考研生化分子生物化学原理

生物化学原理

PrinciplesofBiochemistry

杨帆

第十章脂类代谢脂的基本概念脂的消化、吸收与转运脂肪的分解代谢脂肪的生物合成类脂代谢脂的基本概念脂类：是脂肪和类脂的总称，是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。单纯脂类：脂肪，油，蜡复合脂类：磷脂，糖脂异戊二烯类：萜类，固醇类甘油三酯：脂肪酸与甘油形成的最简单的脂类是甘油三酯，也称为三脂酰甘油、脂肪或中性脂肪。根据与甘油结合的脂肪酸的数量，又可分为甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯。脂肪酸是由一条线性长的碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的长链羧酸。甘油脂肪不饱和脂肪酸分子中存在双键，其中的亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸为人体必需脂肪酸。活性脂肪酸EPA（二十碳五烯酸，5，8，11，14，17）存在于鱼油中；DHA（二十二碳六烯酸，4，7，10，13，16，19），存在于鱼油中。天然甘油酯多为混合甘油酯，形成甘油酯的脂肪酸种类很多，可以是饱和的，也可以是不饱和的，含不饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为液体，被称为油（oil），含饱和脂肪酸较多的甘油酯室温下为固体，被称为脂肪（fat），前者多见于植物体，后者多见于动物体。真核细胞中，甘油三酯在水相介质中成微小油滴状独立结构，作为代谢染料的贮藏库，脊椎动物中这些特化的细胞被称为脂肪细胞。甘油三酯还贮藏在多种植物的种子中，提供种子萌发时所需能量及生物合成的前体物质。甘油三酯因碳链长且还原度高较糖贮藏的能量更多（二倍），再者，甘油三酯的疏水性保证了运输中不必运送额外的水化物的重量。人体脂肪组织约有15-20kg甘油酯，足够数月的能量供应，相反人体可能只贮存少于一天人体需要能量的糖元。一些动物中，皮下贮存的甘油酯不仅是一种能量，还可对于极低温度对生物体产生保温作用，海豹、海象、企鹅及热血的极地动物都被非常丰厚的甘油酯所覆盖，冬眠的动物在冬眠前要积累大量的脂肪，既是贮能、又是保温。蜡是指由长链的饱和及不饱和脂肪酸（14-16C）与长链的醇（16-30C）形成的酯。蜂蜡鲸蜡脂质的消化、吸收和转运消化：必须依靠胆汁中胆汁酸盐的作用，乳化为细小的微团后，才能被消化酶消化。吸收：碳链长度的不同吸收方式有所不同转运：与血浆蛋白中的蛋白质结合成复合体运输载脂蛋白脂类的运输脂肪的代谢：1.脂肪的动员：储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油并释放入血液，供其他组织摄取和利用的过程。（1）脂肪酶是脂肪动员的限速酶，它主要受激素影响，也称激素敏感性脂肪酶。（2）当禁食、饥饿或交感神经兴奋时，肾上腺素，胰高血糖素等分泌，cAMP，PKA，脂肪酶磷酸化而转变为有活性形式，促进脂肪动员。2.甘油代谢：从脂肪细胞释放后，由血液运输到肝、肾、肠等组织，主要经甘油激酶的作用，通过磷酸化和氧化，生成磷酸二羟丙酮，进入酵解或异生。甘油激酶3-磷酸甘油3.脂肪酸的代谢：脂肪酸的β-氧化。脂肪酸由脂肪细胞释放后，进入血液与血浆蛋白结合转运，主要被心、肾、肝摄取利用。(1)脂肪酸的活化：在线粒体外进行a.脂肪酸活化后，含有高能硫酯键，增加了水溶性，提高了其反应活性。b.活化一分子脂肪酸，实际上消耗了2个高能磷酸键。脂酰CoA合成酶焦磷酸脂酰CoA合成酶脂酰CoA脂肪酸的活化（2）脂肪酸的跨膜转运：催化脂肪酸β-氧化的酶位于线粒体基质中肉碱肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ（2）脂肪酸的跨膜转运：肉碱脂酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的限速酶。当饥饿，高脂饮食或糖尿病时，机体不能利用糖，需脂肪酸供能，此时酶活性增强，脂肪酸β-氧化增强。相反饱食后，脂肪合成及丙二酰CoA增加，酶活性被抑制，脂肪酸氧化被抑制。肉碱（3）脂肪酸的β-氧化：脂酰CoA脱氢酶a.脱氢b.加水c.脱氢d.硫解烯脂酰CoA水解酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

β-酮脂酰CoA硫解酶脂肪酸经β-氧化可产生大量的乙酰CoA和电子传递体。这些物质的彻底氧化可产生大量的ATPQuestion:一分子软脂酸（16C）彻底氧化分解，可净产生多少ATP？4.不饱和脂肪酸的代谢烯脂酰CoA异构酶5.奇数碳原子脂肪酸的氧化：丙酰CoA的去路丙酰CoA羧化酶甲基丙二酸单酰CoA甲基丙二酸单酰CoA差向酶甲基丙二酸单酰CoA变位酶脂肪代谢的调节：脂肪动员的调节：激素敏感的脂肪酶脂肪酸分解的调节：肉碱脂酰转移酶Ⅰ酮体的代谢：酮体是乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮的总称。1.酮体的生成：脂肪酸β-氧化产生的大量的乙酰CoA仅有少部分进入柠檬酸循环，大部分在肝脏合成酮体。硫解酶乙酰乙酰CoAHMG-CoA合成酶HMG-CoA裂解酶乙酰乙酸乙酰乙酸脱羧酶β-羟基丁酸脱氢酶生成酮体是肝脏特有的功能2.酮体的利用：酮体在肝脏内生成后，很快进入血液循环到其他组织氧化分解。β-羟基丁酸脱氢酶β-酮脂酰CoA转移酶乙酰乙酰CoA硫解酶3.酮体生成的生理意义：酮体是肝脏正常代谢的产物，是肝脏输出能源的一种形式。酮体分子小，易溶于水，能通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，是肌肉和脑组织的重要能量来源。乙醛酸循环：是植物体内由脂肪酸代谢向碳水化合物代谢转化的重要途径，它存在于某些正在萌发种子内形成的专门细胞器－乙醛酸体中。脂肪酸的生物合成体内脂肪酸的来源自身合成：肝脏合成，储存在脂肪细胞食物中摄取：主要是多不饱和脂肪酸软脂酸的合成：1.乙酰CoA的跨膜转运：乙酰CoA是脂肪酸合成的原料。细胞内的乙酰CoA主要在线粒体内产生，但脂肪酸合成的酶存在于线粒体外胞液中进行。柠檬酸－丙酮酸穿梭柠檬酸丙酮酸乙酰CoA乙酰CoA软脂酸的合成：2.乙酰CoA的羧化：丙二酸单酰CoA的生成。乙酰CoA羧化酶催化，生物素是其辅基。生物素羧基载体蛋白生物素羧化酶羧基转移酶生物素羧化酶羧基转移酶软脂酸的合成：3.脂肪酸的合成：（1）大肠杆菌脂肪酸合成酶系：多酶复合体。至少含有6种酶蛋白和一分子酰基载体蛋白（ACP)。ACP中Ser36所连接的侧链上的－SH是其活性中心。ACP在脂肪酸合成过程中作为一个脂酰基的载体，将脂肪酸合成的中间产物从一个酶转移到另一个酶上。泛酸细菌，植物酵母脊椎动物不同物种脂肪酸合成酶的模式图（2）脂肪酸的合成途径：a.乙酰基的转移：乙酰基由乙酰CoA转移到β－酮脂酰ACP合成酶的－SH上b.丙二酸单酰转移酶的催化下，丙二酸单酰基转移到ACP上丙二酸单酰CoAc.β－酮脂酰ACP合成酶的催化下，生成乙酰乙酰-S-ACP.d.β－酮脂酰ACP还原酶的催化下，由NADPH提供电子，生成β－羟丁酰－S－ACPe.β－羟丁酰－S－ACP脱水酶催化，生成反式的烯丁酰－S－ACPf.烯脂酰还原酶催化，由NADPH提供电子，生成丁酰－S－ACP将生成的丁酰基团转移到β－酮脂酰ACP合成酶的－SH上后，又可以开始新一轮的合成。7轮循环后，终产物软脂酰－S－ACP经硫酯酶催化，产生游离的软脂酸。软脂酸的合成3.脂肪酸的合成：（3）NADPH的来源：主要来源于磷酸戊糖途径苹果酸的氧化脱羧软脂酸合成的总反应式：8乙酰CoA+14（NADPH+H+)+7ATP+H2O

软脂酸＋8CoA-SH＋14NADP++7ADP+7Pi脂肪酸合成与分解的主要区别：细胞内反应部位不同酰基载体不同二碳单位的供体不同电子的受体/供体不同

β－羟中间产物的构型不同软脂酸碳链的延长：线粒体脂肪酸碳链延长酶系：乙酰CoA为二碳单位供体内质网脂肪酸碳链延长酶系：丙二酸单酰CoA为二碳单位供体不饱和脂肪酸的合成：不同生物不饱和脂肪酸的合成途径有所差异。去饱和酶植物中多不饱和脂肪酸的合成，是在单不饱和脂肪酸的基础上，进一步地脱饱和生成的。而哺乳动物不能合成多不饱和脂肪酸，必须通过食物获得。甘油三酯的合成：肝脏和脂肪组织脂肪酸合成的调节：乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶别构调节：柠檬酸是别构激活物；软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA是其别构抑制剂。共价调节：依赖AMP的蛋白激酶可使乙酰CoA羧化酶磷酸化而失活。胰高血糖素和肾上腺素可激活依赖AMP的蛋白激酶而抑制脂肪酸的合成；胰岛素则促进乙酰CoA羧化酶的活性而促进脂肪酸的合成。甘油磷脂：又称磷酸甘油酯，是生物膜的主要成分。磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇参与磷脂代谢的酶称为磷脂酶。包括A(A1和A2)、B、C和D四大类。A1广泛存在于动物的细胞器、微粒体中，专一水解磷脂分子C1上的酯键，水解产物为溶血性磷脂，为溶血性磷脂酶。A2大量存在于蛇毒、蝎毒、蜂毒等，专一水解C2上的酯键，产物为溶血性；为溶血性磷脂酶。B专一水解A2水解产物1-脂酰磷脂C1上的酯键，也是溶血性磷脂酶。C主要存在于动物脑、蛇毒和微生物中，作用于磷脂酸C3位的磷酸酯键。D主要存在于高等植物，水解C3位第2个磷酸酯键。

胆固醇：是体内重要的甾醇类物质，以环戊烷多氢菲为核心结构。胆固醇在体内是许多其他物质的前体，如胆汁酸盐，维生素D，各种激素等。Atherosclero