脂类物质的合成与分解

关于脂类物质的合成与分解01.04.2024101.04.20242

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(生理活性）。第2页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20243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（含脂肪酸）

。

复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等（含脂肪酸）

。

异戊二烯脂：萜类、类固醇（不含脂肪酸）。第3页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20244一、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）。第4页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20245

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)、亚麻酸第5页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20246第6页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20247二、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.甘油三酯第7页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202482.蜡长链一元醇第8页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.20249三、复合脂类磷脂

复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。第9页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202410第10页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202411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。第11页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202412第12页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202413一、磷酸甘油的生物合成磷酸甘油脱氢酶甘油激酶3-磷酸甘油第13页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202414二、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.脂肪酸链去饱和第14页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202415㈠、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。第15页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202416生物素羧化酶生物素羧基载体蛋白羧基转移酶乙酰CoA羧化酶第16页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202417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（缩合酶）第17页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024182.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的来源及转运第18页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202419

乙酰CoA的转运：“柠檬酸循环”每次循环产生1分子NADPH第19页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202420⑵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。

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羧化酶第20页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202421生物素羧化酶羧基转移酶丙二酸单酰CoA第21页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024223.脂肪酸的从头合成乙酰CoA乙酰-S-E乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶①乙酰基转移反应第22页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202423②丙二酸单酰基转移反应丙二酸单酰CoA丙二酸单酰ACP丙二酸单酰CoA-ACP转移酶第23页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202424③缩合反应β-酮脂酰ACP合酶第24页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202425④还原反应β-酮脂酰ACP还原酶第25页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202426⑤脱水反应β-羟脂酰ACP脱水酶第26页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202427⑥再次还原烯脂酰ACP还原酶第27页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202428第28页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202429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酰基转移第29页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202430⑦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硫酯酶第30页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202431

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合成酶第31页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202432

由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：8CH3CO-SCoA+7ATP+14(NAPH+H+)+7H2O

CH3(CH2)14COOH+8CoA-SH+7ADP+14NADP++7Pi第32页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202433

NAPH的来源：第33页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202434㈡饱和脂肪酸的延长及去饱和第34页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202435单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。第35页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202436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。第36页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202437三、脂肪的生物合成3-磷酸甘油酯酰CoA磷酸甘油磷酸甘油第37页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202438磷酸酶甘油二酯转酰酶第38页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202439第三节脂肪的分解代谢与转化一、脂肪的水解第39页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202440二、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。第40页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202441甘油代谢第41页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202442三、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实验第42页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202443㈠、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。第43页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024441.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第44页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202445第45页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024462.脂酰CoA进入线粒体——肉毒碱穿梭

第46页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202447肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程第47页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024483.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。第48页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202449①脱氢②水化脂酰CoA

,

-反烯脂酰CoA

,

-反烯脂酰CoA

-羟脂酰CoA第49页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202450③再脱氢④硫解

-羟脂酰CoA

-酮脂酰CoA

-酮脂酰CoA乙酰CoA第50页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202451第51页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202452第52页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.202453第53页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024544.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++7H2O

8CH3CO-SCoA+AMP+PPi+7FADH2+7NADH+7H+第54页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04.2024558CH3CO-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%第55页,共60页,2024年2月25日，星期天01.04