脂肪的分解代謝

1、第一節(jié)第一節(jié) 脂肪的分解代謝脂肪的分解代謝一一. 脂肪的水解脂肪的水解甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-3-磷酸甘磷酸甘油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。二二. 甘油的代謝甘油的代謝其反應(yīng)如下：其反應(yīng)如下：三、脂肪酸的分解代謝三、脂肪酸的分解代謝1 1、脂肪酸氧化概述、脂肪酸氧化概述 脂肪酸氧化的定義脂肪酸氧化的定義 脂肪酸的轉(zhuǎn)移脂肪酸的轉(zhuǎn)移 脂肪酸氧化的途徑脂肪酸氧化的途徑脂肪酸的氧化：脂肪酸在供氧的充足的情況下，可氧化分解成CO2和H2O，并釋放出大量能量供機(jī)體利用的過(guò)程。脂肪酸氧化的途徑有：氧化 氧化 氧化2、脂肪酸

2、氧化學(xué)說(shuō) 實(shí)驗(yàn)背景 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 脂肪酸氧化學(xué)說(shuō)：動(dòng)物體在降解脂肪酸時(shí)，脂肪酸鏈上的碳原子是成對(duì)被切下，而不是一個(gè)一個(gè)的拆除。3.脂肪酸-氧化的過(guò)程 (1) 脂肪酸的活化脂肪酸的活化 (2) (2) 脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn) (3) (3) - -氧化氧化 脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基與脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基與CoACoA酯化成酯化成脂脂酰酰CoACoA的過(guò)程。反應(yīng)如下：的過(guò)程。反應(yīng)如下：肉堿肉堿（也叫肉毒堿，（也叫肉毒堿，Carnitine）的結(jié)構(gòu)如下：的結(jié)構(gòu)如下：四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway乙酰乙酰CoACoA 1mol軟

3、脂酸和油酸完全氧化成二氧化碳和水，需要經(jīng)歷哪幾個(gè)階段，可凈生成多少mol的ATP？乙酰乙酰CoACoA對(duì)于長(zhǎng)鏈脂肪酸，需要經(jīng)過(guò)多次對(duì)于長(zhǎng)鏈脂肪酸，需要經(jīng)過(guò)多次 - -氧化作用，每氧化作用，每次降解下一個(gè)二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含次降解下一個(gè)二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含偶數(shù)碳時(shí)）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時(shí)）的脂酰偶數(shù)碳時(shí)）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時(shí)）的脂酰CoACoA。(3) (3) -氧化的歷程氧化的歷程1.脂肪酸-氧化的過(guò)程四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway下圖是軟脂酸（棕櫚酸下圖是軟脂酸（棕櫚酸 C C1515H H3131C

4、OOHCOOH）的的 - -氧化過(guò)程，氧化過(guò)程，它需經(jīng)歷七輪它需經(jīng)歷七輪 - -氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACoA。 2. 偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway對(duì)于偶數(shù)碳飽和脂肪酸，對(duì)于偶數(shù)碳飽和脂肪酸， - -氧化過(guò)程的化學(xué)計(jì)量：氧化過(guò)程的化學(xué)計(jì)量：脂肪酸在脂肪酸在 - -氧化作用前的活化作用需消耗能量，即氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1 1分子分子ATPATP轉(zhuǎn)變成了轉(zhuǎn)變成了AMPAMP，消耗了消耗了2 2個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于個(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于2 2分子分子ATPATP。在在 - -氧化

5、過(guò)程中，每進(jìn)行一輪，使氧化過(guò)程中，每進(jìn)行一輪，使1 1分子分子FADFAD還原成還原成FADHFADH2 2、1 1分子分子NADNAD+ +還原成還原成NADHNADH，兩者經(jīng)呼吸鏈可分別生成兩者經(jīng)呼吸鏈可分別生成2 2分子分子和和3 3分子分子ATPATP，因此每輪因此每輪 - -氧化作用可生成氧化作用可生成5 5分子分子ATPATP。 - -氧化作用的產(chǎn)物乙酰氧化作用的產(chǎn)物乙酰CoACoA可通過(guò)三羧酸循環(huán)而徹底氧化可通過(guò)三羧酸循環(huán)而徹底氧化成成COCO2 2和水，同時(shí)每分子乙酰和水，同時(shí)每分子乙酰CoACoA可生成可生成1212分子分子ATPATP。2.2.偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化偶數(shù)碳飽

6、和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway在油料種子萌發(fā)時(shí)乙醛酸體中通過(guò)在油料種子萌發(fā)時(shí)乙醛酸體中通過(guò) - -氧化產(chǎn)生的乙氧化產(chǎn)生的乙酰酰CoACoA一般不用作產(chǎn)能形成一般不用作產(chǎn)能形成ATPATP，而是通過(guò)乙醛酸循環(huán)而是通過(guò)乙醛酸循環(huán)（見(jiàn)后）轉(zhuǎn)變成琥珀酸，再經(jīng)糖的異生作用轉(zhuǎn)化成糖。（見(jiàn)后）轉(zhuǎn)變成琥珀酸，再經(jīng)糖的異生作用轉(zhuǎn)化成糖。1 1分子軟脂酸徹底氧化分子軟脂酸徹底氧化生成生成ATPATP的分子數(shù)的分子數(shù)一次活化作用一次活化作用-2-27 7輪輪 - -氧化作用氧化作用+5+57 = +357 = +358 8分子乙酰分子乙酰CoACo

7、A的氧化的氧化+12+128 = +968 = +96總總 計(jì)計(jì)+129+1292.偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型，生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型，而且位置也相當(dāng)有規(guī)律而且位置也相當(dāng)有規(guī)律 第一個(gè)雙鍵都是在第一個(gè)雙鍵都是在C C9 9和和C C1010之間（寫(xiě)作之間（寫(xiě)作D D9 9），），以后每隔三個(gè)碳原子出現(xiàn)一個(gè)。以后每隔三個(gè)碳原子出現(xiàn)一個(gè)。例如，亞油酸例如，亞油酸18:218:2D D9 9，1212； - -亞亞油酸油酸18:318:3D D9,12,159,1

8、2,15。3.3.不飽和脂肪酸的氧化不飽和脂肪酸的氧化 不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，只不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，只是某些步驟還需其它酶的參與，現(xiàn)以油酸為例加以說(shuō)是某些步驟還需其它酶的參與，現(xiàn)以油酸為例加以說(shuō)明。明。四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathway它經(jīng)歷了三輪它經(jīng)歷了三輪 - -氧化作用后，產(chǎn)物在氧化作用后，產(chǎn)物在 , ,g g位有一位有一順式雙鍵，因此接下來(lái)的反應(yīng)不是脫氫，而是雙鍵順式雙鍵，因此接下來(lái)的反應(yīng)不是脫氫，而是雙鍵的異構(gòu)化，生成反式的的異構(gòu)化，生成反式的 , , 雙鍵，然后雙鍵，然后 - -氧化作用繼氧化作

9、用繼續(xù)正常進(jìn)行。因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪續(xù)正常進(jìn)行。因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)取酸（硬脂酸）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)生一分子代了一次脫氫反應(yīng)，所以少產(chǎn)生一分子FADHFADH2 2。3.不飽和脂肪酸的氧化不僅是單不飽和脂肪酸，所有的多不飽和脂肪酸不僅是單不飽和脂肪酸，所有的多不飽和脂肪酸的前四輪的前四輪 - -氧化作用都與油酸相類(lèi)同，都在第四輪氧化作用都與油酸相類(lèi)同，都在第四輪時(shí)需要一種異構(gòu)酶的參與。時(shí)需要一種異構(gòu)酶的參與。四四. Fatty acid breakdown-oxidation pathwa

10、y大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子，它們通過(guò)大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子，它們通過(guò) - -氧化氧化可全部轉(zhuǎn)變成乙?？扇哭D(zhuǎn)變成乙酰CoACoA，但一些植物和海洋生物能合但一些植物和海洋生物能合成奇數(shù)碳脂肪酸，它們?cè)谧詈笠惠喅善鏀?shù)碳脂肪酸，它們?cè)谧詈笠惠?- -氧化作用后，氧化作用后，產(chǎn)生丙酰產(chǎn)生丙酰CoACoA。4. 4. 奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化丙酰丙酰CoACoA的代謝在動(dòng)物體內(nèi)依照如下圖所示的的代謝在動(dòng)物體內(nèi)依照如下圖所示的途徑進(jìn)行，先進(jìn)行羧化，然后經(jīng)過(guò)兩次異構(gòu)化，形途徑進(jìn)行，先進(jìn)行羧化，然后經(jīng)過(guò)兩次異構(gòu)化，形成琥珀酰成琥珀酰CoACoA。四四. Fatty acid breakdo

11、wn-oxidation pathway4. 4. 奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化油酰CoA 的氧化四四. -oxidation pathway脂肪酸在一些酶的催化下，在脂肪酸在一些酶的催化下，在 - -碳原子上發(fā)生碳原子上發(fā)生氧化作用，分解出一個(gè)一碳單位氧化作用，分解出一個(gè)一碳單位COCO2 2，生成縮短了一生成縮短了一個(gè)碳原子的脂肪酸。這種氧化作用稱(chēng)為脂肪酸的個(gè)碳原子的脂肪酸。這種氧化作用稱(chēng)為脂肪酸的 - -氧化作用氧化作用。五五. .脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途徑氧化途徑 - -氧化作用是氧化作用是19561956年由年由P.K.StumpfP.K.Stumpf首先在植物首先

12、在植物種子和葉片中發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)在動(dòng)物腦和肝細(xì)胞中也種子和葉片中發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)在動(dòng)物腦和肝細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的這種氧化作用。發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的這種氧化作用。該途徑以游離該途徑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)生碳原子上發(fā)生羥化（羥化（- -OHOH）或氫過(guò)或氫過(guò)氧化（氧化（- -OOHOOH），然然后進(jìn)一步氧化脫羧，后進(jìn)一步氧化脫羧，其可能的機(jī)理下圖其可能的機(jī)理下圖所示。所示。 - -氧化作用對(duì)于生物體內(nèi)氧化作用對(duì)于生物體內(nèi) 奇數(shù)碳脂肪酸的形成；奇數(shù)碳脂肪酸的形成； 含甲基的支鏈脂肪酸的降解；含甲基的支鏈脂肪酸的降解； 過(guò)長(zhǎng)的脂肪酸（如過(guò)長(zhǎng)的脂肪酸（如C C2222、C C

13、2424）的降解的降解起著重要的作用起著重要的作用哺乳動(dòng)物將綠色蔬菜中植醇降解就是通過(guò)這哺乳動(dòng)物將綠色蔬菜中植醇降解就是通過(guò)這種途徑而實(shí)現(xiàn)的種途徑而實(shí)現(xiàn)的五五. .脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途徑氧化途徑脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化氧化是指脂肪酸的末端（是指脂肪酸的末端（ - -端）端）甲基發(fā)生氧化，先轉(zhuǎn)變成羥甲基，繼而再氧化成甲基發(fā)生氧化，先轉(zhuǎn)變成羥甲基，繼而再氧化成羧基，從而形成羧基，從而形成a, a, - -二羧酸的過(guò)程。二羧酸的過(guò)程。六六. .脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途徑氧化途徑生成的生成的 , , - -二羧二羧酸可從兩端酸可從兩端進(jìn)行進(jìn)行b-b-氧化氧化作用而降解。作用而降解。

14、動(dòng)物體內(nèi)的十二碳以下的脂肪酸常常通過(guò)動(dòng)物體內(nèi)的十二碳以下的脂肪酸常常通過(guò) - -氧化途氧化途徑進(jìn)行降解。徑進(jìn)行降解。植物體內(nèi)的在植物體內(nèi)的在 - -端具有含氧基團(tuán)（羥基、醛基或羧端具有含氧基團(tuán)（羥基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通過(guò)基）的脂肪酸大多也是通過(guò) - -氧化作用生成的，這些脂肪氧化作用生成的，這些脂肪酸常常是角質(zhì)層或細(xì)胞壁的組成成分。酸常常是角質(zhì)層或細(xì)胞壁的組成成分。一些需氧微生物能將烴或脂肪酸迅速降解成水溶性產(chǎn)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，這種降解過(guò)程首先要進(jìn)行物，這種降解過(guò)程首先要進(jìn)行 - -氧化作用，生成二羧基脂氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通過(guò)肪酸后再通過(guò)

15、 - -氧化作用降解，如海洋中的某些浮游細(xì)菌氧化作用降解，如海洋中的某些浮游細(xì)菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達(dá)可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達(dá)0.50.5克克/ /天天/ /平方平方米米。六六. .脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化途徑氧化途徑第三節(jié)乙醛酸循環(huán)第三節(jié)乙醛酸循環(huán)有不少的細(xì)菌、藻類(lèi)或處于一定生長(zhǎng)階段的高有不少的細(xì)菌、藻類(lèi)或處于一定生長(zhǎng)階段的高等植物（如正在萌發(fā)的油料種子），脂肪酸降解的等植物（如正在萌發(fā)的油料種子），脂肪酸降解的主要產(chǎn)物乙酰主要產(chǎn)物乙酰CoA還可以通過(guò)另外一條途徑還可以通過(guò)另外一條途徑 乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)（glyoxylate cycle），），將將2分子乙酰

16、分子乙酰CoA合成合成1分子四碳化合物琥珀酸。分子四碳化合物琥珀酸。七七. Glyoxylate cycle乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)1. 乙醛酸循環(huán)的過(guò)程1. 乙醛酸循環(huán)的過(guò)程乙醛酸循環(huán)的凈結(jié)果是把兩分子乙酰乙醛酸循環(huán)的凈結(jié)果是把兩分子乙酰CoACoA轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成一分子琥珀酸。其總反應(yīng)為：一分子琥珀酸。其總反應(yīng)為：2. 乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義乙醛酸循環(huán)不存在于動(dòng)物及高等植物的營(yíng)養(yǎng)器乙醛酸循環(huán)不存在于動(dòng)物及高等植物的營(yíng)養(yǎng)器官內(nèi)，它存在于一些細(xì)菌、藻類(lèi)和油料植物的種子官內(nèi)，它存在于一些細(xì)菌、藻類(lèi)和油料植物的種子的乙醛酸體中。的乙醛酸體中。油料植物的種子油料植物的種子中主要的貯藏物質(zhì)是脂肪，在中主要的貯

17、藏物質(zhì)是脂肪，在種子萌發(fā)時(shí)乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它種子萌發(fā)時(shí)乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它含有脂肪分含有脂肪分解和乙醛酸循環(huán)的整套酶系，因此可以將脂肪分解解和乙醛酸循環(huán)的整套酶系，因此可以將脂肪分解，并將分解產(chǎn)物乙酰，并將分解產(chǎn)物乙酰CoACoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?。轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?。由乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成的琥珀酸，需要在線粒體由乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成的琥珀酸，需要在線粒體中通過(guò)三羧酸循環(huán)的部分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸，然后中通過(guò)三羧酸循環(huán)的部分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋(píng)果酸，然后進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變成糖類(lèi)。進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變成糖類(lèi)。乙醛酸循環(huán)中有蘋(píng)果酸中間體，它也可以到細(xì)乙醛酸循環(huán)中有蘋(píng)果酸中間體，它也可以到細(xì)胞質(zhì)中異生成

18、糖，但它需要及時(shí)回補(bǔ)，以保證循環(huán)胞質(zhì)中異生成糖，但它需要及時(shí)回補(bǔ)，以保證循環(huán)的正常進(jìn)行，這仍來(lái)自循環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體的正常進(jìn)行，這仍來(lái)自循環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體中的轉(zhuǎn)變。中的轉(zhuǎn)變。 2. 乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義2. 乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義琥珀酸可異生成糖琥珀酸可異生成糖并以蔗糖的形式運(yùn)至種苗的并以蔗糖的形式運(yùn)至種苗的其它組織供給它們生長(zhǎng)所需的能源和碳源；而當(dāng)種其它組織供給它們生長(zhǎng)所需的能源和碳源；而當(dāng)種子萌發(fā)終止、貯脂耗盡，同時(shí)葉片能進(jìn)行光合作用子萌發(fā)終止、貯脂耗盡，同時(shí)葉片能進(jìn)行光合作用時(shí)，植物的能源和碳源可以由太陽(yáng)光和時(shí)，植物的能源和碳源可以由太陽(yáng)光和COCO2 2獲得時(shí)，獲得時(shí)，乙醛

19、酸體的數(shù)量迅速下降以至完全消失。乙醛酸體的數(shù)量迅速下降以至完全消失。對(duì)于一些細(xì)菌和藻類(lèi)，對(duì)于一些細(xì)菌和藻類(lèi)，乙醛酸循環(huán)使它們能以乙醛酸循環(huán)使它們能以乙酸鹽為能源和碳源生長(zhǎng)。乙酸鹽為能源和碳源生長(zhǎng)。由脂肪酸的由脂肪酸的 -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CoA，在一般的細(xì)胞中可進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行氧化在一般的細(xì)胞中可進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)行氧化分解；但在動(dòng)物的肝臟、腎臟、腦等組織中，尤其分解；但在動(dòng)物的肝臟、腎臟、腦等組織中，尤其在饑餓、禁食、糖尿病等情形下，乙酰在饑餓、禁食、糖尿病等情形下，乙酰CoA還有另還有另一條代謝去路，最終生成乙酰乙酸、一條代謝去路，最終生成乙酰乙酸、 -羥

20、丁酸和丙羥丁酸和丙酮，這三種產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為酮體（酮，這三種產(chǎn)物統(tǒng)稱(chēng)為酮體（ketone bodies）。）。 八八. 酮體代謝酮體代謝 1. 酮體的合成 (1) 兩分子兩分子乙酰乙酰CoA縮合成縮合成乙酰乙酰乙酰乙酰CoA，反應(yīng)由硫解酶催反應(yīng)由硫解酶催化。此外，脂肪化。此外，脂肪酸酸b-氧化作用的最氧化作用的最后一輪也能產(chǎn)生后一輪也能產(chǎn)生乙酰乙酰乙酰乙酰CoA。 八八. 酮體代謝酮體代謝 CH3SCoAOC乙酰 CoACH3SCoAOC乙酰 CoA硫解酶HSCoA乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3SCoAOC乙酰CH3SCoAOC乙酰硫解酶HSCoACH3CH2CSCoAOOC1.

21、 酮體的合成(2) 又一分子乙酰又一分子乙酰C o A 與 乙 酰 乙 酰與 乙 酰 乙 酰CoA縮合，生成縮合，生成 -羥羥- -甲基戊二酸單甲基戊二酸單酰酰 C o A （ H M G -C o A ） ，） ， 反 應(yīng) 由反 應(yīng) 由HMG-CoA合成酶合成酶催化。催化。 八八. 酮體代謝酮體代謝 HSCoAHO2CH3SCoAOC乙酰CoA-羥甲基戊二酸單酰CoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHCHSCoAHO2HMGCoA-合成酶CH3SCoAOC乙酰CoACoACH2-OOCCH3CH2CSCoAOOHC乙酰乙酰 CoACH3CH2CSCoAOOCCH3CH2CSCoAOOC3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA (HMG-CoA)1. 酮體