中南大学生物化学课件糖代谢.ppt

1、8 8 脂类代谢脂类代谢8.1 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 8.1.1 甘油的分解代谢甘油的分解代谢 8.1.2 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化 8.1.3 酮体的代谢酮体的代谢8.2 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢 8.2.1 -磷酸甘油的生成磷酸甘油的生成 8.2.2 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 8.2.3 甘油三酯的合成甘油三酯的合成学习要点（1）单纯脂：脂肪酸与）单纯脂：脂肪酸与醇类醇类形成的酯。形成的酯。如：如：甘油脂甘油脂（脂肪、甘油三脂）、（脂肪、甘油三脂）、鞘酯。鞘酯。（2）复合脂）复合脂定义：单纯脂加上磷酸等基团产生的衍生物。定义：单纯脂加上磷酸等基团产生的衍生物。如：磷脂

2、（如：磷脂（甘油磷脂、甘油磷脂、鞘磷脂鞘磷脂） 糖脂糖脂（甘油糖脂、鞘糖脂甘油糖脂、鞘糖脂）（3）衍生脂）衍生脂固醇、萜类、前列腺素固醇、萜类、前列腺素学习要点学习要点1、熟悉脂肪分解代谢和合成代谢的基本途径；、熟悉脂肪分解代谢和合成代谢的基本途径；2、掌握掌握脂肪酸脂肪酸-氧化分解途径和从头合成的基氧化分解途径和从头合成的基本过程，本过程，掌握掌握两者的异同点；两者的异同点； 3、了解脂类代谢与糖代谢的关系。、了解脂类代谢与糖代谢的关系。8.1.1 甘油的分解代谢甘油的分解代谢 - -磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮CH2OHCHOHCH2OHATPADPCH2OPO3-CHOHCH

3、2OH2- -CH2OPO3-CCH2OHO2- -甘油激酶甘油激酶磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH + H+地点：肝脏地点：肝脏过程过程: :（1 1）磷酸化（）磷酸化（2 2）脱氢氧化（）脱氢氧化（3 3）进入糖酵解途）进入糖酵解途径或其逆过程。径或其逆过程。p.254GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

4、（1） （2） （3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）糖酵解的代谢途径糖酵解的代谢途径E3E1E108.1.2 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化l 反应部位：反应部位：肝脏、肌肉肝脏、肌肉等等组织的组织的线粒体。线粒体。l 脂肪酸在氧化分解时，其脂肪酸在氧化分解时，其氧化发生在脂肪酸的氧化发生在脂肪酸的位，位，每次从羧基端切下一个二碳每次从羧基端切下一个二碳单元单元（C2）。l（1 1）脂酰）脂酰 CoA的生成的生成l（2 2）脂酰）脂酰CoA进入线粒体进入线粒体l（3 3）-氧化过程氧化过程苯乙酸苯乙酸苯甲酸（1）脂酰）脂酰 CoA的生成的生成l地点：地点：细胞胞液，内质网及线粒体外膜

5、上细胞胞液，内质网及线粒体外膜上 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶存在于内质网及线粒体外膜上，需存在于内质网及线粒体外膜上，需ATP和和Mg2+ 形成一个高能硫酯键，消耗形成一个高能硫酯键，消耗2个高能磷酸键。个高能磷酸键。脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP + 2Pi 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=脂酰脂酰 CoA（2）脂酰）脂酰CoA通过通过肉碱肉碱转运系统进入线粒体转运系统进入线粒体肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶(3) 脂脂肪肪酸酸氧氧化化的的反反

6、应应过过程程脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 L(+)- - -羟脂酰羟脂酰CoA烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶H2O RCHOHCH2CSCoA O =O =- -酮脂酰酮脂酰CoA羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+RCOCH2CSCoA O =O =反式烯脂酰反式烯脂酰CoARCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O = 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoA FADFADH2RCH2CH2CSCoA O =O =丙酰丙酰CoACH3CH2COSCoA酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH 脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoACORC

7、SCoA+ CH3COSCoA O=-氧化氧化小结：小结：l脂肪酸脂肪酸-氧化氧化：激活的脂肪酸（脂酰：激活的脂肪酸（脂酰CoA ）转运进）转运进线粒体线粒体后，在后，在位经过脱氢、加水、再脱氢和硫解四位经过脱氢、加水、再脱氢和硫解四步反应生成一个乙酰步反应生成一个乙酰CoA和少两个碳的脂酰和少两个碳的脂酰CoA，如此不断循环，直至将长链脂肪酸都分解为乙酰如此不断循环，直至将长链脂肪酸都分解为乙酰CoA(丙酰丙酰CoA)。l脂酰脂酰CoA的生成需消耗的生成需消耗1个个ATP中的中的2个高能磷酸键，个高能磷酸键，在细胞液中进行。在细胞液中进行。l脂酰脂酰CoA需经肉碱携带进入线粒体。需经肉碱携带

8、进入线粒体。l脂肪酸脂肪酸-氧化反应在线粒体内进行，不可逆。氧化反应在线粒体内进行，不可逆。l产物：产物：乙乙酰酰CoA、NADH+H+、FADH2活化：活化：消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 氧氧 化：化：每轮循环每轮循环产物：产物：1分子分子乙酰乙酰CoA、1分子少两个碳原分子少两个碳原子的脂酰子的脂酰CoA、1分子分子NADH+H+、1分子分子FADH2 7 轮循环轮循环产物产物：8分子分子乙酰乙酰CoA、7分子分子NADH+H+、 7分子分子FADH2 2、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化产生的能量氧化产生的能量 以以16碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例能量计算：能量计算：生成生成ATP

9、 812 + 73 + 72 = 131 净生成净生成ATP 131 2 = 129G：38ATP-氧化的氧化的生理意义：是脂肪酸分解供能的主要形式，可产生大生理意义：是脂肪酸分解供能的主要形式，可产生大量量ATP，提供空腹时机体所需总能量的，提供空腹时机体所需总能量的50。酮体代谢定位：酮体代谢定位：肝脏生成，肝外利用肝脏生成，肝外利用生成：生成：肝细胞线粒体肝细胞线粒体利用：利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体8.1.3 酮体的代谢酮体的代谢1、生酮作用、生酮作用脂肪酸脂肪酸-氧化产生的大多数氧化产生的大多数乙酰乙酰CoA进入三羧酸进入三羧酸循

10、环，当循环，当乙酰乙酰CoA的量超过三羧酸循环的氧化的量超过三羧酸循环的氧化能力时，多余的乙酰能力时，多余的乙酰CoA在肝脏中被用来形成在肝脏中被用来形成酮体酮体(乙酰乙酸、乙酰乙酸、 -羟丁酸、丙酮的合称羟丁酸、丙酮的合称) 。CO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶HMG- -CoA 合成酶合成酶硫解酶硫解酶HMGCoA 裂解酶裂解酶2. 酮体的生成酮体的生成 CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙

11、酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰CoACoA= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸

12、酸单单酰酰CoACoA= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OO= =OO

13、CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OO3-羟基羟基- -3- -甲基戊二酰甲基戊二酰CoA （HMG- -CoA）乙酰乙酰乙酸乙酸脱羧脱羧酶酶CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OO

14、肝脏线粒体中的乙酰肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。草酰乙酸的可利用性。 饥饿状态下，草酰乙酸离开饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成葡，用于异生合成葡萄糖，只有少量乙酰萄糖，只有少量乙酰CoA可以进入可以进入TCA，大多数乙酰，大多数乙酰CoA用于合成酮体。用于合成酮体。乙酰乙酰CoA彻底氧化彻底氧化 三羧酸循环三羧酸循环 生成酮体生成酮体 肝外组织氧化利用肝外组织氧化利用 合成脂肪酸和其它生物分子合成脂肪酸和其它生物分子 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 CoASH 3、酮体的利用、酮体的利用 琥珀

15、酸琥珀酸CoA转硫酶转硫酶CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCo

16、A ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO2CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OO2硫解酶硫解酶地点：心、肾、地点：心、肾、骨骼肌、脑等骨骼肌、脑等组织的线粒体组织的线粒体CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(- -) )- - - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCH

17、CHCH2 2COOH COOH - -) - -羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOH-羟基丁酸羟基丁酸-羟基丁酸羟基丁酸脱氢酶脱氢酶丙酮丙酮 1,2丙二醇丙二醇丙酮酸丙酮酸TCA4、酮体代谢小结与生理意义、酮体代谢小结与生理意义l酮体是在肝脏中合成的，酮体合成的关键酶是酮体是在肝脏中合成的，酮体合成的关键酶是HMG-CoA合成酶。酮体分解在肝脏以外的组织中合成酶。酮体分解在肝脏以外的组织中进行，这些组织有酮体分解的关键酶进行，这些组织有酮体分解的关键酶琥珀酸琥珀酸CoA转硫酶。转硫酶。l酮体是脂肪酸分解代谢的正常产物，是酮体是脂肪酸分解代谢的正常产物，是肝脏输出能肝脏输出能源源的一种形式。酮体可

18、通过血脑屏障，是的一种形式。酮体可通过血脑屏障，是脑组织脑组织的的重要能源。重要能源。l酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗水平恒定，节省蛋白质的消耗。8.2.1 - -磷酸甘油的生成磷酸甘油的生成CH2O- -PCH2OHC=O- - -CH2OHHO- -CH2O- -P- - -磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶NADH+H+ NAD+CH- -磷酸甘油磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮以以1616碳的软脂酸（棕榈酸）的合成为例：碳的软脂酸（棕榈酸）的合成为例：地点：地点：肝肝、脂肪脂肪组织的细胞组织的细胞胞液胞液基本

19、原料和来源：基本原料和来源：乙酰乙酰CoA，是糖代谢或脂代谢的是糖代谢或脂代谢的 中间产物，在中间产物，在线粒体线粒体中。中。三个阶段：三个阶段：乙酰乙酰CoA转运转运 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 丁酰丁酰ACP与脂肪酸与脂肪酸8.2.2 脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成饱和脂肪酸从头合成途径饱和脂肪酸从头合成途径饱和脂肪酸碳链延长途径饱和脂肪酸碳链延长途径1、饱和脂肪酸从头合成途径、饱和脂肪酸从头合成途径（丙二酸（丙二酸单酰单酰CoA途径途径）1、总反应式 目录（1）乙酰）乙酰CoA的跨膜转运的跨膜转运柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰乙酰CoA线粒体内膜线粒体内

20、膜线粒体基质线粒体基质细胞液细胞液三羧酸载体三羧酸载体柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸CoASHADP+Pi苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+CO2丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸氧化氨基酸氧化脂肪酸合成脂肪酸合成苹苹果果酸酸酶酶柠檬酸裂解柠檬酸裂解酶酶丙丙酮酮酸酸羧羧化化酶酶乙酰乙酰CoA柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭ATP（2）丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的合成的合成v一分子软脂酸合成时，一分子软脂酸合成时，8 8个个2C2C单位中，单位中，1个为个为乙酰乙酰7 7丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoAHOOC-CH2-CSCoAO=+ ADP

21、+ Pi丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoACH3-CSCoA + HCO3- + H+ + ATP=O乙酰乙酰CoACoA乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 是脂肪酸合成的是脂肪酸合成的限速酶限速酶，存在于胞液，存在于胞液中，其辅基是中，其辅基是生物素生物素，柠檬酸、，柠檬酸、Mn2+是其激活剂，棕是其激活剂，棕榈酰榈酰CoA是抑制剂。是抑制剂。 （3）丁酰丁酰ACP与脂肪酸合成与脂肪酸合成特点：特点：l需要需要酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP) ACP的辅基为的辅基为磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺。l丁酰丁酰ACP的的合成有合成有5个反应步骤：个反应步骤：负载、缩合、还原、负载、缩合、还原、脱水、再

22、还原脱水、再还原。l丁酰丁酰ACP合成后，再合成后，再经过经过6轮循环反应，每次反应都轮循环反应，每次反应都经历经历丁酰基转位丁酰基转位和和加上一个丙二酸单酰基加上一个丙二酸单酰基，增加两个，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。碳原子，最终释出软酯酸。l 需要由需要由ACP 和和7种酶组成的种酶组成的脂肪酸合成酶复合物脂肪酸合成酶复合物催化催化。SHSH蛋白质蛋白质ACP-SHCoA-SH磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺负载负载乙酰乙酰CoA 乙酰基乙酰基 -S- ACP 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰-S- ACP脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶复合物复合物 乙酰基乙酰基丙二酸单酰基丙

23、二酸单酰基ACP-SHACP-SH缩合缩合 CO2 还原还原 NADPH+H+ NADP+ 脱水脱水 H2O 再还原再还原 NADPH+H+ NAPD+ 丁酰丁酰ACP转位转位HS负载负载负载负载v总反应式总反应式8CH3-CSCOA=O+ 7ATP + 14NADPH+ + 14H +CH3 ( CH2)14COOH+ 14NADP+ + 8CoA-SH + 7ADP +7Pi + 6H2O能量计算：能量计算：消耗消耗ATP 143 + 71 = 491616碳的软脂酸的从头合成与碳的软脂酸的从头合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 -氧化氧化细胞内进行部位细胞内进

24、行部位 胞液胞液 线粒体线粒体所需酶所需酶 7种酶的复合物种酶的复合物 4种酶分散存在种酶分散存在酰基载体酰基载体 ACP-SH CoA-SH二碳单位二碳单位丙二酸单酰丙二酸单酰ACP 乙酰乙酰CoA电子供体或受体电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD 底物穿梭机制底物穿梭机制柠檬酸穿梭柠檬酸穿梭 脂酰肉碱穿梭脂酰肉碱穿梭对对HCO3- -和柠檬酸的需求和柠檬酸的需求 需要需要 不需要不需要能量变化能量变化 消耗消耗消耗49个个ATP 产生产生129ATP 产物产物1616碳酸以内碳酸以内 1818碳酸可彻底降解碳酸可彻底降解2、饱和脂肪酸碳链延长途径、饱和脂肪酸碳链延长途径地点：地

25、点：肝线粒体、内质网（叶绿体）肝线粒体、内质网（叶绿体）基本原料和来源：基本原料和来源：脂酰脂酰CoA（软脂酰（软脂酰CoA ） 乙酰乙酰CoA基本过程：基本过程：l以以乙酰乙酰CoA为二碳单位供体，由为二碳单位供体，由 NADPH+H+ 供氢，供氢，过程与过程与氧化的逆反应氧化的逆反应基本相似，通过基本相似，通过缩合、还原、缩合、还原、脱水、再还原脱水、再还原4个步骤，一轮反应增加个步骤，一轮反应增加2个碳原子，可个碳原子，可延长至延长至24碳或碳或26碳，以碳，以18碳硬脂酸最多。碳硬脂酸最多。(3) 脂脂肪肪酸酸氧氧化化的的反反应应过过程程脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 L(

26、+)- - -羟脂酰羟脂酰CoA烯脂酰烯脂酰CoA 水化酶水化酶H2O RCHOHCH2CSCoA O =O =- -酮脂酰酮脂酰CoA羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+RCOCH2CSCoA O =O =酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH 脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoARCSCoA+ CH3COSCoA O=O=反式烯脂酰反式烯脂酰CoARCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O = 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoA FADFADH2RCH2CH2CSCoA O =O =丙酰丙酰CoACH3CH2COSCoA8.2.3 甘油三酯甘油

27、三酯的合成的合成RCSCoA+ CH3COSCoA O=O=+ + 2 2脂肪酰转移酶脂肪酰转移酶 CoA CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O= 甘油二酯甘油二酯磷酸酶磷酸酶CoA CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯-磷酸甘油二酯磷酸甘油二酯脂肪酰转移酶脂肪酰转移酶PiCHCHCHCH OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=PiCHCH2O- -CHCH2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=RCSCoA+ CH3COSCoA O=O=Pi