生物化学-9脂代谢

Mitochondrion
β-Oxidation
of fatty acid
• 亚细胞部位：线粒体基质(mitochondrial matrix) • 过程：在脂肪酸β-氧化多酶复合体的催化下，
从脂酰基β碳原子开始，经脱氢(dehydrogenation) 、
加水(hydration) 、再脱氢(dehydrogenation) 、硫解
（三）脂肪酸氧化的其他途径
α-氧化
RCH2COOH RCH(OH)COOH RCOOH + CO2 脂肪酸在单加氧酶和脱羧酶作用下，生成α-羟基脂肪酸或 少一个碳原子的脂肪酸的过程，称为脂肪酸的α-氧化。 其特点是在α-C上，直接引入氧原子。 β α R—CH2 —CH2 —COOH RCOCOOH
• 从头合成：软脂酸(Palmitic acid)的合成 • 脂酸碳链的加长(Elongation)
– 内质网脂酸碳链延长酶体系
– 线粒体酶体系
• 不饱和脂酸的合成(Desaturation)
软脂酸（16C的饱和脂肪酸）的合成
（一）乙酰辅酶A的转运
共 （二）丙二酸单酰辅酶A的生成 分 四 （三）脂肪酸合成酶体系 步
n n • 计算公式：12 × 2+5 ×( 2 -1) –2 • 能量利用率：51.6 × 129 × 100=68% 9791
（二）脂肪酸的β-氧化
• 脂肪酸β-氧化的生理意义
1）为机体提供大量能量； 2）产生不同长度的脂肪酸链，满足机体代谢需要； 3）生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物： 除能进入三羧酸循环氧化供能外，还为许多重要化 合物的合成提供原料，如酮体、胆固醇和类固醇化 合物。
• Acyl-CoA由carnitine运入线粒体，
• β-Oxidation（mitochondrion）: 包括
dehydrogenation
、hydration 、dehydrogenation 、
thiolysis四个重复步骤。
– 7次β-氧化，生成8分子乙酰CoA、7分子 FADH2及7分子NADH 即 12 ×8 +2×7+3 ×7=131分子ATP – 脂肪酸活化时消耗2个高能磷酸键 – 净生成131-2=129分子ATP
TAC(Tricarboxylic acid cycle)
脂肪酸的活化(activation)— 脂酰CoA(acyl-CoA)的形成 • 亚细胞部位：胞液(cytosol)
O
ATP AM P+PPi 脂酰 CoA合成酶
O
RC OH + HSCoA
RC ～ SCoA 脂酰CoA (acyl-CoA)
脂肪酸合成酶二聚体
功能划分
6 2 3 Cys 1 5 4 ACP Pan SH SH Cys 7
1：乙酰转移酶
2：丙二酰转移酶 3：β－酮脂酰合成酶
4：β－酮脂酰还原酶
柠檬酸-丙酮酸循环(citrate pyruvate cycle)
胞液
G CO2+NADPH+H + NADP + 苹果酸 NAD+ NADH+H + 草酰乙酸 草酰乙酸 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA CO2 H2O
线粒体内膜
基质
FA
ADP+Pi 乙酰CoA ATP HSCoA 柠檬酸 柠檬酸
HSCoA
(thiolysis)四步，生成一分子比原来少两个碳原子
的脂酰CoA(acyl-CoA)及一分子乙酰CoA(acetylCoA)。
O
脂肪酸
RCH2CH2C 脂酰CoA 合成酶
OH
ATP+HSCoA AM P+PPi O
脂酰CoA
RCH2CH2C ～SCoA
C 线粒体内膜 O RCH2CH2C ～SCoA 脂酰CoA FAD 2～ P 脂酰CoA脱氢酶 ①脱氢 FADH2 H2O 呼吸链 O 2 β α 反 Δ －烯脂酰CoA RCH CHC ～SCoA
3～ P 呼吸链
H2O
③脱氢
(dehydrogenation)
(少两个碳原子)
β －酮脂酰CoA HSCoA 硫解酶 O O 脂酰CoA RC ～SCoA + CH3C ～SCoA
④硫解 (thiolysis) 乙酰CoA
脂肪酸β-Oxidation要点
• 脂肪酸仅需活化一次（cytosol），消耗一个 ATP的两个高能键；
的生成和利用
• 酮体(Ketone Bodies)：乙酰乙酸(Acetoacetate)、
β-羟丁酸(β-Hydroxybutyrate)和丙酮(Acetone) • 酮体的生成(Formation of Ketone Bodies) • 酮体的利用(Utilization of Ketone Bodies ) • 酮体生成的生理意义(Physiology Significance of Ketogenesis) • 酮体生成的调节(Regulation of Ketogenesis)
丙酮
丙酮酸（或乳酸）
糖异生
糖
2. 酮体的氧化（肝外组织）
CH3CHOHCH2COOH CH3COCH2COOH
CH3COCH2COOH + -OOCCH2CH2COSCoA
琥珀酰辅酶A转硫酶
CH3COCH2COSCoA + -OOCCH2CH2COOCH3COCH2COOH+ CoASH +ATP
不饱和脂肪酸的β-氧化
与饱和脂肪酸的β-氧化降解过程基本相似， 但是 需要相应的酶将顺式双键变成反式双键后继续氧化。
由于分子中双键的存在，不饱和脂肪酸彻底氧化 时产生的ATP数要少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。
• 奇数碳脂肪酸的氧化
奇数碳脂肪酸经β-氧化最后一个产物是丙酰辅 酶A，它经酶促反应或生成琥珀酰辅酶A或生成乙酰辅 酶A，再进入TCA循环。
• （二）丙二酸单酰CoA的生成
乙酰CoA以丙二酸单酰CoA的形式参加脂肪酸的合成。
乙酰CoA羧化酶 CH3COSCoA ＋ HCO3- ＋ ATP Mn 生物素、
2+
ADP＋Pi HOOCCH2COSCoA＋ 丙二酰CoA
生物素羧化酶（BC） 乙酰CoA羧化酶 有三个亚基 生物素羧基载体蛋白（BCCP） 羧基转移酶（CT）
NAD + NADH+H+
β -羟丁酸
CH2 CH2
COOH COSCoA
HSCoA+ATP 乙酰乙酰硫激酶 AM P+PPi
CH2COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3COCH2COSCoA
HSCoA
琥珀酰CoA转硫酶
CH2 CH2 COOH COOH
乙酰乙酰CoA硫解酶
2CH3COSCoA
TCA循环
C、β氧化的活性形式是RCH2CH2CH2CO~CoA
D、一种中间物是RCH2CHOHCH2CO~CoA
E、反应进行时NAD+→NADH
(A)
测试题
• 4、彻底氧化1分子硬脂酰CoA（18：0） 共需消耗多少分子O2？ A、23 B、26 C、30 D、16 E、32
(B)
测试题
(A、B、C、D) • 5、有关酮体的正确叙述是： A、酮体包括丙酮、乙酰乙酸和β-羟丁酸 B、酮体可以从尿中排出 C、饥饿可引起酮体增加 D、糖尿病可引起酮体增加
ω-氧化
CH3(CH2)nCOOHOCH2(CH2)nCOO-
-OOC(CH ) COO2 n
12碳以下的脂肪酸可将远离羧基的末端碳原子，即ω碳原 子氧化，形成α,ω-二羧酸。这种作用被称为ω-氧化。 ω β α CH3 — R—CH2 —CH2 —COOH
（四）酮体(Ketone
Bodies)
第九章 脂类代谢
一 脂类的酶促降解
二 脂肪的分解代谢 三 脂肪的合成代谢
四 磷脂的代谢 五 胆固醇的代谢
一、脂类的酶促降解
生物体内的脂肪需经酶促水解生成甘油和脂肪酸，才能被细
胞吸收利用，催化脂肪水解的酶叫脂肪酶。
磷脂酶A1（B1)
CH2OCOR1
磷脂酶A2（B2)
CHOCOR2
磷脂酶D
CH2O—P—O—X
（四）脂肪酸的合成
• （一）乙酰CoA的转运
线粒体中的乙酰CoA来源于糖、脂肪酸及蛋白质的氧化分解。
乙酰CoA存在于线粒体而脂肪酸的合成部位是胞浆。
乙酰CoA由线粒体转运至胞浆需要借助柠檬酸—丙酮酸 循环来完成
乙酰辅酶A
草酰乙酸
柠檬酸
乙酰辅酶A
乙酰辅酶A 草酰乙酸
苹果酸
线粒体
胞浆
草酰乙酸
丙 酮 NADPH 酸
测试题
• 2、一分子14 碳的肉豆蔻酸经β-氧化为乙酰CoA A、活化肉豆蔻酸消耗2 分子高能磷酸键
B、肉豆蔻酸需经7次β-氧化才生成7分子乙酰CoA
C、生成6 分子FADH2 和6 分子NADH + H+
D、肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ是豆蔻酸β-氧化的关键酶
(A、C)
测试题
• 3 、对脂酸分解代谢而言下列哪一种叙述是错误的？ A、存在于胞液 B、生成CH3CO~CoA
乙酰乙酸硫激酶
CH3COCH2COSCoA + AMP + PPi
CH3COCH2COSCoA + CoASH → 2CH3COSCoA
丙酮去路
（1）随尿排出
（2）直接从肺部呼出
（3）转变为丙酮酸或甲酰基及乙酰基
酮体生成的生理意义
• 它是肝为肝外组织提供的一种能源(Fuel)物质，
是肌肉和大脑等组织的重要能源；
第二节
CH2OH CHOH