生物化学脂代谢

关于生物化学脂代谢课件第1页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五2第一节概述一、脂类：脂肪及类脂的总称酯：脂酸与醇结合脂肪:甘油三酯（triglyceride）脂肪酸（fattyAcids）：带有烃链的羧酸（多为12-24C）类脂:固醇、磷脂（phosphoglycerides）等衍生脂类：甘油、脂肪酸及脂溶性维生素等结合脂类：糖脂或脂蛋白第2页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五3第3页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五4第4页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五5第5页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五6二、不饱和脂肪酸的命名

饱和脂肪酸：CH3（CH2）nCOO—传统命名：亚油酸、亚麻酸系统命名：C原子数和双键的数量及位置△(delta)编码体系：从羧基端编号

亚油酸（盐）：C18：2，△9，12

ω或n编码体系：从甲基碳编号

亚油酸（盐）：C18：2，ω-6，9

第6页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五7

软油酸（C16：1，ω-7

）油酸（C18：1，ω-9）

亚油酸

(C18：2，ω-6，9):

α-亚麻酸

(C18:3，ω-3，6，9)

花生四烯酸（C20:4，ω-6，9，12，15

）

DHA：甘二碳六烯酸（C22：6，ω-3，6，9，12，15

，18）

第7页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五8三、脂类的主要功能1.细胞的结构成分：膜脂2.能量的贮存形式：脂肪Invertebrates：adipocytesstorelargeamountsoftriacylglycerolsasfatdropletsthatnearlyfillthecell.Triacylglycerolsarealsostoredasoilsintheseedsofmanytypesofplants,providingenergyandbiosyntheticprecursorsduringseedgermination（发芽）.

第8页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五9Twosignificantadvantagestousingtriacylglycerolsasstoredfuels,ratherthanpolysaccharides:First，oxidationoftriacylglycerolsyieldsmorethantwiceasmuchenergy,gramforgram,astheoxidationofcarbohydrates.Second,theorganismthatcarriesfatasfueldoesnothavetocarrytheextraweightofwaterofhydrationthatisassociatedwithstoredpolysaccharides(2gwaterpergramofpolysaccharide).第9页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五103.生理调节作用：激素（性激素）、第二信使（甘油二酯）4.共价修饰蛋白质：脂蛋白5.其他重要生理功能：脂溶性V；胆汁酸盐（乳化作用）；6.保温作用：隔热

warm-bloodedpolaranimals：Seals,walruses（海象）,penguins,andothers.

warm-bloodedhibernatinganimals

：bears.第10页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五11

第二节甘油三酯的合成

一、合成的主要部位

肝：合成（肝外组织）

脂肪组织：贮存

小肠：脂肪消化产物再合成二、合成原料甘油（甘油-3-磷酸）

脂肪酸第11页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五12三、甘油三酯的合成小肠：甘油一酯途径肝、脂肪组织：甘油二酯途径1.脂肪酸的活化

HS-CoA+ATP

AMP+PPiR-COO-R-C~SCoA

脂酰CoA合成酶

O第12页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五13

2.甘油-3-磷酸的生成甘油甘油-3-磷酸

磷酸二羟丙酮

甘油激酶（肝、肾）甘油-3-磷酸脱氢酶第13页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五143.甘油三酯的合成

甘油-3-磷酸＋脂酰CoA1-脂酰-3-磷酸甘油

1-脂酰-3-磷酸甘油＋脂酰CoA

磷脂酸磷脂酸1，2－甘油二酯磷脂酸磷酸酶

1，2－甘油二酯＋脂酰CoA

甘油三酯

酶：脂酰CoA转移酶磷脂酸磷酸酶第14页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五15第15页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五16四、脂肪酸的合成（P116)（一）器官：肝、脂肪、乳腺、脑等区域：胞液（butintheChloroplastsstromaofPlants）（二）原料：乙酰CoA、NADPH+H+、HCO3-

消耗ATP（三）产物：主要为C16饱和脂肪酸第16页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五17（四）乙酰CoA的转运1.柠檬酸－丙酮酸转运系统线粒体胞质

2.共5步反应：柠檬酸合成酶柠檬酸裂解酶

（消耗1ATP）苹果酸脱氢酶（消耗1NADH+H+)苹果酸酶（生成NADPH+H+）丙酮酸羧化酶（消耗1ATP)第17页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五18柠檬酸裂解酶柠檬酸合成酶苹果酸脱氢酶苹果酸酶丙酮酸羧化酶第18页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五19Citrate:Theprecursorofcytosolicacetyl-CoAanallostericactivatorofacetyl-CoAcarboxylase（乙酰CoA羧化酶

).第19页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五20（五）合成过程1、乙酰CoA+CO2+ATP

丙二酸单酰CoA+ADP+Pi

乙酰CoA羧化酶

(生物素)：关键酶消耗1ATP合成一分子16c的棕榈酸需要7分子丙二酸单酰CoA第20页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五212、脂肪链的合成脂肪酸合酶（二聚体）:

多功能酶（哺乳类-7种酶活性）

第21页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五22乙酰转移酶（AT)转酰基酶(MT)β－酮脂酰合成酶(KS)β－酮脂酰还原酶(KR)β－羟脂酰脱水酶(HD)α，β－烯脂酰还原酶(ER)硫解酶(TE)第22页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五23酰基载体蛋白：ACP辅基：4’-磷酸泛酰氨基乙硫醇第23页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五24乙酰转移酶（AT)转酰基酶(MT)β－酮脂酰合成酶(KS)β－酮脂酰还原酶(KR)β－羟脂酰脱水酶(HD)α，β－烯脂酰还原酶(ER)硫解酶(TE)第24页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五25（1）

乙酰CoA+E

乙酰-E+CoA

乙酰转移酶（AT)

第25页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五26丙二酸单酰CoA+ACP丙二酰-ACP+CoA

酰基转移酶(MT)第26页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五27β－酮脂酰合成酶(KS)β－酮脂酰还原酶(KR)2）缩合-加氢-脱水-加氢的反应乙酰乙酰-ACPβ-羟脂酰－ACP丙二酰-ACP第27页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五28β－羟脂酰脱水酶(HD)α,β－烯脂酰还原酶(ER)反式丁烯酰-ACP丁酰-ACPβ-羟脂酰－ACP第28页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五29β－酮脂酰合成酶（KS)第29页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五30第30页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五31Thesimplecondensationoftwoacylgroups(twoacetyl-CoAmolecules,forexample)ishighlyendergonic.Theuseofactivatedmalonylgroupsratherthanacetylgroupsiswhatmakesthecondensationreactionsthermodynamicallyfavorable.第31页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五323）重复缩合、加氢、脱水、加氢的合成过程，重复一次，增加一个二碳单位4)

H2O

棕榈酰-ACP

棕榈酸＋HS-ACP

硫解酶

第32页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五33Allthereactionsinthesyntheticprocessarecatalyzedbyamultienzymecomplex,fattyacidsynthase.AlthoughthedetailsofenzymestructuredifferinprokaryotessuchasEscherichiacoliandineukaryotes,thefour-stepprocessoffattyacidsynthesisisthesame

inallorganisms.第33页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五342.合成1分子棕榈酸共消耗：8乙酰CoA，≧15（8+7）ATP,14NADPH+H+第34页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五353.合成的调节

乙酰CoA羧化酶是关键酶(1)变构调节：

激活剂---柠檬酸、异柠檬酸

抑制剂---脂酰CoA（饥饿、高脂肪膳食)

棕榈酰CoA(2)激素调节下的共价修饰：蛋白质磷酸酶2A

磷酸化（失活）

去磷酸化（有活性）蛋白激酶

胰岛素：激活乙酰CoA羧化酶（蛋白质磷酸酶2A被激活

）胰高血糖素、肾上腺素和生长激素：抑制乙酰CoA羧化酶（蛋白激酶被激活）

第35页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五36

糖原合成酶活性的调节

磷蛋白磷酸酶PP1

糖原合成酶b

糖原合成酶a

（磷酸化，低活性）

糖原合成酶激酶

（去磷酸化，高活性）

第36页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五37（3）诱导调节

调节乙酰CoA羧化酶的合成高糖膳食：乙酰CoA羧化酶合成胰岛素：乙酰CoA羧化酶合成第37页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五384、碳链的延长和去饱和（1）脂肪酸碳链的延长：肝细胞

脂酸碳链延长酶系

1）内质网（18C,24C)：

二碳供体：丙二酰CoA,

还原氢：NADPH+H+

酰基载体：辅酶A2）线粒体（18C,26C)：乙酰-CoA

，

NADPH+H+

反应：缩和-加氢-脱水-再加氢第38页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五39（2）去饱和：滑面型内质网

去饱和酶（△4，

△5，

△8，

△9）（脂酸氧合酶）

软油酸（16：1，△9）和油酸（18：1，△

9

）Mammalscannotsynthesizelinoleate(亚油酸）,18:2(△9,12),or–linolenate（亚麻酸）,18:3(△9,12，15).Linoleateandlinolenateareessentialfattyacidsformammals.

第39页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五40

脂肪的动员：提供能量Adipocytesandgerminatingseedscontainlipases,enzymesthatcatalyzethehydrolysisofstoredtriacylglycerols,releasingfattyacidsforexporttositeswheretheyarerequiredasfuel.第三节甘油三酯的分解第40页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五41一、甘油三酯的水解甘油三酯甘油二酯＋FFA

激素敏感脂酶（HSL)

甘油二酯脂酶甘油一酯＋FFA甘油＋FFA

甘油一酯脂酶

组织：脂肪细胞区域：胞浆

FFA与载脂蛋白结合----血液运送第41页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五42激素敏感脂酶（HSL)：

1.限速酶：共价修饰

磷酸化（活性）－去磷酸化（失活）

2.受激素调控：（1）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---（脂解激素）：饥饿、禁食或交感神经兴奋（2）胰岛素、前列腺素---（抗脂解激素）

第42页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五43脂肪动员第43页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五44二、甘油的去向甘油：直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。第44页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五45脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。大脑不能摄取第45页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五46三、脂肪酸的氧化（一）脂肪酸的活化（二）脂酰CoA的转运（三）脂肪酸的β-氧化（四）三羧酸循环和氧化磷酸化

脑组织不能利用脑外的脂肪酸第46页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五47（一）脂肪酸的活化

ATP＋CoASHAMP+PPi

脂肪酸脂酰CoA

脂酰CoA合成酶脂酰CoA合成酶：内质网及线粒体外膜能量：消耗2ATP第47页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五48（二）脂酰CoA进入线粒体1.由肉碱(L-β-羟－γ－三甲氨基丁酸）携载2.转运过程1）脂酰CoA＋肉碱脂酰肉碱

肉碱脂酰转移酶I（线粒体外膜）2）由肉碱-脂酰肉碱转位酶（线粒体内膜）转运3）脂酰肉碱脂酰CoA＋肉碱

肉碱脂酰转移酶II（线粒体基质--内膜内侧）第48页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五49肉碱-脂酰肉碱转位酶第49页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五503.转运调节肉碱脂酰转移酶I：脂肪酸氧化的限速酶激活：饥饿、高脂低糖膳食抑制剂：丙二酸单酰CoA（why？）（liver）4.肉碱来源食物肝脏、肾脏合成---Lys、Met

缺乏----骨骼肌的肌无力心肌及骨骼肌中含量最高

第50页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五51（三）脂肪酸的β－氧化1.部位：线粒体2.产物：乙酰辅酶A，FADH2,NADH+H+3.β－氧化：每次脂酰基羧基端β－

C被氧化为酮基，裂解一分子的乙酰辅酶A,因此脂肪酸的氧化称为β－氧化。

第51页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五521）脱氢：FADFADH2

脂酰CoA△2反烯脂酰CoA

脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA脱氢酶：该酶基因突变—严重疾病（肝脏脂肪沉积、低血糖等）（1:40,1:10000，北欧和美国）第52页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五532）水化：

△2反烯脂酰CoAL-β-羟脂酰CoA

烯脂酰CoA水化酶

第53页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五543）再脱氢：NAD+

NADH＋H+L-β-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoA

β-羟脂酰CoA脱氢酶抑制剂：NADH＋H+第54页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五554）硫解：CoASHβ-酮脂酰CoA乙酰CoA+脂酰CoA（少两C)

β-酮脂酰CoA硫解酶硫解酶的抑制剂：乙酰CoA第55页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五56脱氢－水化－再脱氢－硫解第56页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五57以软脂酸(16C)为例：7×1.5+7×2.5+8×10-2=？（新版本）7×2+7×3+8×12-2=129（旧版本）4．脂酸氧化的能量生成第57页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五58奇数碳脂肪酸----乙酰CoA和1分子的丙酰coA

丙酰CoA-----琥珀酰CoA

第58页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五59不饱和脂肪酸的氧化需要烯脂酰CoA异构酶第59页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五60四、酮体的生成及利用

酮体（Ketonebodies）:脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物（乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮）

(一）酮体的生成1.部位：

肝（肾）细胞的线粒体基质2.原料：乙酰CoA（来源于脂肪酸氧化）3.生成过程：第60页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五61

2乙酰CoA

硫解酶

乙酰乙酰CoA+乙酰CoA

HMGCoA合成酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA

）

HMGCoA裂解酶

乙酰乙酸+乙酰CoA

β-羟丁酸脱氢酶(NADH)

β-羟丁酸

丙酮

CO2第61页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五62(二）酮体的利用：

1.部位：肝外组织（除肝脏和红细胞）2.区域：线粒体

脑：饥饿和患糖尿病（75％）

第62页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五631.乙酰乙酸乙酰CoA（1）乙酰乙酸＋琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA＋琥珀酸

琥珀酰CoA转硫酶（肝外组织）乙酰乙酰CoA2乙酰CoA

硫解酶

CoA-SH（2）乙酰乙酸乙酰乙酰CoA

乙酰乙酸硫激酶（肾、心和脑）第63页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五64

2.β-羟丁酸

NAD+NADH+H+β-羟丁酸乙酰乙酸

β-羟丁酸脱氢酶3.丙酮转变为丙酮酸或乳酸第64页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五65（三）酮体生成的生理意义1.酮体是肝输出能源的一种形式2.是肌肉、脑组织的重要能源酮体：溶于水，分子小，易扩散，氧化步骤少酮体过量：酮症酸中毒/酮尿长期饥饿长期高脂低糖膳食患糖尿病：正常人的40多倍第65页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五66第四节甘油磷脂的代谢一、磷脂的种类磷脂：含磷酸的脂类1.甘油磷脂（甘油为骨架）2.鞘磷脂（鞘氨醇为骨架）

第66页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五67第67页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五68二、甘油磷脂的结构

1.由甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物等（如丝氨酸）组成

2.基本结构第68页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五69甘油磷脂的结构Glycerol：骨架fattyacylgroupNitrogenousbasefattyacylgroup第69页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五70

3.特点第2位脂酸通常是花生四烯酸是一种两性化合物4.甘油磷脂的主要功能：构成生物膜脂质双分子层作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运第70页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五71X-OHX取代基甘油磷脂的名称水－H磷脂酸胆碱－CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱（卵磷脂）乙醇胺－CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）丝氨酸－CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸甘油－CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油（心磷脂）肌醇磷脂酰肌醇5.甘油磷脂的分类第71页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五72鞘磷脂

1分子氨基醇或衍生物

1分子脂肪酸（酰胺键）

1个极性头部（糖苷键或磷脂键连接）第72页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五73乳糖神经酰胺神经节苷脂神经鞘磷脂神经酰胺第73页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五741.合成部位：滑面内质网表面（肝、肾、肠最活跃）。线粒体内膜上2.合成原料：脂酸、甘油：由糖代谢提供多不饱和脂酸：从植物油摄取磷酸盐：由ATP提供含氮化合物：从食物摄取或体内合成CTP：构成活化的中间物三、磷脂（甘油磷脂）的合成代谢第74页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五753、合成途径第75页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五76（1）CDP-甘油二酯途径（肌醇磷脂、丝氨酸磷脂）：甘油二酯被CDP激活CTPPPiX-OHCMP

磷脂酸

CDP-甘油二酯

X-磷脂磷脂酰胞苷转移酶第76页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五77（2）甘油二酯途径（－乙醇胺、－胆碱）：X基团被CDP活化

ATPADPCTPPPiX-OH

磷酸－O-X

CDP-X

激酶胞苷转移酶

CMP1，2-甘油二酯

X-磷脂第77页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五78(1)synthesisofthebackbonemolecule(glycerolorsphingosine)；(2)attachmentoffattyacid(s)tothebackbonethroughanesteroramidelinkage;(3)additionofahydrophilicheadgrouptothebackbonethroughaphosphodiester(磷脂键）linkage;and,insomecases,(4)alterationorexchangeoftheheadgrouptoyieldthefinalphospholipidproduct.

磷脂（甘油磷脂）的合成代谢第78页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五79四、甘油磷脂的分解代谢

甘油磷脂在各种磷脂酶（phospholipase，PL）的作用下水解。溶血磷脂1溶血磷脂2第79页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五80第80页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五81溶血磷脂-----是磷脂酶A1或A2的水解产物，能使RBC破裂溶血●

毒蛇（A1)●溶血磷脂的消除----磷脂酶B

B1O

CH2-O-C-R1

HO-CHOCH2-O-P-O-XOH第81页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五82

第五节胆固醇代谢胆固醇只存在真核细胞环戊烷多氢菲第82页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五83

1.合成器官：肝:主要

2.原料：乙酰CoA，NADPH+H+，ATP3.部位：胞浆、内质网4.过程一、

胆固醇的合成代谢第83页，共99页，2022年，5月20日，11点5分，星期五84

（1）以乙酰CoA为原料合成甲基二羟戊酸（MVA）（胞液）;（2）甲基