基础生物化学第7章.ppt

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,-,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。,脂 类 代 谢,脂 类 代 谢,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,乙醛酸循环,第五节,磷脂和糖脂的代谢,第六节,胆固醇的代谢,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,COR,1,COR,2,COR,3,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,一、脂类的消化和吸收,1、脂类的消化,2、脂类的吸收,二、脂类的转运和脂蛋白的作用,乳麋微粒（,CM）,极低密度脂蛋白,VLDL,低密度脂蛋白,LDL,高密度脂蛋白,HDL,脂蛋白的种类,脂类的消化吸收和运转,脂 肪 的 分 解 代 谢,三、脂肪酸的分解代谢,-,氧化作用,-,氧化作用,-,氧化作用,一、,脂 肪 的 水 解,二、,甘 油 的 转 化,不饱和,及,奇数碳链,脂肪酸的氧化,五、,酮体的代谢,CH,3,-(CH,2,),n,-,CH,2,-,CH,2,-COOH,脂肪的酶促水解,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,饱和脂肪酸的,-,氧化作用,（3）,-,氧化过程中能量的释放及转换效率,2、,氧化过程,1、,-,氧化作用的概念及试验证据,（,1）,脂肪酸的活化和转运,（,2）,-,氧化的生化过程,-,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,-,氧化学说,。,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的,-,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,-,氧化。,-CH,2,-(CH,2,),2n+1,-COOH,-CH,2,-(CH,2,),2n,-COOH,-,COOH,（,苯甲酸）,-,CH,2,COOH,（,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,O,R-C-OH,+,CoA-S,H,脂酰,C,oA,合成酶,O,R-C-,SCoA,ATP,AMP+,PPi,b、,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+(CH,3,),3,CH,2,HO-CH,2,COO-,肉毒碱,酯酰肉毒碱,O,R-C,N+(CH,3,),3,CH,2,-O-CH,2,COO-,酯酰肉毒碱,CoASH,O,R-C-S-CoA,O,R-C-OH,ATP,CoASH,ADP+,PPi,CoASH,肉毒碱,O,R-C-S-CoA氧化,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,-,氧化的生化历程,a、,脱氢,b、,水化,c、,再脱氢,R-,CH=CH,-C-,SCoA,R-,CH,2,-,CH,2,CSCoA,OH,O,R-,CH-,CH,2,C,SCoA,O,O,R-,C-,CH,2,C,SCoA,O,R-,C,ScoA,O,CH,3,C,SCoA,|,+,|,d、,硫解,|,|,-,氧化的主要生化反应,酯酰,CoA,脱氢酶,脂酰,CoA,R,C,H,2,CH,2,C-,SCoA,R,C,H=CH-C-,SCoA,-,烯脂酰,CoA,O,R-,C,ScoA,脂酰,CoA,O,CH,3,C,SCoA,乙酰,CoA,|,|,+2,-烯酰,CoA,水化酶,-,羟脂酰,CoA,脱氢酶,硫解酶,H,2,O,CoASH,NAD,+,NADH,FAD,FADH,2,OH O,R,C,HCH,2,C,ScoA,-,羟脂酰,CoA,|,O O,R,C,CH,2,C-,SCoA,-,酮酯酰,CoA,|,氧化的生化历程,乙酰,CoA,FAD,FADH,2,NAD,+,NADH,R,C,H,2,CH,2,CO-,SCoA,脂酰,CoA,脱氢,酶,脂酰,CoA,-,烯脂酰,CoA,水化酶,-,羟脂酰,CoA,脱氢酶,-,酮酯酰,CoA,硫,解酶,R,C,HOHCH,2,CO,ScoA,R,C,O,CH,2,CO-,SCoA,R,C,HCH-CO-,SCoA,+,CH,3,CO,SCoA,R-CO,ScoA,H,2,O,CoASH,TCA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,ATP,H,2,0,呼吸链,H,2,0,呼吸链,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,-,氧化过程中能量的释放及转换效率,净,生成：131 2=,129,ATP,例：软脂酸,7次,-,氧化,8,乙酰,CoA,CH,3,(CH2),14,COOH,7,NADH,7,FADH,2,12 ATP,3 ATP,2 ATP,96 ATP,21 ATP,14 ATP,131 ATP,能量转换率,40,脂肪酸的,-,氧化作用,脂肪酸氧化作用发生在,-,碳原子上，,分解出,CO,2,，,生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为,-,氧化作用。,R,CH,2,COO,-,R,CH(OH),COO,-,R,CO,COO,-,R,COO,-,CO,2,O,2,NAD,+,NADH+H,+,NAD,+,NADH+H,+,R,CH(OOH),COO,-,（,氢过氧脂狻）,CO,2,R,CHO,O,2,NAD,+,NADH+H,+,过氧化,羟化,脂肪酸的,氧化作用,脂肪酸的,-,氧化指脂肪酸在混合功能氧化酶等酶的催化下其末端甲基（,-,端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成,，-,二羧酸的过程,。,CH,3,(CH,2,)n COO,-,HOC,H,2,(CH,2,)n COO,-,OHC,(CH,2,)n COO,-,-,OOC,(CH,2,)n COO,-,O,2,NAD(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,油酰基,的,氧化作用,油酰基,CoA（,9,18：1）,CH,3,(CH,2,),7,CH=CH,-CH,2,(CH,2,),6,CO-CoA,OH,CH,3,(CH,2,),7,CH,2,-C-CH,2,-CO-CoA,H,6CH,3,-CO-CoA,CH,3,(CH,2,),7,CH,2,-C=,CH-CO-CoA,H,H,2,-反-,十二碳烯酰,CoA,-,氧化,三次循环,烯酯酰,CoA,异构酶,烯酯酰,CoA,水化酶,再,开始,-,氧化,CH,3,(CH,2,),7,-,C=C,-CH,2,-,CO-CoA,3,-顺-,十二碳烯酯酰,CoA,H,H,乙醛酸循环,1、,乙醛酸循环的,生化历程,4、,脂肪代谢和糖代谢的关系,3、,乙醛酸循环的,生理意义,植物种子萌发的脂肪转化为糖(自学),2、,乙醛酸循环,总反应式及其糖异生的关系,CoASH,柠檬酸合成酶,顺,乌头酸酶,乙醛酸循环反应历程,NAD,+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,O,CH,3,-C,SCoA,CoASH,OCH,3,-C,SCoA,COO,-,CH2,CH2,COO,-,琥珀酸,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成,酶,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,2,乙酰,CoA,+NAD,+,琥珀酸,+2,CoASH+NADH+H,+,草酰乙酸,糖异生,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,ATP、,CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰,CoA,琥珀酰,CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶三羧酸循环,ATP、CO,2,生物素,CoB,12,酮体的代谢,酮体的,生成,酮体的,分解,生成酮体的意义,脂肪酸,-,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、,-,羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰,CoA（,HMGCoA,）,脂肪酸,硫解酶,2CH,3,COSCoA,CH,3,COCH,2,COSCoA,乙酰乙酰,CoA,HOOCCH,2,-C-CH,2,COSCoA,|,CH,3,OH,|,HMGCoA,裂解酶,HMGCoA,合成酶,CH,3,COSCoA,CoASH,-氧化,CH,3,COCH,2,COOH,CH,3,CHOHCH,2,COOH,乙酰乙酸,丙酮,-羟丁,酸,脱氢酶,CO,2,NADH+H,+,NAD,+,CH,3,COCOOH,脱羧酶,CoASH,酮体的分解,乙酰乙酰,CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H,+,NAD,+,乙酰,CoA,2,-羟丁,酸,琥珀酸,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,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,脂肪酸的生物合成,1、,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,（1）,乙酰,CoA,运转柠檬酸循环,（2）,脂肪酸生物合成的反应历程,（3）,脂肪酸合成酶复合体系,和,脂酰基载体蛋白,(,acyl,carrier protein,ACP),乙酰,CoA,从线粒体内至胞液的运转,丙二酸单酰,COA,的形成,：,|,O,HOOC-CH,2,-C-S-CoA,丙二酸,单酰,CoA,O,CH,3,C-SCoA,乙酰,CoA,|,+,ATP,HCO,3,-,ADP+Pi,乙酰,CoA,羧化酶,生物素,羧基基载体蛋白,上生物素转移羧基的模式图,CO,2,COO,-,脂酰基载体蛋白,(,ACP),的,辅基结构,CH2-Ser-,ACP,HS,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,A,HS,4-磷酸泛酰巯基乙胺,乙酰,ACP,的形成,：,O,CH,3,C-SACP+,酶-,SH,O,CH,3,C-SCoA,|,ACP,CoA,O,CH,3,C-SACP,|,乙酰转酰酶,|,O,CH,3,C-S-酶,|,丙二酸单酰,ACP,的形成,：,|,O,HOOC-CH,2,-C-S-CoA,丙二酸,单酰,CoA,O,CH,3,C-SCoA,乙酰,CoA,|,+,ATP,HCO,3,-,ADP+Pi,|,O,HOOC-CH,2,-C-,S-ACP,丙二酸单酰,ACP,ACP,CoA,乙酰,CoA,羧化酶,生物素,脂肪酸合成酶系结构模式,中央巯基,SH,外围巯基,SH,ACP,乙酰,CoA:ACP,转移酶,丙二酸单酰,CoA:ACP,转移酶,-,酮脂酰-,ACP,合酶,-,酮脂酰-,ACP,还原酶,-,羟脂酰-,ACP,脱水酶,烯脂酰-,ACP,还原酶,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,O,R-,C,S,ACP,O,CH,3,CS,ACP,|,+,|,e、,还原,OH,O,R-,CH-,CH,2,CS,ACP,O,O,R-,C-,CH,2,-,CS,ACP,R-,CH=CH,-C-S,ACP,|,R-,CHCH,2,-,C-S,ACP,|,软脂酸合成的反应流程,CH,3,CO-,S,HOOCCH,2,CO-,S,CH,3,CHCH,2,CO-,S,SH,OH,SH,SH,CH,3,CH=CHCO-,S,SH,SH,SH,O,CH,3,C-,S,|,SH,NADP,+,NADPH,HSCoA,乙酰,SCoA,丙二单酰,-,SCoA,CoASH,NADP,+,NADPH,H,2,O,CO,2,软脂酸,H,2,O,进位,链的,延伸,水解,O,CH,3,C-,S,|,SH,CH,3,COCH,2,CO-,S,SH,CH,3,CH,2,CH,2,CO-,S,SH,丁酰,CoA,CH,3,CH,2,CH,2,C-SACP,O,CH,3,COCH,2,C-,SACP,-,酮丁酰,ACP,|,O,CH,3,CSACP,乙酰,ACP,|,+,-,羟丁酰,ACP,脱水酶,-,酮丁酰,ACP,还原酶,NAD P,+,NADPH,CoASH,O,O,HO-C-CH,2,C-S-ACP,丙二酸单酰-,ACP,|,|,OH O,CH,3,-CH-CH,2,-C-S-ACP,-,羟丁酰-,ACP,|,|,O,CH,3,CH CH-C-S-ACP,=,-,烯丁酰,ACP,|,H,2,O,-,烯丁酰,ACP,还原酶,NADP,+,NADPH,缩合酶,脂肪酸生物合成的反应历程,-,烯丁酰,ACP,CH,3,C,OCH,2,C0-S,ACP,丁酰,ACP,CH,3,C,H(OH),CH,2,C0-S,ACP,CH,3,C,H=,CH,2,C0-S,ACP,CH,3,C,H,2,CH,2,C0-S,ACP,-,酮丁酰,ACP,-,羟丁酰,ACP,CH3CO,CoA,CH3CO,ACP,HOOCCH,3,CO,ACP,H,OOC,CH,3,CO,CoA,CH3CO,CoA,CO,2,+,ACP,C,2,C,2,C,2,C,2,C,2,C,2,NADPH,NAD P,+,NADP,+,NADPH,H,2,O,CH,3,(CH,2,),14,C0-S,ACP,+,CO,2,ACP,线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长,（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是,-,氧化逆过程。,（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。,脂肪酸碳链延长的不同方式,细胞内进行部位,动物 植物,线粒体 内质网 叶绿体、前质体 内质网,加入的一碳单位,酯酰基载体,电子供体,乙酰,CoA,丙二酸,单酰,CoA,丙,二酸单酰,CoA,CoA CoA ACP,NAD(P)H NADPH,NADPH,不,明确,不饱和脂肪酸的合成,(1),需氧途径,（2）,厌氧途径,是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成,、-羟葵酰-,ACP,时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-稀葵酰-,ACP，,在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的,单不饱和脂肪酸。,NADPH+H,+,NADP,+,FAD,2Fe,去饱和酶,RCH,2,-CH,2,-,RCH,CH-,2e,2e,2e,2e,O,2,+4H,+,2H,2,O,4e,（黄素蛋白）,动：细胞色素,b,5zh,植：铁硫蛋白,三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,二酰甘油酯酰转移酶,磷酸酶,动植物中不饱和脂肪酸合成的比较,脂肪酸的,氧化和从头合成的异同,磷脂和糖脂的降解与合成,1、,磷脂,的,降解,2、,磷脂的生物合成,3、,糖脂的合成,与,分解,磷脂酶的作用部位,磷脂酶,C,磷脂酶,D,磷脂酶,A,2,(B,2,),磷脂酶,A,1,(B,1,),乙醇胺和胆碱的活化,HOCH,2,CH,2,NH,2,HOCH,2,CH,2,N(CH,3,),3,OCH,2,CH,2,NH,2,磷酸乙醇胺,CDP-OCH,2,CH,2,NH,2,CDP-,乙醇胺,乙醇胺激酶,CTP:,磷酸乙醇胺胞苷转移酶,ATP,ADP,CTP,PPi,胆碱激酶,ATP,ADP,OCH,2,CH,2,N(CH,3,),3,CDP-OCH,2,CH,2,N(CH,3,),3,CDP-,胆碱,CTP:,磷酸胆碱胞苷转移酶,CTP,PPi,P,P,磷脂酰,乙醇胺和,磷脂酰,胆碱的合成,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）CDP-,乙醇胺,CMP,磷脂酰胆碱（脑磷脂）,葡萄糖,3-磷酸甘油,磷脂酸,1，2-甘油二酯,脂酰,CoA,CoA,CDP-,胆碱,CMP,甘油三酯,2,RCOCoA,2 CoA,Pi,转酰酶,磷酸酯酶,转移酶,1、糖脂的合成,2、糖脂的分解,糖脂的代谢,胆固醇的代谢,一、,胆固醇的合成,二、,胆固醇的转化,胆固醇合成,同位素示踪实验证明，复杂的胆固醇分子能在动物体内由小分子物质乙酸缩合而成，乙酰,CoA,为合成胆固醇的原料,。,胆固醇的转化,动物体内胆固醇可转变成类固醇如：孕酮、肾上腺皮质激素、雌激素、,VitD3,胆酸等。,问答题,1、,从以下几方面,比较饱脂肪酸的,-,氧化与生物合成的异同,：反应的亚细胞定位，酰基载体，,C2,单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。,2、简述油料作物种子萌发脂肪转化成糖的机理。,名词解释,氧化,氧化,氧化,ACP,乙醛酸循环,脂肪酸,氧化和从头合成的关系,a.,两条途径运行方向相反,氧化：每经历一次,脱氢、加水、脱氢、裂解,的循环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰,CoA。,从头合成：每经历一次,缩合、还原、脱水、还原,的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。,b.,两条途径的中间产物基本相同,