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生物化学---第10章-脂类代谢.ppt
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1、第10章 脂类代谢脂类脂类不不溶于水,但能溶于非极性有机溶剂。溶于水,但能溶于非极性有机溶剂。脂类脂类脂肪脂肪可变脂可变脂磷脂磷脂糖脂糖脂固醇固醇基本脂基本脂脂肪(三酰甘油)脂肪(三酰甘油)1分子甘油和分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。分子脂肪酸结合而成的酯。脂肪酸脂肪酸饱和脂肪酸饱和脂肪酸:软脂酸(软脂酸(16C)、)、硬脂酸(硬脂酸(18C)不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含含1个个双键(油酸)双键(油酸)含含2个个双键(亚油酸)双键(亚油酸)含含3个个双键(亚麻酸)双键(亚麻酸)含含4个个双键(花生四烯酸)双键(花生四烯酸)第节脂肪的分解代谢第节脂肪的分解代谢脂肪脂肪甘油甘油脂肪酸脂肪酸脂肪酶
2、脂肪酶一、脂肪的消化和吸收一、脂肪的消化和吸收CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=H2OR3COOH脂肪酶O=O=-CH2OH HCOHCH2OHCH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶-限速步骤,磷酸化的脂肪酶有活性,动物的脂肪酶存限速步骤,磷酸化的脂肪酶有活性,动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中,而植物的脂肪酶存在脂体、油体及在于脂肪细胞中,而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。乙醛酸循环体中。二、甘油的代谢二、甘油的代谢甘油激酶甘油激酶
3、存在于肝脏细胞存在于肝脏细胞CH2OH HCOHCH2OH-ATPADP+Pi甘油激酶CH2OH HCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OH C=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖EMPCH3 C=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2O 糖代谢与脂代谢通过糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮或磷酸二羟丙酮或3磷酸甘油醛磷酸甘油醛联系联系起来。起来。动物的脂肪细胞中无甘油激酶,则甘油需要经血液运到动物的脂肪细胞中无甘油激酶,则甘油需要经血液运到 肝细胞中进行氧化分解。肝细胞中进行氧化分解。三、脂肪酸的分解代谢三、脂肪酸的分解代
4、谢饱和脂肪酸的氧化分解饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v单不饱和脂肪酸的氧化分解单不饱和脂肪酸的氧化分解v多不饱和脂肪酸的氧化分解多不饱和脂肪酸的氧化分解 奇数奇数C C原子原子脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解(一)(一)-氧化作用氧化作用饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的位位C C原子发生氧化,碳链在原子发生氧化,碳链在位位C C原子与原子与位位C C原子间发生断裂,每次生成一个乙酰原子间发生断裂,每次生成一个乙酰CoACoA和较原来少二个碳单位的脂肪酸,这个
5、不断和较原来少二个碳单位的脂肪酸,这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化。氧化。脂肪酸在氧化分解时,碳链的断裂发生在脂脂肪酸在氧化分解时,碳链的断裂发生在脂肪酸的肪酸的与与-位之间;位之间;脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2 2个碳原个碳原子;子;偶数或奇数碳、饱和或不饱和脂肪酸的主要偶数或奇数碳、饱和或不饱和脂肪酸的主要分解方式分解方式;-氧化在氧化在线粒体线粒体中进行。中进行。1 1、脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞后,首先在线粒体外或胞浆中被活化,形成脂肪酸进入细胞后,首先在线粒体外或胞浆中被活化,形成脂酰脂酰CoACoA
6、,然后进入然后进入线粒体基质线粒体基质进行氧化。进行氧化。总反应:总反应:脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶2、脂酰脂酰CoA转运入线粒体转运入线粒体载体载体肉碱肉碱 脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶和和脂酰肉毒碱转移酶脂酰肉毒碱转移酶I I是脂是脂肪酸氧化的限速酶。肪酸氧化的限速酶。v -氧化在线粒体基质中进行,而脂肪酸第一步活化在胞液中,脂酰CoA(10C以上)不能进入线粒体,后面的步骤发生在线粒体中,所以涉及特殊的 转运机制来帮助跨膜。脂酰肉毒碱脂酰肉毒碱肉毒碱肉毒碱脂酰脂酰COACOA脂酰肉毒碱脂酰肉毒碱载载 体体(移移位位酶酶)肉毒碱肉毒碱胞质一侧胞质一侧内膜外侧内膜外侧内膜内侧内膜内
7、侧线粒体基线粒体基质一侧质一侧COA脂酰脂酰COA-氧化氧化氧化氧化肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转移酶肉毒碱脂酰基转移酶3 3、-氧化的反应过程氧化的反应过程l脱氢、水化、再脱氢、硫解脱氢、水化、再脱氢、硫解四步反应;四步反应;反应产物:反应产物:1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 少少2 2个碳的脂酰个碳的脂酰CoACoA反复进行,直至全部变成反复进行,直至全部变成乙酰乙酰CoACoA。脱氢脱氢脂酰脂酰CoACoA,-烯脂酰烯脂酰CoACoA水合水合,-烯脂酰烯脂酰CoACoAL L(+)-(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA2 2再脱氢再脱氢此脱氢酶具有立体专一性,只催化此
8、脱氢酶具有立体专一性,只催化L(+)-L(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA的脱氢。的脱氢。-羟脂酰羟脂酰CoACoA-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解硫解-氧化是重点,氧化是重点,氧化对象是脂酰,氧化对象是脂酰,脱氢加水再脱氢,脱氢加水再脱氢,硫解切掉两个碳,硫解切掉两个碳,产物乙酰产物乙酰CoACoA,最后进入最后进入TCATCA。记忆方法记忆方法-氧化的反应历程氧化的反应历程RCH2CH2COOHRCH2CH2COSCOA(脂酰(脂酰COA)-RCH=CHCOSCOA(2反式烯脂反式烯脂酰酰COA)-RCH-CH2COSCOAOH(L-羟脂酰羟脂酰COA)RC-CH2COSCOAO=(-酮脂酰酮
9、脂酰COA)R-CSCOA+CH3-CSCOAO=O=继续继续-氧化氧化脂酰脂酰CoA脱脱H酶(酶(3种)种)脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰CoACoA、NADHNADH和和FADHFADH2 2。生成的。生成的ATPATP数量为:数量为:以软脂酸(以软脂酸(16C16C)为例计算其完全氧化所生成的)为例计算其完全氧化所生成的ATPATP分子数:分子数:4 4、脂肪酸、脂肪酸-氧化产生的能量氧化产生的能量经过经过7次循环,产生次循环,产生7个个NADH,7个个FADH2,8分子乙酰分子乙酰CoA。5、脂肪酸脂肪酸-氧化的生理意义氧化的生理意义(1 1)为机体供能)为机体供
10、能 脂肪酸的完全氧化为机体生命活动提供比糖氧脂肪酸的完全氧化为机体生命活动提供比糖氧脂肪酸的完全氧化为机体生命活动提供比糖氧脂肪酸的完全氧化为机体生命活动提供比糖氧化更多的能量。化更多的能量。化更多的能量。化更多的能量。(2 2)为生物合成提供原料)为生物合成提供原料 -氧化的产物乙酰氧化的产物乙酰氧化的产物乙酰氧化的产物乙酰CoACoACoACoA可以作为合成脂肪酸、可以作为合成脂肪酸、可以作为合成脂肪酸、可以作为合成脂肪酸、酮体和某些氨基酸的原料。酮体和某些氨基酸的原料。酮体和某些氨基酸的原料。酮体和某些氨基酸的原料。(3 3)为机体供水)为机体供水 -氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需
11、要。氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需要。氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需要。氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需要。(二)脂肪酸的其它氧化方式(二)脂肪酸的其它氧化方式-氧化氧化:动物体肝脏的微体或某些细菌中,:动物体肝脏的微体或某些细菌中,C C10 10 或或C C1111脂肪酸的碳链末端碳原子(脂肪酸的碳链末端碳原子(-碳原子)可以碳原子)可以先被氧化,形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,先被氧化,形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,可以从分子的任何一端进行可以从分子的任何一端进行-氧化。氧化。-氧化:氧化:脂肪酸的脂肪酸的-碳被氧化成羟基,生成碳被氧化成羟基,生成-羟基酸。羟基酸。
12、-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。一个碳原子的脂肪酸。(三)不饱和脂肪酸的氧化三)不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化 顺顺反烯反烯脂酰脂酰CoA异构酶异构酶多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化 顺顺反烯脂酰反烯脂酰CoA异构酶异构酶-羟脂酰羟脂酰CoA差向异构酶差向异构酶乙酰乙酰COACOA的可能去路的可能去路1、TCA CO2+H2O+能量能量2、乙醛酸循环乙醛酸循环 糖异生糖异生 生糖生糖3、脂肪酸、固醇等合成的原料脂肪酸、固醇等合成的原料4、生成酮体生成酮体在动物肝、肾脏中有可能产生在动物肝、肾脏中有可能产生
13、乙酰乙乙酰乙酸酸、D-D-羟丁酸羟丁酸和和丙酮丙酮(酮体)(酮体)。四、酮体代谢四、酮体代谢过多的乙酰过多的乙酰CoACoA形成酮体。形成酮体。乙酰乙酸、乙酰乙酸、-羟羟丁酸和丙酮丁酸和丙酮统称统称酮体酮体记忆方法记忆方法酮体一家兄弟三,丙酮还有乙乙酸,酮体一家兄弟三,丙酮还有乙乙酸,再加再加-羟丁酸,生成部位是在肝,羟丁酸,生成部位是在肝,肝脏生酮肝不用,体小易溶往外送,肝脏生酮肝不用,体小易溶往外送,容易摄入组织中,氧化分解把能供。容易摄入组织中,氧化分解把能供。酮体的作用酮体的作用1.某些器官的主要燃料分子。某些器官的主要燃料分子。2.水溶性的乙酰基单位的可转运形式。水溶性的乙酰基单位的
14、可转运形式。3.具有调节作用。具有调节作用。一、一、磷酸甘油的生成磷酸甘油的生成甘油酯水解甘油酯水解 甘油甘油 磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油激酶甘油激酶磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶NADH+H+第第2节脂肪的合成代谢节脂肪的合成代谢1、来自脂肪的水解、来自脂肪的水解2、来自来自EMPEMP途径途径二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成(一)饱和脂肪酸的合成(一)饱和脂肪酸的合成(二)脂肪酸碳链的延长(二)脂肪酸碳链的延长(三)不饱和键的形成(三)不饱和键的形成过程:过程:(一)饱和脂肪酸从头合成(一)饱和脂肪酸从头合成 动物:细胞质动物:细胞质 植物:叶绿体和前质体植物:叶绿
15、体和前质体碳源:碳源:乙酰乙酰CoA合成场所:合成场所:1、乙酰、乙酰CoA的转运的转运乙酰乙酰CoACoA的来源的来源 糖分解代谢(丙酮酸氧化脱羧)糖分解代谢(丙酮酸氧化脱羧)氨基酸氧化氨基酸氧化 脂肪酸降解脂肪酸降解 反刍动物瘤胃中的乙反刍动物瘤胃中的乙 酸、丁酸等转变酸、丁酸等转变乙酰乙酰CoACoA的转运的转运柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭柠檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体基质线粒体基质胞液胞液三羧酸载体三羧酸载体柠檬酸草酰乙酸乙酰乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi柠檬酸裂解酶苹果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+
16、CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸氧化氨基酸氧化苹果酸脂肪酸合成脂肪酸合成苹苹果果酸酸酶酶草酰草酰乙酸乙酸2、丙二酸单酰、丙二酸单酰CoA的形成的形成 乙酰乙酰CoACoA:合成原料:合成原料 二碳单位的直接供体:丙二酸单酰二碳单位的直接供体:丙二酸单酰CoACoA乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶(大肠杆菌)(大肠杆菌)生物素羧化酶,生物素羧化酶,BC生物素载体蛋白,生物素载体蛋白,BCCPBCCP羧基转移酶,羧基转移酶,CT乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶脂肪酸合成的脂肪酸合成的限速酶限速酶CH3-CSCOA+HCO3-+H+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=
17、+ADP+Pi乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶作作 用用 机机 制制(柠檬酸正调节,软脂酰(柠檬酸正调节,软脂酰CoACoA变构抑制)变构抑制)ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2+ADPBCCP-CO2+CH3-CSCOA=O羧基转移酶羧基转移酶HOOC-CH2-CSCOA+BCCPBCCP:biotin carboxyl carrier protion生物素生物素羧基载体蛋白羧基载体蛋白O+HCO+HCO3 3-生物素生物素-酶酶CO2-CO2-生物素生物素-酶酶biotin carboxylaseTrans-carboxylase丙丙二
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- 生物化学 10 代谢
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