生物化学第9章脂类的代谢

第九章脂类代谢生物化学9.1脂类的酶促水解脂肪H2O脂肪酸+甘油二酯H2O脂肪酸+甘油一酯H2O脂肪酸+甘油磷酯酶的作用部位CH2OCOR1CHOCOR1CH2OPOXOH磷酯酶A1(B1)磷酯酶A2(B2)磷酯酶D磷酯酶C9.2脂肪的分解代谢Step.1脂肪脂肪酶甘油+脂肪酸Step.2组织内氧化甘油+脂肪酸CO2+H2O9.2.1甘油的氧化ATPADP甘油激酶（肝、肾、肠）甘油二酯磷脂二氧化碳(CO2)+H2OCH2OHCHCH2OHHO甘油CH2OHCHCH2OHO3-磷酸甘油PNAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2OO磷酸二羟丙酮P3-磷酸甘油醛CHOCHCH2OHOP糖氧化9.2.2脂肪酸的β-氧化作用位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。脂肪酸的激活RCOOH+CoA-SHRCO~SCoA脂酰CoA合成酶ATPAMP+PPiMg2+H2O2Pi脂肪酸脂酰CoA(1)脱氢RCH2CH2CH2CO~SCoA脂酰CoA(16C)脂酰CoA脱氢酶FADFADH21.5ATP呼吸链①β-氧化的反应过程(2)加水反2-烯酰CoA水化酶RCH2CCCO~CoAHH反2-烯酰CoAH2OOHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羟脂酰CoA①β-氧化的反应过程(3)再脱氢OHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羟脂酰CoANAD+NADH+H+L-β-羟脂酰CoA脱氢酶2.5ATP呼吸链①β-氧化的反应过程(4)硫解CH3CO~SCoA乙酰CoARCH2CO~SCoA脂酰CoA(14C)β-酮脂酰CoARCH2C~SCoAOCH2COCoA-SHβ-酮脂酰CoA硫解酶重复反应①β-氧化的反应过程②肉毒碱的作用脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰CoA（12C以上）却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱(carnitine，L-β-羟-γ-三甲氨基丁酸)结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-Ⅰ和CAT-ll)催化：RCO-SCoACoA-SH肉碱脂酰转移酶(CH3)3N+CH2CHCH2COOHOH肉碱(CH3)3N+CH2CHCH2COOHRCO-O脂酰肉碱肉碱转运脂酰辅酶A进入线粒体此过程为脂肪酸β-氧化的限速步骤，CAT-Ⅰ是限速酶，丙二酸单酰CoA是强烈有竞争性抑制剂。③脂肪酸β-氧化过程中的能量转化1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰CoA经7次β-氧化.总反应式如下:软脂酰CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)1分子软脂酸彻底氧化共生成:(1.5×7)+(2.5×7)+(10×8)=108分子ATP减去脂肪酸活化时消耗ATP的2个高能磷酸键净生成106分子ATP。④不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化④不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化9.2.3脂肪酸氧化的其他途径①奇数碳原子脂肪酸的氧化②α-氧化和ω-氧化9.2.4酮体的生成和利用脂肪酸在心肌、骨骼肌等组织中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和H2O。Β-羟丁酸约70％乙酰乙酸约30％丙酮含量极微①酮体的生成而在肝脏中脂肪酸β-氧化生成的乙酰CoA，有一部分转变成乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮。这三种中间产物统称为酮体(ketonebodies)：CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3COCH2CO~SCoA乙酰乙酰CoAATP+CoA~SHPPi+AMP2PiCH2COOHCH2CO~CoACH2COOHCH2COOHTCA乙酰CoACH3CO~CoAβ-羟丁酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羟丁酸脱氢酶NADH+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酰CoA-3酮酸CoA转移酶乙酰乙酰CoA合成酶H2OHSCoA乙酰乙酰CoA硫解酶心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高(10倍)②酮体的氧化9.3脂肪的合成代谢脂肪酸合成的碳源主要来自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解产生乙酰CoA，它们都存在于线粒体中。线粒体中的乙酰CoA，需通过柠檬酸-丙酮酸循环（或称拧檬酸穿梭系统）运到胞浆中，才能供脂肪酸合成所需。ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等。其中NADPH主要来自胞浆中的磷酸戊糖途径，其次是柠檬酸穿梭系统。①脂肪酸的合成柠檬酸穿梭系统脂肪酸合成酶系结构与催化的反应软脂酸（16C）合成的总反应式乙酰CoA＋7丙二酸单酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O软脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH脂肪酸合成酶系（7次循环）脂肪酸的从头合成与β-氧化比较区别点从头合成β—氧化细胞中发生部位细胞质线粒体酰基载体ACP-SHCOA-SH二碳片段的加入与裂解方式丙二酰单酰COA乙酰COA电子供体或受体NADPHFAD、NAD+酶系七种酶和一个蛋白质组成复合物四种酶原料转运方式肉碱穿梭系统柠檬酸转运系统羟脂酰化合物的中间构型D-型L-型对二氧化碳和柠檬酸的需求要求不要求能量变化消耗7个ATP和14NADPH产生106个ATP不饱和脂肪酸的合成饱和脂肪酸不饱和脂肪酸饱和脂肪酸经去饱和酶催化加氧去饱和生成不饱和脂肪酸②脂肪的合成CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3甘油一酯酰转移酶CoA~SHRCO~SCoARCOOH脂酰CoA合成酶甘油二酯酰转移酶CoA~SHMGDGTG甘油一酯途径葡萄糖CH2OHCH2OHC=ONADH+H+NAD+磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2O-HO—PCH2OCOR1CCH2O-R2CO-O—PCH2OCOR1CCH2OHR2CO-O-CH2OCOR1CCH2OCOR3R2CO-O—CoA-SHR3CO~SC0AR1CO~SCoAR2CO~SC0A磷酸甘油脂酰转移酶2CoA-SH磷脂酸TG磷脂酸-甘油二酯途径9.4磷酯的代谢甘油磷脂（磷脂酰甘油）：由甘油构成的磷脂，是生物膜的主要组分。鞘氨醇磷脂：含鞘氨醇而不含甘油的磷脂，是神经组织各种膜（如神经髓鞘）的主要结构脂之一。磷脂含磷酸复合脂以甘油磷脂代谢为例（1）CDP-胆碱、CDP-乙醇胺的生成(关键性步骤)HOCH2CHCOOHNH2CO2HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N+(CH3)33×S-腺苷蛋氨酸ATPADP乙醇胺激酶P—OCH2CH2NH2ATPADP胆碱激酶P—OCH2CH2N+(CH3)3CTPPPiCTP：磷酸乙醇胺胞苷转移酶CDP—OCH2CH2NH2CTPPPiCTP：磷酸胆碱胞苷转移酶CDP—OCH2CH2N+(CH3)3CDP-乙醇胺CDP-胆碱（2）甘油二酯途径磷脂酸1，2-甘油二酯CDP-胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸CMP磷酸胆碱转移酶磷酸乙醇胺转移酶★：磷脂酰：乙醇胺丝氨酸转移酶CDP-乙醇胺H2OPi磷脂酸磷酸酶3×S-腺苷蛋氨酸磷脂酰乙醇胺甲基转移酶丝氨酸乙醇胺★H+CO2脱羧酶（3）CDP-甘油二酯途径磷脂酸CDP-甘油二酯磷脂酰丝氨酸二磷脂酰甘油磷脂酰肌醇合成酶丝氨酸CMP肌醇CMPCTPPPi胞苷转移酶CMP磷脂酰甘油9.5胆固醇的代谢胆固醇广泛存在于全身各组织，2gCh/1000g体重。脑、肝、肾、肠等内脏含量较高。胆固醇是生物膜和神经髓鞘的重要组分，对调节膜的流动性、维持膜的结构与功能具重要作用。胆固醇是合成类固醇激素、胆汁酸及维生素D3的前体。胆固醇的合成1.甲羟戊酸的生成CoA~SHβ-酮硫解酶2CH3CO～SCoACH3COCH2CO～SCoACOOHCH2HO—C—CH3CH2CO~SCoACOOHCH2HO—C—CH3CH2CH2OH2NADPH+2H+2NADP+CoA~SHHMG-CoA还原酶CH3CO～SCoACoA~SHHMG-CoA合酶HMG-CoA甲羟戊酸(MVA)关键酶胆固醇的合成2.鲨烯的生成甲羟戊酸(MVA)(6C)异戊烯焦磷酸(IPP)(5C)66鲨烯(30C)胆固醇的合成3.胆固醇的生成羧化环化O2羊毛固醇(30C)脱甲基、还原等NADPH+H+HO鲨烯(30C)胆固醇(27C)9.5胆固醇的代谢胆固醇的转化与排泄胆汁酸维生素D3胆固醇孕烯醇酮皮质酮孕酮皮质醇（糖皮质激素）醛固酮（盐皮质激素）睾丸酮雌二醇（性激素）粪便排出