 1、脂肪的吸收 部分水解 完全水解反应式 完全不水解 2、脂肪的转运 血脂（HDL、LDL、VLDL、CM） 二 、甘 油 的 分 解 代 谢 由甘油激酶和-磷酸甘油脱氢酶完成 1分子甘油：-1ATP，+1NADHH+；反应式 思考题： 1分子甘油彻底氧化成CO2和 H2O

8、可以净生成多少个ATP？ 三、脂肪酸的分解代谢（一）脂肪酸的-氧化作用（二）脂肪酸的-氧化（三）脂肪酸的-氧化 （一）脂肪酸的-氧化作用1、-氧化作用简图在脂肪酸的-位氧化成羟基，再形成酮基，最后裂解下两个碳单位，依次逐步进行下去；是饱和的、偶数碳的脂肪酸的主要代谢途径；2、-氧化反应历程（线粒体中）过程脂肪酸的活化反应式 需要辅酶A和ATP的参与； 活化地点：细胞质脂酰辅酶A的氧化脱氢，FADH2 2ATP反应式水化反应氧化脱氢，NADH,H+ 3ATP硫解反应1轮-氧化，产生1分子乙酰辅酶A、NADH+H+、FADH2乙酰CoA彻底氧化： 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出

9、大量能量，并生成ATP。 肉碱转运载体线粒体膜脂酰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 TAC （一）脂肪酸的-氧化作用3、-氧化作用的起始物终产物 起始物：脂酰CoA或-酮脂酰CoA； 终产物：乙酰辅酶A4、-氧化作用的特点 首先在-位氧化； 降解一个长链脂肪酸只需活化一次； 活化在细胞质中进行，-在线粒体中进行；（一）脂肪酸的-氧化作用5、能量计算 能量消耗：2ATP 能量产生：1次-氧

10、化:2ATP(FADH2)+3ATP(NADH,H+ )= 5ATP乙酰辅酶A:FADH2 + 3NADH,H+ +ATP = 12ATP 一个长链完全氧化成CO2和H20产生能量： = 经-氧化产生ATP数+乙酰辅酶A氧化产生ATP数- 消耗ATP数 = 5-氧化次数+12乙酰辅酶A数量-2 = 5(C数/2-1)+12C数/2 - 2 （一）脂肪酸的-氧化作用5、能量计算例题:一分子硬脂酸完全氧化成CO2和H20 产生多少个ATP? 146个特殊情况:若分子中含有双键,一个双键少2个ATP;若分子中含有羟基,一个羟基少2个ATP;若分子中含有酮基,一个酮基少5个ATP;（一）脂肪酸的-氧化

11、作用7、奇数碳脂肪酸的分解代谢反应式8、天然不饱和脂肪酸的分解代谢反应式 顺反烯脂酰辅酶A异构酶 D(-)-羟脂酰CoA表构酶(差向异构酶) 与饱和脂肪酸相比，产能相对少些（二）脂肪酸的 -氧化反应式（三）脂肪酸的-氧化游离脂肪酸为底物，不需活化；加单氧酶（NAD）、脱氢酶（NAD）； O2 加单氧酶 OH 脱氢酶 O 脱羧酶RCH2COOH RCHCOOH RCCOOH RCOOH NADH2 NADH2 ATP CO2（四）酮体的代谢1、酮体乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮2、酮体生成的基本过程。幻灯片3、酮体的氧化幻灯片4、引起酮体生成的原因：饮食中脂肪多；饮食脂肪、糖比例不适；糖代谢、脂代谢紊

12、乱；脂代谢主要途径示意 脂肪 甘油 脂肪酸糖 磷酸丙糖 -氧化 丙酮酸 动物体CoASH 乙酰乙酰CoA 乙酸 乙酰CoA H2O 乙酰乙酸 TCA CO2 能量 丙酮 -羟丁酸第 三节 脂肪的合成代谢一、-磷酸甘油的合成二、脂肪酸的合成 （一）全程合成途径（非线粒体系统） （二）延伸合成途径（线粒体系统） （三）不饱和脂肪酸的延伸合成途径（微粒体系统）三、脂肪的合成一、-磷酸甘油的合成（一）由糖代谢途径产生反应式G 磷酸二羟丙酮 -磷酸甘油（二）由脂代谢途径产生 磷酸甘油激酶甘油 + ATP -磷酸甘油 + ADP 二、 脂肪酸的合成（一）脂肪酸合成的碳源 1. 糖代谢丙酮酸乙酰CoA（线粒

13、体） 2. 脂肪酸分解代谢乙酰CoA（线粒体） 3. 氨基酸氧化分解乙酰CoA 以上来源作为机体 乙酰CoA 代谢库，研究表明： 脂肪酸合成的前体为乙酰CoA（二）细胞浆中合成-全程合成途径1、合成部位细胞质中2、合成产物软脂酸（十六碳饱和脂肪酸）3、碳源乙酰CoA（多存在于线粒体）4、合成原料的准备（1）乙酰辅酶A的穿膜运送反应式肉毒碱系统示意图柠檬酸系统示意图（2）乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA；（3）酰基转换-形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP； （2）乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA；反应式（3）酰基转换-形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP； 乙酰CoA 反应式 （3）转酰基酶 + AC

14、PSH 乙酰S-ACP + CoASH 乙酰CoA + CO2 + ATP （2）乙酰CoA羧化酶 丙二酸单酰S-CoA + ADP + Pi （3）丙二酸单酰CoA 转酰基酶 + ACPSH 丙二酸单酰S-ACP乙酰辅酶A：脂肪酸合成的引物，碳源；丙二酰ACP：脂肪酸合成的直接原料； 5、脂肪酸生物合成的过程中间产物：ACPSH的衍生物，即ACPSH为酰基载体。（1）缩合形成-酮脂酰S-ACP（2）还原形成-羟脂酰S-ACP（3）脱水形成烯脂酰S-ACP（4）还原生成脂酰S-ACP（长两个碳单位） 合成阶段：从丙二酸单酰ACP合成长两个碳的脂酰S-ACP 乙酰S-ACP + 丙二酸单酰S-A

15、CP （1） 脂酰-丙二酸单酰-S-ACP 缩合酶 乙酰乙酰S-ACP + CO2 + ACPSH（ -酮丁酰S-ACP） （2） -酮脂酰S-ACP还原酶 + NADPH -羟丁酰S-ACP + NADP （3） -羟脂酰S-ACP脱水酶 烯丁酰S-ACP + H2O （4） 烯脂酰S-ACP 还原酶 + NADPH 丁酰S-ACP + NADP6、终产物软脂酸的合成 由乙酰CoA为引物，以丙二酸单酰S-ACP 为原料，重复反应 14，每次加长两个碳单位，经 7 次循环，可形成软脂酰S-ACP，经水解即可形成软脂酸。中间产物水解可形成长度不同偶数碳饱和脂肪酸。总反应式：CH3COS-ACP

16、+7HOOCCH2COS-ACP +14NADPH（H+）CH3-(CH2)14-COOH +14NADP+7CO2+8ACPSH+6H2O若合成奇数碳脂肪酸，应以丙酰CoA为引物。若合成支链脂肪酸，应以异丁酰CoA为引物。 7、关键酶（1）合成酶系脂肪酸合成酶系：包括7个酶，以酰基载体蛋白（ACPSH）为中心嵌合而成，其中一个酶脱落则全无活性；还需要ATP、CO2、Mn2+、NADPH和生物素。（2）柠檬酸合成酶（3）乙酰CoA羧化酶变构酶以生物素为辅酶；在ATP作用下CO2与生物素形成羧基-生物素；柠檬酸有激活作用8、能量变化（由 8乙酰CoA 软脂酸） （1）合成 消耗 7ATP；14N

17、ADPH。 （2）柠檬酸转移也耗ATP。9、全合成途径的要点：（1） 合成产物（2） 碳源（3） 合成部位（4） 合成酶系及辅酶（5） 中间产物和酰基载体（6） 乙酰CoA转移系统的酶及辅酶（7） 关键酶（三）延伸合成途径（饱和脂肪酸）线粒体系统：1. 反应部位线粒体2. 合成原料乙酰CoA3. 引物12、14、16碳脂酰CoA4. 酰基载体CoASH5. 递氢辅酶NADH、NADPH6. 延伸方式每次延长两个碳单位7. 终产物最长24碳脂肪酸8. 酶系与-氧化略有不同，用烯脂酰还原酶而不是脂酰CoA脱氢酶 9. 反应历程：（不完全为-氧化的逆过程） 脂酰CoA + 乙酰CoA （1） -酮脂

18、酰CoA硫解酶 -酮脂酰CoA + CoASH （2） -羟脂酰CoA脱氢酶 + NADH L-羟脂酰CoA + NAD （3） L-羟脂酰CoA 水合酶 反-烯脂酰CoA + H2O （4） 烯脂酰CoA 还原酶 + NADPH 脂酰CoA + NADP 水解产生相应碳数的脂肪酸 CH3-(CH2)14-COSCoA + CH3-COSCoA （1）-酮脂酰辅酶A硫解酶 CH3-(CH2)14-CO-CH2-COSCoA NADH （2） -羟脂酰辅酶A脱氢酶酶 NAD CH3-(CH2)14-CH(OH)-CH2-COSCoA （3）L-羟脂酰辅酶A水合酶 CH3-(CH2)14-CH=C

19、H-COSCoA +H2O NADPH （4） 烯脂酰辅酶A还原酶 NADP CH3-(CH2)14-CH2-CH2-COSCoA（三）延伸合成途径（饱和脂肪酸）微粒体系统： 1、以丙二酸单酰CoA为原料 2、需要NADPH 3、延长方式可能与全合成途径相似 4、引物可以是饱和或不饱和脂肪酸（四）不饱和脂肪酸的延伸合成途径 （微粒体系统）1、由饱和脂肪酸氢形成不饱和脂肪酸 CH3(CH2)14COSCoA + NADPH + O2 双功能氧化酶CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COSCoA +2H2O2、先经-氧化、脱水形成双键，再延长碳链。三、脂肪的合成 CH2OH HOCH + 2 RCOSCoA CH2OPO3H2 -磷酸甘油 磷酸甘油转脂酰基酶 CH2OCOR1 R2OCOCH + 2CoASH C