脂類的代謝簡(jiǎn)

關(guān)于脂類的代謝簡(jiǎn)脂類是生物體內(nèi)一大類重要的有機(jī)化合物。共同的物理性質(zhì)：不溶于水，但能溶于非極性有機(jī)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(yè),共47頁(yè)，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(jī)體利用；作為生物體對(duì)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月一、脂類的酶促水解廣泛存在于動(dòng)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月

生物體內(nèi)存在著對(duì)磷脂分子的不同部位進(jìn)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月二、脂肪的分解代謝(一)甘油的氧化第6頁(yè),共47頁(yè)，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(guò)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(gè)高能磷酸鍵，相當(dāng)于2分子ATP！第7頁(yè),共47頁(yè)，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(gè)H變成一個(gè)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(guò)水化酶的催化，變成β-羥脂酰輔酶A。第8頁(yè),共47頁(yè)，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(gè)H而變成β-酮脂酰輔酶A。(5)硫解：最后一個(gè)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(gè)碳原子的脂酰輔酶A。第9頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第10頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月2．肉毒堿的作用第11頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第12頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月3．脂肪酸β-氧化過(guò)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(guò)

7次β-氧化，生成7個(gè)FADH2、

7個(gè)還原型NAD8個(gè)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(kāi)始生成軟脂酰輔酶A的過(guò)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(yè),共47頁(yè)，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(jìn)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(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生（n/2－1）個(gè)NADH和（n/2－1）個(gè)FADH2；生成的乙酰CoA通過(guò)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(guò)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(yè),共47頁(yè)，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(jìn)行，切掉三個(gè)二碳單位以后，生成一個(gè)帶有兩個(gè)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(jìn)行兩輪，再切掉兩個(gè)二碳單位，就形成了順Δ2八碳烯脂酰輔酶A。第15頁(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月2．α-氧化和ω-氧化α-氧化：長(zhǎng)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€(gè)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(jìn)行β-氧化。此途徑稱為ω-氧化，在肝臟和植物細(xì)菌中均可進(jìn)行。第17頁(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第19頁(yè),共47頁(yè)，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(jìn)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(guò)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(gè)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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月生理意義：長(zhǎng)期饑餓，糖供應(yīng)不足時(shí)，脂肪酸被大量動(dòng)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(guò)血腦屏障，而酮體溶于水，分子小，可通過(guò)血腦屏障，故此時(shí)肝中合成酮體增加，轉(zhuǎn)運(yùn)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(guò)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月脂肪的合成代謝第23頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月線粒體內(nèi)胞液CoA-SH?；d體蛋白ACP相互獨(dú)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(zhǎng)-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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，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(shí)，即無(wú)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(yè),共47頁(yè)，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)；丙二酰基及乙?；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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第31頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月根據(jù)Lynen的研究，脂肪酸合成的反應(yīng)機(jī)理如下：開(kāi)始時(shí)，乙?；ㄟ^(guò)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?；鶆t通過(guò)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(guò)β-酮脂酰ACP合成酶作用，將乙酰基轉(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(gè)新的丙二?；洲D(zhuǎn)移到中央SH基上使上述過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。第32頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第33頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第34頁(yè),共47頁(yè)，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(jìn)行與脂肪酸β-氧化相似的逆向過(guò)程，使得一些脂肪酸碳鏈(C16)加長(zhǎng)。在此過(guò)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(lái)多2個(gè)碳原子的脂酰輔酶A，后者尚可通過(guò)類似過(guò)程，并重復(fù)多次而加長(zhǎng)碳鏈(延長(zhǎng)至C24)。微粒體：利用丙二酰輔酶A加長(zhǎng)碳鏈，還原過(guò)程需還原型輔酶Ⅱ供氫，中間過(guò)程與軟脂酸合成系統(tǒng)相似，但沒(méi)有以脂酰載體蛋白為核心的多酶復(fù)合體系。第35頁(yè),共47頁(yè)，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(dòng)物組織中最常見(jiàn)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(guò)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月哺乳動(dòng)物體內(nèi)不能自己合成具有多個(gè)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(dòng)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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月(三)脂肪的合成第38頁(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月第39頁(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，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(yè),共47頁(yè)，星期六，2024年，5月（CDP乙醇胺或CD