第8章脂类代谢(郭蔼光主编配套课件).ppt

1、2022-5-271脂类代谢脂类代谢主讲老师：白生文主讲老师：白生文2011-20122011-2012学年第一学期学年第一学期.2022-5-2728.1 8.1 脂类的概述脂类的概述8.2 8.2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢8.3 8.3 脂肪酸及脂肪的合成代谢脂肪酸及脂肪的合成代谢8.4 8.4 磷脂的代谢磷脂的代谢8.5 8.5 胆固醇的代谢胆固醇的代谢【主要内容】：【主要内容】：.2022-5-273目的要求目的要求1.1.了解脂类物质的组成、种类和生理功能。了解脂类物质的组成、种类和生理功能。2.2.了解脂肪在体内的消化与吸收过程；体内脂肪了解脂肪在体内的消化与吸收过程；体内脂肪

2、 的动员与调节。的动员与调节。3.3.了解甘油在体内的代谢过程。了解甘油在体内的代谢过程。4.4.重点掌握重点掌握脂肪酸的脂肪酸的氧化途径：包括脂肪酸氧化途径：包括脂肪酸 进入线粒体的运载、进入线粒体的运载、氧化的反应过程、过氧化的反应过程、过 程中的能量变化。程中的能量变化。.2022-5-2745.5.了解脂肪酸的了解脂肪酸的氧化、氧化、氧化方式；了解不饱氧化方式；了解不饱 和脂肪酸、奇数碳脂肪酸的氧化途径。和脂肪酸、奇数碳脂肪酸的氧化途径。6.6.掌握掌握酮体的合成与分解途径，酮症产生机制及发酮体的合成与分解途径，酮症产生机制及发 病原因。病原因。7.7.掌握掌握脂肪酸的从头合成途径，通

3、过与脂肪酸的从头合成途径，通过与氧化的比氧化的比 较理解与记忆该途径。较理解与记忆该途径。8.8.了解线粒体与内质网上脂肪酸的延长途径；了解不了解线粒体与内质网上脂肪酸的延长途径；了解不 饱和脂肪酸的合成过程。饱和脂肪酸的合成过程。9.9.了解脂肪的合成、磷脂、胆固醇的代谢过程。了解脂肪的合成、磷脂、胆固醇的代谢过程。.2022-5-275糖与氨基酸、糖与氨基酸、脂肪代谢的脂肪代谢的联系联系返回返回.2022-5-276一一. .脂类概念脂类概念二二. .脂类的生理功能脂类的生理功能三三. .脂类的消化吸收脂类的消化吸收返回8.1 8.1 脂类的概述脂类的概述.2022-5-277一一. .概

4、念：概念：脂类是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂脂类是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂 的一大类物质的总称，包括的一大类物质的总称，包括脂肪和类脂脂肪和类脂。脂类脂类脂肪：脂肪：又称又称三酯酰甘油或甘油三脂三酯酰甘油或甘油三脂 类脂类脂固醇类：固醇类：如胆固醇如胆固醇( (cholesterol) )磷脂磷脂( (phospholipid,PL) )糖脂糖脂( (glycolipides) )(triglyceride,TG)返回.2022-5-278（一）储能和供能的主要物质（一）储能和供能的主要物质 1g1g脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ38KJ，而，而1g1g糖彻糖

5、彻底氧化仅供能约底氧化仅供能约16.7KJ16.7KJ脂肪组织储存脂肪，脂肪组织储存脂肪，约占体重约占体重101020%20%. .合理饮食合理饮食 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 151525%25%空腹空腹 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 50% 50% 以上以上禁食禁食1 13 3天天 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占 85%85%饱食、少动饱食、少动 脂肪堆积，发胖脂肪堆积，发胖二二. .脂类的主要生理功能脂类的主要生理功能返回.2022-5-279( (二二) )生物膜的重要结构成分生物膜的重要结构成分 ( (三三) )参与代谢调控参与代谢调控花生四烯酸花生四烯酸前列腺素等生物活性物质前列腺

6、素等生物活性物质磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇三磷酸肌醇、甘油二酯（第三磷酸肌醇、甘油二酯（第二信使）二信使）胆固醇胆固醇类固醇激素、类固醇激素、VDVD3 3返回.2022-5-2710u小肠上段小肠上段是主要的消化场所是主要的消化场所三三. .脂类的消化脂类的消化 吸收吸收返回u在在十二指肠下段及空肠上段十二指肠下段及空肠上段吸收吸收.2022-5-2711脂类物质的乳化、脂类物质的乳化、消化、吸收和运输消化、吸收和运输脂类的消化、吸收和运输过程脂类的消化、吸收和运输过程.2022-5-2712一一. .脂肪动员脂肪动员二二. .甘油代谢甘油代谢三三. .脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化四四. .酮体代谢酮

7、体代谢返回8.2 8.2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 .2022-5-2713一一. .脂肪动员脂肪动员 概念：概念：储存于脂肪细胞中的脂肪，在储存于脂肪细胞中的脂肪，在3 3种脂肪酶种脂肪酶作用作用下逐步水解为下逐步水解为游离脂肪酸游离脂肪酸和和甘油甘油，释放入血供其它组织，释放入血供其它组织利用的过程，称脂肪动员。利用的过程，称脂肪动员。返回.2022-5-2714二二. .甘油代谢甘油代谢甘油激酶甘油激酶（肝、肾）（肝、肾）甘油二酯甘油二酯磷脂磷脂二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2)+H)+H2 2O OCHCH2 2OHOHCHCH1CH1CH2 2OHOHHOHO甘油甘油CHCH2

8、 2OHOHCHCHCHCH2 2O OHOHO3-3-磷酸甘油磷酸甘油P PNADNAD+ +NADH+HNADH+H+ +磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮CHCH2 2OHOHC CCHCH2 2O O O OP P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛CHOCHOCHCHCHCH2 2O O HOHOP P糖氧化糖氧化返回ATPATPADPADP.2022-5-2715三三. .脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化（一）（一） 饱和脂肪酸的氧化饱和脂肪酸的氧化（二）（二） 单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化（三）（三） 多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化（四）（四） 多不饱和脂

9、肪酸的过氧化多不饱和脂肪酸的过氧化（五）（五） 奇数碳原子脂肪酸的氧化奇数碳原子脂肪酸的氧化返回.2022-5-2716( (一一) ) 饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的氧化氧化 定义定义：在脂酰基：在脂酰基,-,-碳原子上依次进行碳原子上依次进行脱氢、脱氢、加水、加水、再再脱氢脱氢及及硫解硫解4 4步连续反应，使脂酰基在步连续反应，使脂酰基在与与-碳原子间断裂，生成碳原子间断裂，生成1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和少和少2 2个个碳原子的脂酰碳原子的脂酰CoACoA 。 此过程是在一系列酶的催化下完成的。脂肪此过程是在一系列酶的催化下完成的。脂肪酸必须先在酸必须先在胞液中活化胞液中活化为脂酰为脂

10、酰CoACoA，然后进入，然后进入线线粒体粒体-氧化氧化。返回（重点掌握）（重点掌握）.2022-5-2717利用在体内不易降解的苯环利用在体内不易降解的苯环标记物连接在标记物连接在苯环甲基末端苯环甲基末端，狗摄入含狗摄入含苯环苯环标记的标记的奇奇数碳数碳原子脂肪酸时尿液排出原子脂肪酸时尿液排出苯甲苯甲酸酸；摄入含；摄入含偶偶数碳原子脂肪数碳原子脂肪酸时尿中排除出酸时尿中排除出苯乙尿酸苯乙尿酸。说明可能脂肪酸的分解是每说明可能脂肪酸的分解是每次降解次降解二碳单位二碳单位的片段。的片段。 KnoopKnoop的重要发现的重要发现: :后来用同位素示踪技术证明其正确性后来用同位素示踪技术证明其正确

11、性.2022-5-27181.1.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的位于内质网和线粒体外膜的脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶催化催化脂肪酸与脂肪酸与CoA-SHCoA-SH生成生成活化的脂酰活化的脂酰CoACoA。RCOOHRCOOH+CoASHSHRCOSCoA脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶ATPATPAMP+AMP+PPiPPiMgMg2+2+ H H2 2O O2Pi2Pi反应不可逆反应不可逆脂肪酸脂肪酸脂酰脂酰CoACoA.2022-5-27192.2.脂酰脂酰CoACoA进入线粒体进入线粒体 脂肪酸氧化的酶系存在脂肪酸氧化的酶系存

12、在线粒体基质线粒体基质内，但胞液中活内，但胞液中活化的长链脂酰化的长链脂酰CoACoA（12C12C以上）以上） 却却不能直接透过不能直接透过线粒体线粒体内膜，必须与内膜，必须与肉碱肉碱( (carnitine，L-羟羟-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸) ) 结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。RCO-SCoARCO-SCoACoA-SHCoA-SH肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶(CH3)(CH3)3 3N N+ +CHCH2 2CHCHCHCH2 2COOHCOOHOHOH肉碱肉碱(CH3)(CH3)3 3N N+ +CHCH2 2CHCHCHCH2 2COOHC

13、OOHRCO-O RCO-O 脂酰肉碱脂酰肉碱反应由肉碱脂酰转移酶反应由肉碱脂酰转移酶( (CAT-和和CAT-) )催化：催化：.2022-5-2720 此过程为脂肪酸此过程为脂肪酸-氧化的限速步骤，氧化的限速步骤，CAT-CAT-是限速是限速酶酶，丙二酸单酰，丙二酸单酰CoA CoA 是强烈有竞争性抑制剂。是强烈有竞争性抑制剂。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.2022-5-27213.3.脂酰脂酰CoACoA的的-氧化过程氧化过程.2022-5-27224.4.脂肪酸脂肪酸-氧化的能量生成氧化的能量生成 1 1分子软脂酸分子软脂酸(16C)(16C)活化生成的

14、软脂酰活化生成的软脂酰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: : (*7)+(*7)+(*8)=?分子分子ATP 减去脂肪酸活化时消耗减去脂肪酸活化时消耗ATPATP的的2 2个高能磷酸个高能磷酸键净生成键净生成?分子分子ATPATP。按按NADH+HNADH+H+ +磷氧比为磷氧比为2.5,FADH2.5,FADH2 2磷氧比为磷氧比为1.51.5计算计算.2022-5

15、-2723 1 1分子分子硬硬脂酸活化生成的硬脂酰脂酸活化生成的硬脂酰CoACoA经经？次次-氧化氧化. .总反应式如下总反应式如下: : 硬脂酰硬脂酰CoA+？FAD+？NAD+ ？ CoA-SH + ？ H2O ？乙酰乙酰CoA + ？ FADH2 + ？(NADH + H+)1 1分子硬脂酸彻底氧化共生成分子硬脂酸彻底氧化共生成: : (*7)+(*7)+(*8)=?分子分子ATP 减去脂肪酸活化时消耗减去脂肪酸活化时消耗ATPATP的的2 2个高能磷酸个高能磷酸键净生成键净生成?分子分子ATPATP。按按NADH+HNADH+H+ +磷氧比为磷氧比为2.5,FADH2.5,FADH2

16、2磷氧比为磷氧比为1.51.5计算计算.2022-5-2724（二）单不饱和脂肪酸的氧化（二）单不饱和脂肪酸的氧化 体内不饱和脂肪酸约占脂肪酸体内不饱和脂肪酸约占脂肪酸总量的一半以上总量的一半以上。也在线粒体中进行也在线粒体中进行-氧化。含有一个双键的不饱和氧化。含有一个双键的不饱和脂肪酸氧化在未遇双键前其反应过程与饱和脂肪酸脂肪酸氧化在未遇双键前其反应过程与饱和脂肪酸的的-氧化完全相同。氧化完全相同。当遇到双键后，还需要另一个当遇到双键后，还需要另一个特异性的酶：特异性的酶： 3-3-顺顺,2-,2-反烯酰反烯酰CoACoA异构酶异构酶催化：催化：如油酸如油酸=18:1=18:19 9 如下

17、图所示如下图所示: :返回.2022-5-2725单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化 .2022-5-2726你能算出你能算出1mol1mol油酸油酸彻底氧化分解共生成多少彻底氧化分解共生成多少ATPATP?.2022-5-2727（三）多不饱和脂肪酸的氧化（三）多不饱和脂肪酸的氧化 多不饱和脂肪酸如亚油酸多不饱和脂肪酸如亚油酸(18:2(18:29,12 9,12 ) )的氧化的氧化需要增加两个酶：需要增加两个酶： 3-3-顺，顺，2-2-反烯酰反烯酰CoACoA异构酶异构酶 2,4-2,4-二烯酰二烯酰CoACoA还原酶还原酶. . H H H H H H | | | | | H H

18、3 3C-(CHC-(CH2 2) )7 7-C=C-CH-C=C-CH2 2COCOSCoASCoA H H3 3C-(CHC-(CH2 2) )7 7-CH-CH2 2-C=C-CO-C=C-COSCoASCoA 4 3 2 1 4 3 2 1 | | H H 4 3 2 1 4 3 2 1返回.2022-5-2728多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化.2022-5-2729（四）多不饱和脂肪酸的过氧化（四）多不饱和脂肪酸的过氧化 了解了解 体内产生的氧自由基，能攻击生物膜及血浆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，引发脂质过氧脂蛋白磷脂中的多不饱和脂肪

19、酸，引发脂质过氧化作用，即在多不饱和脂肪酸中发生的一种自由化作用，即在多不饱和脂肪酸中发生的一种自由基链式反应。基链式反应。返回.2022-5-2730脂质过氧化的危害脂质过氧化的危害: : 1.1.生物膜脂质的过氧化，导致生物膜脂质的过氧化，导致膜功能障碍膜功能障碍及及酶的酶的损伤损伤。2.2.脂性自由基极活泼，能抽提蛋白质的氢脂性自由基极活泼，能抽提蛋白质的氢, ,使蛋白使蛋白质、酶等变性能失活质、酶等变性能失活。3.3.脂质过氧化的分解产物，如丙二醛对细胞有毒性，脂质过氧化的分解产物，如丙二醛对细胞有毒性，能与蛋白质、脱氧核糖核酸、能与蛋白质、脱氧核糖核酸、RNARNA等的等的-NH-N

20、H2 2反应，反应，使使之发生交联而失活之发生交联而失活。返回.2022-5-2731（五）奇数碳原子脂肪酸的氧化（五）奇数碳原子脂肪酸的氧化 （掌握）（掌握）经多次经多次-氧化氧化最后产生最后产生丙酰辅酶丙酰辅酶A A，再经下面过程生成，再经下面过程生成琥珀酸琥珀酸辅酶辅酶A A进入进入TCATCA循环循环：.2022-5-2732甲基丙酰辅酶甲基丙酰辅酶A A甲基甲基变位酶辅基的结构变位酶辅基的结构 返回.2022-5-2733四四.酮体代谢酮体代谢返回（）酮体的生成途径（）酮体的生成途径（二）酮体的利用（二）酮体的利用（三）酮体生成的调节（三）酮体生成的调节（三）酮体生成的生理意义（三）

21、酮体生成的生理意义（四）酮症及其产生原因（四）酮症及其产生原因.2022-5-2734酮体的生成：乙酰辅酶酮体的生成：乙酰辅酶A A的代谢结局的代谢结局 而在而在肝脏肝脏中脂肪酸中脂肪酸-氧化生成的乙酰氧化生成的乙酰CoACoA， 有一部分转变成有一部分转变成乙酰乙酸乙酰乙酸、-羟丁酸羟丁酸及及丙酮丙酮。这这三种中间产物统称为酮体三种中间产物统称为酮体(ketonebodies)(ketonebodies)： 脂肪酸在心肌、骨骼肌等组织中脂肪酸在心肌、骨骼肌等组织中-氧化生成氧化生成的大量乙酰的大量乙酰CoACoA，通过，通过TCATCA循环彻底氧化成二氧化循环彻底氧化成二氧化碳和碳和H H2

22、 2O O。-羟丁酸约羟丁酸约7070乙酰乙酸约乙酰乙酸约3030丙酮含量极微丙酮含量极微.2022-5-2735（肝细胞线粒体中含有活性较强的（肝细胞线粒体中含有活性较强的酮体合酮体合成的酶系成的酶系。脂肪酸在线粒体。脂肪酸在线粒体-氧化生成氧化生成的乙酰的乙酰CoACoA是合成酮体的原料）是合成酮体的原料）酮体的生成场所酮体的生成场所 ：肝脏肝脏合成酮体的原料合成酮体的原料 ：乙酰辅酶乙酰辅酶A A返回.2022-5-2736CH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACH3COSCoA 乙酰乙酰CoACH3CCH2COSCoAOHCH2COOH -羟羟-甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰

23、CoACH3CCH2COOH OH -羟丁酸羟丁酸CH3COCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸CH3COCH3丙酮丙酮 CH3COSCoA 乙酰乙酰CoACoA-SH - -酮酮硫解酶硫解酶CoA-SHHMG-CoA 合酶合酶HMG-CoA 裂解酶裂解酶NADH+H+NAD+ - -羟丁酸羟丁酸 脱氢酶脱氢酶CO2乙酰乙酸乙酰乙酸 脱羧酶脱羧酶关键酶关键酶（一）酮体的生成途径（一）酮体的生成途径返回.2022-5-2737( (二二) ) 酮体的利用酮体的利用 酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入

24、血液，输送到肝外组织利用。后进入血液，输送到肝外组织利用。肝内生酮肝内生酮-肝外用肝外用.2022-5-2738 酮体的分解酮体的分解: : CH3COCH2COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoAATP+CoASHPPi+AMP2 PiCH2COOHCH2COCoACH2COOHCH2COOH TCA乙酰乙酰 CoA CH3COCoA -羟丁酸羟丁酸 CHCH3 3CH(OH)CHCH(OH)CH2 2COOHCOOH - -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶NADH+NADH+H+琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-3酮酮 酸酸CoA转移酶转移酶

25、乙酰乙酰乙酰乙酰 CoA合成酶合成酶H2OHSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶 心、肾、脑和骨胳心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高肌此酶活性高(10(10倍倍) ).2022-5-2739 （三）（三） 酮体生成的生理意义：酮体生成的生理意义：1.1.酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁，酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁，是是输出脂肪能源输出脂肪能源的一种形式。的一种形式。2.2.长期饥饿时，酮体供给脑组织长期饥饿时，酮体供给脑组织505070%70%的的能量能量。3.3.禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取酮禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖体代替葡萄糖

26、供能供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需，并可防止肌肉蛋白的过多消耗。需，并可防止肌肉蛋白的过多消耗。.2022-5-2740（四）（四） 酮症及其产生原因：酮症及其产生原因：尿排泄量尿排泄量mg/24hourmg/24hour血中浓度血中浓度mg/100mlmg/100ml正常正常1251253 3严重酮症（未治疗严重酮症（未治疗的糖尿病）的糖尿病）500050009090 长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。当当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，

27、血中酮体蓄积，称为积，称为酮血症酮血症。尿中有酮体排出，称。尿中有酮体排出，称酮尿症酮尿症。二者统称为。二者统称为酮体症酮体症( (酮症酮症).).酮症可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒，严酮症可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒，严重酮症可导致人死亡。重酮症可导致人死亡。了解了解.2022-5-2741乙醛酸循环存在于一些细菌、藻类和油料植乙醛酸循环存在于一些细菌、藻类和油料植物的种子的乙醛酸体中，它可将脂肪酸降解物的种子的乙醛酸体中，它可将脂肪酸降解的主要产物乙酰的主要产物乙酰CoACoA合成为琥珀酸。合成为琥珀酸。五五. .乙醛酸循环乙醛酸循环(glyoxylate cycle)(glyoxy

28、late cycle)请大家回忆一下三羧酸循环请大家回忆一下三羧酸循环.2022-5-2742乙酰乙酰CoACoA经柠檬酸合酶和顺乌头酸酶催化生成异柠经柠檬酸合酶和顺乌头酸酶催化生成异柠檬酸。檬酸。在异柠檬酸裂解酶在异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase)(isocitrate lyase)的催化下异的催化下异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸。柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸。苹果酸合酶苹果酸合酶(malate synthase)(malate synthase)催化乙醛酸和催化乙醛酸和 1 1分分子乙酰子乙酰CoACoA生成苹果酸。生成苹果酸。苹果酸经苹果酸脱氢酶催化生成苹果酸经苹果酸脱氢酶催

29、化生成OAAOAA。整个。整个 过程构过程构成一个循环反应。成一个循环反应。8.1.5.1 8.1.5.1 乙醛酸循环的历程乙醛酸循环的历程.2022-5-2743.2022-5-2744总反应：总反应：.2022-5-2745乙醛酸循环可以看成是三羧酸循环一个乙醛酸循环可以看成是三羧酸循环一个支路支路。它在异柠檬酸处分支，绕过了三羧酸循环两步脱羧反它在异柠檬酸处分支，绕过了三羧酸循环两步脱羧反应应, ,因而不发生氧化降解。因而不发生氧化降解。参与乙醛酸循环酶除了参与乙醛酸循环酶除了异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶和苹和苹果酸合果酸合酶酶外外, ,其余的酶都与三羧酸循环的酶相同。其余的酶都与三羧酸

30、循环的酶相同。异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶是乙醛酸循环的异柠檬酸裂解酶和苹果酸合酶是乙醛酸循环的关键关键酶酶。.2022-5-2746乙醛酸循环存在于一些细菌、藻类和乙醛酸循环存在于一些细菌、藻类和油料植物油料植物的种的种子的乙醛酸体中。子的乙醛酸体中。油料作物苗期能量来源：油料植物的种子中主要的油料作物苗期能量来源：油料植物的种子中主要的贮藏物质是脂肪，在种子萌发时乙醛酸体大量出现，贮藏物质是脂肪，在种子萌发时乙醛酸体大量出现，由于它含有脂肪分解和乙醛酸循环整套酶系，因此可由于它含有脂肪分解和乙醛酸循环整套酶系，因此可以将脂肪分解。并将分解产物乙酰以将脂肪分解。并将分解产物乙酰CoACoA转变

31、为琥珀酸。转变为琥珀酸。 乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸循环的生物学意义.2022-5-2747琥珀酸可异生成糖并以蔗糖的形式运至种苗的其它琥珀酸可异生成糖并以蔗糖的形式运至种苗的其它组织供给它们生长所需要的能源和碳源组织供给它们生长所需要的能源和碳源; ;而当种子萌而当种子萌发终止，贮脂耗尽，叶片能进行光合作用时，植物的发终止，贮脂耗尽，叶片能进行光合作用时，植物的能源和碳源可以由光和能源和碳源可以由光和COCO2 2获得，乙醛酸体数量迅速获得，乙醛酸体数量迅速下降以至完全消失。下降以至完全消失。对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能够仅以对于一些细菌和藻类，乙醛酸循环使它们能够仅以乙酸盐作为

32、能源和碳源生长。乙酸盐作为能源和碳源生长。.2022-5-2748植物线粒体内脂肪酸植物线粒体内脂肪酸 - -氧化能力很低。氧化能力很低。 乙醛乙醛酸循环将乙酰酸循环将乙酰CoACoA转变转变为琥珀酸为琥珀酸, ,再在线粒体再在线粒体中通过三羧酸循环的部中通过三羧酸循环的部分反应转化为苹果酸分反应转化为苹果酸, ,然后进入细胞质，沿糖然后进入细胞质，沿糖异生途径转变为糖类物异生途径转变为糖类物质。质。.2022-5-2749乙醛酸循环中也有苹果酸中间体，它也可以乙醛酸循环中也有苹果酸中间体，它也可以 转转运到细胞质中异生成糖，但它需要及时运到细胞质中异生成糖，但它需要及时 回补，以回补，以保证

33、循环的正常进行，苹果酸仍保证循环的正常进行，苹果酸仍 由由TCATCA循环的产物循环的产物琥珀酸在线粒体中转变琥珀酸在线粒体中转变 而来。而来。在脂肪转变为糖的过程中，乙醛酸循环起着在脂肪转变为糖的过程中，乙醛酸循环起着 关关键的作用，它是连结糖代谢和脂代谢的键的作用，它是连结糖代谢和脂代谢的 枢纽。枢纽。.2022-5-27508.3 8.3 脂肪酸及脂肪的合成脂肪酸及脂肪的合成一一. .软脂酸的从头合成软脂酸的从头合成二二. .脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长三三. .不饱和脂肪酸的的合成不饱和脂肪酸的的合成四四. .甘油的合成甘油的合成五五. .脂肪的合成脂肪的合成六六. .脂肪酸合成的

34、调节脂肪酸合成的调节返回返回.2022-5-2751一一. .软脂酸的从头合成软脂酸的从头合成1.1.合成部位合成部位2.2.合成原料合成原料3.3.合成过程合成过程4.4.从头合成与从头合成与氧化比较氧化比较.2022-5-2752 在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织的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，肝肝脏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.合成部位合成部位返回.2022-5-2753 脂肪酸合成的碳源主要来自脂肪酸合

35、成的碳源主要来自糖氧化分解糖氧化分解、-氧化和氨氧化和氨 基酸氧化分解基酸氧化分解产生乙酰产生乙酰CoACoA，它们都存在于，它们都存在于线粒体线粒体中。中。 穿梭系统有穿梭系统有ATPATP、NADPHNADPH、HCOHCO3 3- -( (二氧化碳二氧化碳) )及及MnMn2+2+等的参与。等的参与。 生物体中的生物体中的NADPHNADPH主要来自胞浆中的磷酸戊糖途径，其次是主要来自胞浆中的磷酸戊糖途径，其次是 柠檬酸穿梭系统。柠檬酸穿梭系统。 线粒体中的乙酰线粒体中的乙酰 CoACoA，需通过柠檬酸，需通过柠檬酸- -丙酮酸循环（或称丙酮酸循环（或称 柠檬酸穿梭系统柠檬酸穿梭系统）运

36、到）运到胞浆胞浆中，才能供脂肪酸合成所需要。中，才能供脂肪酸合成所需要。 2. 2. 合成原料来源合成原料来源返回 植物中植物中 可能可能不不存在柠檬酸穿梭系统！存在柠檬酸穿梭系统！.2022-5-2754.2022-5-2755(1)(1)丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的合成的合成 CH3COSCoA+ HCO3- + ATP 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶Mn2+、生物素、生物素 HOOC-CHHOOC-CH2 2COCO SCoASCoA + ADP + Pi + ADP + Pi丙二酸单酰丙二酸单酰 CoACoA在胞浆中进行在胞浆中进行关键酶关键酶3. 3. 合成过程合成过程 HCO3-

37、+ATPADP+Pi酶酶-生物素生物素酶酶-生物素生物素-CO2丙二酰单酰丙二酰单酰CoA乙酰乙酰CoA机理：机理：.2022-5-2756乙酰乙酰CoACoA羧化酶的组成：羧化酶的组成： 原核生物中由三个不同的亚基构成：原核生物中由三个不同的亚基构成：生物素羧基生物素羧基载体蛋白（载体蛋白（BCCPBCCP）、生物素羧化酶、羧基转移酶）、生物素羧化酶、羧基转移酶。其中生物素连接在其中生物素连接在BCCPBCCP上。上。动物和植物中由多个不同的亚基构成，每个亚基动物和植物中由多个不同的亚基构成，每个亚基均具上述三项催化功能。均具上述三项催化功能。 注：只有合全酶时该酶才具活性注：只有合全酶时该

38、酶才具活性乙酰乙酰CoACoA羧化酶是脂肪酸合成的羧化酶是脂肪酸合成的限速酶限速酶。.2022-5-2757脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统(fatty acid synthase system(fatty acid synthase system，FAS)FAS)是一个多酶复合体。它包括：是一个多酶复合体。它包括：乙酰乙酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶; ;丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACPCoA:ACP转移酶转移酶; ; - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶; ; - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶; ; - -羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶脱水酶; ;烯脂酰烯

39、脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶等等6 6种酶。种酶。 此外复合体中还含有脂酰基载体蛋白此外复合体中还含有脂酰基载体蛋白( (acyl carrier protein，ACPACP) )作为辅助蛋白。作为辅助蛋白。（2 2）脂肪酸合酶系统）脂肪酸合酶系统.2022-5-2758 动物细胞脂肪酸合动物细胞脂肪酸合成酶系包括成酶系包括 7 7种不同功种不同功能的酶和酰基载体蛋白能的酶和酰基载体蛋白（acyl carrier protein ACP)ACP)，都存在于，都存在于一一条肽条肽链上的七个功能区（结链上的七个功能区（结构域），由一个基因编构域），由一个基因编码；码； 酵母细胞中该酶系包酵母

40、细胞中该酶系包含含6 6个酶和个酶和ACPACP，定位于，定位于两两条肽链上；条肽链上； 大肠杆菌的该酶系含大肠杆菌的该酶系含6 6个酶及个酶及ACPACP共共七七条肽链。条肽链。不同生物不同生物FASFAS组成不同：组成不同：.2022-5-2759E.coli E.coli 的酯酰基载体蛋白（的酯酰基载体蛋白（ACPACP）：）： 脂肪酸合成过程中的酰基载体脂肪酸合成过程中的酰基载体, ,含含7777个氨基酸残基。其辅基个氨基酸残基。其辅基为为4-4-磷酸泛酰巯基乙胺（磷酸泛酰巯基乙胺（Pn)Pn)连接连接SerSer3232- -OHOH上上，活性基团为活性基团为巯巯基基，故写为，故写为

41、ACP-SHACP-SH，巯基为结合并转运脂酰基的部位。，巯基为结合并转运脂酰基的部位。ACP-SHACP-SH为整个合成体系的中心。为整个合成体系的中心。参见参见P226 图图8-14p226丝氨酸丝氨酸.2022-5-2760ACPACP的的辅基（辅基（Pn)Pn)尤如一个转动的尤如一个转动的手臂，以其末端手臂，以其末端的巯基携带着脂的巯基携带着脂酰基依次转到各酰基依次转到各酶的活性中心，酶的活性中心，从而发生各种反从而发生各种反应。应。.2022-5-2761脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统上有两种活性巯上有两种活性巯基用于运载脂肪基用于运载脂肪酸。酸。ACPACP上的活性巯上的活性巯基称为

42、中央巯基。基称为中央巯基。 - -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合合酶上的活性巯基酶上的活性巯基称为外围巯基。称为外围巯基。.2022-5-2762（3 3）丙二酸单酰）丙二酸单酰CoACoA转变为软脂酸的过程转变为软脂酸的过程: : .2022-5-2763脂肪酸链的形成过程是以脂肪酸链的形成过程是以乙酰乙酰CoACoA为起点，由为起点，由丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA在羧基端逐在羧基端逐 添加二碳单位添加二碳单位, ,合成出不超过合成出不超过1616碳的脂酰基，最后碳的脂酰基，最后脂酰基被水解成游离的脂肪酸。脂酰基被水解成游离的脂肪酸。 整个过程都是在整个过程都是在脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶

43、系统中进行中进行, ,由其中的酶和蛋白质由其中的酶和蛋白质协调完成。协调完成。.2022-5-2764 乙酰乙酰CoACoA7 7丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA1414NADPHNADPH14H14H+ +H H2 2O O软脂酸软脂酸1414NADPNADP+ +7 7COCO2 27H7H2 2O O8 8CoA-SHCoA-SH脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系 （7 7次循环）次循环）软脂酸（软脂酸（16C16C）合成的总反应式：）合成的总反应式：.2022-5-27654.4.动物中软脂酸的从头合成与动物中软脂酸的从头合成与氧化比较氧化比较: :区别点区别点从头合成从头合成氧化氧化细胞中

44、发生部位细胞中发生部位细胞质细胞质线粒体线粒体脂酰基载体脂酰基载体ACPACPC CO OA A酰基载体酰基载体ACP-SHACP-SHC CO OA-SHA-SH二碳片段的加入与裂解方式二碳片段的加入与裂解方式丙二酰单酰丙二酰单酰C CO OA A乙酰乙酰C CO OA A电子供体或受体电子供体或受体NADPHNADPHFADFAD、NADNAD+ +酶系酶系七种酶（多酶复合体）七种酶（多酶复合体）四种酶四种酶原料转运方式原料转运方式柠檬酸转运系统柠檬酸转运系统肉碱穿梭系统肉碱穿梭系统羟脂酰化合物的中间构型羟脂酰化合物的中间构型D-D-型型L-L-型型对二氧化碳和柠檬酸的需求对二氧化碳和柠檬

45、酸的需求要求要求不要求不要求能量变化能量变化消耗消耗7 7个个ATPATP和和14NADPH14NADPH产生产生129129个个ATPATP.2022-5-2766二二. .脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长 软脂酰软脂酰CoACoA或软脂酸生成后，可在光滑内或软脂酸生成后，可在光滑内质网及线粒体经质网及线粒体经脂肪酸碳链延长酶系脂肪酸碳链延长酶系的催化的催化作用下，形成更长碳链的饱和脂肪酸。作用下，形成更长碳链的饱和脂肪酸。返回.2022-5-2767延长过程发生在延长过程发生在内质网内质网以及以及动物线粒体动物线粒体和和植物植物叶绿体或前质体叶绿体或前质体中。不同的部位延长的具体方中。不同

46、的部位延长的具体方式都不相同。式都不相同。.2022-5-2768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NADPHNADPH2 2 作为供氢体参与第二作为供氢体参与第二次还原反应。次还原反应。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，只是辅酶只是辅酶A A作为酰基载体，丙二酰辅酶作为酰基载体，丙二酰辅酶A A提提供二碳单位。供二碳单位。返回.2022-5-2769三三. .不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成 人体内有人体内有44，55，88及及99去饱和酶去饱和酶，催化饱和脂肪酸引入双键，使之转变为

47、不饱催化饱和脂肪酸引入双键，使之转变为不饱和脂肪酸。和脂肪酸。 至今在体内尚未发现有至今在体内尚未发现有99以上的去饱和酶，以上的去饱和酶，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，必需由食指人体不能合成，必需由食物提供的脂肪酸，有物提供的脂肪酸，有3 3种：种：亚油酸亚油酸(18C:2(18C:29,129,12 亚麻酸亚麻酸(18C:3(18C:36,9,126,9,12 ) )花生四烯酸花生四烯酸(18C:4 (18C:4 5,8,11,145,8,11,14 ) ) 返回.2022-5-2770需氧途径需氧途径

48、需氧途径由需氧途径由去饱和酶系催化去饱和酶系催化，需，需O O2 2和和NADPHNADPH的共同参与。去饱和酶系由去饱和酶的共同参与。去饱和酶系由去饱和酶(desaturase)(desaturase)及一系列的电子传递体组成。及一系列的电子传递体组成。p230p230.2022-5-2771一分子氧接受来自去饱和酶的一分子氧接受来自去饱和酶的2 2对电子对电子而生成而生成 2 2分子分子H H2 2O O，其中，其中1 1对电子是通过电子传递体从对电子是通过电子传递体从NADPHNADPH获得，另获得，另一对则是从脂酰基获得一对则是从脂酰基获得, ,结果结果NADPHNADPH被氧化成被氧

49、化成NADP, NADP, 脂脂酰基被氧化形成酰基被氧化形成 双键。双键。p230p230.2022-5-2772动物动物的去饱和酶系结合在的去饱和酶系结合在内质网膜上内质网膜上，以脂酰，以脂酰CoACoA为底物；而为底物；而植物的在质体植物的在质体中，以脂酰中，以脂酰-ACP-ACP为底物。为底物。此外，两者的电子传递体的组成也略有差别，此外，两者的电子传递体的组成也略有差别，动物体内动物体内cyt.bcyt.b5 5在植物体内为铁硫蛋白。在植物体内为铁硫蛋白。 p230p230.2022-5-2773去饱和作用首先发生在饱和脂肪酸去饱和作用首先发生在饱和脂肪酸9 9、1010碳原子上碳原子

50、上生成单不饱和脂肪酸生成单不饱和脂肪酸( (如棕榈油酸、油酸如棕榈油酸、油酸) )。u动物从该双键动物从该双键向脂肪酸向脂肪酸-COOH-COOH端端，继续去饱和，继续去饱和 形形成多不饱和脂肪酸；成多不饱和脂肪酸；u植物则从该双键植物则从该双键向脂肪酸的甲基端向脂肪酸的甲基端，继续去饱和生，继续去饱和生成如亚油酸、亚麻酸等多烯脂肪酸。成如亚油酸、亚麻酸等多烯脂肪酸。p230p230.2022-5-2774植物的植物的继续去饱和继续去饱和并不通过这条需氧途径，而是在并不通过这条需氧途径，而是在内质网膜上由单不饱和脂肪酸以磷脂或甘油糖脂的内质网膜上由单不饱和脂肪酸以磷脂或甘油糖脂的形式继续去饱和