生物體內(nèi)的脂類物質(zhì)脂肪的合成代謝脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化類脂代謝,第九章脂類物質(zhì)的合成與分解,1,脂類（lipids，或稱脂質(zhì)），是一類不溶于水而溶于非極性溶劑的生物有機分子。,2,脂類按化學組成分類,單純脂類（simplelipid）：由脂肪酸和醇（甘油或高級一元醇）形成的酯，如?；视汀⑾?；復合脂類（complexlipid）：除脂肪酸與醇所組成的酯外，還含有其他成分，如磷脂、糖脂、硫脂等；異戊二烯脂：不含脂肪酸，如萜類、甾醇類（固醇類）化合物。,X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇等,甘油三酯,甘油磷脂,3,貯存脂質(zhì)（storagelipid）：如脂酰甘油和蠟，是生物體的重要能源，且能量高度集中，所占體積最??；在機體表面的脂類還有防止機械損傷和熱量散發(fā)的保護作用；結(jié)構(gòu)脂質(zhì)（structurallipid）：主要是磷脂，構(gòu)成生物膜的骨架；活性脂質(zhì)（activelipid）：包括甾醇類和萜類化合物，是生物體內(nèi)某些生理活性物質(zhì)（如類固醇激素、脂溶性維生素）的前體。,脂類物質(zhì)按生物學功能分類,4,第一節(jié)生物體內(nèi)的脂類物質(zhì)(了解）,脂肪酸單純脂類復合脂類異戊二烯脂,5,一、脂肪酸,1.分類,脂肪酸（fattyacid，F(xiàn)A）是由一條線性長的碳氫鏈（疏水尾）和一個末端羧基（親水頭）組成的羧酸。,6,脂肪酸的共性,1.一般為偶數(shù)碳原子；2.絕大多數(shù)不飽和脂肪酸中的雙鍵為順式；3.不飽和脂肪酸雙鍵位置有一定的規(guī)律性：單烯酸的雙鍵位置一般在第9-10C之間；而多烯酸通常間隔3個C出現(xiàn)1個雙鍵；4.動物的脂肪酸是直鏈的，所含雙鍵可多達6個；細菌中還含有支鏈的、羥基的和環(huán)丙基的脂肪酸；植物脂肪酸中有含炔基、環(huán)氧基、酮基等；5.脂肪酸分子的碳鏈越長，熔點越高；不飽和脂肪酸的熔點比同等鏈長的飽和脂肪酸的熔點低。,7,飽和脂肪酸中每個單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)而整齊有序；不飽和脂肪酸存在雙鍵，可以產(chǎn)生剛性彎曲，因而存在扭曲的空間結(jié)構(gòu)。,8,習慣命名法：以脂肪酸的碳原子數(shù)、來源、性質(zhì)命名,簡寫符號：碳原子數(shù)：雙鍵數(shù)（雙鍵的位置）飽和脂肪酸：如軟脂酸（棕櫚酸），16：0；不飽和脂肪酸：如亞油酸，18：2（9，12）。,硬脂酸十八烷酸花生酸二十烷酸油酸9-十八碳烯酸（順）,2.命名,系統(tǒng)命名法：以脂肪酸的碳原子數(shù)、雙鍵的位置命名,9,系統(tǒng)命名法：需標示脂肪酸的碳原子數(shù)和雙鍵的位置。編碼體系：從脂肪酸的碳氫鏈的甲基碳起計算其碳原子順序。編碼體系：從脂肪酸的羧基碳起計算碳原子的順序。,CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH,十六碳-7-烯酸,十六碳-9-烯酸,不飽和脂肪酸的命名,10,常見的不飽和脂肪酸,11,哺乳類動物體內(nèi)的多不飽和脂肪酸均由相應的母體脂肪酸衍生而來。哺乳類動物不能合成-6及-3系多不飽和脂肪酸，因此，-6及-3系多不飽和脂肪酸為必需脂肪酸（essentialfattyacid）。必需脂肪酸是指機體需要，但自身不能合成，必須要靠食物提供的多不飽和脂肪酸。如亞油酸（18：2），-亞麻酸（18：3）。,12,二、單純脂類,?；视褪歉视团c脂肪酸所形成的酯。甘油三酯是（triglyceride）脂類中最豐富的一類，通常稱為脂肪或中性脂。其中不飽和脂肪酸較多時，在室溫下為液態(tài)，稱為油（oil）；若飽和脂肪酸較多時，在室溫下為固態(tài)，稱為脂（fat）。,甘油三酯的結(jié)構(gòu)示意圖,甘油,13,磷酸甘油的生物合成脂肪酸的生物合成脂肪的生物合成,第二節(jié)脂肪的生物合成,14,一、磷酸甘油的生物合成,15,二、脂肪酸的生物合成,飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸碳鏈延長去飽和生成不飽和脂肪酸,16,（一）飽和脂肪酸的從頭合成,脂肪酸合成的原料：乙酰CoA（主要來自線粒體內(nèi)的丙酮酸氧化脫羧、脂肪酸-氧化和氨基酸氧化等反應）；細胞定位：細胞液中；線粒體中的乙酰CoA需通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)（或稱擰檬酸穿梭系統(tǒng)）運到胞液中，才能供脂肪酸合成所需。酶：脂肪酸合成酶系催化。脂肪酸合成的直接產(chǎn)物：軟脂酸（16C）或16C以下的飽和脂肪酸。,17,1.乙酰CoA的轉(zhuǎn)運從線粒體到胞液,酵解丙酮酸脫氫酶系檸檬酸合酶檸檬酸裂解酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸酶(以NADP+為輔酶的蘋果酸脫氫酶)丙酮酸羧化酶乙酰CoA羧化酶,檸檬酸-丙酮酸循環(huán),18,2.丙二酸單酰CoA的合成：,在關鍵酶乙酰CoA羧化酶的催化下，將乙酰CoA羧化為丙二酸單酰CoA。,反應不可逆，是合成脂肪酸的限速步驟,19,乙酰CoA羧化酶,大腸桿菌中，乙酰CoA羧化酶由三個亞基組成：生物素羧化酶（biotincarboxylase，BC）羧基轉(zhuǎn)移酶（carboxyltransferase，CT）生物素羧基載體蛋白（biotincarboxylcarrierprotein，BCCP）,生物素在羧化反應中起固定CO2（以HCO3-形式）和轉(zhuǎn)移羧基的作用。,20,3.脂肪酸合成循環(huán),脂肪酸合成時碳鏈的縮合延長過程是一循環(huán)反應過程。每經(jīng)過一次循環(huán)反應（縮合、還原、脫水、再還原），延長兩個碳原子。合成反應由脂肪酸合成酶系催化。,21,脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式,乙酰CoA-ACP脂酰基轉(zhuǎn)移酶-酮脂酰ACP合成酶丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶-酮脂酰ACP還原酶-羥脂酰ACP脫水酶-烯脂酰ACP還原酶,在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一種由1分子?；d體蛋白（acylcarrierprotein,ACP）和6種酶單體所構(gòu)成的多酶復合體。,22,兩個階段：（1）?；D(zhuǎn)移階段；（2）循環(huán)階段：縮合、還原、脫水和再還原。,23,24,7乙酰CoA7CO27ATP7丙二酸單酰CoA+7ADP+7Pi,8乙酰CoA14NADPH14H+7ATP軟脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH+7ADP+7Pi,軟脂酸合成的總反應：7次循環(huán),乙酰CoA7丙二酸單酰CoA14NADPH14H+軟脂酸7CO28CoA-SH+14NADP+6H2O,25,合成起始物為乙酰CoA，與丙二酸單酰CoA（3C單位）提供的乙?；s合（同時釋CO2），使其烴鏈延長2個碳原子，經(jīng)過還原-脫水-再還原的循環(huán)往復，脂肪酸的烴鏈不斷延長。大多數(shù)生物合成終產(chǎn)物為軟脂酸，這是由-酮脂酰-ACP合成酶對鏈長專一性所定的，該酶對C2-C14脂?；哂写呋钚?。脂肪酸從頭合成需要短的脂酰CoA作為引物，主要引物為乙酰CoA；逐漸增加的二碳單位來自丙二酸單酰CoA。還原劑NADPH+H+由檸檬酸穿梭（乙酰CoA自線粒體運送到細胞液的過程）及磷酸戊糖途徑提供。,小結(jié),26,1.脂肪酸碳鏈的延長(了解),（二）飽和脂酸酸的碳鏈延長和不飽和脂肪酸的生成,軟脂酰CoA生成后，可在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體經(jīng)脂肪酸碳鏈延長酶系的催化作用下，形成更長碳鏈的飽和脂肪酸。,27,2.不飽和脂肪酸的合成（了解）,在去飽和酶系的作用下，在已合成的飽和脂肪酸中引入雙鍵的過程。,28,三、脂肪（甘油三酯）的生物合成,肝臟和脂肪組織是合成甘油三酯最活躍的組織。高等植物細胞中油體是合成和貯存甘油三酯的重要場所。微生物含甘油三酯較少。高等動植物合成甘油三酯需要兩種主要前體，即3-磷酸甘油和脂酰CoA。,29,脂肪酸的活化,30,甘油三酯（脂肪）的合成途徑,31,第三節(jié)脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化,甘油三酯的分子結(jié)構(gòu),脂肪的水解甘油的分解與轉(zhuǎn)化脂肪酸的降解與轉(zhuǎn)化,32,一、脂肪的水解（了解）,在動物消化道內(nèi)有脂肪酶，分解食物中的脂肪，在被吸收之前約95%脂肪被水解。植物的脂肪酶存在于脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中，油料種子發(fā)芽時，貯藏在種子內(nèi)的脂肪在脂肪酶作用下發(fā)生分解，供幼苗生長之需。,33,二、甘油的分解與轉(zhuǎn)化,上述反應過程中，實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成。,34,脂肪酸的-氧化-氧化-氧化,三、脂肪酸的降解與轉(zhuǎn)化,35,（一）脂肪酸的-氧化,概念：脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基端的-碳原子上進行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位，即乙酰CoA，該過程稱作-氧化。,組織：除腦組織外，大多數(shù)組織均可進行，其中肝、肌肉最活躍。,36,實驗證據(jù)：1904年F.Knoop用苯環(huán)標記脂肪酸飼喂狗，根據(jù)尿中產(chǎn)物，推導出了-氧化學說。,37,脂肪酸的分解氧化是從羧基端-碳原子，碳鏈逐次斷裂下一個2C單位,38,1.脂肪酸的活化：線粒體外的脂酰CoA合成酶（硫激酶）催化脂肪酸與CoA-SH生成活化的脂酰CoA。,反應不可逆,注意：消耗了一個ATP分子中的2個高能鍵,39,2.脂酰CoA進入線粒體,脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質(zhì)內(nèi)，但胞漿中活化的長鏈脂酰CoA（12C以上）卻不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿（肉毒堿，carnitine）結(jié)合成脂酰肉堿才能進入線粒體基質(zhì)內(nèi)。反應由兩種肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶同工酶（酶和酶）催化。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,OH,肉堿,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,RCO-O,脂酰肉堿,40,此過程為脂肪酸-氧化的限速步驟,肉堿轉(zhuǎn)運脂酰輔酶A進入線粒體,41,3.-氧化途徑：由四個連續(xù)的酶促反應組成：脫氫；水化；再脫氫；硫解。,42,-氧化循環(huán)的反應過程,43,脂肪酸的-氧化過程,44,4.脂肪酸-氧化的能量生成,1分子軟脂酸（16C）活化生成的軟脂酰CoA經(jīng)7次-氧化，總反應式如下:,軟脂酸+8CoA-SH+7FAD+7NAD+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7NADH+7H+,1分子軟脂酸徹底氧化共生成:(1.57)+(2.57)+(108)=108分子ATP,減去脂肪酸活化時消耗ATP的2個高能磷酸鍵凈生成106分子ATP。,45,-氧化小結(jié),1.脂肪酸的-氧化主要在線粒體中進行。2.脂肪酸僅需一次活化，其代價是消耗2分子ATP。（活化在線粒體外）3.除脂酰CoA合成酶外，其余所有酶都屬于線粒體酶（即-氧化的酶系存在于線粒體）。4.-氧化起始于脂酰CoA，包括氧化（脫氫）、水化、氧化（脫氫）、硫解等重要步驟。5.每循環(huán)一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子減少兩個碳原子的脂酰CoA。,46,脂肪酸合成與-氧化比較,47,奇數(shù)碳脂肪酸,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TCA,5.奇數(shù)碳脂肪酸的氧化,脂酰CoA脫氫酶對丙酰CoA不起作用,48,6.不飽和脂肪酸的氧化,體內(nèi)約有1/2以上的脂肪酸是不飽和脂肪酸，食物中也含有不飽和脂肪酸。這些不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式的，它們活化后進入-氧化時，生成3-順-烯脂酰CoA。烯脂酰CoA水合酶不能作用于該底物，此時需要烯脂酰coA異構(gòu)酶催化使其生成2-反烯脂酰CoA以便進一步反應。,49,（二）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化作用發(fā)生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱為-氧化作用。,50,（三）脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成,-二羧酸的過程。,51,（四）脂肪酸氧化產(chǎn)物乙酰CoA的轉(zhuǎn)化,1.乙醛酸循環(huán)：植物、微生物中有乙醛酸循環(huán)使脂肪酸能轉(zhuǎn)化為糖,52,2.酮體的生成及利用（了解）,脂肪酸在肝中氧化分解所生成的乙酰乙酸（acetoacetate）、-羥丁酸（-hydroxybutyrate）和丙酮（acetone）三種中間代謝產(chǎn)物，統(tǒng)稱為酮體（ketonebodies）。酮體在肝中生成，在肝外組織被利