脂類的代謝簡

關(guān)于脂類的代謝簡脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機化合物。共同的物理性質(zhì)：不溶于水，但能溶于非極性有機溶劑(如氯仿、乙醚、丙酮等)中。分類：脂肪(中性脂肪)和類脂兩類，后者又包括磷脂、糖脂、固醇等。這些脂類不但化學(xué)結(jié)構(gòu)有差異，而且具有不同的生物功能。第2頁,共47頁，星期六，2024年，5月脂肪的生物功能：在體內(nèi)氧化放能，供給機體利用；作為生物體對外界環(huán)境的屏障；幫助食物中脂溶性維生素(A、D、E、K)的吸收；構(gòu)成生物膜的重要結(jié)構(gòu)組分；此外，一些不皂化脂類，如類固醇和萜類，是具有維生素、激素等生物功能的脂溶性物質(zhì)。第3頁,共47頁，星期六，2024年，5月一、脂類的酶促水解廣泛存在于動物、植物和微生物中的脂肪酶能催化脂肪逐步水解產(chǎn)生脂肪酸和甘油。第4頁,共47頁，星期六，2024年，5月

生物體內(nèi)存在著對磷脂分子的不同部位進行水解的磷脂酶。參與磷脂分解的酶主要有磷脂酶A1、A2、磷脂酶B1、B2、磷脂酶C、磷脂酶D等第5頁,共47頁，星期六，2024年，5月二、脂肪的分解代謝(一)甘油的氧化第6頁,共47頁，星期六，2024年，5月(二)脂肪酸的β-氧化作用1．β-氧化的反應(yīng)過程(1)脂肪酸的激活：脂肪酸在硫激酶催化作用下的激活是氧化降解的第一步。脂肪酸先與ATP形成脂酰-磷酸腺苷。脂酰-磷酸腺苷再與輔酶A化合，生成脂酰輔酶A。1分子脂肪酸活化消耗2個高能磷酸鍵，相當(dāng)于2分子ATP！第7頁,共47頁，星期六，2024年，5月(2)脫氫：脂酰輔酶A經(jīng)脂酰輔酶A脫氫酶的催化，脫去兩個H變成一個帶有反式雙鍵的Δ2-反-烯脂酰輔酶A；這一反應(yīng)需要黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)作為氫的載體。(3)加水：Δ2-反-烯脂酰輔酶A經(jīng)過水化酶的催化，變成β-羥脂酰輔酶A。第8頁,共47頁，星期六，2024年，5月(4)脫氫：L(+)β-羥脂酰輔酶A經(jīng)β-羥脂酮輔酶A脫氫酶及輔酶NAD的催化，脫去兩個H而變成β-酮脂酰輔酶A。(5)硫解：最后一個步驟是β-酮脂酰輔酶A經(jīng)另一分子輔酶A的分解(硫酯解酶參加)生成一分子乙酰輔酶A及一分子碳鏈短兩個碳原子的脂酰輔酶A。第9頁,共47頁，星期六，2024年，5月第10頁,共47頁，星期六，2024年，5月2．肉毒堿的作用第11頁,共47頁，星期六，2024年，5月第12頁,共47頁，星期六，2024年，5月3．脂肪酸β-氧化過程中的能量轉(zhuǎn)變以軟脂酸(C15H31COOH)為例：軟脂酸完全氧化成乙酰輔酶A共經(jīng)過

7次β-氧化，生成7個FADH2、

7個還原型NAD8個乙酰輔酶A7molFADH2和7mol還原型NAD可提供2×7+3×7=35molATP8mol乙酰輔酶A徹底氧化則可生成12×8=96molATP。在軟脂酸氧化開始生成軟脂酰輔酶A的過程中曾耗去2molATP，如此每摩爾軟脂酸完全氧化，在理論上至少可凈合成35+96-2=129molATP。第13頁,共47頁，星期六，2024年，5月總結(jié)：脂肪酸β氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為Cn的脂肪酸進行β氧化，則需要作（n/2－1）次循環(huán)才能完全分解為n/2個乙酰CoA，產(chǎn)生（n/2－1）個NADH和（n/2－1）個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：第14頁,共47頁，星期六，2024年，5月4．不飽和脂肪酸的氧化單雙鍵脂肪酸：油酸(C18)、軟脂烯酸(C16)多雙鍵脂肪酸：亞油酸(C18)β-氧化的前三輪正常進行，切掉三個二碳單位以后，生成一個帶有兩個順式雙鍵的Δ3,6十二碳烯酸。此酸在烯脂酰異構(gòu)酶催化下雙鍵移位，將順Δ3化合物轉(zhuǎn)變成反Δ2順Δ6烯脂酰輔酶A，這樣β-氧化又可以順利進行兩輪，再切掉兩個二碳單位，就形成了順Δ2八碳烯脂酰輔酶A。第15頁,共47頁，星期六，2024年，5月(三)脂肪酸氧化的其他途徑1．奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化第16頁,共47頁，星期六，2024年，5月2．α-氧化和ω-氧化α-氧化：長鏈脂肪酸的α-碳在加單氧酶的催化下氧化成羥基生成α-羥脂酸。羥脂酸可轉(zhuǎn)變?yōu)橥?，然后氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)樯僖粋€碳原子的脂肪酸。ω-氧化：脂肪酸的末端甲基(ω-端)可經(jīng)氧化作用后轉(zhuǎn)變?yōu)棣?羥脂酸，然后再氧化成α，ω-二羧酸進行β-氧化。此途徑稱為ω-氧化，在肝臟和植物細菌中均可進行。第17頁,共47頁，星期六，2024年，5月(四)酮體的生成和利用1．酮體的生成在肝臟中脂肪酸的氧化不很完全，二分子乙酰輔酶A可以縮合成乙酰乙酰輔酶A；乙酰乙酰輔酶A再與一分子乙酰輔酶A縮合成β-羥-β-甲基戊二酰輔酶A(HMGCoA)，后者裂解成乙酰乙酸；乙酰乙酸在肝臟線粒體中可還原生成β-羥丁酸。乙酰乙酸還可以脫羧生成丙酮。乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮，統(tǒng)稱為酮體。第18頁,共47頁，星期六，2024年，5月第19頁,共47頁，星期六，2024年，5月2．酮體的氧化在肝臟中形成的乙酰乙酸和β-羥丁酸進入血液循環(huán)后送至肝外組織，主要在心臟、腎臟、腦及肌肉中通過三羧酸循環(huán)氧化。β-羥丁酸：

首先氧化成酮酸，然后酮酸在琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)硫酶(在心肌、骨肌、腎、腎上腺組織中)或乙酰乙酸硫激酶(骨骼肌、心及腎等組織中)的作用下，生成乙酰乙酰輔酶A，再與第二個分子輔酶A作用形成兩分子乙酰輔酶A，乙酰輔酶A再依前述途徑氧化。第20頁,共47頁，星期六，2024年，5月乙酰乙酸：丙酮：

隨尿排出外；有一部分直接從肺部呼出；丙酮在體內(nèi)也可轉(zhuǎn)變成丙酮酸或甲?；耙阴；?，丙酮酸可以氧化，也可以合成糖原。第21頁,共47頁，星期六，2024年，5月生理意義：長期饑餓，糖供應(yīng)不足時，脂肪酸被大量動用，生成乙酰CoA氧化供能，但象腦組織不能利用脂肪酸，因其不能通過血腦屏障，而酮體溶于水，分子小，可通過血腦屏障，故此時肝中合成酮體增加，轉(zhuǎn)運至腦為其供能。但在正常情況下，血中酮體含量很少。嚴(yán)重糖尿病患者，葡萄糖得不到有效利用，脂肪酸轉(zhuǎn)化生成大量酮體，超過肝外組織利用的能力，引起血中酮體升高，可致酮癥酸中毒。第22頁,共47頁，星期六，2024年，5月脂肪的合成代謝第23頁,共47頁，星期六，2024年，5月線粒體內(nèi)胞液CoA-SH酰基載體蛋白ACP相互獨立的多酶體系復(fù)合體多酶體系乙酰CoA丙二酸單酰CoANAD+，F(xiàn)ADNADPH?H+β-羥?；鶠長-構(gòu)型β-羥酰基為D-構(gòu)型C18以下脂肪酸C16的軟脂酸第24頁,共47頁，星期六，2024年，5月三、脂肪的合成代謝(一)甘油-α-磷酸的生物合成第25頁,共47頁，星期六，2024年，5月(二)脂肪酸的生物合成1．從頭合成

乙酰CoA羧化酶為別構(gòu)酶，當(dāng)缺乏別構(gòu)劑檸檬酸時，即無活性。只有別構(gòu)部位結(jié)合檸檬酸后，才有活性。胞液中檸檬酸濃度是脂肪酸合成的最重要的調(diào)節(jié)物。第26頁,共47頁，星期六，2024年，5月

丙二酰輔酶A(C3片段)與乙酰輔酶A(C2片段)縮合，然后脫羧生成乙酰乙?；?C4片段)；丙二?；耙阴；谵D(zhuǎn)酰酶作用下從輔酶A轉(zhuǎn)移到一種蛋白質(zhì)，即?；d體蛋白(ACP)上。第一步反應(yīng)：第27頁,共47頁，星期六，2024年，5月

乙酰乙酰ACP在以NADPH為輔酶的β-酮脂酰ACP還原酶作用下被還原。第二步反應(yīng)：第28頁,共47頁，星期六，2024年，5月β-羥丁酰ACP在β-羥脂酰ACP脫水酶的作用下脫水生成β-烯丁酰-ACP。第三步反應(yīng)：第29頁,共47頁，星期六，2024年，5月β-烯丁酰ACP再在β-烯脂酰ACP還原酶作用下生成丁酰ACP。第四步反應(yīng)：第30頁,共47頁，星期六，2024年，5月第31頁,共47頁，星期六，2024年，5月根據(jù)Lynen的研究，脂肪酸合成的反應(yīng)機理如下：開始時，乙酰基通過脂酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到多酶體系的周圍—SH基上(β-酮脂酰ACP合成酶活性部位半胱氨酸—SH基)，而丙二酰基則通過丙二酰轉(zhuǎn)移酶的作用轉(zhuǎn)移到中央—SH基上(ACP的輔基——泛酰巰基乙胺4-磷酸的—SH基)，然后通過β-酮脂酰ACP合成酶作用，將乙?；D(zhuǎn)移到脫羧后的丙二酰殘基中的次甲基上形成乙酰乙酰-ACP、經(jīng)還原、脫水，再還原形成相應(yīng)的飽和脂?；?ACP。飽和脂?；D(zhuǎn)移到周圍SH基上，一個新的丙二?；洲D(zhuǎn)移到中央SH基上使上述過程重復(fù)進行。第32頁,共47頁，星期六，2024年，5月第33頁,共47頁，星期六，2024年，5月第34頁,共47頁，星期六，2024年，5月2．線粒體(或“微粒體”)中的合成線粒體：可以進行與脂肪酸β-氧化相似的逆向過程，使得一些脂肪酸碳鏈(C16)加長。在此過程中縮合酶先使脂酰輔酶A與乙酰輔酶A縮合形成β-酮脂酰輔酶A，再經(jīng)還原型輔酶Ⅰ和還原型輔酶Ⅱ供氫還原產(chǎn)生比原來多2個碳原子的脂酰輔酶A，后者尚可通過類似過程，并重復(fù)多次而加長碳鏈(延長至C24)。微粒體：利用丙二酰輔酶A加長碳鏈，還原過程需還原型輔酶Ⅱ供氫，中間過程與軟脂酸合成系統(tǒng)相似，但沒有以脂酰載體蛋白為核心的多酶復(fù)合體系。第35頁,共47頁，星期六，2024年，5月3．不飽和脂肪酸的合成

軟脂酸和硬脂酸是動物組織中最常見的單雙鍵不飽和脂肪酸軟脂烯酸(16C)和油酸(18C)的前體。雙鍵通過脂酰輔酶A加氧酶所催化的氧化反應(yīng)引入脂肪酸鏈。第36頁,共47頁，星期六，2024年，5月哺乳動物體內(nèi)不能自己合成具有多個雙鍵的脂肪酸如亞油酸(C18△9，12)及α亞麻酸(C18△9，12，15)。亞油酸和亞麻酸是動物體內(nèi)合成其他物質(zhì)所必需的，必須由植物獲得，故稱為必需脂肪酸。大白鼠飼料中缺乏必需脂肪酸能引起皮膚炎。第37頁,共47頁，星期六，2024年，5月(三)脂肪的合成第38頁,共47頁，星期六，2024年，5月第39頁,共47頁，星期六，2024年，5月四、磷脂的代謝磷脂酰乙醇胺和磷脂酰膽堿的合成途徑：（乙醇胺或膽堿與ATP在激酶的作用下生成乙醇胺磷酸或膽堿磷酸。）第40頁,共47頁，星期六，2024年，5月（磷酸乙醇胺或磷酸膽堿再和胞苷三磷酸(CTP)在轉(zhuǎn)胞苷酶的作用下，生成中間產(chǎn)物胞二磷乙醇胺或胞二磷膽堿。）第41頁,共47頁，星期六，2024年，5月（CDP乙醇胺或CD