基礎(chǔ)生物化學(xué)-脂類代謝

1、8 8 脂類代謝脂類代謝8.1 8.1 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝8.2 8.2 脂肪的合成代謝脂肪的合成代謝 脂肪脂肪(fat)(fat)是生物體中重要的貯藏物質(zhì)，它是生物體中重要的貯藏物質(zhì)，它將能量和各種代謝中間物提供給各種生命活將能量和各種代謝中間物提供給各種生命活動。如動物可以利用食物中的脂肪或自身的動。如動物可以利用食物中的脂肪或自身的貯脂作為能源物質(zhì)，油料種子萌發(fā)時所需的貯脂作為能源物質(zhì)，油料種子萌發(fā)時所需的能量及物質(zhì)碳架也主要來自脂肪。這都要通能量及物質(zhì)碳架也主要來自脂肪。這都要通過脂肪的分解代謝來實現(xiàn)。過脂肪的分解代謝來實現(xiàn)。8.1 8.1 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝脂肪水

2、解生成脂肪水解生成甘油甘油(glycerin)(glycerin)和和脂肪酸脂肪酸(fatty (fatty acid)acid)，水解產(chǎn)物然后按各自不同的途徑進，水解產(chǎn)物然后按各自不同的途徑進一步分解或轉(zhuǎn)化。一步分解或轉(zhuǎn)化。 8.1.1 8.1.1 脂類的消化和吸收脂類的消化和吸收動物體中脂肪的消化需要三種脂肪酶動物體中脂肪的消化需要三種脂肪酶(lipase) (lipase) 參與，逐步水解甘油三酯的三個酯，生成甘參與，逐步水解甘油三酯的三個酯，生成甘油和脂肪酸。油和脂肪酸。水解產(chǎn)物脂肪酸、甘油和水解產(chǎn)物脂肪酸、甘油和 - -單酰甘油等經(jīng)擴散單酰甘油等經(jīng)擴散進入腸粘膜細胞又重新酯化成脂肪；

3、它們和進入腸粘膜細胞又重新酯化成脂肪；它們和一些磷脂和膽固醇混合在一起，由脂蛋白外一些磷脂和膽固醇混合在一起，由脂蛋白外殼包裹，形成乳糜微粒；乳糜微粒經(jīng)胞吐作殼包裹，形成乳糜微粒；乳糜微粒經(jīng)胞吐作用由粘膜細胞分泌至細胞間隙，再經(jīng)淋巴系用由粘膜細胞分泌至細胞間隙，再經(jīng)淋巴系統(tǒng)進入血液。小分子的脂肪酸統(tǒng)進入血液。小分子的脂肪酸(C(C6 6-C-C1010) )可不可不經(jīng)酯化而直接進入血液。經(jīng)酯化而直接進入血液。植物細胞水解產(chǎn)生的脂肪酸則直接進入線粒體植物細胞水解產(chǎn)生的脂肪酸則直接進入線粒體或乙醛酸體進行氧化分解?；蛞胰┧狍w進行氧化分解。8.1.2 8.1.2 甘油代謝甘油代謝甘油在甘油激酶甘油在

4、甘油激酶(glycerol kinase)(glycerol kinase)的催化，的催化，生成生成磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮。磷酸二羥丙酮是糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，因此磷酸二羥丙酮是糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，因此既可以繼續(xù)氧化，經(jīng)丙酮酸進入既可以繼續(xù)氧化，經(jīng)丙酮酸進入TCATCA徹底氧徹底氧化成化成COCO2 2和水，又可經(jīng)糖異生作用合成葡萄糖，和水，又可經(jīng)糖異生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。乃至合成多糖。8.1.3 8.1.3 脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化生物體內(nèi)脂肪酸的氧化分解主要有生物體內(nèi)脂肪酸的氧化分解主要有 - -氧化、氧化、 - -氧化和氧化和 - -氧化等幾條不同途徑，其中氧化等幾條不同途

5、徑，其中 - -氧化氧化途徑最為重要和普遍。途徑最為重要和普遍。 8.1.3.1 8.1.3.1 脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化( ( -oxidation)-oxidation)19041904年，年，KnoopKnoop利用在體內(nèi)不易降解的苯基作利用在體內(nèi)不易降解的苯基作為標(biāo)記物連接在脂肪酸的甲基末端，然后喂為標(biāo)記物連接在脂肪酸的甲基末端，然后喂狗或兔。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如喂環(huán)標(biāo)記的奇數(shù)碳原狗或兔。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如喂環(huán)標(biāo)記的奇數(shù)碳原子脂肪酸，動物尿中的代謝物為苯甲酸；如子脂肪酸，動物尿中的代謝物為苯甲酸；如果喂苯環(huán)標(biāo)記的偶數(shù)碳原子脂肪酸，則尿中果喂苯環(huán)標(biāo)記的偶數(shù)碳原子脂肪酸，則尿中發(fā)現(xiàn)的代謝物是苯乙

6、酸。發(fā)現(xiàn)的代謝物是苯乙酸。KnoopKnoop提出脂肪酸的提出脂肪酸的 - -氧化學(xué)說。這是同位素氧化學(xué)說。這是同位素示蹤技術(shù)還未建立起來之前最具創(chuàng)造性的實示蹤技術(shù)還未建立起來之前最具創(chuàng)造性的實驗之一，后來的同位素示蹤技術(shù)證明了其正驗之一，后來的同位素示蹤技術(shù)證明了其正確性。確性。 - -氧化是從脂肪酸的羧基端氧化是從脂肪酸的羧基端 - -碳原子開始，碳碳原子開始，碳鏈逐次斷裂，每次產(chǎn)生一個乙酰鏈逐次斷裂，每次產(chǎn)生一個乙酰CoACoA和和原來少原來少2 2個個C C的脂肪酸鏈。的脂肪酸鏈。 - -氧化作用在細胞的線粒體基質(zhì)中進行，油料氧化作用在細胞的線粒體基質(zhì)中進行，油料作物種子萌發(fā)時另一個細

7、胞器作物種子萌發(fā)時另一個細胞器乙醛酸循乙醛酸循環(huán)體環(huán)體(glyoxysome(glyoxysome，簡稱乙醛酸體，簡稱乙醛酸體) )中也能進中也能進行類似的作用。行類似的作用。脂肪酸在進行脂肪酸在進行 - -氧化作用之前需要進行活化，氧化作用之前需要進行活化，并且轉(zhuǎn)運到氧化作用的部位，然后才能進行并且轉(zhuǎn)運到氧化作用的部位，然后才能進行 - -氧化作用。氧化作用。脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂肪酸參加代謝前先要活化，脂肪酸參加代謝前先要活化，活化形式是活化形式是脂酰脂酰CoACoA。在脂酰在脂酰CoACoA合成酶催化和合成酶催化和CoA-SHCoA-SH及及ATPATP的參與下，的參與下，脂肪酸轉(zhuǎn)變

8、為脂酰脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)橹oACoA。在體內(nèi)，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使反應(yīng)不在體內(nèi)，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使反應(yīng)不可逆。可逆。活化后生成的脂?；罨笊傻闹oACoA極性增強，易溶于水；極性增強，易溶于水；分子中有高能鍵、性質(zhì)活潑；是酶的特異底分子中有高能鍵、性質(zhì)活潑；是酶的特異底物，與酶的親和力大，因此更容易參加反應(yīng)。物，與酶的親和力大，因此更容易參加反應(yīng)。脂酰脂酰CoACoA合成酶又稱硫激酶，分布在胞漿中、合成酶又稱硫激酶，分布在胞漿中、線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。胞漿中胞漿中的硫激酶催化中短鏈脂肪酸活化；的硫激酶催化中短鏈脂肪酸活化；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的酶活化長鏈

9、脂肪酸，生成脂酰的酶活化長鏈脂肪酸，生成脂酰CoACoA，然后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)用于甘油三酯合成；，然后進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)用于甘油三酯合成；而而線粒體膜上線粒體膜上的酶活化的長鏈脂酰的酶活化的長鏈脂酰CoACoA，進，進入線粒體進入入線粒體進入-氧化。氧化。脂肪酸的轉(zhuǎn)運脂肪酸的轉(zhuǎn)運脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中進行的，而在細胞液中形成的脂酰進行的，而在細胞液中形成的脂酰CoACoA不能不能透過線粒體內(nèi)膜，需依靠內(nèi)膜上的載體肉堿透過線粒體內(nèi)膜，需依靠內(nèi)膜上的載體肉堿( ( 即即 肉 毒 堿肉 毒 堿 ， 3 -3 - 羥羥 - 4 - 4 - 三 甲 氨 基

10、 丁 酸三 甲 氨 基 丁 酸 carnitine)carnitine)攜帶，以脂?；男问娇缭絻?nèi)膜攜帶，以脂酰基的形式跨越內(nèi)膜而進入基質(zhì)。而進入基質(zhì)。在肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶在肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(carnitine acyl (carnitine acyl transferase)transferase)的催化下，長鏈脂肪酰的催化下，長鏈脂肪酰CoACoA和和肉毒堿反應(yīng)生成輔酶肉毒堿反應(yīng)生成輔酶A A和脂酰肉毒堿，脂肪和脂酰肉毒堿，脂肪酰基與肉毒堿的?；c肉毒堿的3-3-羥基通過酯鍵相連接。羥基通過酯鍵相連接。線粒體內(nèi)膜的內(nèi)外兩側(cè)均有肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶，線粒體內(nèi)膜的內(nèi)外兩側(cè)均有肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶，分別稱

11、為肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶分別稱為肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I I和肉毒堿脂酰和肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶，酶，酶和酶和酶是是同工酶同工酶。酶酶使胞漿的脂酰使胞漿的脂酰CoACoA轉(zhuǎn)化為輔酶轉(zhuǎn)化為輔酶A A和脂肪酰肉和脂肪酰肉毒堿，脂肪酰肉毒堿進入線粒體內(nèi)膜。位于毒堿，脂肪酰肉毒堿進入線粒體內(nèi)膜。位于線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)的酶線粒體內(nèi)膜內(nèi)側(cè)的酶又使脂肪酰肉毒堿轉(zhuǎn)又使脂肪酰肉毒堿轉(zhuǎn)化成肉毒堿和脂?；扇舛緣A和脂酰CoACoA，肉毒堿重新發(fā)揮其，肉毒堿重新發(fā)揮其載體功能，脂酰載體功能，脂酰CoACoA則進入線粒體基質(zhì)，成則進入線粒體基質(zhì)，成為脂肪酸為脂肪酸-氧化酶系的底物。氧化酶系的底物。 氧化的生化歷程氧化的生化歷程脂酰脂酰

12、CoACoA在線粒體基質(zhì)中進入在線粒體基質(zhì)中進入氧化要經(jīng)過氧化要經(jīng)過脫氫脫氫、加水加水、再再脫氫脫氫和和硫解硫解四步為一輪的循四步為一輪的循環(huán)反應(yīng)，環(huán)反應(yīng)，生成生成1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和一個少和一個少2 2個碳的脂酰個碳的脂酰CoACoA。脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)在脂酰在脂酰CoACoA脫氫酶催化下，脂酰脫氫酶催化下，脂酰CoACoA在在和和碳碳原子上各脫去一個氫原子生成具有反式雙鍵原子上各脫去一個氫原子生成具有反式雙鍵的的、-烯脂肪酰輔酶烯脂肪酰輔酶A A。加水反應(yīng)加水反應(yīng)在烯酰在烯酰CoACoA水化酶催化下，反式水化酶催化下，反式- - 2 2- -烯脂酰烯脂酰- -CoACoA在雙

13、鍵上加在雙鍵上加1 1分子水，生成分子水，生成L-L-（+ +）-羥羥脂酰脂酰CoACoA。脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng)在在-羥脂肪酰羥脂肪酰CoACoA脫氫酶（輔酶為脫氫酶（輔酶為NADNAD）催化）催化下，下，-羥脂肪酰羥脂肪酰CoACoA脫氫生成脫氫生成酮脂酰酮脂酰CoACoA。硫解反應(yīng)硫解反應(yīng)-酮硫解酶催化在酮硫解酶催化在-酮酯酰酮酯酰CoACoA的的、碳碳原子之間斷鏈，加上原子之間斷鏈，加上1 1分子輔酶分子輔酶A A生成乙酰生成乙酰CoACoA和少和少2 2個碳原子的脂酰個碳原子的脂酰CoACoA。-氧化的氧化的4 4步反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，但是第步反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，但是第4 4步步是高度放能的硫

14、解反應(yīng)，因此使整個是高度放能的硫解反應(yīng)，因此使整個-氧氧化過程向裂解方向進行?；^程向裂解方向進行。長鏈脂酰長鏈脂酰CoACoA經(jīng)多次循環(huán)，每次降解下經(jīng)多次循環(huán)，每次降解下1 1分子乙分子乙酰酰CoACoA，直至成為，直至成為2 2碳或碳或3 3碳的脂酰碳的脂酰CoACoA。如軟脂酸（棕櫚酸，如軟脂酸（棕櫚酸，C C1515H H3131COOHCOOH，palmitatepalmitate）經(jīng)經(jīng)7 7輪輪-氧化生成氧化生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACoA。脂肪酸脂肪酸-氧化的特點氧化的特點脂肪酸活化生成脂酰脂肪酸活化生成脂酰CoACoA是一個耗能過程。是一個耗能過程。中、短鏈脂肪酸不需載體

15、可直拉進入線粒體，中、短鏈脂肪酸不需載體可直拉進入線粒體，而長鏈脂酰而長鏈脂酰CoACoA需要肉毒堿轉(zhuǎn)運。需要肉毒堿轉(zhuǎn)運。-氧化反應(yīng)在線粒體內(nèi)進行，因此沒有線氧化反應(yīng)在線粒體內(nèi)進行，因此沒有線粒體的紅細胞不能氧化脂肪酸供能。粒體的紅細胞不能氧化脂肪酸供能。-氧化過程中有氧化過程中有FADHFADH2 2和和NADHNADH生成，這些氫生成，這些氫經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧生成水需要氧參加，乙酰經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧生成水需要氧參加，乙酰CoACoA的氧化也需要氧。因此，的氧化也需要氧。因此，-氧化是需氧氧化是需氧的過程。的過程。脂肪酸脂肪酸-氧化的能量變化氧化的能量變化脂肪酸脂肪酸-氧化是脂肪酸分解的主要途徑

16、，脂氧化是脂肪酸分解的主要途徑，脂肪酸氧化可以供應(yīng)機體所需要的大量能量，肪酸氧化可以供應(yīng)機體所需要的大量能量，以以1818個碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例，其個碳原子的飽和脂肪酸硬脂酸為例，其-氧化的總反應(yīng)為：氧化的總反應(yīng)為： CHCH3 3(CH(CH2 2) )1616COSCoA+8NADCOSCoA+8NAD+ +8FAD+8FAD+ +8CoASH+8H+8CoASH+8H2 2O9O9CHCH3 3COSCoA+8FADHCOSCoA+8FADH2 2+8NADH+ 8H+8NADH+ 8H+ +8 8分子分子FADHFADH2 2提供提供8 81.5=121.5=12分子分子ATP

17、ATP；8 8分子分子NADH+HNADH+H+ +提供提供8 82.5=202.5=20分子分子ATPATP；9 9分子乙酰分子乙酰CoACoA完全氧化提供完全氧化提供9 910=9010=90個分個分子子ATPATP。1 mol1 mol硬脂酸完全氧化生成硬脂酸完全氧化生成COCO2 2和和H H2 2O O，共提，共提供供122 mol ATP122 mol ATP。硬脂酸的活化過程消。硬脂酸的活化過程消耗耗2 mol ATP2 mol ATP，所以，所以1 mol1 mol硬脂酸硬脂酸完全氧完全氧化可凈生成化可凈生成120 mol ATP120 mol ATP。1 mol1 mol葡萄

18、糖完全氧化可生成葡萄糖完全氧化可生成3232分子分子ATPATP。3 3 molmol葡萄糖所含碳原子數(shù)與葡萄糖所含碳原子數(shù)與1 mol1 mol硬脂酸相同，硬脂酸相同， 3 mol3 mol葡萄糖可提供葡萄糖可提供96mol ATP96mol ATP， 1 mol1 mol硬脂硬脂酸可提供酸可提供120molATP120molATP。在碳原子數(shù)相同的情況下脂肪酸能提供更多的在碳原子數(shù)相同的情況下脂肪酸能提供更多的能量。能量。脂肪酸氧化時釋放出來的能量約有脂肪酸氧化時釋放出來的能量約有40%40%為機體為機體利用合成高能化合物，其余利用合成高能化合物，其余60%60%以熱的形式釋以熱的形式釋出

19、，熱效率為出，熱效率為40%40%。脂肪酸脂肪酸-氧化也是脂肪酸的改造過程，人體氧化也是脂肪酸的改造過程，人體所需要的脂肪酸鏈的長短不同，通過所需要的脂肪酸鏈的長短不同，通過-氧化氧化可將長鏈脂肪酸改造成長度適宜的脂肪酸，可將長鏈脂肪酸改造成長度適宜的脂肪酸，供機體代謝所需。供機體代謝所需。脂肪酸脂肪酸-氧化過程中生成的乙酰氧化過程中生成的乙酰CoACoA是重要的是重要的中間化合物，乙酰中間化合物，乙酰CoACoA除能進入三羧酸循環(huán)氧除能進入三羧酸循環(huán)氧化供能外，還是許多重要化合物合成的原料，化供能外，還是許多重要化合物合成的原料，如酮體、膽固醇和類固醇化合物。如酮體、膽固醇和類固醇化合物。在

20、油料種子萌發(fā)時，乙醛酸體中進行在油料種子萌發(fā)時，乙醛酸體中進行-氧化氧化產(chǎn)生的乙酰產(chǎn)生的乙酰CoACoA一般不用于產(chǎn)能過程，而是一般不用于產(chǎn)能過程，而是通過乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，再?jīng)糖異生通過乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，再?jīng)糖異生作用轉(zhuǎn)化為糖。作用轉(zhuǎn)化為糖。不飽和脂肪酸不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acid)(unsaturated fatty acid)的的氧化氧化生物體內(nèi)的生物體內(nèi)的 不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型第一個雙鍵都在型第一個雙鍵都在C C9 9和和C C1010之間，以后每隔之間，以后每隔3 3個個碳原子出現(xiàn)碳原子出現(xiàn)1 1個。個。

21、不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，只是某些步驟還需一些異構(gòu)酶的參與。只是某些步驟還需一些異構(gòu)酶的參與。油酸油酸(oleate(oleate，1818：1 1 9 9) )為單不飽和脂肪酸，為單不飽和脂肪酸，它經(jīng)歷它經(jīng)歷3 3輪輪 - -氧化作用后，產(chǎn)物在氧化作用后，產(chǎn)物在 ， 位有位有一順式雙健，因此下一步反應(yīng)不是脫氫，而一順式雙健，因此下一步反應(yīng)不是脫氫，而是雙鍵的異構(gòu)化生成反式的是雙鍵的異構(gòu)化生成反式的 ， 雙鍵，然后雙鍵，然后 - -氧化作用繼續(xù)正常進行。氧化作用繼續(xù)正常進行。因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪酸因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪

22、酸( (硬脂硬脂酸酸) )相比，只是以一次雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)取代了相比，只是以一次雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)取代了一次脫氫反應(yīng)，所以少產(chǎn)生一次脫氫反應(yīng)，所以少產(chǎn)生1 1分子分子FADHFADH2 2。不飽和脂肪酸完全氧化生成不飽和脂肪酸完全氧化生成COCO2 2和和H H2 2O O時提供的時提供的ATPATP少于相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸。少于相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸。單不飽和脂肪酸和所有的多不飽和脂肪酸的前單不飽和脂肪酸和所有的多不飽和脂肪酸的前4 4輪輪 - -氧化作用都與油酸相同，都在第氧化作用都與油酸相同，都在第4 4輪時輪時需要異構(gòu)酶的參與。需要異構(gòu)酶的參與。奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化

23、大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子，通過大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子，通過 - -氧化可全氧化可全部轉(zhuǎn)變成乙酰部轉(zhuǎn)變成乙酰CoACoA，但一些植物和海洋生物，但一些植物和海洋生物能合成奇數(shù)碳脂肪酸，它們在最后一輪能合成奇數(shù)碳脂肪酸，它們在最后一輪 - -氧氧化作用后，產(chǎn)生丙酰化作用后，產(chǎn)生丙酰CoACoA。先進行羧化，先進行羧化，后經(jīng)過兩次后經(jīng)過兩次異構(gòu)化，形異構(gòu)化，形成琥珀酸。成琥珀酸。丙酰丙酰CoACoA的代謝在動物體內(nèi)代謝形成琥珀酰的代謝在動物體內(nèi)代謝形成琥珀酰CoACoA進入三羧酸循環(huán)，繼續(xù)進行代謝。進入三羧酸循環(huán)，繼續(xù)進行代謝。一些氨基酸，如異亮氨酸、纈氨酸和甲硫氨酸一些氨基酸，如異亮氨酸、纈氨酸

24、和甲硫氨酸在降解過程中也會產(chǎn)生丙酰在降解過程中也會產(chǎn)生丙酰CoACoA或丙酸?；虮?。反芻動物瘤胃中的細菌可將糖類發(fā)酵產(chǎn)生大量反芻動物瘤胃中的細菌可將糖類發(fā)酵產(chǎn)生大量的丙酸，而被宿主細胞吸收。的丙酸，而被宿主細胞吸收。丙酸先活化成丙酰丙酸先活化成丙酰CoACoA，然后進行代謝。，然后進行代謝。8.1.3.2 -8.1.3.2 -氧化氧化19561956年，年，StumpfStumpf，P.K. P.K. 在植物種子和葉子以在植物種子和葉子以及動物的腦和肝細胞中發(fā)現(xiàn)了及動物的腦和肝細胞中發(fā)現(xiàn)了-氧化作用。氧化作用。在酶的催化下，在脂肪酸的在酶的催化下，在脂肪酸的 - -碳原子上發(fā)生氧碳原子上發(fā)生

25、氧化作用，分解出化作用，分解出COCO2 2，生成縮短了一個碳原子，生成縮短了一個碳原子的脂肪酸，稱為脂肪酸的的脂肪酸，稱為脂肪酸的 - -氧化。氧化。-氧化是以游離氧化是以游離脂肪酸作為底物，脂肪酸作為底物，在在 - -碳原子上發(fā)碳原子上發(fā)生羥化生羥化(-OH)(-OH)或或氫過氧化氫過氧化(-OOH)(-OOH)，再進一步氧化脫再進一步氧化脫羧。羧。長鏈脂肪酸在加單氧酶催化下生成長鏈脂肪酸在加單氧酶催化下生成-羥脂肪羥脂肪酸，作為腦苷脂和硫脂的重要成分，酸，作為腦苷脂和硫脂的重要成分，-羥羥脂肪酸繼續(xù)氧化脫羧可生成奇數(shù)碳原子脂肪脂肪酸繼續(xù)氧化脫羧可生成奇數(shù)碳原子脂肪酸。酸。 - -氧化作用

26、對于生物體內(nèi)含甲基的支鏈脂肪酸氧化作用對于生物體內(nèi)含甲基的支鏈脂肪酸的降解，或過長的脂肪酸的降解，或過長的脂肪酸( (如如C C2222、C C2424) )的降解的降解起著重要的作用。起著重要的作用。8.1.3.3 8.1.3.3 脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途徑氧化途徑 - -氧化是脂肪酸的氧化是脂肪酸的 - -端甲基發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變成端甲基發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變成羥甲基然后再氧化成羧基，而形成羥甲基然后再氧化成羧基，而形成 ， - -二二羧酸的過程。羧酸的過程。脂肪酸的脂肪酸的碳碳原子羥化生原子羥化生成成-羥脂肪羥脂肪酸，再經(jīng)酸，再經(jīng)醛脂肪酸生醛脂肪酸生成成、-二二羧酸，然后羧酸，然后在在或或-端

27、端活化，進入活化，進入線粒體進行線粒體進行-氧化。氧化。動物體內(nèi)的動物體內(nèi)的12C12C以下的脂肪酸常通過以下的脂肪酸常通過 - -氧化途氧化途徑進行降解。徑進行降解。植物體內(nèi)的在植物體內(nèi)的在 - -端具有含氧官能團端具有含氧官能團( (羥基、醛羥基、醛基或羧基基或羧基) )的脂肪酸大多也是通過的脂肪酸大多也是通過 - -氧化作氧化作用生成的，這些脂肪酸常常是角質(zhì)層或細胞用生成的，這些脂肪酸常常是角質(zhì)層或細胞壁的組分。壁的組分。一些需氧微生物能將烴或脂肪酸迅速降解成水一些需氧微生物能將烴或脂肪酸迅速降解成水溶性產(chǎn)物，降解過程先進行溶性產(chǎn)物，降解過程先進行 - -氧化，生成二氧化，生成二羧基脂肪

28、酸后再通過羧基脂肪酸后再通過 - -氧化降解，如海洋中氧化降解，如海洋中的某些浮游細菌可降解海面上的浮油，其氧的某些浮游細菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達化速率可高達0.5g0.5gd d-1-1m m-2-2。 8.1.4 8.1.4 酮體酮體(acetone bodies)(acetone bodies)代謝代謝脂肪酸脂肪酸 - -氧化及其它代謝所產(chǎn)生的乙酰氧化及其它代謝所產(chǎn)生的乙酰CoACoA，在一般的細胞中可進入在一般的細胞中可進入TCATCA進行氧化分解；而進行氧化分解；而在肝臟中則可生成酮體。在肝臟中則可生成酮體。酮體是脂肪酸在肝臟進行正常分解代謝所生成酮體是脂肪酸在肝臟進行

29、正常分解代謝所生成的特殊中間產(chǎn)物，包括乙酰乙酸的特殊中間產(chǎn)物，包括乙酰乙酸(acetoacetic acid(acetoacetic acid約占約占30%)30%)，-羥丁酸羥丁酸(-hydroxybutyric acid(-hydroxybutyric acid約占約占70%)70%)和極少量和極少量的丙酮的丙酮(acetone)(acetone)。乙酰乙酸、乙酰乙酸、 - -羥丁酸和丙酮統(tǒng)稱為酮體。乙酰羥丁酸和丙酮統(tǒng)稱為酮體。乙酰乙酸和乙酸和 - -羥丁酸是酮體的主要成分，它們在羥丁酸是酮體的主要成分，它們在血液和尿液中是可溶性的；丙酮的含量最少，血液和尿液中是可溶性的；丙酮的含量最少，

30、是一種揮發(fā)性的物質(zhì)。這是動物利用脂肪氧是一種揮發(fā)性的物質(zhì)。這是動物利用脂肪氧化供能的正?，F(xiàn)象。化供能的正?，F(xiàn)象。但在某些生理情況但在某些生理情況( (饑餓、禁食饑餓、禁食) )或病理情況下或病理情況下( (如糖尿病如糖尿病) )，糖的來源或氧化供能障礙，脂，糖的來源或氧化供能障礙，脂動員增強，脂肪酸就成了人體的主要供能物動員增強，脂肪酸就成了人體的主要供能物質(zhì)。若肝中合成酮體的量超過肝外組織利用質(zhì)。若肝中合成酮體的量超過肝外組織利用酮體的能力，二者之間失去平衡，血中濃度酮體的能力，二者之間失去平衡，血中濃度就會過高，導(dǎo)致酮血癥就會過高，導(dǎo)致酮血癥(acetonemia)(acetonemia)

31、和酮尿和酮尿癥癥(acetonuria)(acetonuria)。乙酰乙酸和。乙酰乙酸和-羥丁酸都是羥丁酸都是酸性物質(zhì)，因此酮體在體內(nèi)大量堆積還會引酸性物質(zhì)，因此酮體在體內(nèi)大量堆積還會引起酸中毒。起酸中毒。 8.1.4.1 8.1.4.1 酮體的合成酮體的合成酮體是在肝細胞線粒體中生酮體是在肝細胞線粒體中生成的，其生成原料是脂肪成的，其生成原料是脂肪酸酸-氧化生成的乙酰氧化生成的乙酰CoACoA。2 2分子乙酰分子乙酰CoACoA在硫解酶作用下脫去一分子在硫解酶作用下脫去一分子CoA-CoA-SHSH，縮合成乙酰乙酰，縮合成乙酰乙酰CoACoA。并釋放出并釋放出1 1分子分子CoA-SHCoA

32、-SH。這一步反應(yīng)是酮體生。這一步反應(yīng)是酮體生成的限速步驟。成的限速步驟。 在在3-3-羥羥-3-3-甲基戊二酰甲基戊二酰CoA(hydroxy methyl CoA(hydroxy methyl glutaryl CoA, HMG-CoA)glutaryl CoA, HMG-CoA)合成酶催化下，乙合成酶催化下，乙酰乙酰酰乙酰CoACoA再與再與1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成 - -羥羥- - - -甲基戊二酸單酰甲基戊二酸單酰CoA(HMG-CoA)CoA(HMG-CoA)。在在HMG-CoAHMG-CoA裂解酶催化下，裂解酶催化下，HMG-CoAHMG-CoA分解

33、成乙酰分解成乙酰乙酸和乙酰乙酸和乙酰CoACoA。生成的乙酰乙酸一部分在線粒體中的生成的乙酰乙酸一部分在線粒體中的 - -羥丁酸羥丁酸脫氫酶催化下還原（脫氫酶催化下還原（NADHNADH作供氫體）成作供氫體）成 - -羥羥丁酸。丁酸。少量乙酰乙酸可自行脫羧或由乙酰乙酸脫羧酶少量乙酰乙酸可自行脫羧或由乙酰乙酸脫羧酶催化生成丙酮。催化生成丙酮。酮體生成過程酮體生成過程是一個循環(huán)，是一個循環(huán)，又稱為雷寧又稱為雷寧循環(huán)循環(huán)(lynen (lynen cycle)cycle)。2 2分子乙酰分子乙酰CoACoA通過循環(huán)生通過循環(huán)生成成1 1分子乙分子乙酰乙酸。酰乙酸。 酮體生成后迅速透過肝線粒體膜和細胞

34、膜進入酮體生成后迅速透過肝線粒體膜和細胞膜進入血液，轉(zhuǎn)運至肝外組織利用。血液，轉(zhuǎn)運至肝外組織利用。8.1.4.2 8.1.4.2 酮體的分解酮體的分解酮體在肝臟中產(chǎn)生后，必須酮體在肝臟中產(chǎn)生后，必須由血液運送到肝外組織中由血液運送到肝外組織中進行分解。進行分解。酮體分解的關(guān)鍵是乙酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴Ｍw分解的關(guān)鍵是乙酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴oACoA，反應(yīng)由，反應(yīng)由3-3-酮脂酰酮脂酰CoACoA轉(zhuǎn)移酶催化，以琥轉(zhuǎn)移酶催化，以琥珀酰珀酰CoACoA作為作為CoACoA的供體。的供體。肝臟中缺乏肝臟中缺乏3-3-酮脂酰酮脂酰CoACoA轉(zhuǎn)移酶，因此只有在轉(zhuǎn)移酶，因此只有在肝外組織中才能給乙酰乙酸加

35、上肝外組織中才能給乙酰乙酸加上CoACoA，然后，然后裂解成乙酰裂解成乙酰CoACoA，從而通過，從而通過TCATCA徹底氧化放能，徹底氧化放能，也可作為合成脂肪酸的原料。也可作為合成脂肪酸的原料。肝臟組織將乙酰肝臟組織將乙酰CoACoA轉(zhuǎn)變?yōu)橥w，而肝外組織轉(zhuǎn)變?yōu)橥w，而肝外組織則再將酮體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴t再將酮體轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oACoA。這并不是一種。這并不是一種無效的循環(huán)，而是乙酰無效的循環(huán)，而是乙酰CoACoA在體內(nèi)的運輸方在體內(nèi)的運輸方式。式。肝臟組織正是以酮體的形式將乙酰肝臟組織正是以酮體的形式將乙酰CoACoA通過血通過血液運送至外周器官中的。骨骼、心臟和腎上液運送至外周器官中的。骨骼、

36、心臟和腎上腺皮質(zhì)細胞的能量消耗主要來自酮體，腦組腺皮質(zhì)細胞的能量消耗主要來自酮體，腦組織在糖饑餓時也能利用酮體作為能源?？椩谔丘囸I時也能利用酮體作為能源。心肌、腎臟和腦中還有硫激酶，在有心肌、腎臟和腦中還有硫激酶，在有ATPATP和輔和輔酶酶A A存在時，催化乙酰乙酸活化成乙酰乙酰存在時，催化乙酰乙酸活化成乙酰乙酰CoACoA。 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA在硫解酶作用下，分解成兩分子在硫解酶作用下，分解成兩分子乙酰乙酰CoACoA，乙酰，乙酰CoACoA主要進入主要進入TCATCA氧化分解。氧化分解。 丙酮除隨尿排出外，有一部分直接從肺呼出，丙酮除隨尿排出外，有一部分直接從肺呼出，代謝上不占

37、重要地位。代謝上不占重要地位。肝外組織利用乙酰乙酸和肝外組織利用乙酰乙酸和-羥丁酸的過程。羥丁酸的過程。 8.1.4.3 8.1.4.3 酮體生成的意義酮體生成的意義酮體易運輸酮體易運輸長鏈脂肪酸穿過線粒體內(nèi)膜需要載體肉毒堿轉(zhuǎn)長鏈脂肪酸穿過線粒體內(nèi)膜需要載體肉毒堿轉(zhuǎn)運，脂肪酸在血中轉(zhuǎn)運需要與白蛋白結(jié)合生運，脂肪酸在血中轉(zhuǎn)運需要與白蛋白結(jié)合生成脂酸白蛋白，而酮體通過線粒體內(nèi)膜以及成脂酸白蛋白，而酮體通過線粒體內(nèi)膜以及在血中轉(zhuǎn)運并不需要載體。在血中轉(zhuǎn)運并不需要載體。節(jié)省葡萄糖供腦和紅細胞利用節(jié)省葡萄糖供腦和紅細胞利用肝外組織利用酮體會生成大量的乙酰肝外組織利用酮體會生成大量的乙酰CoACoA，大，

38、大量乙酰量乙酰CoACoA抑制丙酮酸脫氫酶系活性，限制糖抑制丙酮酸脫氫酶系活性，限制糖的利用。同時乙酰的利用。同時乙酰CoACoA還能激活丙酮酸羧化酶，還能激活丙酮酸羧化酶，促進糖異生。肝外組織利用酮體氧化供能，促進糖異生。肝外組織利用酮體氧化供能，就減少了對葡萄糖的需求，以保證腦組織、就減少了對葡萄糖的需求，以保證腦組織、紅細胞對葡萄糖的需要。腦組織不能利用長紅細胞對葡萄糖的需要。腦組織不能利用長鏈脂肪酸，但在饑餓時可利用酮體供能。鏈脂肪酸，但在饑餓時可利用酮體供能。酮體的生成于利用酮體的生成于利用8.1.5 8.1.5 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)(glyoxylate cycle)(glyoxy

39、late cycle)乙醛酸循環(huán)存在于一些細菌、藻類和油料植物乙醛酸循環(huán)存在于一些細菌、藻類和油料植物的種子的乙醛酸體中，它可將脂肪酸降解的的種子的乙醛酸體中，它可將脂肪酸降解的主要產(chǎn)物乙酰主要產(chǎn)物乙酰CoACoA合成為琥珀酸。合成為琥珀酸。8.1.5.1 8.1.5.1 乙醛酸循環(huán)的歷程乙醛酸循環(huán)的歷程乙酰乙酰CoACoA經(jīng)檸檬酸合酶和順烏頭酸酶催化生經(jīng)檸檬酸合酶和順烏頭酸酶催化生成異檸檬酸。成異檸檬酸。在異檸檬酸裂解酶在異檸檬酸裂解酶(isocitrate lyase)(isocitrate lyase)的催的催化下異檸檬酸裂解為乙醛酸和琥珀酸?；庐悪幟仕崃呀鉃橐胰┧岷顽晁帷Ｔ谔O果酸合

40、酶在蘋果酸合酶(malate synthase)(malate synthase)催化下乙催化下乙醛酸和醛酸和1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA生成蘋果酸。生成蘋果酸。蘋果酸經(jīng)蘋果酸脫氫酶催化生成草酰乙酸。蘋果酸經(jīng)蘋果酸脫氫酶催化生成草酰乙酸。整個過程構(gòu)成一個循環(huán)反應(yīng)。整個過程構(gòu)成一個循環(huán)反應(yīng)?？偡磻?yīng)總反應(yīng)乙醛酸循環(huán)可以看成是三羧酸循環(huán)的一個支路。乙醛酸循環(huán)可以看成是三羧酸循環(huán)的一個支路。它在異檸檬酸處分支，繞過了三羧酸循環(huán)的兩它在異檸檬酸處分支，繞過了三羧酸循環(huán)的兩步脫羧反應(yīng)，因而不發(fā)生氧化降解。參與乙步脫羧反應(yīng)，因而不發(fā)生氧化降解。參與乙醛酸循環(huán)的酶除了異檸檬酸裂解酶和蘋果酸醛酸循環(huán)的酶除

41、了異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶外，其余的酶都與三羧酸循環(huán)的酶相同。合酶外，其余的酶都與三羧酸循環(huán)的酶相同。異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶是乙醛酸循環(huán)的異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶是乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶。關(guān)鍵酶。8.1.5.2 8.1.5.2 乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義乙醛酸循環(huán)存在于一些細菌、藻類和油料植物乙醛酸循環(huán)存在于一些細菌、藻類和油料植物的種子的乙醛酸體中。的種子的乙醛酸體中。油料植物的種子中主要的貯藏物質(zhì)是脂肪，在油料植物的種子中主要的貯藏物質(zhì)是脂肪，在種子萌發(fā)時乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它含有種子萌發(fā)時乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它含有脂肪分解和乙醛酸循環(huán)的整套酶系，因此可脂肪分解和

42、乙醛酸循環(huán)的整套酶系，因此可以將脂肪分解。并將分解產(chǎn)物乙酰以將脂肪分解。并將分解產(chǎn)物乙酰CoACoA轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?。為琥珀酸。琥珀酸可異生成糖并以蔗糖的形式運至種苗的琥珀酸可異生成糖并以蔗糖的形式運至種苗的其它組織供給它們生長所需要的能源和碳源；其它組織供給它們生長所需要的能源和碳源；而當(dāng)種子萌發(fā)終止，貯脂耗盡，葉片能進行而當(dāng)種子萌發(fā)終止，貯脂耗盡，葉片能進行光合作用時，植物的能源和碳源可以由光和光合作用時，植物的能源和碳源可以由光和COCO2 2獲得，乙醛酸體的數(shù)量迅速下降以至完全獲得，乙醛酸體的數(shù)量迅速下降以至完全消失。消失。對于一些細菌和藻類，乙醛酸循環(huán)使它們能夠?qū)τ谝恍┘毦驮孱?，?/p>

43、醛酸循環(huán)使它們能夠僅以乙酸鹽作為能源和碳源生長。僅以乙酸鹽作為能源和碳源生長。植物線粒體內(nèi)脂肪酸植物線粒體內(nèi)脂肪酸 - -氧化能力很低。氧化能力很低。乙醛酸循環(huán)將乙酰乙醛酸循環(huán)將乙酰CoACoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，再在線粒體中通過再在線粒體中通過三羧酸循環(huán)的部分三羧酸循環(huán)的部分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋果酸，反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋果酸，然后進入細胞質(zhì)，然后進入細胞質(zhì)，沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷愇镔|(zhì)。為糖類物質(zhì)。乙醛酸循環(huán)中也有蘋果酸中間體，它也可以轉(zhuǎn)乙醛酸循環(huán)中也有蘋果酸中間體，它也可以轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中異生成糖，但它需要及時回補，運到細胞質(zhì)中異生成糖，但它需要及時回補，以保證循環(huán)的正常進行，蘋果酸仍

44、由以保證循環(huán)的正常進行，蘋果酸仍由TCATCA循循環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體中轉(zhuǎn)變而來。環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體中轉(zhuǎn)變而來。在脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^程中，乙醛酸循環(huán)起著關(guān)在脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑倪^程中，乙醛酸循環(huán)起著關(guān)鍵的作用，它是連結(jié)糖代謝和脂代謝的樞紐。鍵的作用，它是連結(jié)糖代謝和脂代謝的樞紐。 課堂習(xí)題課堂習(xí)題在有氧條件下，請計算油酸在有氧條件下，請計算油酸(18(18：1 1 9 9) )完全完全氧化分解成二氧化碳和水之后，凈生成氧化分解成二氧化碳和水之后，凈生成的的ATPATP個數(shù)為多少？（簡要注明個數(shù)為多少？（簡要注明ATPATP的來的來源）源）8.2 8.2 脂肪的合成代謝脂肪的合成代謝脂肪的生物合成

45、包括甘油的生成、脂肪酸的生脂肪的生物合成包括甘油的生成、脂肪酸的生成以及由甘油與脂肪酸合成脂肪三個步驟。成以及由甘油與脂肪酸合成脂肪三個步驟。8.2.1 8.2.1 甘油的生物合成甘油的生物合成甘油是由糖酵解的中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮在細甘油是由糖酵解的中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮在細胞質(zhì)中合成的。胞質(zhì)中合成的。與脂肪酸縮合成脂肪的是與脂肪酸縮合成脂肪的是3-3-磷酸甘油，而不是磷酸甘油，而不是游離的甘油。游離的甘油。8.2.2 8.2.2 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成生物體內(nèi)的脂肪酸多種多樣，脂肪酸鏈的長短生物體內(nèi)的脂肪酸多種多樣，脂肪酸鏈的長短不一，不飽和鍵的數(shù)目和位置也各不相同。不一，不飽和鍵的

46、數(shù)目和位置也各不相同。脂肪酸的合成是在細胞質(zhì)中以乙酰脂肪酸的合成是在細胞質(zhì)中以乙酰CoACoA為原料，為原料，消耗消耗ATPATP和和NADPHNADPH，生成，生成16C16C的軟脂酸，經(jīng)過的軟脂酸，經(jīng)過加工生成各種脂肪酸。加工生成各種脂肪酸。脂肪酸合成過程包括：飽和脂肪酸的從頭合脂肪酸合成過程包括：飽和脂肪酸的從頭合成；脂肪酸碳鏈的延長；不飽和鍵的形成；脂肪酸碳鏈的延長；不飽和鍵的形成。成。8.2.2.1 8.2.2.1 飽和脂肪酸的從頭合成飽和脂肪酸的從頭合成飽和脂肪酸的從頭合成過程是在動物胞質(zhì)溶膠飽和脂肪酸的從頭合成過程是在動物胞質(zhì)溶膠(cytosol)(cytosol)中進行的，對于

47、植物則在葉綠體中進行的，對于植物則在葉綠體和前質(zhì)體中進行。和前質(zhì)體中進行。合成過程以乙酰合成過程以乙酰CoACoA作為碳源，合成不超過作為碳源，合成不超過1616碳的飽和脂肪酸。碳的飽和脂肪酸。飽和脂肪酸的從頭合成過程可分為：乙酰飽和脂肪酸的從頭合成過程可分為：乙酰CoACoA的穿梭的穿梭( (轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運) )、乙酰、乙酰CoACoA的羧化的羧化( (丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA的形成的形成) )和脂肪酸鏈的合成三個階段。和脂肪酸鏈的合成三個階段。乙酰乙酰CoACoA的來源和轉(zhuǎn)運的來源和轉(zhuǎn)運乙酰乙酰CoACoA是合成脂肪酸的主要原料，它來自丙是合成脂肪酸的主要原料，它來自丙酮酸氧化脫羧及氨基

48、酸氧化等過程。這些代酮酸氧化脫羧及氨基酸氧化等過程。這些代謝過程都是在線粒體內(nèi)進行的，而脂肪酸合謝過程都是在線粒體內(nèi)進行的，而脂肪酸合成發(fā)生在線粒體外。成發(fā)生在線粒體外。乙酰乙酰CoACoA不能直接穿過線粒體內(nèi)膜，需要不能直接穿過線粒體內(nèi)膜，需要ATPATP供供能，通過能，通過“檸檬酸穿梭檸檬酸穿梭”方式轉(zhuǎn)移到線粒體方式轉(zhuǎn)移到線粒體外。外。線粒體內(nèi)的乙酰線粒體內(nèi)的乙酰CoACoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸，與草酰乙酸縮合成檸檬酸，通過內(nèi)膜上的三羧酸載體透過內(nèi)膜進入胞質(zhì)通過內(nèi)膜上的三羧酸載體透過內(nèi)膜進入胞質(zhì)溶膠中。溶膠中。檸檬酸裂解成乙酰檸檬酸裂解成乙酰CoACoA和草酰乙酸，乙酰和草酰乙酸，乙酰C

49、oACoA即即可參與脂肪酸的合成，而草酰乙酸必須轉(zhuǎn)變可參與脂肪酸的合成，而草酰乙酸必須轉(zhuǎn)變成蘋果酸或丙酮酸，再經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的載成蘋果酸或丙酮酸，再經(jīng)線粒體內(nèi)膜上的載體轉(zhuǎn)運入線粒體，再分別以不同的方式重新體轉(zhuǎn)運入線粒體，再分別以不同的方式重新生成草酰乙酸，從而完成乙酰生成草酰乙酸，從而完成乙酰CoACoA的一次轉(zhuǎn)的一次轉(zhuǎn)運。運?！皺幟仕岽┧髾幟仕岽┧蟆币淮危挂淮?，使1 1分子乙酸分子乙酸CoACoA由線粒由線粒體進入胞液，同時消耗體進入胞液，同時消耗2 2分子分子ATPATP，還為機體，還為機體提供了提供了NADPHNADPH以補充合成反應(yīng)的需要。以補充合成反應(yīng)的需要。在植物體中，線粒體內(nèi)產(chǎn)

50、生的乙酰在植物體中，線粒體內(nèi)產(chǎn)生的乙酰CoACoA先脫去先脫去CoACoA以乙酸的形式運出線粒體，在線粒體外以乙酸的形式運出線粒體，在線粒體外由脂酰由脂酰CoACoA合成酶催化重新形成乙酰合成酶催化重新形成乙酰CoACoA。因。因此植物體內(nèi)可能不存在此植物體內(nèi)可能不存在“檸檬酸穿梭檸檬酸穿梭”過程。過程。丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA的生成的生成在脂肪酸的從頭合成過程中，參入脂肪酸鏈的在脂肪酸的從頭合成過程中，參入脂肪酸鏈的二 碳 單 位 的 直 接 供 體 是 丙 二 酸 單 酰二 碳 單 位 的 直 接 供 體 是 丙 二 酸 單 酰CoA(malonyl-CoA) CoA(malony

51、l-CoA) 。在乙酰在乙酰CoACoA羧化酶羧化酶(acetyl-CoA carboxylase)(acetyl-CoA carboxylase)的催化下，消耗的催化下，消耗ATPATP，乙酰，乙酰CoACoA和和HCOHCO3 3- -反應(yīng)形反應(yīng)形成丙二酸單酰成丙二酸單酰CoACoA。原核生物中，乙酰原核生物中，乙酰CoACoA羧化酶由羧化酶由3 3個不同的亞基個不同的亞基組成。每個亞基行使著不同的功能，分別稱組成。每個亞基行使著不同的功能，分別稱作生物素羧基載體蛋白作生物素羧基載體蛋白(blotin carboxyl-(blotin carboxyl-carrier proteincar

52、rier protein，BCCP)BCCP)、生物素羧化酶和、生物素羧化酶和羧基轉(zhuǎn)移酶，其中羧基轉(zhuǎn)移酶，其中BCCPBCCP上連結(jié)有生物素。上連結(jié)有生物素。動物及高等植物體內(nèi)，乙酰動物及高等植物體內(nèi)，乙酰CoACoA羧化酶也是由羧化酶也是由多個亞基聚合而成的，每個亞基兼具有生物多個亞基聚合而成的，每個亞基兼具有生物素羧基載體蛋白、生物素羧化酶和羧基轉(zhuǎn)移素羧基載體蛋白、生物素羧化酶和羧基轉(zhuǎn)移酶的催化功能，但只有當(dāng)它們聚合成完整的酶的催化功能，但只有當(dāng)它們聚合成完整的酶后才有活性。酶后才有活性。 乙酰乙酰CoACoA的羧化為不可逆反應(yīng)，是脂肪酸合成的羧化為不可逆反應(yīng)，是脂肪酸合成的限速步驟，故乙

53、酰的限速步驟，故乙酰CoACoA羧化酶的活性高低羧化酶的活性高低控制著脂肪酸合成的速度?？刂浦舅岷铣傻乃俣?。脂肪酸合酶系統(tǒng)脂肪酸合酶系統(tǒng)脂肪酸合酶系統(tǒng)脂肪酸合酶系統(tǒng)(fatty acid synthase (fatty acid synthase systemsystem，F(xiàn)AS)FAS)是一個多酶復(fù)合體，它包括：是一個多酶復(fù)合體，它包括：乙酰乙酰CoACoA：ACPACP轉(zhuǎn)移酶、丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶、丙二酸單酰CoACoA：ACPACP轉(zhuǎn)移酶、轉(zhuǎn)移酶、 - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶、合酶、 - -酮酮脂酰脂酰-ACP-ACP還原酶、還原酶、 - -羥脂酰羥脂酰-ACP-ACP脫水酶

54、、脫水酶、烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶等還原酶等6 6種酶；此外復(fù)合體中種酶；此外復(fù)合體中還含有脂?；d體蛋白還含有脂?；d體蛋白(acyl carrier (acyl carrier proteinprotein，ACP)ACP)作為輔助蛋白。作為輔助蛋白。不同生物體不同生物體內(nèi)脂肪酸內(nèi)脂肪酸的合成過的合成過程相似，程相似，但但FASFAS的組的組成卻不相成卻不相同。同。在大腸桿菌中，在大腸桿菌中，6 6種酶以種酶以ACPACP為中心，有序地組為中心，有序地組成松散的多酶復(fù)合體。成松散的多酶復(fù)合體。在許多真核生物中，每個單體具有多種酶的催在許多真核生物中，每個單體具有多種酶的催化活性，

55、即一條多肽鏈上有多個不同催化活化活性，即一條多肽鏈上有多個不同催化活性的功能域，如酵母的性的功能域，如酵母的FASFAS中含有中含有6 6條條 鏈和鏈和6 6條條 鏈鏈( ( 6 6 6 6) )，其中，其中 鏈具有鏈具有 - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合合酶、酶、 - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP還原酶及還原酶及ACPACP的活性，的活性， 鏈鏈具有其余幾種酶的活性。具有其余幾種酶的活性。脊椎動物的脊椎動物的FASFAS為含兩個相同亞基的二聚體，為含兩個相同亞基的二聚體，每個亞基都是上述每個亞基都是上述6 6種酶活性及一種硫酯酶種酶活性及一種硫酯酶(thioesterase)(thio

56、esterase)集于一條肽鏈的多功能蛋白。集于一條肽鏈的多功能蛋白。不過只有當(dāng)它們聚合成二聚體后才具有活性。不過只有當(dāng)它們聚合成二聚體后才具有活性。植物的脂肪酸從頭合成定位于質(zhì)體中，因此其植物的脂肪酸從頭合成定位于質(zhì)體中，因此其酶系類似于大腸桿菌。所不同的是植物酶系類似于大腸桿菌。所不同的是植物ACPACP多酶復(fù)合體有不同的同工酶，用于合成不同多酶復(fù)合體有不同的同工酶，用于合成不同長度的脂肪酸鏈。各個酶結(jié)合更加松散。長度的脂肪酸鏈。各個酶結(jié)合更加松散。不同生物體中的不同生物體中的ACPACP十分相似，大腸桿菌中的十分相似，大腸桿菌中的ACPACP是一個由是一個由7777個氨基酸殘基組成的熱穩(wěn)

57、定蛋個氨基酸殘基組成的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)，在它的第白質(zhì)，在它的第3636位絲氨酸殘基的側(cè)鏈上，位絲氨酸殘基的側(cè)鏈上，連有連有4 4 - -磷酸泛酰巰基乙胺。磷酸泛酰巰基乙胺。ACPACP的輔基尤如的輔基尤如一 個 轉(zhuǎn) 動 的一 個 轉(zhuǎn) 動 的手 臂 ， 以 其手 臂 ， 以 其末 端 的 巰 基末 端 的 巰 基攜 帶 著 脂 酰攜 帶 著 脂 ?；?依 次 轉(zhuǎn) 到基 依 次 轉(zhuǎn) 到各 酶 的 活 性各 酶 的 活 性中 心 ， 從 而中 心 ， 從 而發(fā) 生 各 種 反發(fā) 生 各 種 反應(yīng)。應(yīng)。除除ACPACP上有一活性巰基外，上有一活性巰基外， - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合合酶上也有一活

58、性巰基，這是由該酶多肽酶上也有一活性巰基，這是由該酶多肽鏈上的一個半胱氨酸殘基提供的，它是鏈上的一個半胱氨酸殘基提供的，它是脂肪酸合成過程中脂?；牧硪粋€載體。脂肪酸合成過程中脂?；牧硪粋€載體。因此，脂肪酸因此，脂肪酸合酶系統(tǒng)上合酶系統(tǒng)上有兩種活性有兩種活性巰基用于運巰基用于運載脂肪酸。載脂肪酸。把把ACPACP上的稱上的稱中央巰基，中央巰基， - -酮脂酰酮脂酰- -ACPACP合酶上合酶上的稱外圍巰的稱外圍巰基。基。脂肪酸鏈的形成過程脂肪酸鏈的形成過程脂肪酸鏈的形成過程是以乙酰脂肪酸鏈的形成過程是以乙酰CoACoA為起點，由為起點，由丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA在羧基端逐步添加二碳單

59、位，在羧基端逐步添加二碳單位，合成出不超過合成出不超過1616碳的脂?；?，最后脂?；惶嫉闹；?，最后脂?；凰獬捎坞x的脂肪酸。水解成游離的脂肪酸。整個過程都是在脂肪酸合酶系統(tǒng)中進行，由其整個過程都是在脂肪酸合酶系統(tǒng)中進行，由其中的酶和蛋白質(zhì)協(xié)調(diào)完成。中的酶和蛋白質(zhì)協(xié)調(diào)完成。乙酰基和丙二酸單?；M位（第一階段）乙?；捅釂熙；M位（第一階段）乙?；M位：乙酰乙?；M位：乙酰CoACoA在轉(zhuǎn)移酶催化下，乙酰在轉(zhuǎn)移酶催化下，乙?；晦D(zhuǎn)移到中央巰基上?；晦D(zhuǎn)移到中央巰基上。乙?；莆唬阂阴；芍醒霂€基轉(zhuǎn)移到外圍巰乙?；莆唬阂阴；芍醒霂€基轉(zhuǎn)移到外圍巰基上?；?。丙二酸單酰基進位：丙二酸單酰丙

60、二酸單?；M位：丙二酸單酰CoACoA在轉(zhuǎn)移酶在轉(zhuǎn)移酶催化下，丙二酸單?；晦D(zhuǎn)移到中央巰基上。催化下，丙二酸單?；晦D(zhuǎn)移到中央巰基上。脂肪酸鏈延伸（第二階段）脂肪酸鏈延伸（第二階段）縮合：在合成酶催化下外圍巰基上的乙?；c縮合：在合成酶催化下外圍巰基上的乙?；c中央巰基上的丙二酸單酰基縮合成中央巰基上的丙二酸單?；s合成 - -酮丁酰酮丁?；B接在中央巰基上，同時釋放出一分子基連接在中央巰基上，同時釋放出一分子COCO2 2。還原：在還原酶催化下，還原：在還原酶催化下， - -酮丁酰基酮丁?；?位羰基位羰基被被NADPHNADPH還原成羥基，生成還原成羥基，生成 - -羥脂?；?。羥脂酰基。脫水