生物化学- 糖代谢

生物化学——糖代谢第1页/共67页脂类脂肪:甘油三酯（脂肪酸与甘油）类脂固醇类磷脂糖脂脂类(LipidClasses)

第2页/共67页1、脂肪是氧化供能和储存能量的物质2、类脂是组成生物细胞膜的必要成分3、许多脂类还是合成体内某些活性物质的原料。胆固醇→胆汁酸、VD3、肾上腺皮质激素、性激素；高度不饱和脂肪酸→磷脂，前列腺素。脂类的生理功能：第3页/共67页脂肪的降解：脂肪+3H2O

甘油+3脂肪酸脂酶（3种脂肪酸）第4页/共67页第二节三酰甘油的分解代谢第5页/共67页一、甘油的氧化磷酸二羟丙酮就是联系甘油代谢与糖代谢的关键物质.动物的甘油需要运到肝细胞中进行氧化分解甘油第6页/共67页计算1moL甘油彻底氧化能生成多少moLATP？第7页/共67页二、脂肪酸的β-氧化分解饱和脂肪酸β-氧化α-氧化ω-氧化单不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸奇数C原子脂肪酸第8页/共67页β-氧化作用概念脂肪酸氧化分解时，在碳链的α-碳原子与β-碳原子之间断裂，使碳原子成双成对地断裂下来，生成一分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA的过程称为β-氧化。AMP+PPiFADH2+NADH+H+βαATPH2O+2HSCoAFAD2+NAD+

第9页/共67页纯化合物排泄物的化学分析实验依据：脂肪酸在体内的转变过程苯环1904年F.Knoop前提：已知动物体内不能降解苯环方案：苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物第10页/共67页

脂肪酸β-氧化实验证据苯乙酸苯甲酸第11页/共67页（1）脂肪酸的活化——脂酰CoA的形成

细胞定位：胞液（细胞质）相当于消耗2个ATP中间产物第12页/共67页（2）脂肪酸的转运

N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱酯酰肉毒碱

OR-C

N+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASH

OR-C-S~CoA

OR-C-OHATPCoASHADP+PPiCoASH肉毒碱

OR-C-SCoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体肉碱酯酰转移酶Ⅰ肉碱酯酰转移酶Ⅱ第13页/共67页在线粒体中，脂酰CoA每进行一次β-氧化要经过脱氢、加水、再脱氢、硫解四步，生成一分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA及一分子乙酰CoA。（3）脂肪酸的β-氧化作用第14页/共67页①脱氢脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其α和β碳原子上脱氢，生成△2-反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。第15页/共67页②加水（水合反应）△2-反烯脂酰CoA在△2-反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-β-羟脂酰CoA。第16页/共67页③脱氢

L-β-羟脂酰CoA在L-β-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去β碳原子与羟基上的氢原子生成β-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。第17页/共67页④硫解在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。第18页/共67页第19页/共67页

关于β-氧化的几个问题

细胞定位：线粒体肉毒碱的帮助乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化，或进入乙醛酸循环，也可以作为合成脂肪，糖和某些氨基酸的原料。第20页/共67页（4）脂肪酸氧化的能量生成第21页/共67页第22页/共67页脂肪酸氧化的能量生成如软脂酸（C16）：7次β-氧化，生成8分子乙酰CoA、7分子FADH2及7分子NADH+H+

即10×8+2.5×7+1.5×7=108分子ATP

脂肪酸活化时消耗2个高能磷酸键净生成108-2=106分子ATP能量利用率？第23页/共67页第24页/共67页限速酶1、酮体的生成三、酮体（KetoneBodies）代谢第25页/共67页2、酮体的利用第26页/共67页肝内合成肝外利用肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。第27页/共67页肝内合成肝外利用第28页/共67页3、酮体生成的生理意义

正常：缺糖时，肝为肝外组织（心、肾、骨骼肌）提供的能源物质；

异常：在饥饿、糖尿病时，酮体生成过多，可引起血、尿中酮体含量过高或酸中毒。

第29页/共67页四、乙醛酸循环1、乙醛酸循环的生化历程4、脂肪代谢和糖代谢的关系3、乙醛酸循环的生理意义

2、乙醛酸循环与糖异生的关系第30页/共67页CoASH柠檬酸合成酶顺乌头酸酶1、乙醛酸循环反应历程NAD+NADH苹果酸脱氢酶草酰乙酸

OCH3-C~SCoACoASH

OCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶

O

OH-C-C~OH乙醛酸第31页/共67页2、脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油TCA乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物糖异生作用第32页/共67页3、乙醛酸循环的生物学意义（1）可以以二碳为起始物合成TCA循环中的二羧酸与三羧酸，只需少量“引物”，便可产生四碳物和六碳物，是TCA上的补充。（2）由于丙酮酸氧化为乙酰CoA是不可逆的，依靠脂肪大量合成糖较困难。植物、微生物体内通过乙醛酸循环途径进行，合成苹果酸后氧化变成草酰乙酸，脱羧后生成丙酮酸，再糖原异生合成糖。是植物种子萌发的脂肪转化为糖的途径。第33页/共67页第三节三酰甘油的合成代谢

甘油-α-磷酸的生物合成脂肪酸的生物合成三酰甘油的合成第34页/共67页一、甘油-α-磷酸的生物合成两个途径：1、甘油经磷酸化转变形成2、二羟丙酮磷酸还原形成第35页/共67页二、脂肪酸的生物合成两条途径：从头合成，以2C为起始物（细胞质中）脂肪酸C链的延长（线粒体、微粒体中）第36页/共67页（一）从头合成定义：脂肪酸从头合成指的是以二碳物乙酰辅酶A为原料，在乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用下，逐步延长碳链合成脂肪酸的过程。第37页/共67页原料：反应需要：ACP、ATP、CO2、Mn2+和NADPH乙酰辅酶A

β-氧化糖代谢氨基酸的C架产物：软脂酸（棕榈酸、16C饱和脂肪酸）（1）脂肪酸合成的原料及转运第38页/共67页外膜水腔内膜乙酰CoA细胞定位：细胞质细胞质线粒体第39页/共67页

乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转

第40页/共67页丙二酰CoA（2）丙二酰CoA的生成CH3COSCoA+CO2CH2乙酰辅酶A羧化酶ATP、生物素、Mn2+COOHCOSCoA乙酰CoA第41页/共67页脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺CH2-Ser-ACP77AA36O-第42页/共67页

脂肪酸合成酶系(FAS)⑥①②③④⑤ACP①

乙酰CoA转移酶②

丙二酸单酰CoA:ACP转酰基酶③β-酮脂酰-ACP合酶

④

β-酮脂酰-ACP还原酶

⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶

⑥

烯脂酰-ACP还原酶

（3）软脂酸的合成第43页/共67页①酰基转移反应CH3COSCoA+HSACPCH3COSACP+HSCoACH2+HSACPCH2+HSCoA乙酰CoA转移酶丙二酰CoA:ACP转酰基酶COOHCOSCoACOOHCOSACP乙酰CoA乙酰ACP丙二酰CoA丙二酰ACP第44页/共67页②缩合反应CH3COSACPCOOHCH2COSACP+β-酮脂酰ACP合成酶CH3COCH2COSACP乙酰乙酰ACP+CO2+HSACP乙酰ACP丙二酰ACP第45页/共67页

③第一次还原CH3COCH2COSACPCH3CHOHCH2COSACPNADPH+H+NADP+β-酮脂酰ACP还原酶乙酰乙酰ACPβ－羟丁酰ACP由PPP途径产生第46页/共67页④脱水CH3CHOHCH2COSACPβ-羟丁酰ACPCH3CH=CHCOSACPα,β-烯丁酰ACPH2Oβ-羟酯酰ACP脱水酶第47页/共67页⑤再还原CH3CH=CHCOSACPα,β-烯丁酰ACPCH3CH2CH2COSACP丁酰ACPNADPH+H+NADP+烯脂酰ACP还原酶由PPP途径产生CH3COSACP乙酰ACP第48页/共67页63合成酶245还原酶脱水酶还原酶4C4C6C6C6C4C→6C3C4CCO26C6C→8C→16C硫酯酶

软脂酸+ACP丙二酰ACP1第49页/共67页脂肪酸生物合成的反应历程β-烯丁酰ACPCH3COCH2CO-SACP

丁酰ACPCH3CH(OH)CH2CO-SACP

CH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2CO-SACP

β-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPH+H+NADP+NADP+NADPH++H+H2OCH3(CH2)14CO-SACP+CO2ACP第50页/共67页(4)总结①脂肪酸生物合成的原料是乙酰辅酶A，但丙二酰辅酶A是二碳单位的直接供体（除了2个C原子来源于乙酰辅酶A，其他均来自丙二酰辅酶A），合成为偶数C的脂肪酸，终止于16C脂肪酸。第51页/共67页②总反应：CH3COSCoA+7CH2+14NADPH+H+C15H31COOH+8CoASH+14NADP++6H2O+7CO2COOHCOSCoA乙酰CoA丙二酰CoA软脂酸第52页/共67页③脂肪酸合成过程以ACP为载体，还原反应以NADPH+H+为辅酶，它来自PPP途径中。

第53页/共67页从头合成与β-氧化的区别从头合成β-氧化反应场所细胞质线粒体转运系统柠檬酸-丙酮酸转运系统肉毒碱转运系统酰基载体HSACPHSCoA二碳单位丙二酰CoA乙酰CoA辅助因子NADPH+H+NAD+、FAD酶7种4种反应缩合、还原、脱水、还原氧化、水合、氧化、硫解能量变化消耗7个ATP及14个NADPH产生129个ATP④脂肪酸的从头合成不是β-氧化的简单逆转第54页/共67页（二）脂肪酸碳链的延长途径比软脂酸碳链更长的脂肪酸在线粒体或微粒体中完成操作硬脂酸等的合成通过肉毒碱载运。软脂酰CoA

乙酰CoA

HSCoA缩合酶C18酮脂酰CoA还原酶脱水酶还原酶C18脂酰CoA硬脂酸同样方式延长至C22、C24等？第55页/共67页1、活化+ATP甘油激酶P+ADP甘油3-磷酸甘油脂肪酸+HSCoA脂肪酸硫激酶RCOSCoA脂酰CoA三、三酰甘油的合成第56页/共67页三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶甘油-3-磷酸酰基转移酶2－单酰甘油酰基转移酶磷脂酸磷酸酶溶血磷脂酸磷脂酸二酰甘油第57页/共67页脂肪甘油脂肪酸α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖或淀粉磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸琥珀酸

乙醛酸循环CO2+H2OTCA循环丙二酰CoA脂酰辅酶Aβ-氧化脂肪代谢与糖代谢的关系第58页/共67页第四节类脂的代谢1、磷脂的降解与生物合成（自学）2、胆固醇的生物合成与转化第59页/共67页磷脂酶