生物化学第九章脂类物质的合成与分解

第九章脂类物质的合成与分解按其生物学功能分为：

贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。

结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。

活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；是激素、维生素前体。第一节生物体内的脂类物质按其化学组成与结构分为：

单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。

复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。

异戊二烯脂：萜类、类固醇。一、脂肪酸由一条线性的长碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。通常为C4～C36（数字表示碳链的碳原子数）。按碳氢链是否含双键，可分为：

饱和脂肪酸：软脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。

不饱和脂肪酸

单不饱和脂肪酸：棕榈油酸(16:1)

多不饱和脂肪酸：亚油酸(18:2)、DHA二、单纯脂类由脂肪酸和醇（甘油或高级一元醇）形成的酯。根据醇基不同，可分为酰基甘油和蜡。1.甘油三酯2.蜡三、复合脂类磷脂复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。第二节脂肪的生物合成脂肪由甘油和脂肪酸经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的磷酸甘油和脂酰CoA后才能合成脂肪。一、磷酸甘油的生物合成磷酸甘油脱氢酶甘油激酶3-磷酸甘油二、脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成可分为3个过程：

1.饱和脂肪酸的从头合成

2.脂肪酸碳链的延长

3.脂肪酸链去饱和㈠、饱和脂肪酸的从头合成以乙酰CoA为原料，可合成16C及以下的饱和脂肪酸。动物体在细胞液中进行；植物体在叶绿体或前质体进行。1.参与合成的两种酶系统⑴乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。⑵脂肪酸合酶系统：依次发生反应，催化脂酰ACP的形成。生物素羧化酶生物素羧基载体蛋白羧基转移酶乙酰CoA羧化酶脂肪酸合酶系统ACP：酰基载体蛋白MT：丙二酸单酰CoA-ACP转移酶KR：β-酮脂酰ACP还原酶HD：β-羟脂酰ACP脱水酶ER：烯脂酰ACP还原酶AT：乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶KS：β-酮脂酰ACP合酶2.合成原料乙酰CoA的准备

乙酰CoA的来源：线粒体内的丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化。

乙酰CoA的转运：通过“柠檬酸穿梭”从线粒体转运到胞液。⑴

乙酰CoA的来源及转运

乙酰CoA的转运：“柠檬酸循环”每次循环产生1分子NADPH⑵

丙二酸单酰CoA的合成此反应不可逆，是合成脂肪的限速步骤，柠檬酸是激活剂。脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰CoA以外，所有乙酰CoA原料都要先羧化成丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶生物素羧化酶羧基转移酶丙二酸单酰CoA3.脂肪酸的从头合成乙酰CoA乙酰-S-E乙酰基转移酶①乙酰基转移反应②丙二酸单酰基转移反应丙二酸单酰CoA丙二酸单酰ACPACP丙二酸单酰基转移酶③缩和反应β-酮脂酰ACP合成酶④还原反应β-酮脂酰ACP还原酶⑤脱水反应β-羟脂酰ACP脱水酶⑥再次还原烯脂酰ACP还原酶乙酰乙酰ACP缩和反应首次还原β-羟丁酰ACP脱水反应巴豆酰ACP再次还原丁酰ACP丙二酸单酰CoA酰基转移⑦

水解或硫解反应棕榈酰ACP+H2O棕榈酸+ACP-SH硫解酶棕榈酰ACP+HSCoA棕榈酰CoA+ACP-SH硫酯酶由于β-酮脂酰ACP合酶只对2C～14C的酯酰具有催化活性，故从头合成途径只能合成16C及以下的饱和脂酰ACP。β-酮脂酰ACP合成酶由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：8CH3CO-SCoA+7ATP+14(NAPH+H+)+H2O

CH3(CH2)14COOH+8CoA-SH+7ADP+14NADP++7Pi

NAPH的来源：单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。脂肪酸链去饱和必需脂肪酸：由于动物机体缺乏△9以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸。三、脂肪的生物合成3-磷酸甘油酯酰CoA第三节脂肪的分解代谢与转化一、脂肪的水解二、甘油的降解与转化磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。甘油代谢三、脂肪酸降解与转化β氧化乙酰CoA

α氧化ω氧化TCA———ATP等——————

酮体乙醛酸循环

糖2.

脂肪酸氧化方式有三种：1.Knoop实验㈠、脂肪酸的β氧化是指脂肪酸在一系列酶作用下，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，β碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2个碳原子的乙酰CoA和较原来少了两个碳原子的脂肪酸的过程。β氧化在线粒体内进行，植物还可以在乙醛酸体中进行。1.脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成脂肪酸的活化在细胞质中进行2.脂酰CoA进入线粒体——肉毒碱穿梭

肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程3.β氧化途径脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。①脱氢②水化脂酰CoA,-反烯脂酰CoA,-反烯脂酰CoA-羟脂酰CoA羟③再脱氢④硫解-羟脂酰CoA-酮脂酰CoA-酮脂酰CoA乙酰CoA4.能量计算脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。C15H31COOH+8CoA-SH+ATP+7FAD+7NAD++7H2O8CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+8CH3CO-SCoA10×8＝80ATP7FAD1.5×7＝10.5ATP7NADH+7H+2.5×7＝17.5ATP活化消耗：-2个高能磷酸键净生成：108-2＝106ATP软脂酸燃烧热值为9790KJ能量利用率＝106×30.54/9790=33.1%㈡、脂肪酸的α氧化是指脂肪酸在一些酶催化下，其α碳原子发生氧化，生成一分子CO2和比原来少了一个碳原子的脂肪酸的过程。㈢、脂肪酸的ω氧化是指脂肪酸的末端甲基（ω端）经氧化转变为ω羟脂酸，继而再氧化为α,ω-二羧酸的过程。羟脂酰CoA变位酶烯脂酰CoA异构酶㈣、不饱和脂肪酸的氧化

从头合成β氧化细胞中部位细胞质线粒体酶系6种酶组成的多酶复合体4种酶分散存在酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酸单酰CoA乙酰CoA电子供体（受体）NADPHFAD、NAD+循环缩合、还原、脱水、还原脱氢、水化、脱氢、硫解β-羟脂酰基构型D型L型底物穿梭机制柠檬酸穿梭肉碱穿梭方向甲基到羧基羧基到甲基总反应8CH3CO-SCoA+7ATP+14(NADPH+H+)+H2O

C15H31COOH+8CoA-SH+7ADP+

7Pi+14NADP+C15H31COOH+8CoA-SH+ATP+7FAD+7NAD++7H2O

8CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+软脂酸从头合成与β