生物化学第六章ppt课件

《生物化学第六章ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学第六章ppt课件（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第六章第六章 脂类代谢脂类代谢目目录录第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成第四节第四节 磷脂和糖脂的代谢磷脂和糖脂的代谢( (自学自学) )第五节第五节 胆固醇的代谢胆固醇的代谢( (自学自学) )第一节第一节 生物体内的脂类生物体内的脂类 脂脂类lipidlipid亦亦译为脂脂质或或类脂，是脂，是一一类低溶于水而高溶于非极性溶低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物的生物有机分子。其化学本有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所构是脂肪酸和醇所构成的成的酯类及其衍生物。及其衍生物。 脂肪酸多脂肪酸多为4 4碳以上的碳

2、以上的长链一元一元羧酸酸 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元一元醇和固醇。醇和固醇。 脂脂类的元素的元素组成主要是成主要是C H O,C H O,有些尚有些尚含含N S PN S P。脂脂类的根本概念的根本概念脂的分脂的分类(1)单纯脂脂是是脂脂肪肪酸酸和和醇醇类所所构构成成的的酯，其其中中典型的典型的为甘油三甘油三酯(脂肪脂肪)。(2)复复合合脂脂除除醇醇类、脂脂肪肪酸酸外外还含含有有其其它它物物质，如如磷磷酸酸、含含氮氮化化合合物物、糖糖基基及及其其衍衍生生物物、鞘鞘氨氨醇醇及其衍生物等。及其衍生物等。(3)其其它它脂脂为一一类不不含含有有脂脂肪肪酸酸、非非皂皂化化

3、的的脂脂，包括包括萜类、前列腺素、前列腺素类和甾和甾类化合物等。化合物等。单 纯 脂 类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇构成的酯2.种类(2) 蜡1酰基甘油酯O=O=CH2O CR1R2COCHCH2O CR3O=R1、R2、R3可以一可以一样，也可以不全，也可以不全一一样甚至完全不同，甚至完全不同，R2多是不多是不饱和的。和的。重要脂类：甘油三酯重要脂类：甘油三酯甘甘 油油 三三 酯酯 甘油三脂中脂肪酸不饱和的较多时，甘油三脂中脂肪酸不饱和的较多时，在室温下呈液态，称为油。反之，那么呈在室温下呈液态，称为油。反之，那么呈固态，称为脂。甘油三脂又称油脂。固态，称为脂。甘油三脂又称油脂。留意！蜡蜡

4、主要存在于毛主要存在于毛发、皮肤、叶子、果、皮肤、叶子、果实以以及昆虫外骨骼等的外表，但也有分散于及昆虫外骨骼等的外表，但也有分散于细胞中的，如蜂蜡。胞中的，如蜂蜡。 主要是含主要是含1414至至3636个碳原子的个碳原子的饱和或不和或不饱和脂肪酸与含和脂肪酸与含1616至至3030个碳原子的一元醇个碳原子的一元醇所构成的脂。所构成的脂。复 合 脂 类1.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂复合脂复合脂 磷酸甘油脂，又称甘油磷脂，是最具有代表性的复合脂，广泛存在于动物、植物和微生物。磷脂甘油脂是细胞膜构造重要的组分之一，在动物

5、的脑、心、肾、肝、骨髓、卵以及植物的种子和果实中含量较为丰富。最简单的磷酸甘油脂构造如图 磷脂是分子中含有磷酸的复合脂，由于磷脂是分子中含有磷酸的复合脂，由于其所含的醇不同，又可以分为甘油磷脂和其所含的醇不同，又可以分为甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。鞘氨醇磷脂。磷磷 脂脂磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1-D-D-吡喃吡喃-D-D-甘油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧- - -葡萄糖甘油葡萄糖甘油二酯二酯( (硫酯硫酯) )2,3-2,3-双酰基双酰基-1-(-1-(-D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，

6、6- 6- -D-D-半乳糖半乳糖基基-D-D-甘油甘油非 皂 化 脂 类1. 概念2. 种类 即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进展皂化1甾醇类固醇2 萜类化合物.脂脂类的生理功能的生理功能1构造组分构造组分 其中的磷脂是构成细胞生物膜其中的磷脂是构成细胞生物膜BiomembraneBiomembrane的的重要构造物质。现代研讨阐明，细胞质膜重要构造物质。现代研讨阐明，细胞质膜plasma plasma membranemembrane是细胞的界膜，控制着细胞内外一切物质是细胞的界膜，控制着细胞内外一切物质的出入。同时，细胞质膜上各种脂、蛋白质、糖等外的出入。同时，细胞质膜上各种脂、蛋白质

7、、糖等外表复合物质的存在与细胞的识别、信号转导、种质特表复合物质的存在与细胞的识别、信号转导、种质特异性和组织免疫等有亲密关系。因此，生物膜对细胞异性和组织免疫等有亲密关系。因此，生物膜对细胞的生命活动具有特别重要的作用；的生命活动具有特别重要的作用； 2储存能源储存能源 在高等动物体中，甘油三酯主要积累在皮下组织、在高等动物体中，甘油三酯主要积累在皮下组织、肠间膜内等，动物的血液、淋巴液、肝脏、骨髓等中也都肠间膜内等，动物的血液、淋巴液、肝脏、骨髓等中也都贮藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于种子和果实贮藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于种子和果实中，一些油料作物种子的含油量高达中，一

8、些油料作物种子的含油量高达3030 50%50%。甘油脂经过。甘油脂经过氧化可以供应人类及动植物生命过程所需的热能。氧化可以供应人类及动植物生命过程所需的热能。1g1g甘油甘油脂在体内氧化可产生脂在体内氧化可产生39kJ39kJ的热量，比碳水化合物和蛋白质的热量，比碳水化合物和蛋白质在同样条件下的热量约高一倍；在同样条件下的热量约高一倍； (3) 许许多多脂脂类类物物质质行行使使着着各各种种重重要要特特殊殊的的生生理理功功能能。这这些些物物质质包包括括某某些些维维生生素素和和激激素素等等。例例如如，萜萜类类化化合合物物中中包包含含着着维维生生素素A、维维生生素素D、维维生生素素E和和维维生生素

9、素K，它它们们是是调调理理生生理理代代谢谢重重要要的的活活性性物物质质。还还有有定定位位在在质质膜膜上上磷磷脂脂化化合合物物，如如磷磷脂脂酰酰肌肌醇醇、N-磷磷脂脂酰酰乙乙醇醇胺胺等等是是调调理理细细胞胞生生长长发发育育、抗抗逆逆境境反反响响的的脂脂质质信信号号分分子。子。 第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢甘甘油油在在甘甘油油激激酶的的催催化化下下，被被磷磷酸酸化化成成3-3-磷酸甘油，然后氧化脱磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二生成磷酸二羟丙丙酮。甘油的代甘油的代谢其反响如下：其反响如下：其其中中第第一一步步反反响响需需求求 耗耗费ATPATP，而而第第二二步步反反响响可可生成复原生

10、成复原辅酶。磷磷酸酸二二羟丙丙酮为磷磷酸酸丙丙糖糖，是是糖糖酵酵解解途途径径的的中中间产物物，因因此此既既可可以以继续氧氧化化，经丙丙酮酸酸进入入三三羧酸酸循循环彻底底氧氧化化成成CO2CO2和和水水，又又可可经糖糖异异生生作作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。用合成葡萄糖，乃至合成多糖。 脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化一、脂肪酸的一、脂肪酸的- -氧化途径氧化途径二、脂肪酸的二、脂肪酸的a-a-氧化途径氧化途径三三. .脂肪酸的脂肪酸的- -氧化途径氧化途径 - -氧氧化化作作用用的的提提出出是是在在十十九九世世纪纪初初，Franz Franz Knoop Knoop 在在此此方方面面作作出出了了关关键

11、键性性的的奉奉献献。他他将将末末端端甲甲基基上上连连有有苯苯环环的的脂脂肪肪酸酸喂喂饲饲狗狗，然然后后检检测测狗狗尿尿中中的的产产物物。结结果果发发现现，食食用用含含偶偶数数碳碳的的脂脂肪肪酸酸的的狗狗的的尿尿中中有有苯苯乙乙酸酸的的衍衍生生物物苯苯乙乙尿尿酸酸，而而食食用用含含奇奇数数碳碳的的脂脂肪肪酸酸的的狗狗的的尿尿中中有有苯苯甲甲酸酸的的衍衍生生物物马马尿尿酸酸。 KnoopKnoop由由此此推推测测无无论论脂脂肪肪酸酸链链的的长短，脂肪酸的降解总是每次水解下两个碳原子。长短，脂肪酸的降解总是每次水解下两个碳原子。 据据此此，Knoop提提出出脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化发发生生在在-碳碳

12、原原子子上上，而而后后Ca与与Cb之之间间的的键键发发生生断断裂裂，从从而而产产生生二二碳碳单单位位，此二碳单位此二碳单位Knoop推测是乙酸。推测是乙酸。以以后后的的实实验验证证明明Knoop推推测测的的准准确确性性，由由此此提提出出了了脂脂肪酸的肪酸的-氧化作用。氧化作用。-氧氧化化作作用用是是指指脂脂肪肪酸酸在在-碳碳原原子子上上进进展展氧氧化化，然然后后a-碳碳原原子子和和-碳碳原原子子之之间间键键发发生生断断裂裂。每每进进展展一一次次-氧氧化化作作用用，分分解解出出一一个个二二碳碳片片段段，生生成成较较原原来来少少两个碳原子的脂肪酸。两个碳原子的脂肪酸。-氧氧 化化 作作 用用 的的

13、 部部 位位 ： Localization Localization of of - -oxidation occurs in mitochondria, oxidation occurs in mitochondria, 油料作物种子萌生时油料作物种子萌生时乙醛酸循环体乙醛酸循环体(glyoxysome(glyoxysome，简称乙醛酸体，简称乙醛酸体) ) 线粒体基质线粒体基质matrix(1) (1) 脂肪酸的活脂肪酸的活化化 脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基与CoACoA酯化成脂酰酯化成脂酰CoACoA的过程。反响如下：的过程。反响如下：脂肪酸的活化需求脂肪酸

14、的活化需求ATPATP的参与。每活化的参与。每活化1 1分子脂肪分子脂肪酸，需求酸，需求1 1分子分子ATPATP转化为转化为AMPAMP，即要耗费，即要耗费2 2个高能磷酸个高能磷酸键。这可以折算成需求键。这可以折算成需求2 2分子分子ATPATP水解成水解成ADPADP。在体内，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反响不在体内，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反响不可逆。可逆。(2) Transport into mitochondria 脂肪酸的脂肪酸的 - -氧化作用通常是在线粒体的基质中氧化作用通常是在线粒体的基质中进展的，中、短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜，而进展的，中、短链脂肪酸可直接穿过线

15、粒体内膜，而长链脂肪酸需依托肉碱也叫肉毒碱，长链脂肪酸需依托肉碱也叫肉毒碱，CarnitineCarnitine携携带，以脂酰肉碱的方式跨越内膜而进入基质，故称肉带，以脂酰肉碱的方式跨越内膜而进入基质，故称肉碱转运。碱转运。 肉碱也叫肉毒碱，肉碱也叫肉毒碱，CarnitineCarnitine的构造如下：的构造如下： 肉毒碱是季胺类化合物，是一种人体必肉毒碱是季胺类化合物，是一种人体必需的营养素，有着重要的生物学功能和临床需的营养素，有着重要的生物学功能和临床运用价值。近年来肉毒碱在心脑血管疾病、运用价值。近年来肉毒碱在心脑血管疾病、消化疾病、儿童疾病的预防和治疗，以及血消化疾病、儿童疾病的预

16、防和治疗，以及血液透析病人的营养支持和运动医学等领域已液透析病人的营养支持和运动医学等领域已得到广泛的研讨和运用。得到广泛的研讨和运用。其其中中的的肉肉碱碱脂脂酰转移移酶和和是是一一组同同工工酶。前前者者在在线粒粒体体外外催催化化脂脂酰CoACoA上上的的脂脂酰基基转移移给肉肉碱碱，生生成成脂脂酰肉肉碱碱；后后者者那那么么在在线粒粒体体内内将将运运入入的的脂脂酰肉肉碱碱上上的的脂脂酰基基重重新新转移移至至CoACoA，游游离离的的肉肉碱碱被被运运回回内内膜外膜外侧循循环运用。运用。(3) -氧化的历程脂脂酰CoACoA进入入线粒体后，粒体后，阅历多次多次b-b-氧化作用而氧化作用而逐逐渐降解成

17、多个二碳降解成多个二碳单位位 乙乙酰CoACoA。每次每次b-b-氧化作用包括四个步骤。氧化作用包括四个步骤。1 1脱脱氢 脂脂酰CoACoA经脂脂酰CoACoA脱脱氢酶催化，在其催化，在其和和碳原子上脱碳原子上脱氢，生成，生成22反反烯脂脂酰CoACoA，该脱脱氢反响的反响的辅基基为FADFAD。2 2加水水合反响加水水合反响 2 2反反烯脂脂酰CoACoA在在22反反烯脂脂酰CoACoA水合水合酶催化下，在双催化下，在双键上加水生成上加水生成L-L-羟脂脂酰CoACoA。3 3脱脱氢 L- L-羟脂脂酰CoACoA在在L-L-羟脂脂酰CoACoA脱脱氢酶催化下，脱去催化下，脱去碳原子与碳原

18、子与羟基上的基上的氢原子生原子生成成-酮脂脂酰CoACoA，该反响的反响的辅酶为NAD+NAD+。4 4硫解硫解 在在-酮脂脂酰CoACoA硫解硫解酶催化下，催化下，-酮脂脂酰CoACoA与与CoACoA作用，硫解作用，硫解产生生 1 1分子乙分子乙酰CoACoA和比和比原来少两个碳原子的脂原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。对于于长链脂肪酸，需求脂肪酸，需求经过多次多次-氧化作氧化作用，每次降解下一个二碳用，每次降解下一个二碳单位，直至成位，直至成为二碳二碳当脂肪酸含偶数碳当脂肪酸含偶数碳时或三碳当脂肪酸含或三碳当脂肪酸含奇数碳奇数碳时的脂的脂酰CoACoA。以以下下图图是是软软脂脂酸酸棕棕

19、榈榈酸酸 C15H31COOHC15H31COOH的的b-b-氧氧化化过程，它需阅历七轮过程，它需阅历七轮b-b-氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子乙酰分子乙酰CoACoA。 2. 2. 偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱和脂肪酸的氧化对于偶数碳饱和脂肪酸，对于偶数碳饱和脂肪酸，b-b-氧化过程的化学计量：氧化过程的化学计量：脂脂肪肪酸酸在在b-b-氧氧化化作作用用前前的的活活化化作作用用需需耗耗费费能能量量，即即1 1分分子子ATPATP转转变变成成了了AMPAMP，耗耗费费了了2 2个个高高能能磷磷酸酸键键，相相当当于于2 2分子分子ATPATP。在在b-b-氧氧化化过过程程中中，每每进进

20、展展一一轮轮，使使1 1分分子子FADFAD复复原原成成FADH2FADH2、1 1分分子子NAD+NAD+复复原原成成NADHNADH，两两者者经经呼呼吸吸链链可可分分别别生生成成2 2分分子子和和3 3分分子子ATPATP，因因此此每每轮轮b-b-氧氧化化作作用用可可生生成成5 5分子分子ATPATP。b-b-氧氧化化作作用用的的产产物物乙乙酰酰CoACoA可可经经过过三三羧羧酸酸循循环环而而彻彻底底氧氧化成化成CO2CO2和水，同时每分子乙酰和水，同时每分子乙酰CoACoA可生成可生成1212分子分子ATPATP。在在油油料料种种子子萌萌生生时时乙乙醛醛酸酸体体中中经经过过b-b-氧氧化

21、化产产生生的的乙乙酰酰CoACoA普普通通不不用用作作产产能能构构成成ATPATP，而而是是经经过过乙乙醛醛酸酸循循环环见后转变成琥珀酸，再经糖的异生作用转化成糖。见后转变成琥珀酸，再经糖的异生作用转化成糖。1 1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化生成生成ATPATP的分子数的分子数一次活化作用一次活化作用-2-27 7轮轮b-b-氧化作用氧化作用+57 = +35+57 = +358 8分子乙酰分子乙酰CoACoA的氧化的氧化+128 = +96+128 = +96总总 计计+129+1292.2.偶数碳饱和脂肪酸的氧化偶数碳饱和脂肪酸的氧化生生物物体体中中的的不不饱和和脂脂肪肪酸酸的的双

22、双键都都是是顺式式构构型型，而而且且位位置置也也相相当当有有规律律 第第一一个个双双键都都是是在在C9C9和和C10C10之之间写写作作D9D9，以以后后每每隔隔三三个个碳碳原原子子出出现一一个个 。 例例 如如 ， 亚 油油 酸酸 18:2D918:2D9， 1212； - -亚 油油 酸酸18:3D9,12,1518:3D9,12,15。3.3.不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化 不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化与与饱饱和和脂脂肪肪酸酸根根本本一一样样，只只是是某某些些步步骤骤还还需需其其它它酶酶的的参参与与，现现以以油油酸酸为为例例加加以以阐阐明。明。它它阅阅历历了了三三轮轮b-b

23、-氧氧化化作作用用后后，产产物物在在b,gb,g位位有有一一顺顺式式双双键键，因因此此接接下下来来的的反反响响不不是是脱脱氢氢，而而是是双双键键的的异异构构化化，生生成成反反式式的的a,ba,b双双键键，然然后后b-b-氧氧化化作作用用继继续续正正常常进进展展。因因此此油油酸酸的的氧氧化化与与一一样样碳碳的的饱饱和和脂脂肪肪酸酸硬硬脂脂酸酸相相比比，只只是是以以一一次次双双键键异异构构化化反反响响取取代了一次脱氢反响，所以少产生一分子代了一次脱氢反响，所以少产生一分子FADH2FADH2。不不仅仅是是单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，一一切切的的多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的前前四四轮轮b-b-

24、氧氧化化作作用用都都与与油油酸酸相相类类同同，都都在在第第四四轮轮时时需求一种异构酶的参与。需求一种异构酶的参与。大大多多数数脂脂肪肪酸酸含含偶偶数数碳碳原原子子，它它们们经经过过b-b-氧氧化化可可全全部部转转变变成成乙乙酰酰CoACoA，但但一一些些植植物物和和海海洋洋生生物物能能合合成成奇奇数数碳碳脂脂肪肪酸酸，它它们们在在最最后后一一轮轮b-b-氧氧化化作作用后，产生丙酰用后，产生丙酰CoACoA。4. 4. 奇数碳链脂肪酸的氧化奇数碳链脂肪酸的氧化丙丙酰酰CoACoA的的代代谢谢在在动动物物体体内内按按照照如如以以下下图图所所示示的的途途径径进进展展，先先进进展展羧羧化化，然然后后经

25、经过过两两次次异异构构化化，构构成琥珀酰成琥珀酰CoACoA。油酰CoA 的氧化脂脂肪肪酸酸在在一一些些酶酶的的催催化化下下，在在a-a-碳碳原原子子上上发发生生氧氧化化作作用用，分分解解出出一一个个一一碳碳单单位位CO2CO2，生生成成缩缩短短了了一一个个碳碳原原子子的的脂脂肪肪酸酸。这这种种氧氧化化作作用用称称为为脂脂肪肪酸酸的的a-a-氧化作用。氧化作用。二二. .脂肪酸的脂肪酸的a-a-氧化途径氧化途径a-a-氧氧化化作作用用是是19561956年年由由P.K.StumpfP.K.Stumpf首首先先在在植植物物种种子子和和叶叶片片中中发发现现的的，后后来来在在动动物物脑脑和和肝肝细细

26、胞胞中中也也发现了脂肪酸的这种氧化作用。发现了脂肪酸的这种氧化作用。该该途途径径以以游游离离脂脂肪肪酸酸作作为为底底物物，在在a-a-碳碳原原子子上上发发生生羟羟化化-OH-OH或或氢氢过过氧氧化化-OOH-OOH，然然后后进进一一步步氧氧化化脱脱羧羧，其其能能够够的的机机理理以以下下图所示。图所示。a-a-氧化作用对于生物体内氧化作用对于生物体内 奇数碳脂肪酸的构成；奇数碳脂肪酸的构成； 含甲基的支链脂肪酸的降解；含甲基的支链脂肪酸的降解； 过长的脂肪酸如过长的脂肪酸如C22C22、C24C24的降解的降解起着重要的作用起着重要的作用哺哺乳乳动动物物将将绿绿色色蔬蔬菜菜中中植植醇醇降降解解就

27、就是是经经过过这这种途径而实现的种途径而实现的脂脂肪肪酸酸的的- -氧氧化化是是指指脂脂肪肪酸酸的的末末端端- -端端甲甲基基发发生生氧氧化化，先先转转变变成成羟羟甲甲基基，继继而而再再氧氧化化成羧基，从而构成成羧基，从而构成a, a, - -二羧酸的过程。二羧酸的过程。三三. .脂肪酸的脂肪酸的- -氧化途径氧化途径生成的生成的, , - -二二羧酸可从酸可从两端两端进展展 - -氧化作用氧化作用而降解。而降解。动动物物体体内内的的十十二二碳碳以以下下的的脂脂肪肪酸酸经经常常经经过过w-w-氧氧化化途途径径进展降解。进展降解。植植物物体体内内的的在在w-w-端端具具有有含含氧氧基基团团羟羟基

28、基、醛醛基基或或羧羧基基的的脂脂肪肪酸酸大大多多也也是是经经过过w-w-氧氧化化作作用用生生成成的的，这这些些脂脂肪肪酸酸经常是角质层或细胞壁的组成成分。经常是角质层或细胞壁的组成成分。一一些些需需氧氧微微生生物物能能将将烃烃或或脂脂肪肪酸酸迅迅速速降降解解成成水水溶溶性性产产物物，这这种种降降解解过过程程首首先先要要进进展展w-w-氧氧化化作作用用，生生成成二二羧羧基基脂脂肪肪酸酸后后再再经经过过b-b-氧氧化化作作用用降降解解，如如海海洋洋中中的的某某些些浮浮游游细细菌菌可可降降解解海海面面上上的的浮浮油油，其其氧氧化化速速率率可可高高达达0.50.5克克/ /天天/ /平平方方米。米。脂

29、肪酸降解的主要产物乙酰脂肪酸降解的主要产物乙酰CoA的去路？的去路？有有不不少少的的细菌菌、藻藻类或或处于于一一定定生生长阶段段的的高高等等植植物物如如正正在在萌萌生生的的油油料料种种子子，脂脂肪肪酸酸降降解解的的主主要要产物物乙乙酰CoA还可可以以经过另另外外一一条条途途径径 乙乙醛酸酸循循环glyoxylate cycle，将将2分分子子乙乙酰CoA合成合成1分子四碳化合物琥珀酸。分子四碳化合物琥珀酸。1 乙醛酸循环乙醛酸循环CoASH柠檬酸合成檬酸合成酶顺乌头酸酸酶乙醛酸循乙醛酸循环反响历环反响历程程NAD+NADH苹果酸苹果酸脱脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH O

30、CH3-CSCoACOO-COO-CH2CH2CH2CH2COO-COO-琥珀酸琥珀酸异异柠檬酸檬酸裂解裂解酶苹果酸苹果酸合成合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸乙醛酸乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰乙醛酸循环的净结果是把两分子乙酰CoACoA转变成一分子琥珀酸。其总反响为：转变成一分子琥珀酸。其总反响为：乙乙醛醛酸酸循循环环与与三三羧羧酸酸循循环环相相比比，可可以以看看成成是是三三羧羧酸酸循循环环的的一一个个支支路路，它它在在异异柠柠檬檬酸酸处处分分支支，绕绕过过了了三三羧酸循环的两步脱羧反响，因此不发生氧化降解。羧酸循环的两步脱羧反响，因此不发生氧化降解。参参与与乙乙醛醛酸酸循循环环的的酶

31、酶除除了了异异柠柠檬檬酸酸裂裂解解酶酶和和苹苹果果酸合酶外，其他的酶都与三羧酸循环的酶一样。酸合酶外，其他的酶都与三羧酸循环的酶一样。异异柠柠檬檬酸酸裂裂解解酶酶和和苹苹果果酸酸合合酶酶是是乙乙醛醛酸酸循循环环的的关关键酶。键酶。 乙醛酸循环的生物学意义乙醛酸循环的生物学意义乙乙醛醛酸酸循循环环不不存存在在于于动动物物及及高高等等植植物物的的营营养养器器官官内内，它它存存在在于于一一些些细细菌菌、藻藻类类和和油油料料植植物物的的种种子子的乙醛酸体中。的乙醛酸体中。油油料料植植物物的的种种子子中中主主要要的的贮贮藏藏物物质质是是脂脂肪肪，在在种种子子萌萌生生时时乙乙醛醛酸酸体体大大量量出出现现，

32、由由于于它它含含有有脂脂肪肪分分解解和和乙乙醛醛酸酸循循环环的的整整套套酶酶系系，因因此此可可以以将将脂脂肪肪分分解解，并将分解产物乙酰并将分解产物乙酰CoACoA转变为琥珀酸。转变为琥珀酸。由乙由乙醛酸循酸循环转变成的琥珀酸，需求在成的琥珀酸，需求在线粒体粒体中中经过三三羧酸循酸循环的部分反响的部分反响转化化为苹果酸，然后苹果酸，然后进入入细胞胞质，沿糖异生途径，沿糖异生途径转变成糖成糖类。乙乙醛酸循酸循环中有苹果酸中中有苹果酸中间体，它也可以到体，它也可以到细胞胞质中异生成糖，但它需求及中异生成糖，但它需求及时回回补，以保，以保证循循环的正常的正常进展，展，这仍来自循仍来自循环的的产物琥珀

33、酸在物琥珀酸在线粒体粒体中的中的转变。琥琥珀珀酸酸可可异异生生成成糖糖并并以以蔗蔗糖糖的的方方式式运运至至种种苗苗的的其其它它组组织织供供应应它它们们生生长长所所需需的的能能源源和和碳碳源源；而而当当种种子子萌萌生生终终止止、贮贮脂脂耗耗尽尽，同同时时叶叶片片能能进进展展光光协协作作用用时时，植植物物的的能能源源和和碳碳源源可可以以由由太太阳阳光光和和CO2CO2获获得得时时，乙醛酸体的数量迅速下降以致完全消逝。乙醛酸体的数量迅速下降以致完全消逝。对对于于一一些些细细菌菌和和藻藻类类，乙乙醛醛酸酸循循环环使使它它们们能能以以乙酸盐为能源和碳源生长。乙酸盐为能源和碳源生长。由由脂脂肪肪酸酸的的-

34、氧氧化化及及其其它它代代谢谢所所产产生生的的乙乙酰酰CoA，在在普普通通的的细细胞胞中中可可进进入入三三羧羧酸酸循循环环进进展展氧氧化化分分解解；但但在在动动物物的的肝肝脏脏、肾肾脏脏、脑脑等等组组织织中中，尤尤其其在在饥饥饿饿、禁禁食食、糖糖尿尿病病等等情情形形下下，乙乙酰酰CoA还还有有另另一一条条代代谢谢去去路路，最最终终生生成成乙乙酰酰乙乙酸酸、-羟羟丁丁酸酸和和丙丙酮，这三种产物统称为酮体酮，这三种产物统称为酮体ketonebodies。2 2 酮体代谢酮体代谢 1. 1. 酮体的合成酮体的合成(1) 两两分分子子乙乙酰CoA缩合合成成乙乙酰乙乙酰CoA，反反响响由由硫硫解解酶催催化

35、化。此此外外，脂脂肪肪酸酸b-氧氧化化作作用用的的最最后后一一轮也也能能产生生乙乙酰乙乙酰CoA。(2)又又一一分分子子乙乙酰CoA与与 乙乙 酰 乙乙 酰CoA缩合合，生生成成-羟-甲甲基基戊戊二二酸酸单酰CoAHMG-CoA ， 反反 响响 由由HMG-CoA合合 成成 酶催化。催化。3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA (HMG-CoA)(3)MG-CoA分分解解成成乙乙酰酰乙乙酸酸和和乙乙酰酰CoA，反反响由响由HMG-CoA裂解酶催化。裂解酶催化。(4)生生成成的的乙乙酰酰乙乙酸酸一一部部分分可可复复原原成成-羟羟丁丁酸酸，反反响响由由-羟羟丁丁酸酸脱脱氢氢酶酶

36、催催化化；也也有有极极少少一一部部分分可可脱脱羧羧构构成成丙丙酮酮，反反响响可可自自发发进进展展，也也可可由由乙乙酰酰乙乙酸脱羧酶催化。酸脱羧酶催化。第三第三节 脂肪的生物合成脂肪的生物合成一一.甘油的合成甘油的合成由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮复原而成。由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮复原而成。甘油的合成在甘油的合成在细胞胞质中中进展。展。二二.脂肪酸的合成脂肪酸的合成u 饱和脂肪酸的从和脂肪酸的从头合成合成u 脂肪酸碳脂肪酸碳链的延伸的延伸u 不不饱和和键的构成的构成(一) 脂肪酸的从头合成原料：乙酰CoA产物：不超越16碳的饱和脂肪酸部位：动物体 细胞质植物体 叶绿体和前质体1. 1. 脂

37、肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 乙乙酰CoACoA在在线粒粒体体产生生，来来自自丙丙酮酸酸氧氧化化脱脱羧及及氨氨基基酸酸的的氧氧化化。乙乙酰CoACoA不不能能直直接接穿穿过线粒粒体体内内膜膜，需需求求经过“柠檬檬酸酸穿穿越越的的方方式式从从线粒粒体体基基质到到达达细胞胞质，才才干干用用于于合成脂肪酸。合成脂肪酸。(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 循循环的的净结果果是是将将乙乙酰CoACoA从从线粒粒体体转运运到了到了细胞胞质，同，同时也耗也耗费了化学能了化学能ATPATP。 在在植植物物体体中中，

38、线粒粒体体内内产生生的的乙乙酰CoACoA先先脱脱去去CoACoA以以乙乙酸酸的的方方式式运运出出线粒粒体体，再再在在线粒粒体外由脂体外由脂酰CoACoA合成合成酶催化重新构成乙催化重新构成乙酰CoACoA。(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的构成的构成 在在脂脂肪肪酸酸的的从从头合合成成过程程中中，参参入入脂脂肪肪酸酸链的的二二碳碳单位位的的直直接接提提供供者者并并不不是是乙乙酰CoACoA，而而是是乙乙酰CoACoA的的羧化化产物物 丙二酸丙二酸单酰CoACoAmalonyl-CoAmalonyl-CoA。乙酰乙酰CoACoA羧化酶的组成羧化酶的组成 在在原原核核生生物物中中

39、，由由两两种种酶和和一一种种蛋蛋白白质组成成三三元多元多酶复合体复合体 生物素生物素羧基基载体蛋白体蛋白biotin carboxyl-carrierbiotin carboxyl-carrier protein protein，BCCPBCCP 生物素生物素羧化化酶 羧基基转移移酶 在在动物物及及高高等等植植物物体体内内，乙乙酰CoACoA羧化化酶是是由由多多个个亚基基组成成的的寡寡聚聚酶，每每个个亚基基兼兼具具上上述述的的三三种种催催化化活活性性，但但只只需需当当它它们聚合成完好的寡聚聚合成完好的寡聚酶后才有活性。后才有活性。 乙乙酰酰CoACoA的的羧羧化化为为不不可可逆逆反反响响，是是

40、脂脂肪肪酸酸合合成成的的限限速速步步骤骤，故乙酰故乙酰CoACoA羧化酶的活性高低控制着脂肪酸合成的速度。羧化酶的活性高低控制着脂肪酸合成的速度。 影响乙酰影响乙酰CoACoA羧化酶活性的要素：在动物体中羧化酶活性的要素：在动物体中 柠柠檬檬酸酸：促促进进无无活活性性的的单单体体聚聚合合成成有有活活性性的的全全酶酶，从而加速脂肪酸的合成；从而加速脂肪酸的合成； 软软脂脂酰酰CoACoA：促促使使全全酶酶的的解解体体，因因此此抑抑制制脂脂肪肪酸酸的的合成。合成。脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统fatty acid synthase system，FASFAS的的组组成成 乙乙酰CoA-ACP转移移酶

41、 丙二酸丙二酸单酰CoA-ACP转移移酶 -酮脂脂酰-ACP合合酶 -酮脂脂酰-ACP复原复原酶 -羟脂脂酰-ACP脱水脱水酶 烯脂脂酰-ACP复原复原酶 硫硫酯酶ACP 脂脂酰基基载体蛋白体蛋白脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统fatty acid synthase system，FAS含两个一样亚基含两个一样亚基的二聚体的二聚体ACPACP：不不同同生生物物体体中中的的ACPACP非非常常类类似似：大大肠肠杆杆菌菌中中的的ACPACP是是一一个个由由7777个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成的的热热稳稳定定蛋蛋白白质质，在在它它的的第第3636位位丝丝氨氨酸酸残残基基的的侧侧链链上上，连连有有辅辅

42、基基4-4-磷酸泛酰巯基乙胺。磷酸泛酰巯基乙胺。 ACPACP辅辅基基犹犹如如一一个个转转动动的的手手臂臂，以以其其末末端端的的巯巯基基携携带带着着脂脂酰酰基基依依次次转转到到各各酶酶的的活活性性中中心心，从从而而发发生生各各种种反反响响，如如以以下下图图所所示。示。FASFAS上上的的活活性性巯基基：用用于于运运载脂脂酰基基中中央央巯基基 ACPACP上上的的巯基；基；外外围巯基基 b-b-酮脂脂酰- -ACPACP合合酶上上的的巯基基，由由该酶的的一一个个CysCys残残基提供。基提供。软软脂脂酸酸合合成成的的反反响响流流程程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSH

43、OHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH OCH3C-S|SHNADP+NADPHHSCoA乙酰乙酰SCoA丙二单酰丙二单酰-SCoACoASHNADP+NADPHH2OH2OCO2CO2软脂酸软脂酸H2OH2O进位进位链的延伸链的延伸水解水解 OCH3C-S|SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH(3)(3)脂肪酸脂肪酸链的构成的构成过程：程：第一第一阶段段 乙乙酰基和丙二酸基和丙二酸单酰基基进位位1 1转酰基反响：乙基反响：乙酰-CoA -CoA 与与ACP ACP 作用，生成乙作用，生成乙酰ACPACP：该反响是一个起始反响，由乙反响是一个起始反响，由乙酰

44、转酰酶催化，催化，将乙将乙酰-CoA -CoA 先先转运至运至ACPACP，再，再转运至运至-酮脂脂酰-ACP -ACP 合成合成酶的的巯基上。基上。2转酰基反响：丙二酸基反响：丙二酸单酰-CoA与与ACP作用，生成丙二作用，生成丙二酸酸单酰ACP：丙二酸：丙二酸单酰转酰酶催化丙二酸加催化丙二酸加载到到ACP上，上，为-酮脂脂酰-ACP合成合成酶提供第二底物。在此反响中，提供第二底物。在此反响中，ACP的的自在自在巯基攻基攻击丙二酸丙二酸单酰-CoA的的羰基，构成丙二酸基，构成丙二酸单酰ACP。这样的起始反响与的起始反响与负载反响，反响，为下一步下一步缩合反响分合反响分别生成了所生成了所需的两

45、种底物。需的两种底物。3缩合反响：此步反响为乙酰基和丙二酸单酰基的缩合反缩合反响：此步反响为乙酰基和丙二酸单酰基的缩合反响。脱羧反响激活了丙二酸单酰响。脱羧反响激活了丙二酸单酰-CoA的甲烯基碳，使之成的甲烯基碳，使之成为一个好的亲核基团，可攻击乙酰基团的羰基碳原子，构成为一个好的亲核基团，可攻击乙酰基团的羰基碳原子，构成的产物含有连在的产物含有连在ACP上的乙酰乙酰基团。上的乙酰乙酰基团。第二阶段第二阶段脂肪酸链延伸脂肪酸链延伸4复原反响：由复原反响：由-酮脂脂酰-ACP复原复原酶催化的反催化的反响是脂肪酸合成中的第一个复原反响。此复原反响响是脂肪酸合成中的第一个复原反响。此复原反响类似于似

46、于-氧化中氧化中发生在生在-碳原子上的氧化反响，碳原子上的氧化反响，NADPH作作为复原复原剂，产物物为D-构型的构型的-羟丁丁酰ACP。5脱水反响脱水反响:-羟丁丁酰ACP脱水生成相脱水生成相应的的，-烯丁丁酰ACP巴豆巴豆酰ACP：6再复原反响：再复原反响：,-烯丁丁酰ACP再由再由NADPH复原复原为丁丁酰ACP。这步复原反响由步复原反响由NADPH作作为电子供体，在子供体，在-碳原子上碳原子上发生反响，由生反响，由烯脂脂酰ACP复原复原酶催催化，化，产生一个生一个衔接接ACP的四碳脂肪酸，的四碳脂肪酸，这是一是一个完好的脂肪酸合成的最后一步。个完好的脂肪酸合成的最后一步。第三阶段第三阶

47、段 脂酰基水解脂酰基水解以上合成的以上合成的软脂脂酰ACP可由硫脂可由硫脂酶水解水解去掉去掉ACP，从而生成，从而生成软脂酸。脂酸。 这样由乙酰这样由乙酰ACPACP作为二碳受体丙二酸单酰作为二碳受体丙二酸单酰ACPACP作为二碳供体，经过缩合、复原、脱水、再复作为二碳供体，经过缩合、复原、脱水、再复原几个反响步骤，即生成含原几个反响步骤，即生成含4 4个碳原子的丁酰个碳原子的丁酰ACPACP。假设丁酰假设丁酰ACPACP再与丙二酸单酰再与丙二酸单酰ACPACP反响，经过上述反响，经过上述反复的反响步骤，即可得到己酰反复的反响步骤，即可得到己酰ACPACP。如此不断地。如此不断地进展循环，最终

48、得到软脂酰进展循环，最终得到软脂酰ACPACP。整个脂肪酸从头。整个脂肪酸从头合成过程可简示如下：合成过程可简示如下：从从乙乙酰CoACoA的的穿穿越越、丙丙二二酸酸单酰CoACoA的的生生成成，到到脂脂肪肪酸酸链的的构构成成，需需求求耗耗费化化学学能能ATPATP及及复复原原剂NADPHNADPH。整整个个合合成成的的碳碳源源来来自自乙乙酰CoACoA，虽然然CO2CO2参参与与了了合合成成，但但没没有有被被耗耗费，其其作作用用是是乙乙酰CoACoA经过羧化化将将ATPATP的的能能量量储存存在在丙丙二二酸酸单酰CoACoA中中，从从而而在在缩合合反反响响中中经过脱脱羧放放能能而而使使反反响

49、响向向正正方方向向即即合合成成的的方方向向进展展，这要要比比两两分分子子的的乙乙酰CoACoA进展展的的缩合合反反响更易响更易进展。展。2. 2. 脂肪酸从头合成的化学计量脂肪酸从头合成的化学计量 由由此此可可见，由由脂脂肪肪酸酸合合酶系系统构构成成1 1分分子子软脂脂酸酸需需求求耗耗费1 1分分子子乙乙酰CoACoA、7 7分分子子丙丙二二酸酸单酰CoACoA以以及及1414分分子子复复原原辅酶，同同时释放出放出7 7分子分子CO2CO2。1.1.延伸发生的部位延伸发生的部位内质网内质网动物体线粒体动物体线粒体植物体叶绿体或前质体植物体叶绿体或前质体( (二二) ) 脂肪酸碳链的延伸脂肪酸碳

50、链的延伸2. 2. 延伸过程延伸过程该过程程是是以以脂脂酰CoA不不是是脂脂肪肪酸酸作作为起起点点(引引物物)，经过与与从从头合合成成类似似的的步步骤，即即缩合合复复原原脱水脱水再复原，逐再复原，逐渐在在羧基端添加二碳基端添加二碳单位。位。至至于于延延伸伸的的详细方方式式，在在细胞胞的的不不同同部部位位都都不不一一样。线线粒粒体体中中的的延延伸伸过过程程：相相当当于于脂脂肪肪酸酸b-氧氧化化过过程程的的逆逆转转，只只是是第第二二次次复复原原反反响响由由复复原原酶酶而而不不是是脱脱氢酶催化，电子载体为氢酶催化，电子载体为NADPH而不是而不是FADH2；内内质质网网上上的的延延伸伸过过程程：与与

51、从从头头合合成成过过程程类类似似，只是脂酰基的载体为只是脂酰基的载体为CoA而不是而不是ACP。1) 1) 动物体中脂肪酸链的延伸动物体中脂肪酸链的延伸植物的脂肪酸延伸系植物的脂肪酸延伸系统有两个有两个叶叶绿体体或或前前质体体中中的的只只担担任任将将软脂脂酸酸转变为硬硬脂脂酸酸18:0，这一一过程程类似于从似于从头合成途径；合成途径；碳碳链的的进一步延伸那么由内一步延伸那么由内质网上的延伸系网上的延伸系统完成。完成。(2)(2)植物体中脂肪酸链的延伸植物体中脂肪酸链的延伸细胞内进展细胞内进展部位部位动动 物物植植 物物线粒体线粒体叶绿体、前质体叶绿体、前质体ACPACP内质网内质网电子供体电子

52、供体脂酰基的载体脂酰基的载体二碳单位的供体二碳单位的供体内质网内质网NADPHNADPH丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA不不明明确确NADHNADHNADPHNADPHCoACoA乙酰乙酰CoACoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoACoACoANADPHNADPH在在生生物物体体内内存存在在大大量量的的各各种种不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸，如如棕棕榈榈油油酸酸16:1D916:1D9、油油酸酸18:1D918:1D9、亚亚油油酸酸18:2D9,1218:2D9,12、亚亚麻麻酸酸18:3D9,12,1518:3D9,12,15等等，它它们们都都是由饱和脂肪酸经去饱和作用而构成的。是由饱和脂肪酸经

53、去饱和作用而构成的。去去饱饱和和作作用用有有需需氧氧和和厌厌氧氧两两条条途途径径，前前者者主主要要存存在于真核生物中，后者存在于厌氧微生物中。在于真核生物中，后者存在于厌氧微生物中。( (三三) ) 脂肪酸碳链的去饱和脂肪酸碳链的去饱和1. 需氧途径该途径由去途径由去饱和和酶系催化，需求系催化，需求O2O2和和NADPHNADPH的共同参与。的共同参与。去去饱和和酶系系由由去去饱和和酶desaturasedesaturase及及一一系系列列的的电子子传送送体体组成成。在在该途途径径中中，一一分分子子氧氧接接受受来来自自去去饱和和酶的的两两对电子子而而生生成成两两分分子子水水，其其中中一一对电子

54、子是是经过电子子传送送体体从从NADPHNADPH获得得，另另一一对那那么么是是从从脂脂酰基基获得得，结果果NADPHNADPH被被氧化成氧化成NADP+NADP+，脂，脂酰基被氧化构成双基被氧化构成双键。参。参见以下以下图去去饱饱和和作作用用普普通通首首先先发发生生在在饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的9 9、1010位位碳碳原原子子上上，生生成成单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸如如棕棕榈榈油油酸酸、油油酸酸。接接下下来来，对对于于动动物物，尤尤其其是是哺哺乳乳动动物物，从从该该双双键键向脂酸的羧基端继续去饱和构成多不饱和脂肪酸。向脂酸的羧基端继续去饱和构成多不饱和脂肪酸。而而植植物物那那么么是是从从该该

55、双双键键向向脂脂酸酸的的甲甲基基端端继继续续去去饱饱和和生生成成如如亚亚油油酸酸、亚亚麻麻酸酸等等的的多多烯烯脂脂肪肪酸酸。此此外外，植植物物也也可可以以不不经经过过这这条条需需氧氧途途径径，而而是是在在内内质质网网膜膜上上由由单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸以以磷磷脂脂或或甘甘油油糖糖脂脂的的方方式式继继续续去去饱饱和和的，它也是一个需氧的过程。的，它也是一个需氧的过程。1. 需氧途径由由于于动动物物不不能能合合成成亚亚油油酸酸和和亚亚麻麻酸酸，但但对对维维持持其其生生长长非非常常重重要要，所所以以必必需需从从食食物物中中获获得得，这这些些脂脂肪肪酸酸对对人人类类和和哺哺乳乳动动物物是是必必需需

56、脂脂肪肪酸酸。但但动动物物能能经经过过去去饱饱和和作作用用和和延延伸伸脂脂肪肪酸酸碳碳链链的的过过程程将将它它们们转转变变为为二二十十碳碳四烯酸。四烯酸。1. 需氧途径厌氧途径是厌氧微生物合成单不饱和脂肪酸的方式。厌氧途径是厌氧微生物合成单不饱和脂肪酸的方式。这一过程发生在脂肪酸从头合成的过程中。当这一过程发生在脂肪酸从头合成的过程中。当FASFAS系系统从头合成到统从头合成到1010个碳的羟脂酰个碳的羟脂酰-ACP-ACPb-b-羟癸酰羟癸酰-ACP-ACP时，时，接下来的脱水作用不是由接下来的脱水作用不是由b-b-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶催化发生在脱水酶催化发生在a a、b b位之间，而是由另一专注性的位之间，而是由另一专注性的b-b-羟癸酰羟癸酰-ACP-ACP脱水酶催脱水酶催化发生在化发生在b b、g g位之间，生成位之间，生成b b、g-g-烯癸酰烯癸酰-ACP-ACP，然后不再，然后不再进展烯脂酰进展烯脂酰-ACP-ACP的复原反响，而是继续参入二碳单位，进的复原反响，而是继续参入二碳单位，进展从头合成的反响过程。这样，就可产生不同长短的单不展从头合成的反响过程。这样，就可产生不同长短的单不饱和脂肪酸。饱和脂肪酸。2. 厌氧途径原料：磷酸甘油、脂酰CoA3分子三三.三酰甘油的生物合成三酰甘油的生物合成