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1、脂代谢脂代谢授课人：赵国芬授课人：赵国芬重重点点甘油的代谢甘油的代谢脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化脂肪酸的从头合成脂肪酸的从头合成难难点点脂肪酸合成酶多酶复合体及其催化脂肪酸合成酶多酶复合体及其催化机理机理脂肪酸合成与分解酶系脂肪酸合成与分解酶系 引引 言言 1、脂肪脂肪类脂类脂磷脂磷脂胆固醇胆固醇胆固醇酯胆固醇酯脂脂类类2、脂脂类类的的生生理理功功能能类脂是组成细胞的类脂是组成细胞的必要成分必要成分供能供能脂类的其它脂类的其它功能功能保护和固保护和固定内脏定内脏 保护体温保护体温 营养、代营养、代谢及调节谢及调节功能功能 第一节第一节 脂肪的降解脂肪的降解一、脂肪的水解一、脂肪的水解脂肪动员脂肪动
2、员脂脂肪肪脂酶脂酶激素敏感激素敏感进入进入血液血液到各到各部位部位进行进行各自各自的代的代谢谢甘油甘油脂脂肪肪酸酸肾上腺素、胰高血肾上腺素、胰高血糖素糖素(+)胰岛胰岛素素(-)二、甘油的分解与转化二、甘油的分解与转化CH2OHCH1CH2OHHO甘油甘油ATPADP甘油激酶甘油激酶（肝、肾、肠）肝、肾、肠）CH2OHCHCH2OHO3-3-磷酸甘油磷酸甘油P磷脂磷脂NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2O O磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛CHOCHCH2O HOP二氧化碳二氧化碳(CO2)+H2O糖氧化糖氧化G脂肪脂肪三、脂肪酸的氧化分解
3、三、脂肪酸的氧化分解（一）、一）、饱和脂肪酸的氧化饱和脂肪酸的氧化（二）、（二）、奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化（三）、单不饱和脂肪酸的氧化（三）、单不饱和脂肪酸的氧化（四）、多不饱和脂肪酸的氧化（四）、多不饱和脂肪酸的氧化（五）、多不饱和脂肪酸的过氧化（五）、多不饱和脂肪酸的过氧化（一）饱和脂肪酸的一）饱和脂肪酸的 氧化氧化氧氧化化的的发发现现19041904年，年，KnoopKnoop用实验证实的用实验证实的脂肪酸的分解是每次降解脂肪酸的分解是每次降解二碳单位二碳单位的片段。的片段。狗食狗食苯环苯环标记标记奇数奇数碳原子脂肪酸碳原子脂肪酸尿液排出尿液排出苯苯甲酸衍生物甲酸衍生
4、物狗食狗食苯环苯环标记标记偶偶数碳原子脂肪酸数碳原子脂肪酸尿液排出尿液排出苯苯乙酸衍生乙酸衍生说明说明1.1.脂肪酸活化为脂酰脂肪酸活化为脂酰CoACoA（胞液）胞液）位于内质网和线粒体外膜上位于内质网和线粒体外膜上RCOOH脂肪酸脂肪酸+CoASH脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶RCOSCoA脂酰脂酰CoACoAATPAMP+PPiH2O2Pi2.2.脂酰脂酰CoACoA进入线粒体进入线粒体脂酰脂酰CoACoA分子大，不能进入线粒体必须由分子大，不能进入线粒体必须由肉碱肉碱运载运载反应由反应由肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶(CAT-(CAT-和和CAT-CAT-llll)催化：催化：(CH3)
5、3N+CH2CH CH2COOHOH肉碱肉碱RCO-SCoACoA-SH(CH3)3N+CH2CH CH2COOHRCO-O 脂酰肉碱脂酰肉碱肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶肉碱转运脂酰辅酶肉碱转运脂酰辅酶A A 进入线粒体进入线粒体CAT-是是-氧化氧化的限速酶，的限速酶，丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 是强烈有竞争性抑制剂是强烈有竞争性抑制剂3.3.脂酰脂酰CoACoA的的-氧化过程氧化过程烯脂酰烯脂酰COACOA水合酶水合酶脱氢、加水、脱氢、硫解脱氢、加水、脱氢、硫解重复重复氧化的概念氧化的概念 脂酰基在脂酰基在与与-碳原子之间断裂，碳原子之间断裂，生成一分子乙酰生成一分子乙酰COA和一分子少和
6、一分子少2个个碳的脂酰碳的脂酰COA的过程，为一次的过程，为一次-氧化。氧化。4 4、-氧化和氧化和-氧化氧化 脂酰基在脂酰基在碳上发生氧化，生成碳上发生氧化，生成一分子一分子COCO2 2和和一分子一分子少少1 1个碳的脂酰个碳的脂酰COACOA的过程，或生成的过程，或生成羟脂酰羟脂酰COACOA的过程。脂肪酸这种氧化方式称为的过程。脂肪酸这种氧化方式称为-氧化。氧化。+CO2少一个碳的少一个碳的脂酰脂酰COA 脂酰基在非羧基碳上发生氧化，生成脂酰基在非羧基碳上发生氧化，生成脂二酸脂二酸单酰单酰COACOA的过程。脂肪酸这种氧化方式称为的过程。脂肪酸这种氧化方式称为-氧氧化。化。然后两端再进
7、行然后两端再进行-氧化，速度要快得多。氧化，速度要快得多。CH2RCOSCoAHOOCRCOSCoA5、脂肪酸氧化释放能量、脂肪酸氧化释放能量 1 1分分子子软软脂脂酸酸(16C)(16C)活活化化生生成成的的软软脂脂酰酰 CoACoA 经经7 7次次-氧化氧化.总反应式如下总反应式如下:软脂酰软脂酰CoA+7FAD+7NAD+7CoA-SH+7H2O 8乙酰乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)1 1分子软脂酸彻底氧化共生成分子软脂酸彻底氧化共生成:(1.5(1.57)+(2.57)+(2.57)+(107)+(108)=1088)=108分子分子ATPATP 减去脂肪酸活化时消耗减
8、去脂肪酸活化时消耗 ATP ATP 的的 2 2 个高能磷个高能磷酸键净生成酸键净生成 106 106 分子分子ATPATP。能量利用效率问题能量利用效率问题1 1克棕榈酸彻底氧化分解释放的能量克棕榈酸彻底氧化分解释放的能量为为23402340千卡千卡1 1克克ATPATP的能量为的能量为8 8千卡千卡能量利用效率为：能量利用效率为：1068/234036高高（二（二）奇数碳原子脂肪酸的氧化）奇数碳原子脂肪酸的氧化丙酰丙酰COA羧化酶羧化酶甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰COA消旋酶消旋酶甲基丙二酸单甲基丙二酸单酰酰COA变位酶变位酶VB12L-L-甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰COACOAD-D-
9、甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰COACOA丙酰丙酰COACOA琥珀酰琥珀酰COACOA糖代谢糖代谢单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化（三）单不饱和脂肪酸的氧化（三）单不饱和脂肪酸的氧化(四四)多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化（五）（五）多不饱和脂肪酸的过氧化多不饱和脂肪酸的过氧化 体内产生的氧自由基，能攻击生物膜及体内产生的氧自由基，能攻击生物膜及血浆脂蛋白磷脂中的多不饱和脂肪酸，引血浆脂蛋白磷脂中的多不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化作用发脂质过氧化作用，即在多不饱和脂肪酸即在多不饱和脂肪酸中发生的一种自由基链式反应。中发生的一种自由基链式反应。四、乙醛酸循环四、乙醛酸循环存在于许多存
10、在于许多细菌细菌、藻类藻类和某些正在和某些正在萌萌发的高等植物种子发的高等植物种子的专化组织里。的专化组织里。在在乙醛酸体乙醛酸体（乙醛酸循环体）中进行。（乙醛酸循环体）中进行。可以看作是可以看作是TCA的旁路。的旁路。两种有别于两种有别于TCA循环的酶：循环的酶：异柠檬酸裂合酶（异柠檬酸裂合酶（isocitrate lyase）苹果酸合酶（苹果酸合酶（malate synthase）。）。1、概述、概述草酰乙酸草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶乙酰辅酶A)苹果酸苹果酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-酮酮戊二酸戊二酸异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸延胡索酸2H2H
11、H返回返回HOOCCHOCH2COSoA乙醛酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶苹果酸合成酶2、乙醛循环过程、乙醛循环过程3、乙醛酸循环生理意义、乙醛酸循环生理意义乙醛酸循环在乙醛酸循环在植物种子萌发过程中植物种子萌发过程中具有特具有特别重要的意义。别重要的意义。它将贮存在种子中的甘油三酯通于乙酰它将贮存在种子中的甘油三酯通于乙酰CoA转变为葡萄糖，并由此衍生出多方面转变为葡萄糖，并由此衍生出多方面的作用。的作用。提供了最初光合暗反应中固定提供了最初光合暗反应中固定CO2的糖的糖载体；载体；提供了合成蛋白质、核酸等重要物质的提供了合成蛋白质、核酸等重要物质的碳架。碳架。第二节 脂肪
12、酸及脂肪的合成脂肪酸及脂肪的合成一、软脂酸的从头合成一、软脂酸的从头合成二、脂肪酸碳链的延长二、脂肪酸碳链的延长三、不饱和脂肪酸的的合成三、不饱和脂肪酸的的合成四、脂肪的合成四、脂肪的合成五、脂肪酸合成的调节五、脂肪酸合成的调节一、软脂酸的从头合成一、软脂酸的从头合成第二节第二节 脂肪酸及脂肪的合成脂肪酸及脂肪的合成1、合成部位、合成部位2、合成原料、合成原料3、乙酰、乙酰COA的运转的运转4、合成过程、合成过程5、从头合成与、从头合成与氧化比较氧化比较多种组织的多种组织的胞浆胞浆中均含有脂肪酸合成酶系。中均含有脂肪酸合成酶系。肝脏肝脏是人体合成脂肪酸的主要部位，其合成是人体合成脂肪酸的主要部
13、位，其合成能力最强，约比脂肪组织大能力最强，约比脂肪组织大8 89 9倍。倍。1.1.合成部位合成部位第二节 脂肪酸及脂肪的合成脂肪酸及脂肪的合成线粒体线粒体细胞质细胞质乙酰乙酰COA糖氧糖氧化解化解脂肪脂肪酸酸氧化氧化氨基酸氧氨基酸氧化分解化分解柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭乙酰乙酰COAFAATPATP、NADPHNADPH、HCOHCO3 3-(二二氧氧化化碳碳)及及MnMn2+2+等。等。2.2.合成原料来源合成原料来源消化道吸收消化道吸收乙酸乙酸反刍动反刍动物？物？单胃动物单胃动物线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体基质 内膜内膜内膜内膜 胞液胞液胞液胞液HSCoAHSCoA柠檬酸柠檬酸柠檬酸
14、柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶H H2 2O+O+乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoAHSCoAHSCoA+ATPATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA+ADP+Pi+ADP+Pi 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸NADH+HNADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸 NADNAD+柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸苹果酸酶苹果酸酶苹果酸酶苹果酸酶 NADP NADP+NADPH+HNADPH+H+CO+CO2 2 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸N
15、AD+NADH+H+苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 3.3.乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA转运出线粒体：转运出线粒体：转运出线粒体：转运出线粒体：ADP+PiADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATPATP+CO+CO2 24 4、合成过程、合成过程（1）乙酰）乙酰CoA羧化酶羧化酶（2）脂肪酸合成酶系统）脂肪酸合成酶系统（3）软脂酸的合成）软脂酸的合成（1）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoA的合成：的合成：长链脂酰长链脂酰CoACoA-柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸+原核生物的脂肪酸合成酶系原核生物的脂肪酸合成酶系HSHS-ACP -酮脂肪酮脂肪酮脂肪酮脂肪
16、酰合酶酰合酶酰合酶酰合酶-SHSH -酮脂肪酮脂肪酮脂肪酮脂肪酰还原酶酰还原酶酰还原酶酰还原酶 ,-烯脂烯脂烯脂烯脂肪酰水化酶肪酰水化酶肪酰水化酶肪酰水化酶 ,-烯脂烯脂烯脂烯脂肪酰还原酶肪酰还原酶肪酰还原酶肪酰还原酶丙二酰单丙二酰单丙二酰单丙二酰单酰转移酶酰转移酶酰转移酶酰转移酶长链脂肪长链脂肪长链脂肪长链脂肪酰硫解酶酰硫解酶酰硫解酶酰硫解酶脂肪酰脂肪酰脂肪酰脂肪酰转移酶转移酶转移酶转移酶E3E3E4E4E5E5E6E6E2E2E1E1E7E7边缘巯基边缘巯基中心巯基中心巯基（2）脂肪酸合成酶系统）脂肪酸合成酶系统高等生物的脂肪酸合成酶系高等生物的脂肪酸合成酶系一条多肽链一条多肽链一条多肽链
17、一条多肽链构成的构成的构成的构成的多功多功多功多功能酶能酶能酶能酶，通常，通常，通常，通常以二聚体形以二聚体形以二聚体形以二聚体形式存在，式存在，式存在，式存在，每每每每个亚基都含个亚基都含个亚基都含个亚基都含有一有一有一有一ACPACPACPACP结构结构结构结构域。域。域。域。酰酰基基载载体体蛋蛋白白(ACP)，其其辅辅基基是是4-磷磷酸酸泛泛酰酰巯巯基基乙乙氨基，氨基，是脂酰基载体。是脂酰基载体。辅酶辅酶A-SH与与ACP-SH比较比较:脂肪酸合成中的酰基载体脂肪酸合成中的酰基载体脂肪酸分解中的酰基载体脂肪酸分解中的酰基载体（3 3）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoACoA转变为软脂酸的过程转
18、变为软脂酸的过程:转移转移CESHACPSHECH3COSCoACoASH乙酰转移酶乙酰转移酶(AT)CESHACPSCOCH3ECESCOCH3ACPSHECESCOCH3ACPSCOCH2*COOHE*COOH CH2COSCoACoASH 丙二酰转丙二酰转移酶移酶(MT)过程一过程一 受体受体供体供体 缩合脱羧缩合脱羧 CESCOCH3ACPSCOCH2*COOHE*CO2缩合酶缩合酶(CE)CESHACPSCOCH2COCH3ECESHACPSCOCH2CHCH3EOH脱水酶脱水酶过程二过程二NADPH+H+NADP+-酮脂酰酮脂酰 还原酶还原酶(KR)过程三过程三 还原、脱水、再还原
19、还原、脱水、再还原CESHACPSCOC=C-CH3EHHNADPH+H+NADP+烯烯脂脂酰还原酶酰还原酶(ER)CESHACPSCOCH2CH2CH3ECESHACPSCO(CH2)13CH2CH3ECH3CH2(CH2)13COOH+CESHACPSHEH2O硫酯酶硫酯酶(TE)再经再经6次循环次循环(转移转移/缩合缩合脱羧脱羧/还原、脱水、再还原还原、脱水、再还原)软脂酸软脂酸脂肪酸合成循环脂肪酸合成循环乙酰基转移乙酰基转移丙二酸丙二酸单酰基转单酰基转移移缩合缩合加氢加氢脱水脱水再加氢再加氢酰基转移酰基转移 原料原料:8 乙酰乙酰CoA产物是软脂酸产物是软脂酸 在在胞液胞液中进行，关键
20、酶是中进行，关键酶是乙酰乙酰CoA羧化羧化酶酶 需要需要14NADPH14H+软脂肪酸合成的特点：软脂肪酸合成的特点：7丙二酸单酰丙二酸单酰CoA1 乙酰乙酰CoA8乙酰乙酰CoA运转运转6PPP5、脂肪酸的从头合成与、脂肪酸的从头合成与氧化比较氧化比较:能量变化能量变化消耗消耗7 7个个ATPATP和和14NADPH14NADPH产生产生106106个个ATPATP区别点区别点从头合成从头合成氧化氧化细胞中发生部位细胞中发生部位细胞质细胞质线粒体线粒体酰基载体酰基载体ACP-SHACP-SHCOA-SHCOA-SH二碳二碳片段的加入与裂解方片段的加入与裂解方式式丙二酰单酰丙二酰单酰COACO
21、A乙酰乙酰COACOA电子供体或受体电子供体或受体NADPHNADPHFADFAD、NADNAD+酶系酶系七种酶和一个蛋白质组七种酶和一个蛋白质组成复合物成复合物四种酶四种酶原料转运方式原料转运方式柠檬酸穿梭系统柠檬酸穿梭系统肉碱转运系统肉碱转运系统二、脂肪酸碳链的延长二、脂肪酸碳链的延长延延长长途途径径线粒体延长途径：线粒体延长途径：基本上是基本上是-氧化的逆氧化的逆过程，只是过程，只是NADPHNADPH作为供氢体参与第二次作为供氢体参与第二次还原反应。还原反应。光滑内质网延长途径：光滑内质网延长途径：与从头合成类似，与从头合成类似，只是只是辅酶辅酶A A作为酰基载体，丙二酰辅酶作为酰基载
22、体，丙二酰辅酶A A提供二碳单位。提供二碳单位。第二节脂肪酸及脂肪的合成第二节脂肪酸及脂肪的合成C16以上的脂肪酸从头不能合成，以上的脂肪酸从头不能合成，怎么办？怎么办？三、不饱和脂肪酸的合成三、不饱和脂肪酸的合成 人人体体内内有有44，55，88及及99去去饱饱和和酶酶，催催化化饱饱和和脂脂肪肪酸酸引引入入双双键键，使使之之转转变变为为不不饱饱和和脂脂肪酸。肪酸。至至今今在在体体内内尚尚未未发发现现有有99以以上上的的去去饱饱和和酶酶，即即在第在第10C10C与与碳原子之间碳原子之间不能形成双键。不能形成双键。必需脂肪酸必需脂肪酸:指人体不能合成，必需由食物指人体不能合成，必需由食物提供的脂
23、肪酸，有提供的脂肪酸，有3种：种：亚油酸亚油酸(18C:29,12 亚麻酸亚麻酸(18C:36,9,12)花生四烯酸花生四烯酸(18C:4 5,8,11,14)第二节 脂肪酸及脂肪的合成脂肪酸及脂肪的合成四、脂肪的合成四、脂肪的合成(一一)合成部位合成部位 以以肝、脂肪组织及小肠肝、脂肪组织及小肠为主，为主，其中其中肝的合成肝的合成能力最强。能力最强。返回(二二)合成过程合成过程1 1、甘油一酯途径、甘油一酯途径CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3CoASHRCOSCoARCOOH脂酰脂酰CoA合成
24、酶合成酶甘油二酯甘油二酯酰转移酶酰转移酶CoASH甘油一酯酰转移酶甘油一酯酰转移酶MGDGTG2 2、磷脂酸、磷脂酸-甘油二酯途径甘油二酯途径葡萄糖葡萄糖NADH+H+NAD+磷酸甘油磷酸甘油 脱氢酶脱氢酶CH2OCOR1CHCH2O-R2CO-OPCH2OCOR1CHCH2OH R2CO-O-H2OPi磷脂酸磷酸酶磷脂酸磷酸酶CH2OCOR1CHCH2OCOR3R2CO-OCoA-SHR3COSC0A脂酰转移酶脂酰转移酶R1COSCoAR2COSC0A磷酸甘油脂磷酸甘油脂酰转移酶酰转移酶2 CoA-SH磷脂酸磷脂酸TGCH2OHCHCH2O-HOPCH2OHC=OCH2O五、五、脂肪酸合成的
25、调节脂肪酸合成的调节1.1.代谢物的影响代谢物的影响进食糖进食糖糖代谢糖代谢NADPH+乙酰乙酰CoA+ATP合成脂肪有关合成脂肪有关的酶的活性的酶的活性异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶()(+)乙酰乙酰CoA 羧化酶羧化酶柠檬酸裂解柠檬酸裂解脂肪酸合成脂肪酸合成透出线粒体透出线粒体、异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA返回饥饿、糖供应不足饥饿、糖供应不足脂肪动员脂肪动员脂酰脂酰CoACoA（一）（一）（一）（一）乙酰乙酰CoACoA羧羧化酶活性化酶活性（胞液）（胞液）透出线粒透出线粒的柠檬酸的柠檬酸乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶激活作用激活作用生成乙酰生成乙酰CoACoA脂肪酸的合成脂肪酸的合成柠檬酸合酶柠檬酸合酶（线粒体）（线粒体）脂肪酸合成的调节脂肪酸合成的调节2.2.激素的调节激素的调节胰岛素是调节脂肪合成的主要激素胰岛素是调节脂肪合成的主要激素。乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸丙二酸单酰丙二酸单酰CoA软脂酰软脂酰CoA胰岛素胰岛素（+）（+）（+）丙酮酸丙酮酸丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶（一）一）AMP（一）一）胰高血糖素胰高血糖素（一）一）肾上腺素肾上腺素柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶乙酰乙酰 CoA羧化酶羧化酶（+）胰岛素胰岛素脂肪酸合成的调节（脂肪酸合成的调节（3 3）（一）（一）卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂HO胆固醇胆固醇(27C)(27C)