脂类的代谢简

脂类的代谢简第1页，共44页，2023年，2月20日，星期二脂类是生物体内一大类重要的有机化合物。共同的物理性质：不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂(如氯仿、乙醚、丙酮等)中。分类：脂肪(中性脂肪)和类脂两类，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。这些脂类不但化学结构有差异，而且具有不同的生物功能。第2页，共44页，2023年，2月20日，星期二脂肪的生物功能：在体内氧化放能，供给机体利用；作为生物体对外界环境的屏障；帮助食物中脂溶性维生素(A、D、E、K)的吸收；构成生物膜的重要结构组分；此外，一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。第3页，共44页，2023年，2月20日，星期二一、脂类的酶促水解广泛存在于动物、植物和微生物中的脂肪酶能催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油。第4页，共44页，2023年，2月20日，星期二

生物体内存在着对磷脂分子的不同部位进行水解的磷脂酶。参与磷脂分解的酶主要有磷脂酶A1、A2、磷脂酶B1、B2、磷脂酶C、磷脂酶D等第5页，共44页，2023年，2月20日，星期二二、脂肪的分解代谢(一)甘油的氧化第6页，共44页，2023年，2月20日，星期二(二)脂肪酸的β-氧化作用1．β-氧化的反应过程(1)脂肪酸的激活：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解的第一步。脂肪酸先与ATP形成脂酰-磷酸腺苷。脂酰-磷酸腺苷再与辅酶A化合，生成脂酰辅酶A。1分子脂肪酸活化消耗2个高能磷酸键，相当于2分子ATP！第7页，共44页，2023年，2月20日，星期二(2)脱氢：脂酰辅酶A经脂酰辅酶A脱氢酶的催化，脱去两个H变成一个带有反式双键的Δ2-反-烯脂酰辅酶A；这一反应需要黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作为氢的载体。(3)加水：Δ2-反-烯脂酰辅酶A经过水化酶的催化，变成β-羟脂酰辅酶A。第8页，共44页，2023年，2月20日，星期二(4)脱氢：L(+)β-羟脂酰辅酶A经β-羟脂酮辅酶A脱氢酶及辅酶NAD的催化，脱去两个H而变成β-酮脂酰辅酶A。(5)硫解：最后一个步骤是β-酮脂酰辅酶A经另一分子辅酶A的分解(硫酯解酶参加)生成一分子乙酰辅酶A及一分子碳链短两个碳原子的脂酰辅酶A。第9页，共44页，2023年，2月20日，星期二第10页，共44页，2023年，2月20日，星期二2．肉毒碱的作用第11页，共44页，2023年，2月20日，星期二第12页，共44页，2023年，2月20日，星期二3．脂肪酸β-氧化过程中的能量转变以软脂酸(C15H31COOH)为例：软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过

7次β-氧化，生成7个FADH2、

7个还原型NAD8个乙酰辅酶A7molFADH2和7mol还原型NAD可提供2×7+3×7=35molATP8mol乙酰辅酶A彻底氧化则可生成12×8=96molATP。在软脂酸氧化开始生成软脂酰辅酶A的过程中曾耗去2molATP，如此每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成35+96-2=129molATP。第13页，共44页，2023年，2月20日，星期二总结：脂肪酸β氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行β氧化，则需要作（n/2－1）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/2－1）个NADH和（n/2－1）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量为：第14页，共44页，2023年，2月20日，星期二4．不饱和脂肪酸的氧化单双键脂肪酸：油酸(C18)、软脂烯酸(C16)多双键脂肪酸：亚油酸(C18)β-氧化的前三轮正常进行，切掉三个二碳单位以后，生成一个带有两个顺式双键的Δ3,6十二碳烯酸。此酸在烯脂酰异构酶催化下双键移位，将顺Δ3化合物转变成反Δ2顺Δ6烯脂酰辅酶A，这样β-氧化又可以顺利进行两轮，再切掉两个二碳单位，就形成了顺Δ2八碳烯脂酰辅酶A。第15页，共44页，2023年，2月20日，星期二(三)脂肪酸氧化的其他途径1．奇数碳链脂肪酸的氧化第16页，共44页，2023年，2月20日，星期二2．α-氧化和ω-氧化α-氧化：长链脂肪酸的α-碳在加单氧酶的催化下氧化成羟基生成α-羟脂酸。羟脂酸可转变为酮酸，然后氧化脱羧转变为少一个碳原子的脂肪酸。ω-氧化：脂肪酸的末端甲基(ω-端)可经氧化作用后转变为ω-羟脂酸，然后再氧化成α，ω-二羧酸进行β-氧化。此途径称为ω-氧化，在肝脏和植物细菌中均可进行。第17页，共44页，2023年，2月20日，星期二(四)酮体的生成和利用1．酮体的生成在肝脏中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰辅酶A可以缩合成乙酰乙酰辅酶A；乙酰乙酰辅酶A再与一分子乙酰辅酶A缩合成β-羟-β-甲基戊二酰辅酶A(HMGCoA)，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰乙酸在肝脏线粒体中可还原生成β-羟丁酸。乙酰乙酸还可以脱羧生成丙酮。乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮，统称为酮体。第18页，共44页，2023年，2月20日，星期二第19页，共44页，2023年，2月20日，星期二2．酮体的氧化在肝脏中形成的乙酰乙酸和β-羟丁酸进入血液循环后送至肝外组织，主要在心脏、肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化。β-羟丁酸：

首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰辅酶A转硫酶(在心肌、骨肌、肾、肾上腺组织中)或乙酰乙酸硫激酶(骨骼肌、心及肾等组织中)的作用下，生成乙酰乙酰辅酶A，再与第二个分子辅酶A作用形成两分子乙酰辅酶A，乙酰辅酶A再依前述途径氧化。第20页，共44页，2023年，2月20日，星期二乙酰乙酸：丙酮：

随尿排出外；有一部分直接从肺部呼出；丙酮在体内也可转变成丙酮酸或甲酰基及乙酰基，丙酮酸可以氧化，也可以合成糖原。第21页，共44页，2023年，2月20日，星期二生理意义：长期饥饿，糖供应不足时，脂肪酸被大量动用，生成乙酰CoA氧化供能，但象脑组织不能利用脂肪酸，因其不能通过血脑屏障，而酮体溶于水，分子小，可通过血脑屏障，故此时肝中合成酮体增加，转运至脑为其供能。但在正常情况下，血中酮体含量很少。严重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸转化生成大量酮体，超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可致酮症酸中毒。第22页，共44页，2023年，2月20日，星期二脂肪的合成代谢第23页，共44页，2023年，2月20日，星期二线粒体内胞液CoA-SH酰基载体蛋白ACP相互独立的多酶体系复合体多酶体系乙酰CoA丙二酸单酰CoANAD+，FADNADPH·H+β-羟酰基为L-构型β-羟酰基为D-构型C18以下脂肪酸C16的软脂酸第24页，共44页，2023年，2月20日，星期二三、脂肪的合成代谢(一)甘油-α-磷酸的生物合成第25页，共44页，2023年，2月20日，星期二(二)脂肪酸的生物合成1．从头合成

乙酰CoA羧化酶为别构酶，当缺乏别构剂柠檬酸时，即无活性。只有别构部位结合柠檬酸后，才有活性。胞液中柠檬酸浓度是脂肪酸合成的最重要的调节物。第26页，共44页，2023年，2月20日，星期二

丙二酰辅酶A(C3片段)与乙酰辅酶A(C2片段)缩合，然后脱羧生成乙酰乙酰基(C4片段)；丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用下从辅酶A转移到一种蛋白质，即酰基载体蛋白(ACP)上。第一步反应：第27页，共44页，2023年，2月20日，星期二

乙酰乙酰ACP在以NADPH为辅酶的β-酮脂酰ACP还原酶作用下被还原。第二步反应：第28页，共44页，2023年，2月20日，星期二β-羟丁酰ACP在β-羟脂酰ACP脱水酶的作用下脱水生成β-烯丁酰-ACP。第三步反应：第29页，共44页，2023年，2月20日，星期二β-烯丁酰ACP再在β-烯脂酰ACP还原酶作用下生成丁酰ACP。第四步反应：第30页，共44页，2023年，2月20日，星期二第31页，共44页，2023年，2月20日，星期二根据Lynen的研究，脂肪酸合成的反应机理如下：开始时，乙酰基通过脂酰转移酶的作用转移到多酶体系的周围—SH基上(β-酮脂酰ACP合成酶活性部位半胱氨酸—SH基)，而丙二酰基则通过丙二酰转移酶的作用转移到中央—SH基上(ACP的辅基——泛酰巯基乙胺4-磷酸的—SH基)，然后通过β-酮脂酰ACP合成酶作用，将乙酰基转移到脱羧后的丙二酰残基中的次甲基上形成乙酰乙酰-ACP、经还原、脱水，再还原形成相应的饱和脂酰基-ACP。饱和脂酰基转移到周围SH基上，一个新的丙二酰基又转移到中央SH基上使上述过程重复进行。第32页，共44页，2023年，2月20日，星期二第33页，共44页，2023年，2月20日，星期二第34页，共44页，2023年，2月20日，星期二2．线粒体(或“微粒体”)中的合成线粒体：可以进行与脂肪酸β-氧化相似的逆向过程，使得一些脂肪酸碳链(C16)加长。在此过程中缩合酶先使脂酰辅酶A与乙酰辅酶A缩合形成β-酮脂酰辅酶A，再经还原型辅酶Ⅰ和还原型辅酶Ⅱ供氢还原产生比原来多2个碳原子的脂酰辅酶A，后者尚可通过类似过程，并重复多次而加长碳链(延长至C24)。微粒体：利用丙二酰辅酶A加长碳链，还原过程需还原型辅酶Ⅱ供氢，中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以脂酰载体蛋白为核心的多酶复合体系。第35页，共44页，2023年，2月20日，星期二3．不饱和脂肪酸的合成

软脂酸和硬脂酸是动物组织中最常见的单双键不饱和脂肪酸软脂烯酸(16C)和油酸(18C)的前体。双键通过脂酰辅酶A加氧酶所催化的氧化反应引入脂肪酸链。第36页，共44页，2023年，2月20日，星期二哺乳动物体内不能自己合成具有多个双键的脂肪酸如亚油酸(C18△9，12)及α亚麻酸(C18△9，12，15)。亚油酸和亚麻酸是动物体内合成其他物质所必需的，必须由植物获得，故称为必需脂肪酸。大白鼠饲料中缺乏必需脂肪酸能引起皮肤炎。第37页，共44页，2023年，2月20日，星期二(三)脂肪的合成第38页，共44页，2023年，2月20日，星期二第39页，共44页，2023年，2月20日，星期二四、磷脂的代谢磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成途径：（乙醇胺或胆碱与ATP在激酶的作用下生成乙醇胺磷酸或胆碱磷酸。）第40页，共44页，2023年，2月20日，星期二（磷酸乙醇胺或磷酸胆碱再和胞苷三磷酸(CTP)在转胞苷酶的作用下，生成中间产物胞二磷乙醇胺或胞二磷胆碱。）第41页，共44页，2023年，2月20日，星期二（CDP乙醇胺或CDP胆碱再与甘油二酯作用生成磷脂酰乙醇胺或磷脂酰胆碱）第42页，共44页，2023年，