第九章脂類代謝

1、第九章第九章 脂類代謝脂類代謝一、脂肪的水解一、脂肪的水解二、甘油的分解二、甘油的分解 三三 、 脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 生物體內(nèi)的脂肪酸還可以進(jìn)一步的氧化生物體內(nèi)的脂肪酸還可以進(jìn)一步的氧化分解，有分解，有-氧化，氧化，-氧化和氧化和-氧化等方式。氧化等方式。其中最主要的是其中最主要的是-氧化。氧化。（一）（一） -氧化氧化19世紀(jì)末，人們開始探討脂肪酸的降解方式。1904年德國Knoop： 苯脂酸 喂狗馬尿酸CO-NH-CH2-COOHCOOHCH2 COOH苯乙尿酸CH2-CO-NH-CH2-COOH奇數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上奇數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上偶數(shù)碳原子的脂肪酸連

2、接到苯環(huán)上偶數(shù)碳原子的脂肪酸連接到苯環(huán)上 Knoop推測：動物體內(nèi)在進(jìn)行脂肪酸降解時，是成對的切下，而不是單個切下。他認(rèn)為二碳單位是乙酸。 直到1951年才確定脫下的二碳單位是乙酰輔酶A，并闡明-氧化氧化的機理。v-氧化：氧化：v 是指脂肪酸在一系列酶的作用下，是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子碳原子被氧化成酮基，在被氧化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之間發(fā)生碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂解生成一個二碳片段乙酰輔酶斷裂，每次裂解生成一個二碳片段乙酰輔酶A A 和比和比原來少兩個碳原子的脂酰輔酶原來少兩個碳原子的脂酰輔酶A A的過程。的過程。vCHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2

3、 2-CH-CH2 2-COOH-COOH碳碳碳碳 定位：線粒體定位：線粒體1 1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 長鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活長鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰上的脂酰CoACoA合成酶在合成酶在ATPATP、CoASHCoASH、MyMy2+2+存存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoACoA。 消耗兩個高能磷酸鍵消耗兩個高能磷酸鍵v2 2、脂肪酸的穿膜（脂酰、脂肪酸的穿膜（脂酰CoACoA進(jìn)入線粒體）進(jìn)入線粒體） 脂肪酸活化在細(xì)

4、胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒體內(nèi)才能代謝。 3 3、-氧化歷程氧化歷程（1）脫氫 脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脫氫酶（2）加水（水合反應(yīng)） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-羥脂酰CoA。RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂

5、酰CoA脫氫酶（3）再脫氫 L-羥脂酰CoA在L-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子與羥基上的氫原子生成-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生 1分子乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH + H+RCH2CCHCOSCoAORC

6、H2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶 -氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，氧化是指脂肪酸在一系列酶的作用下，-碳原子被氧碳原子被氧化成酮基，在化成酮基，在-碳原子和碳原子和-碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂碳原子之間發(fā)生斷裂，每次裂解生成一個二碳片段乙酰輔酶解生成一個二碳片段乙酰輔酶A 和比原來少兩個碳原子的和比原來少兩個碳原子的脂酰輔酶脂酰輔酶A的過程。的過程。v 4 4、 氧化的能量計算： 脂肪酸氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為n的脂肪酸進(jìn)行氧化，則需要作（n/21）次循環(huán)才能完全分解為n/2個乙酰CoA，產(chǎn)生（n/21）個NADH和（n/21）個

7、FADH2；生成的乙酰CoA通過TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數(shù)量為： 以軟脂酸（16C）為例計算其完全氧化所生成的ATP分子數(shù)：20125 . 15 . 212nn1062102165 . 15 . 21216（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式（二）、脂肪酸的其它氧化分解方式v脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化v脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化v不飽和脂肪酸的分解不飽和脂肪酸的分解脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 最初在植物中發(fā)現(xiàn)，作用于游離脂肪酸的碳原子上，每次分解出一個一碳單位CO2少一個碳原子的脂肪酸。脂肪酸的脂肪

8、酸的 - -氧化氧化 是指末端甲基發(fā)生氧化，轉(zhuǎn)變成二羧酸，之后兩頭進(jìn)行氧化。CHCH3 3-CH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH COOH-CH-COOH COOH-CH2 2-CH-CH2 2-CH-CH2 2-COOH-COOH動物體內(nèi)動物體內(nèi)1212個碳以下的脂肪酸通過這種方式降解。個碳以下的脂肪酸通過這種方式降解。乙酰乙酰CoA的去路的去路1 1、進(jìn)入進(jìn)入TCATCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的量的ATPATP。2 2、生成酮體參與代謝（動物體內(nèi)）、生成酮體參與代謝（動物體內(nèi)） 脂肪酸脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰氧化產(chǎn)生的乙

9、酰CoACoA，在肌肉細(xì)胞，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入中可進(jìn)入TCATCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸、乙酸、D-D-羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱為酮體。羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱為酮體。3 3、油料種子中，乙酰輔酶、油料種子中，乙酰輔酶A A還可以轉(zhuǎn)化為糖類。還可以轉(zhuǎn)化為糖類。4 4、作為脂肪酸和膽固醇合成的原料。、作為脂肪酸和膽固醇合成的原料。 乙醛酸循環(huán)乙酰輔酶A+草酰乙酸 檸檬酸+輔酶A檸檬酸 異檸檬酸異檸檬酸 乙醛酸+琥珀酸（異檸檬酸裂合酶）乙醛酸+乙酰輔酶A 蘋果酸（蘋果酸合酶）蘋

10、果酸 草酰乙酸總結(jié)果：2乙酰輔酶A 琥珀酸+輔酶A可以實現(xiàn)由脂肪轉(zhuǎn)化為糖。酮體的分解 肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進(jìn)一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。（一）（一） 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 生物機體內(nèi)脂類的合成是十分活躍的，生物機體內(nèi)脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動物的肝臟、脂肪組織和乳特別是在高等動物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢。脂肪酸合成的碳源主要來自腺中占優(yōu)勢。脂肪酸合成的碳源主要來自糖酵解產(chǎn)生的乙酰糖酵解產(chǎn)生的乙酰

11、CoACoA。脂肪酸合成步驟與。脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟有不同之處。脂肪酸的生物氧化降解步驟有不同之處。脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要COCO2 2和檸檬酸和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成1 1、原料準(zhǔn)備、原料準(zhǔn)備2 2、合成階段、合成階段3 3、延長階段、延長階段4 4、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成1 1、原料的準(zhǔn)備、原料的準(zhǔn)備乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA（在細(xì)胞液中進(jìn)行），由乙酰CoA羧化酶催化，輔基為生物素，是一個不可逆反應(yīng)。 乙酰CoA羧化酶可分成三個

12、不同的亞基：丙二酸單酰CoA的合成乙酰CoA羧化酶生物素HOOC-CH2-CO SCoA + ADP + PiCH3-CO SCoA + HCO3- + ATP乙酰CoA羧化酶: 限速酶 解聚解聚: 無活性無活性多聚體多聚體: 有活性有活性檸檬酸檸檬酸: 促進(jìn)促進(jìn)長鏈脂肪酰長鏈脂肪酰CoA: 抑制抑制丙二酸單酰丙二酸單酰CoA是二碳單位的直接供體是二碳單位的直接供體乙酰CoA的穿膜轉(zhuǎn)運： 檸檬酸穿梭系統(tǒng) 肉毒堿轉(zhuǎn)運 2 2、合成階段、合成階段 以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細(xì)胞液中進(jìn)行）。催化該合成反應(yīng)的是一個多酶體系，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒有酶活性的脂?；d體蛋白（ACP）為中心，組

13、成一簇。v初始反應(yīng)v縮合反應(yīng) v還原反應(yīng) v脫水反應(yīng) v再還原反應(yīng) 至此，生成的丁酰-ACP比開始的乙酰-ACP多了兩個碳原子；然后丁酰基再從ACP上轉(zhuǎn)移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復(fù)以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應(yīng)，每次重復(fù)增加兩個碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經(jīng)過7次重復(fù)后合成軟脂酰-ACP，最后經(jīng)硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。 3 3、延長階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）、延長階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）生物體內(nèi)有兩種不同的酶系可以催化碳鏈的延長，一是線粒體中的延長酶系，另一個是粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的延長酶系。v線粒體脂肪酸延長酶系 以乙酰CoA為C2供體，

14、不需要?；d體，由軟脂酰CoA與乙酰CoA直接縮合。v內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系 用丙二酸單酰CoA作為C2的供體，NADPH作為H的供體，中間過程和脂肪酸合成酶系的催化過程相同。 脂肪酸碳鏈的延長 O O | |R-CH2-CSCoA + HOOC-CH2-CSCoA O O | |R-CH2-C-CH2-CSCoA加氫NADPH + H+NADP+ OH O | |R-CH2-CH-CH2-CSCoA縮合 O |R-CH2-CH=CH-CSCoA脫水H2O加氫NADPH + H+NADP+ O |R-CH2-CH2-CH2-CSCoA4 4、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成 不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內(nèi)含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個不飽