第10章-脂类代谢

脂类代谢第10章脂类代谢本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。目录第一节生物体内的脂类第二节脂肪的分解代谢第三节脂肪的生物合成第四节磷脂和糖脂的代谢第五节胆固醇的代谢第六节脂类在体内的运转生物体内的脂类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸单纯脂类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类(2)蜡（1）酰基甘油酯酰基甘油酯COR1COR2COR3复合脂类1.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1)磷脂(2)糖脂和硫脂磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1--D-吡喃-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油非皂化脂类1.概念2.种类即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物脂类的生理功能1.是所有细胞结构的必须成分(细胞膜)2.是供能和贮能的物质3.其他固定保护，保持体温，合成活性物质的原料，提供必须脂肪酸必需脂肪酸:具有2个或2个以上的双键；在动物体内不能合成，必须由饲料供给，对动物有着极其重要的生理意义；如果不从饲料中供给，就会严重地引起动物生产性能下降，生理机能紊乱或者缺乏症，这样的多不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸（essentialfattyacid,EFA）。通常将亚油酸．亚麻酸．花生四烯酸称为EFA。脂肪的分解代谢三、脂肪酸的分解代谢β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用一、脂肪的水解二、甘油的转化四、不饱和及奇数碳链脂肪酸的氧化五、酮体的代谢CH3-(CH2)n-CH2-CH2-COOH脂肪的酶促水解(脂肪的动员）甘油的转化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶甘油的代谢饱和脂肪酸的β-氧化作用（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程1、β-氧化作用的概念及试验证据（1）脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程β-氧化作用的概念及试验证据概念试验证据1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，既乙酰CoA，该过程称作β-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化(胞液)OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转肉毒碱的作用酯酰CoA进入线粒体基质示意图N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱酯酰肉毒碱OR-CN+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASHOR-C-S-CoAOR-C-OHATPCoASHAMP+PPiCoASH肉毒碱OR-C-S-CoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢ＯR-CH=CH-C-SCoAＯR-CH2-CH2C-SCoAOHOR-CH-CH2C~SCoAOOR-C-CH2C~SCoAOR-C~ScoAOCH3C~SCoA||+||d、硫解||||β-氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoAＯRCH2CH2C-SCoAＯRCH=CH-C-SCoAβ-烯脂酰CoAOR-C~ScoA脂酰CoAOCH3C~SCoA乙酰CoA||||+△2-烯脂酰CoA水化酶β-羟脂酰CoA脱氢酶硫解酶H2OCoASHNAD+NADHFADFADH2OHORCHCH2C~ScoAβ-羟脂酰CoA||OORCCH2C-SCoAβ-酮酯酰CoA||氧化的生化历程乙酰CoAFADFADH2NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoAβ-烯脂酰CoA水化酶β-羟脂酰CoA脱氢酶β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2OCoASHTCA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoAβ-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：108–2=106ATP例：软脂酸7次β-氧化8乙酰CoACH3(CH2)14COOH7NADH7FADH210ATP2.5ATP1.5ATP80ATP17.5ATP10.5ATP108ATP能量转换率40Y=7n-6(n=2x,x1)酮体的代谢酮体的生成(肝脏中)酮体的分解生成酮体的意义(肝外利用)脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。若线粒体中缺乏草酰乙酸,乙酰CoA不能进入三羧酸循环,则转化为酮体.酮体的生成-羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASHCH3COSCoA酮体的利用乙酰乙酰CoA硫解酶转移酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羟丁酸琥珀酸酮体生成的生理意义酮体是脂酸在肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能源的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细血胞壁，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿、糖供应不足时酮体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源。肝外利用酮体生成超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可导致酮症酸中毒，并随尿排出，引起酮尿。某乳牛场的两头高产“冠军”牛在泌乳开始不久出现厌食，检查结果发现低血糖和血中的酮体水平过高。用你学过的动物生物化学知识解释其原因。答：高产乳牛开始泌乳后由于大量泌乳而随乳汁分泌大量的乳糖，从而导致机体内的葡萄糖大量消耗，造成血糖很低。由于泌乳不久出现厌食，机体不能从外界获得大量的能量，从而使机体转而动用脂肪分解供能，以满足机体对能量的需求。脂肪酸在肝中经过β-氧化产生的乙酰CoA缩合形成过量的酮体，超过了机体所能利用酮体的能力，于是血中的酮体增加。油酰基的β氧化作用油酰基CoA（918：1）CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoAOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoAH6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH2-反-十二碳烯酰CoAβ-氧化,三次循环烯酯酰CoA异构酶烯酯酰CoA水化酶再开始β-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2-CO-CoA3-顺-十二碳烯酯酰CoAHHATP---AMP+PPi丙酸的代谢(奇数脂肪酸)甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoA硫激酶CoASH羧化酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2生物素CoB12脂肪酸的α-氧化作用脂肪酸氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-O2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化糖原（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物脂肪的生物合成一、脂肪酸的生物合成二、磷酸甘油的生物合成（自学）三、三酰甘油的生物合成脂肪酸的生物合成1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3、不饱和脂肪酸的合成（自学)软脂酸的从头合成（3）乙酰CoA运转——柠檬酸循环（1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白(acylcarrierprotein,ACP)（2）脂肪酸生物合成的反应历程脂肪酸合成酶系结构模式①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP转移酶②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶③β-酮脂酰-ACP缩合酶④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶脂酰基载体蛋白(ACP)脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺脂肪酸从头合成的生化历程b、缩合c、还原d、脱水a、丙二酸单酰ACP的形成OR-C~SACPOCH3C~SACP||+||e、还原OHOR-CH-CH2C~SACPOOR-C-CH2-C~SACPＯR-CH=CH-C-SACP||ＯR-CH-CH2-C-SACP||丙二酸单酰ACP的形成：||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoAOCH3C-S~CoA乙酰CoA||+ATPHCO3-ADP+Pi||OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA羧化酶生物素丁酰ACPＯCH3CH2CH2C-SACPOCH3COCH2C-SACPβ-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟丁酰ACP脱水酶β-酮丁酰ACP还原酶NADP+NADPHCoASHOOHO-C-CH2C-S-ACP丙二酸单酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPβ-羟丁酰-ACP||||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶脂酰ACP水解或硫解脂酰-S-ACP+H2O脂肪酸+HS-ACP脂酰-S-ACP+HSCoA脂肪酸-SCoA+HS-ACP脂肪酸生物合成的反应历程β-烯丁酰ACPCH3COCH2C0-SACP丁酰ACPCH3CH(OH)CH2C0-SACPCH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACPβ-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNADP+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSHOCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA①丙二单酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位链的延伸水解OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转脂肪酸合成在胞液中,乙酰CoA在线粒体中,乙酰CoA要转到胞液中利用柠檬酸来转运.当有大量柠檬酸产生,则进入胞液生产乙酰CoA.羧基基载体蛋白上生物素转移羧基