1、生物化学下课件全册配套完整生物化学下课件全册配套完整 精品课件精品课件 生物化学（下册）生物化学（下册） Biochemistry 性性 质：必修质：必修 学学 分：分：2.5 学学 时：时：40 教学对象：本科生教学对象：本科生 E-mail： dlbio2014A 密密 码：码：2014A2 生物化学（下册）生物化学（下册） Biochemistry 生物化学（第三版生物化学（第三版 下册）下册） 王镜岩、朱圣庚、徐长法主编王镜岩、朱圣庚、徐长法主编 高等教育出版社，高等教育出版社， 2002.8 面向面向21世纪课程教材世纪课程教材 普通高等教育普通高等教育“九五九五”国家级重点教材国家
2、级重点教材 生物化学生物化学 (Biochemistry) 选用的教材选用的教材 生物化学原理生物化学原理（第（第3版）版） 周海梦等译，周海梦等译， 高等教育出版社，高等教育出版社，2005. Lehninger Principles of Biochemistry（5th Edition） David L. Nelson，Michael M. Cox 著著 Lehninger, Principles of Biochemistry 网站网站： http:/ 乙酸作为能量和糖类合成过程中磷酸烯醇式丙酮酸的来源起作用。乙酸作为能量和糖类合成过程中磷酸烯醇式丙酮酸的来源起作用。 乙醛酸循环：乙醛
3、酸循环：在在异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶的催化下，异柠檬酸被直接分解为的催化下，异柠檬酸被直接分解为乙醛酸乙醛酸， 乙醛酸又在乙酰辅酶乙醛酸又在乙酰辅酶A参与下，由参与下，由苹果酸合成酶苹果酸合成酶催化生成苹果酸，苹果酸再催化生成苹果酸，苹果酸再 氧化脱氢生成草酰乙酸的过程。氧化脱氢生成草酰乙酸的过程。 P159 2 乙酰乙酰CoA + NAD+ + 2 H2O 琥珀酸琥珀酸 + 2 CoA + NADH + H+ 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 顺乌头酸酶顺乌头酸酶 异柠檬酸异柠檬酸 裂解酶裂解
4、酶 苹果酸苹果酸 合酶合酶 苹果酸苹果酸 脱氢酶脱氢酶 脊椎动物以外的生物有机体：脊椎动物以外的生物有机体： 脊椎动物：脊椎动物： 脂肪酸脂肪酸 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 糖糖 （乙酸）（乙酸） 乙酰乙酰CoA 糖糖 （乙酸）（乙酸） 乙醛酸循环乙醛酸循环 乙醛酸循环利用乙酸产生乙醛酸循环利用乙酸产生四碳化合物四碳化合物。 （植物体的（植物体的乙醛酸循环体乙醛酸循环体中反应）中反应） 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 又称乙醛酸循环又称乙醛酸循环(glyoxylate cycle
5、) 乙醛酸循环体乙醛酸循环体 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 乙酰辅酶乙酰辅酶A进入进入TCA 生成生成10个个ATP 乙酰辅酶乙酰辅酶A进入乙醛进入乙醛 酸循环生成酸循环生成4个个ATP 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 多少个乙酰多少个乙酰CoA可以可以 异生成一个葡萄糖？异生成一个葡萄糖？ 乙醛酸循环没有碳的乙醛酸循环没有碳的 损失，因此乙酰损失，因此乙酰CoA 可
6、以异生成糖。可以异生成糖。 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 植物：脂肪酸异生为糖植物：脂肪酸异生为糖 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 三羧酸循环和乙醛酸循环的协同调节三羧酸循环和乙醛酸循环的协同调节 脂肪体脂肪体 三酰甘油三酰甘油 脂肪酸脂肪酸 脂肪酸脂肪酸 乙酰乙酰CoA 乙醛酸乙醛酸 循环循环 三羧酸三羧酸 循环循环 琥珀酸琥珀酸 苹果酸苹果酸 线粒体线粒体 苹果酸
7、苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 六碳糖六碳糖 蔗糖蔗糖 胞质溶胶胞质溶胶 糖异生糖异生 乙醛酸循环体乙醛酸循环体：存在于富含脂质的种子发芽过程中，：存在于富含脂质的种子发芽过程中， 植株获得光合作用产生葡萄糖能力之前形成的。植株获得光合作用产生葡萄糖能力之前形成的。 乙醛酸乙醛酸 循环体循环体 琥珀酸琥珀酸 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径(glyoxylate pathway) 草酰乙酸草酰乙酸 植物：脂肪酸异生为糖植物：脂肪酸异生为糖 第第25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 习题习题 第第
8、25章章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 一、糖原的生物学意义 二、糖原的降解 三、糖原的生物合成 四、糖原代谢的调控 第26章 糖原的分解和生物合成 部位：肝脏、肌肉组织的胞浆中 显微镜下形状：聚集的颗粒状。 每个颗粒含葡萄糖分子12万，还含有 糖原合成和降解的酶及调节蛋白。 机体贮存的糖原作为能量可给机体提 供12小时的需要。 第26章 糖原的分解和生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原(glycogen) )又称动物淀粉， MW：1001000万， 是动物细胞中葡萄糖的贮存形式，存在于细胞胞液。 糖原的结构 直链：(14)糖苷键， 分支：(16)糖苷
9、键， 糖原的分支比淀粉多， 812个葡萄糖残基就有一个分支， 还原末端：1个 (C-1羟基)， 非还原端：多个 (C-4羟基)。 肝糖原和肌糖原 第26章 糖原的分解和生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 项目项目肝糖原肝糖原肌糖原肌糖原 状况状况受摄食影响大受摄食影响大较恒定较恒定 合成原料合成原料糖和非糖物质糖和非糖物质血糖血糖 主要功能主要功能主要补充血糖主要补充血糖氧化产能氧化产能 含量含量含量可达肝重的含量可达肝重的710% (总量：总量：90100 g) 含量为肌肉重量的含量为肌肉重量的12% (总量：总量：200400 g)。 第26章 糖原的分解和生物合成 一、糖原的生物学
10、意义 一、糖原的生物学意义 糖原是贮存能量的、容易动员的多糖。 第26章 糖原的分解和生物合成 葡萄糖 糖原 糖原保证机体最需能量供应的脑和肌肉紧张活 动时对能量的需要； 保证不间断地供给维持恒定水平的血糖。 糖原 葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 CO2 + H2O + 31 ATP 葡萄糖 10% 90% 葡萄糖-6-磷酸 ATP ADP CO2 + H2O + 30 ATP 细胞能量不足 糖原分解 糖原合成 细胞能量充足 葡萄糖分解 ATP 肌糖原肝糖原 葡糖-6-磷酸 糖酵解 三羧酸循环 电子传递 葡糖-6-磷酸 葡萄糖 脑细胞 红细胞 脂肪细胞 血液 肌糖原分解不能直接补充血糖的原
11、因是： 肌肉组织缺乏葡萄糖-6-磷酸酶 糖酵解 葡萄糖 丙酮酸 糖原 分解 葡糖-6-磷酸 （90%） 净生成 3个ATP 净生成 2个ATP 丙酮酸 糖酵解 糖原分解代谢生成的能量 糖原是贮存能量的、容易动员的多糖。 第26章 糖原的分解和生物合成 一、糖原的生物学意义 葡萄糖-6-磷酸酶 剩4个葡萄糖 糖原磷酸化酶 葡萄糖-1-磷酸 葡糖磷酸 变位酶 糖原脱支酶 游离葡萄糖 糖原磷酸化酶 葡萄糖磷酸变位酶 糖原脱支酶具有两种活性 葡聚糖转移酶 1,6-葡糖苷酶（脱支酶） 葡萄糖-6-磷酸 非还原端 极限糊精 糖原脱支酶 糖原磷酸化酶 糖原分解代谢 糖酵解 葡萄糖-1-磷酸 葡糖-1-磷酸
12、非还原末端 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 14糖苷键：磷酸解 1 6糖苷键：水解 糖原磷酸化酶 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 糖原磷酸化酶 催化非还原末端的(14)糖苷键的磷酸解； 可连续移去非还原末端葡萄糖残基； 糖原降解采用磷酸解而不是水解的生 物学意义： 磷酸解使降解下的葡萄糖分子带上 磷酸基团，形成葡萄糖-1-磷酸，消 耗无机磷酸，不消耗ATP；葡萄糖- 1-磷酸不需能量转变为葡萄糖-6-磷 酸，进入糖酵解等途径代谢，如水 解则生成葡萄糖，消耗1个ATP分子 转变为葡
13、萄糖-6-磷酸； 磷酸解在肌肉细胞生成的葡萄糖-1- 磷酸不扩散到细胞外。 P178 非还原末端 糖原磷酸化酶 非还原末端 1-磷酸葡萄糖 糖原链 (葡萄糖基)n 糖原链 (葡萄糖基)n-1 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 糖原磷酸化酶 1938年cori夫妇发现磷酸化酶a和磷酸化酶b： 两个相同亚基构成的二聚体， 两种互相转化的形式。 磷酸化酶a：Ser14磷酸基团酯化，活性形式； 磷酸化酶b：Ser14 侧链OH，无活性； 共价修饰由磷酸酶和磷酸化酶激酶作用。 磷酸吡哆醛是磷酸化酶的必需辅助因子。 磷酸化酶激酶 磷酸酶 肾上腺素 P
14、178 糖 原 的 分 解 剩4个葡萄糖 糖原磷酸化酶 糖原脱支酶 游离葡萄糖 非还原端 极限糊精 糖原脱支酶 糖原磷酸化酶 葡萄糖-1-磷酸 磷酸化酶不能催化分支点前4个葡萄糖残基； 转移分支上的三个葡萄糖残基到另一分支(或 直链)的非还原末端上； 将分支上剩下的以16糖苷键链接的葡萄糖 残基水解成葡萄糖。 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 糖原脱支酶 同一肽链上有两种酶存在(双重功能酶)： 转移葡萄糖残基作用的酶糖基转移酶 分解葡萄糖16糖苷键作用的酶脱支酶 u糖原分解是分支减少，分子变小的过程， 但糖原不能完全分解。 第26章 糖原
15、的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 葡萄糖磷酸变位酶 In step 1 , the enzyme donates its phosphoryl group (green) to glucose 1-phosphate, producing glucose 1,6-bisphosphate. In step 2 , the phosphoryl group at C-1 of glucose 1,6- bisphosphate (red) is transferred back to the enzyme, re-forming the phosphoe
16、nzyme and producing glucose 6-phosphate. The reaction begins with the enzyme phosphorylated on a Ser residue. 葡萄糖磷 酸变位酶 葡萄糖-6-磷酸酶 磷酸化酶 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降解 (glycogen breakdown) 葡萄糖-6-磷酸酶 葡萄糖-6-磷酸 + H2O 葡萄糖 + Pi 肝细胞、肾细胞及肠细胞光滑内质网膜的内腔面，脑细胞和肌肉细胞无此酶。 肝细胞依赖葡萄糖-6-磷 酸酶才能维持血糖浓度的 稳定。 第26章 糖原的分解和生物合成 二、糖原的降
17、解 (glycogen breakdown) 葡萄糖-6-磷酸酶 肝细胞、肾细胞及肠细胞光滑内质网膜的内腔面，脑细胞和肌肉细胞无此酶。 光滑内质网 膜的内腔面 胞液 毛细血管 质膜 增加血糖浓度 三、糖原的生物合成 (Glycogen synthesis) 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原是人体细胞贮存糖的主要形式。 体内由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成。 Cori夫妇利用磷酸化酶和分支酶合成糖原； 1957年Luis Leloir等人发现糖原合成途径，糖 基的供体是尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-葡萄糖， UDPG) Luis Leloir 19061987 The Coris in Ger
18、ty Coris laboratory, around 1947. 糖原生物合成的研究历程 葡萄糖-1-磷酸 + UTP UDP-葡萄糖 + PPi UDP-葡萄糖 焦磷酸酶 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 1-磷酸葡萄糖 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖） 糖原合酶 n+1个残基的糖原 糖原合成是耗能过程： UTP 提供能量 （加1个葡萄糖消耗1个UTP） 合成底物是UDP-葡萄糖 ATP ADP UTP PPi UDP n个残基的糖原 葡萄糖基加到糖原非还原端 三、糖原的生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 葡萄糖激酶(肝) UDP-葡萄糖焦磷酸化酶
19、 (UDP-glucose pyrophosphorylase) 糖原合酶 (glycogen synthase) 糖原分支酶 (glycogen branching enzyme) 糖原合成的三种酶 三、糖原的生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原合酶 没有ATP直接参加反应 糖原合酶 n个残基糖原 的非还原末端 n+1个残基糖原 新的非还原 末端 糖原合酶只催化合成- 1,4糖苷键形成直链糖原。 UDP-葡萄糖 糖原合酶 非还原端 分支酶 在至少有11个葡萄糖残基的直 链上的非还原末端67个葡萄 糖残基在14连接处断开； 形成16连接； 离最近的分支点至少有4个葡 萄糖残基的位置。
20、 三、糖原的生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原分支酶 (又称 淀粉1,41,6-转葡糖基酶、糖基4 6-转移酶) 断开(14)糖苷键，形成(16)糖苷键。 糖原多分支：增加糖原可溶性；增加非还原末端数目； 提高糖原的分解和合成效率。 糖原引物蛋白 + UDP-葡萄糖 葡萄糖基引物 生糖原蛋白 (glycogenin) 糖原引物蛋白 糖原素 三、糖原的生物合成 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原从头合成 第26章 糖原的分解和生物合成 糖原降解糖原降解糖原合成糖原合成 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶 葡萄糖磷酸变位酶葡萄糖磷酸变位酶糖原合酶糖原合酶
21、 糖原脱支酶糖原脱支酶糖原分支酶糖原分支酶 三、糖原的降解和合成 第26章 糖原的分解和生物合成 四、糖原代谢的调控 （一）糖原磷酸化酶的调控 （二）糖原合酶的调控 （三）肝脏中糖原代谢调控的特殊性 （四）激素对糖原代谢的调控 （五）G蛋白及其对激素信号的传递作用 1.肾上腺素和胰高血糖素的调控刺激糖原降解 2.胰岛素的调控刺激糖原合成 1.AMP对骨骼肌磷酸化酶的别构调节； 2. 骨骼肌磷酸化酶激酶的调控； 3.蛋白磷酸酶-1的调控； 4.蛋白激酶A的调控。 糖原的降解和合成都受到别构调节和激素调节 糖原累积症：缺失糖原代谢的某种酶而导致的病症。 血糖浓度 1、糖异生途径中哪一种酶代替糖酵解
22、的己糖激酶？（ ） A、丙酮酸羧化酶 B、磷酸烯醇式丙酮酸羧激 酶 C、葡萄糖-6-磷酸酶 D、磷酸化酶 2、糖原分解过程中磷酸化酶催化磷酸解的键是（ ） A、-1，6-糖苷键 B、 -1，6-糖苷键 C、 -1，4-糖苷键 D、 -1，4-糖苷键 3、磷酸戊糖途径的真正意义在于产生( )的同时产生许多 中间物如核糖等。 A、NADPH+H+ B、NAD+ C、ADP D、 CoASH 一、选择题 第26章 糖原的分解和生物合成 习题 二、问答题 1、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？ 2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？ 3、糖酵解和发酵有何异同？糖酵解过程需要哪些维生素或 维
23、生素衍生物参与？ 4、试述糖异生与糖酵解代谢途径有哪些差异？ 三、名词解释 糖酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖的有氧分解和 无氧分解 糖异生作用 第26章 糖原的分解和生物合成 习题 6-磷酸葡萄糖合成糖原所需能量是否等于糖原磷酸葡萄糖合成糖原所需能量是否等于糖原 降解为降解为6-磷酸葡萄糖需要的能量？磷酸葡萄糖需要的能量？ 糖原合成：需要能量，糖原合成：需要能量，UTP，底物是尿苷二磷酸葡萄糖，底物是尿苷二磷酸葡萄糖 （UDP-葡萄糖）葡萄糖） 糖原降解：不需要能量，糖原降解：不需要能量， 1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡磷酸葡 萄糖萄糖 ? 第26章 糖原的分解和生物合成
24、习题 一、脂质的消化、吸收和传送 二、脂肪酸的氧化 三、不饱和脂肪酸的氧化 四、酮体 五、磷脂的代谢 六、鞘脂类的代谢 七、甾醇的代谢 八、脂肪酸代谢的调节 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪的主要功能是贮存能量和提供能量， 氧化提供必要水分，防止热量流失。 飞行速度是50-90公里/小时， 可连续飞行60小时。翅膀振 动频率5070次/每秒。 马拉松 红喉蜂鸟 冬眠动物依赖体内贮 存的脂肪越冬。 第28章 脂肪酸的分解代谢 通过对贮存脂肪的氧化 获得足够的能量。 棕熊 骆驼 雅安宝兴震后雅安宝兴震后45天挖出天挖出2只只“猪坚强猪坚强” 掉膘掉膘30 斤斤 这个故事告诉我们： 平时在身上多储存
25、些脂肪是多么重要! 事实证明控制饮食对减肥是最有效的方法! 2013-06-05 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪的需求量：成人：60150 g/d，饮食脂肪90%贮存。 食物成分含有的能量 脂肪非极性化合物，无水状态贮存， 糖原极性化合物，水合形式贮存， 同等重量计算：脂肪代谢的能量 糖原的6倍。 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪 又称三酰甘油、三脂酰甘油 、甘油三酯 (triacylglycerol) 成分成分H (kJ/g 干重干重) 糖类糖类16 脂肪脂肪37 蛋白质蛋白质17 第28章 脂肪酸的分解代谢 贮存和提供能量的主要物质； 构成机体组织，维持体温，保护脏 器，促进脂溶性维生素
26、和其它脂溶 物质的吸收； 构成激素等活性物质的重要成分。 脂肪的生理功能 皮下 腹腔 肌肉间隙 脏器周围 其储量受进食情况影响 动脂 脂肪的分布 脂 肪 细胞中脂肪的来源 饮食中的脂肪； 细胞中的贮脂； 糖转化的脂肪； 一种脏器合成后转运到另一种脏器的脂肪。 脂肪储存量 男：21% 女：26% 又称三酰甘油、三脂酰甘油 、甘油三酯 (triacylglycerol) 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪 三酰甘油（中性脂肪） 特别适合贮存能量 优点： 具高度还原的结构； 氧化释放的能量(同质量)是糖或蛋白质的2倍多； 不溶于水，不会提高细胞溶胶的渗透压，不被溶剂化，可在细胞内大量贮存。 问题： 肠
27、道中的水溶性酶消化前，必须先与血液中的载体蛋白结合(乳化)，消除其不溶解 性才能被转运。 脂肪（甘油三酯） 甘油 脂肪酸 脂肪酶 又称三酰甘油、三脂酰甘油 、甘油三酯 (triacylglycerol) 一、脂质的消化吸收和传送 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪食物 胆囊 小肠 毛细管 小肠粘膜细胞 乳糜微粒 脂蛋白脂肪酶 肌肉细胞或 脂肪细胞 摄入的脂肪在 小肠中被胆汁酸 盐乳化形成微团 (大脂肪滴乳化 成小脂肪滴)。 小肠内的脂肪酶消 化三脂酰甘油为脂 肪酸和甘油。 消化产物被肠粘膜 细胞吸收，并转化 为三脂酰甘油。 脂肪的消化吸收 小肠 三脂酰甘油与胆固 醇、磷脂和载脂蛋 白混合成乳糜微
28、粒。 乳糜微粒经淋巴系统 和血流运输至组织。 毛细血管中的脂蛋白 脂肪酶催化脂肪形成 脂肪酸和甘油。 脂肪酸进入细胞，甘 油转运到肝脏和肾脏。 脂肪酸氧化或再合 成为脂肪贮存。 脂类物质的传送 脂类物质不能在血液中运输 载脂蛋白(apolipoprotein，apo)：是以脱脂形式存在的蛋白质成分。 apo 是血液中的脂结合蛋白质，负责三酰甘油、磷脂、胆固醇、胆固醇酯等 在不同器官间的转运。 apo 与脂质结合形成几种不同类型的脂蛋白颗粒，疏水性的油脂位于核心， 亲水性的蛋白质侧链以及脂质的头部分布于表面。 一、脂质的消化吸收和传送 第28章 脂肪酸的分解代谢 乳糜微粒(CM) ：小肠合成，转
29、运外源性脂肪(小肠体内)。 极低密度脂蛋白(VLDL)：肝脏合成，转运外源性脂肪(肝 肝外组织)。 低密度脂蛋白(LDL)：血管中由VLDL脱脂肪形成，转运胆 固醇和磷脂到肝外，易积存在动脉壁上。 高密度脂蛋白(HDL)：最初在肝脏合成，收集肝外胆固醇和 磷脂到肝。 CM(50200 nm) VLDL(2870 nm) LDL(2025 nm) HDL(811 nm) 血浆脂蛋白（plasma lipoprotion）的种类 坏胆固醇 血管清道夫 血浆脂蛋白与动脉粥样硬化型心血管疾病之间有密切关系。 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 u 脂肪动员 脂肪组织中脂肪的水解与利用。 u 激
30、素敏感性脂肪酶（甘油三酯脂肪酶） 脂解激素：促进脂肪动员的激素。 肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素 抗脂解激素：抑制脂肪动员的激素。 胰岛素、前列腺素 u 脂肪酸的运输 脂肪酸血清白蛋白 长链脂肪酸 乙酰CoA 柠檬酸循环 (线粒体基质) 电子传递链 氧化磷酸化 (线粒体内膜) CO2 H2O + ATP 食物中的脂肪 细胞中以脂肪粒形式贮存 一种脏器中合成转运到另一种 脏器中 消化吸收 转化 细胞 获取 脂肪酸 分解 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 末端C C-3 C-2 C-1 CH3CH2-CH2-CH2-COOH 疏水尾部 脂肪酸 脂酰基 二、脂肪酸氧化 第28章 脂
31、肪酸的分解代谢 脂肪酸：最简单的脂，大多数脂肪酸的碳原子数在12 20， 脂肪酸的碳氢链：C4C36，常见C12C24，多为偶数。 分饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，天然存在的不饱和脂肪酸全是顺式构型。 脂肪酸写法原则： 碳原子数目：双键数目(双键位置) 例：软脂酸(棕榈酸) 16：0; 油酸 18：1(9); -亚麻酸 18：3(9,12,15) 1、甘油代谢 2、脂肪酸的氧化 脂肪酸的跨膜运输 饱和脂肪酸的-氧化 不饱和脂肪酸的氧化 奇数碳脂肪酸的氧化 脂肪酸的-氧化和-氧化 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 硬脂酰 亚油酰 棕榈酰 1-硬脂酰亚油酰棕榈酰甘油 脂肪中可用能量： 脂肪酸
32、链95% 甘油5% CH2OH HO-C-H CH2OH 甘油 CH2OH HO-C-H O CH2O- P-O- O- L-甘油-3-磷酸 甘油激酶 ATPADP 磷酸甘油脱氢酶 NAD+ 糖酵解 NADH + H+ CH2OH C=O O CH2O- P-O- O- 磷酸二羟丙酮 糖酵解的中间产物 糖异生 丙酮酸 葡萄糖及糖原 三羧酸循环 线粒体呼吸链 乙酰CoA CO2、H2O、ATP 6-磷酸葡萄糖 甘油降解在肝、肾、肠细胞的细胞胞液中。 脂肪细胞和骨骼肌因甘油激酶活性很低，不能利用甘油。 甘油的代谢 CHO CH-OH CH2-O-P-O- O- O D-甘油醛-3-磷酸 二、脂肪酸
33、氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 甘油进入糖酵解途径 糖异生 糖酵解 己糖激酶 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酶 6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖 糖原 UTP 6-磷酸果糖 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油 甘油 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 乳酸 草酰乙酸 Ala，Ser等生糖氨基酸 Asp等生糖氨基酸 磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶 丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式 丙酮酸羧激酶 1,6-二磷酸果糖酶 1,6-二磷酸果糖 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 甘油彻底氧化产能情况 糖酵解 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油 甘油 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸
34、 1,6-二磷酸果糖 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 柠檬酸循环和线粒体呼吸链 乙酰CoA ATP NADH NADH ATP ATP NADH 乙酰CoA 3 NADH + FADH2 + GTP CO2 + H2O 22个ATP分子 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪酸代谢研究历程 1904年，Franz Knoop的经 典生物化学实验，阐明脂肪 酸降解途径。 1949年，Eugene Kennedy 和Albert Lehninger证实该途 径，证实在线粒体中进行。 苯标记偶数碳脂肪酸 苯标记奇数碳脂肪酸
35、脂肪酸降解始于羧基端的 第二位()碳原子，切掉2 个碳原子，故为-氧化。 脂肪酸降解过程分三个阶段： 1. 脂肪酸的活化：(脂酰CoA合成酶，线粒体外膜上) 反应在胞液中进行； 2. 脂酰CoA转运：(肉碱脂酰转移酶I和II) 由胞液进入到线粒体内； 3. - 氧化：(脂肪酸氧化的酶位于线粒体基质中) 以二碳为单位降解 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪酸 CoASH 脂酰CoA 脂酰CoA合成酶 ATP 脂肪酸的活化 AMP + PPi 形成一个高能硫酯键是通过ATP的一个磷酸酐键水解产生的。 脂肪酸活化消耗 2个ATP。 细胞胞液 1. 脂肪酸的活化 Conversion o
36、f a fatty acid to a fatty acylCoA 硫酯键 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 2Pi 脂酰腺苷酸 焦磷酸 脂酰基穿过线粒体膜 肉碱脂酰转移酶I 脂酰CoA 肉碱脂酰转移酶II 肉碱 脂酰 肉碱 肉碱 脂酰 肉碱 肉碱 脂酰CoA 线粒体内膜 转运蛋白 饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病可使其活性增加 脂肪酸-氧化的限速酶 2. 脂酰CoA转运 辅酶A 辅酶A 线粒体外膜 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 脂肪酸氧化过程分三个阶段： - 氧化途径：脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂 发生在脂肪酸羧基端的-位，以乙酰CoA形式移走 （每次切除2个碳原子）。线
37、粒体基质 乙酰CoA在三羧酸循环中被氧化成CO2，线粒体基 质 生成的电子NADH和FADH2在线粒体呼吸链将电子 传递给O2，同时伴随ADP磷酸化形成ATP，贮存 起来。线粒体内膜 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 3. - 氧化 第17章 脂肪酸代谢 17.2 脂肪酸氧化 (Oxidation of Fatty Acids) 脂肪酸的-氧化 脂肪酸 脂酰CoA 反式-2- 烯脂酰CoA L-羟脂酰CoA -酮脂酰CoA 继续-氧化 乙酰CoA 脂酰CoA 比原来少2个C 合成脂肪酸 三羧酸循环 -2C -2C -2C FAD FADH2 脱氢酶 ATP + CoASH 活化 H2
38、O 水合酶 NAD+ NADH + H+ 脱氢酶 CoASH 乙酰CoA 硫解酶 1. 氧化 2. 水化 3. 再氧化 4. 硫解 产生能量： 1个FADH2 1个NADH n个乙酰CoA 消耗能量： 2个ATP 酮体 脂肪酸-氧化过程与柠檬酸循环中的 部分反应过程类似， 试写出这两个 途径中的类似的反应过程。 脂肪酸脂肪酸-氧化氧化 柠檬酸循环柠檬酸循环 脂酰脂酰CoA脱氢脱氢生成生成- 烯脂酰烯脂酰CoA 琥珀酸生成延胡索酸琥珀酸生成延胡索酸 - 烯脂酰烯脂酰CoA水化水化生成生成L- 羟脂酰羟脂酰CoA 延胡索酸生成苹果酸延胡索酸生成苹果酸 L- 羟脂酰羟脂酰CoA再脱氢再脱氢生成生成-
39、酮脂酰酮脂酰CoA 苹果酸生成草酰乙酸苹果酸生成草酰乙酸 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 H2O H2O 不同体系氧化的酶不同 革兰氏阳性菌和线粒体短链体系 革兰氏阴性菌 过氧化物酶体和乙醛酸循环体 线粒体长链体系 4种酶一个 复合体 酶2和酶3一 个复合体辅 助酶5和6 多功能蛋白 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 酶2和酶3一个 复合体 4种酶独立 16碳脂肪酸(软脂酸或棕榈酸)氧化 软脂酸完全氧化的反应式 C15H31COSCoA 7 CoA-SH + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O 8 CH3COSCoA 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H
40、+ C15H31COSCoA 23 O2 + 108 Pi + 108 ADP CoASH 16CO2 + 23 H2O + 108 ATP 软脂酸-氧化的反应式 脂肪酸活化时消耗两个高能磷酸键（2个ATP），净生成106个ATP 软脂酸一轮的-氧化反应式 棕榈酰CoA CoA-SH + FAD + NAD+ + H2O 豆蔻酰CoA 乙酰CoA + FADH2 + NADH + H+ 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP + CoA-SH 柠檬酸
41、循环总反应式 软脂酸完全氧化的反应式 C15H31COSCoA 7 CoA-SH + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O 8 CH3COSCoA 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ C15H31COSCoA 23 O2 + 108 Pi + 108 ADP CoASH 16CO2 + 23 H2O + 108 ATP 软脂酸-氧化的反应式 脂肪酸活化时消耗两个高能磷酸键（2个ATP），净生成106个ATP 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 1分子软脂酸（含16 碳）-氧化产生的能量 6 ATP + (312.5) ATP + (151.5) ATP = 106
42、ATP 1分子脂肪酸分解代谢标准自由能：106 x -30.5 = - 3237 kJ/mol，理论上脂肪酸标准自由 能：-9790 kJ/mol，3237/9790 = 33%被贮存。 1分子葡萄糖分解代谢：32 x -30.5 = -976 kJ/mol 能量被贮存，理论上葡萄糖完全氧化 释放能量：2840 kJ/mol，976 /2840 = 34%被贮存。 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 ATP (GTP) NADHFADH2乙酰乙酰CoA 脂肪酸脂肪酸 脂酰脂酰CoA -2 脂酰脂酰CoA 乙酰乙酰CoA 1 x7 1 x78 乙酰乙酰CoA CO2 8 x 18 x 3
43、8 x 1 合合 计计63115 萌发的种子中-氧化贮存的三酰甘油转化为葡萄糖 种子三酰甘油 脂肪酶 脂肪酸 草酰乙酸 蔗糖 多糖 氨基酸 能量 核苷酸 代谢 中间产物 乙醛酸循环 糖异生 -氧化 乙酰CoA 生物合成的前体 二、脂肪酸氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 四类不饱和脂肪酸（哺乳动物）：四类不饱和脂肪酸（哺乳动物）： 1. 棕榈油酸棕榈油酸: 16：1 9 16碳一烯脂酸，双键位于第碳一烯脂酸，双键位于第9位碳原子位碳原子 2. 油油 酸酸: 18：1 9 18碳一烯脂酸，双键位于第碳一烯脂酸，双键位于第9位位 3. 亚亚 油油 酸酸: 18：2 9,12 18碳二烯酸，双键位于第
44、碳二烯酸，双键位于第9、12位位 4. 亚亚 麻麻 酸酸: 18：3 9,12,15 18碳三烯酸，双键位于第碳三烯酸，双键位于第9、12、15位位 亚油酸和亚麻酸是人体必需脂肪酸 （花生、芝麻、棉籽油中富含） 多不饱和脂肪酸 如：花生四烯酸 EPA（二十碳五烯酸，鱼油主要成分） DHA（二十二碳六烯酸，脑黄金） 合成 三、不饱和脂肪酸的氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 1. 氧化反应发生在线粒体基质中； 2. 活化和跨越线粒体内膜都与饱和脂肪酸相同； 3. 进行-氧化，到达双键位置； 4. 分子内双键需要2个酶：异构酶和还原酶。 5. 进行-氧化。 不饱和脂肪酸氧化需要两个附加反应 油酰Co
45、A 顺-3-十二烯脂酰CoA 反-2-十二烯脂酰CoA 烯脂酰CoA异构酶 生成9个乙酰CoA 油酸 18:1 9 生成9个乙酰CoA 亚油酸 18:2 9，12 烯脂酰CoA 异构酶 烯脂酰CoA 异构酶 2,4-二烯脂酰 CoA还原酶 亚油酰CoA 顺9, 顺12 三、不饱和脂肪酸的氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 油酸比硬脂酸18:0 的 -氧化少产生一分子 的FADH2 (1.5ATP) 。 脱氢 水化 再脱氢 硫解 - 烯脂酰CoA L- 羟脂酰CoA -酮脂酰CoA 脂酰CoA 脂酰CoA 偶数碳原子 奇数碳原子 乙酰CoA 丙酰CoA 脂酰CoA 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、
46、奇数碳原子脂肪酸的氧化 - 氧化 n 乙酰CoA + 丙酰CoA 丙酰CoA 羧化酶 甲基丙二酸单酰CoA 差向异构酶 1. 2. 丙酰CoA 琥珀酰CoA 甲基丙二酸 单酰CoA 变位酶 奇数碳原子脂肪酸的氧化需经另外3步额外反应 如果饮食中不含葡萄糖，试问食用奇数碳脂肪酸好？ 还是食用偶数碳脂肪酸好？ 3个酶 第28章 脂肪酸的分解代谢 动物体内的脂肪酸多 为偶数； 反刍动物中奇数脂肪 酸 含 量 较 高 ， 提 供 25%的能量； 许多植物、海洋生物、 石油酵母等含奇数碳 脂肪酸。 生物素 彻底氧化成 CO2、H2O、ATP 柠檬酸 三羧酸循环 草酰乙酸 琥珀酰CoA B12 葡萄糖 糖
47、异生 PEP 三、奇数碳原子脂肪酸的氧化 脂肪酸-氧化：1956年，由P.K.Stumpf首 先在植物种子和叶片中发现，后在动物脑 和肝细胞中也发现了脂肪酸的这种氧化作 用。 脂肪酸在酶催化下，碳原子发生氧 化，生成1分子CO2 和比原来少1 个碳原子 的脂肪酸。 植烷酸(反刍动物脂肪)的-氧化 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、脂肪酸的-氧化 植烷酸 甲酰CoA 丙酰CoA 植烷酰CoA 植烷酰CoA 合成酶 植烷酰CoA 羟化酶 -羟植烷酰CoA -羟植烷酰CoA 裂解酶 醛 脱氢酶 4,8,12-三甲基 十三烷酰CoA 降植烷酸 中长链脂肪酸（10C或12C）在 过氧化物酶体或内质网内进行
48、的 少见的氧化方式。 -C的氧化，变成二羧基酸，两 端羧基都可与CoA结合，进行- 氧化，加速脂肪酸降解速度。 混合功能氧化酶 醇脱氢酶 醛脱氢酶 -氧化 三羧酸循环 己二酸 琥珀酸 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、脂肪酸的-氧化 脂肪酸脂肪酸-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径，脂肪酸氧化可以供应机体氧化是体内脂肪酸分解的主要途径，脂肪酸氧化可以供应机体 所需要的大量所需要的大量能量；能量； 脂肪酸脂肪酸-氧化过程中生成的氧化过程中生成的乙酰乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物。是一种十分重要的中间化合物。 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、脂肪酸-氧化的生理意义 脂肪酸 乙酰CoA 柠檬酸循环
49、类固体前体 脂肪酸合成 酮 体 电子传递系统 胆固醇 CO2、H2O、ATP 1、脂肪酸进入线粒体的调控 肉碱脂酰转移酶I 2、激素的调节 肾上腺素、胰高血糖素 促进-氧化 胰岛素 抑制-氧化 3、机体代谢需要 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、脂肪酸氧化的调控 食用肉碱可以减肥吗？ CH3 CH3-N-CH2-CH-CH2-COOH CH3 OH 左旋肉碱 脂肪酸氧化受严格调控 饮食中的糖类 脂肪酸氧化 carnitine acyl transferase I(肉碱乙酰转移酶I) 丙二酸 单酰CoA 脂肪酸合成 acetyl-CoA carboxylase(乙酰CoA羧化酶，ACC) 线粒体
50、胞液 胞液中形成的脂酰CoA去向 线粒体中-氧化 胞液中合成三酰甘油和磷脂 NADH/NAD+的比值很高时，抑制-羟脂酰CoA脱氢酶活性； 高浓度的乙酰CoA，抑制硫解酶活性。 第28章 脂肪酸的分解代谢 三、脂肪酸氧化的调控 脂酰肉碱 肉碱脂酰 转移酶I 脂肪酸脂肪酸 - 氧化 丙 酮 - 羟基丁酸 乙酰乙酸 酮体：是脂肪酸在肝细胞线粒体基质中氧化产生的中间代谢产物，是正 常、有用的代谢物。 - 羟基丁酸脱氢酶 乙酰乙酸脱羧酶 酮体是燃料分子：“水溶性脂”，在心、肾氧化较脂肪酸快，可代替葡萄 糖作为脑细胞的主要燃料。在肝脏中合成，不能在肝脏内分解。 乙酰CoA 生成量小 第28章 脂肪酸的分
