生物化学第九章脂类物质的合成与分解
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第九章 脂类物质的合成与分解
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贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。
结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。
活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；
是激素、维生素前体。
按其生物学功能分为：
第一节 生物体内的脂类物质
按其化学组成与结构分为： 单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。 复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。 异戊二烯脂：萜类、类固醇。
01
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
02
4.能量计算
8 CH3CO-SCoA 10×8＝ 80 ATP 7 FAD 1.5×7＝10.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5×7＝17.5 ATP 活化消耗：-2个高能磷酸键
缩合、还原、脱水、还原
脱氢、水化、脱氢、硫解
β-羟脂酰基构型
D型
L型
底物穿梭机制
柠檬酸穿梭
肉碱穿梭
方向
甲基到羧基
羧基到甲基
总反应
8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NADPH + H+ ) + H2O C15H31COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+
单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。
必需脂肪酸：由于动物机体缺乏△9 以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类
3-磷酸甘油
第三节 脂肪的分解代谢与转化 脂肪的水解
08
丙二酸单酰CoA
09
酰基转移
10
水解或硫解反应
硫解酶
硫酯酶
棕榈酰ACP+H2O 棕榈酸+ACP-SH 棕榈酰ACP+HSCoA 棕榈酰CoA+ACP-SH
由于β-酮脂酰ACP合酶只对2C～14C的酯酰具有催化活性，故从头合成途径只能合成16C及以下的饱和脂酰ACP。
01
03
02
1.参与合成的两种酶系统
㈠、饱和脂肪酸的从头合成
羧基转移酶
生物素羧化酶
乙酰CoA羧化酶
生物素羧基载体蛋白
脂肪酸合酶系统
ACP：酰基载体蛋白
MT：丙二酸单酰CoA-ACP转移酶
KR：β-酮脂酰ACP还原酶
HD： β-羟脂酰ACP脱水酶
ER：烯脂酰ACP还原酶
AT：乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶
脱氢 水化 脂酰CoA ,-反烯脂酰CoA ,-反烯脂酰CoA -羟脂酰CoA
③ 再脱氢
羟 ④ 硫解 -羟脂酰CoA -酮脂酰CoA -酮脂酰CoA 乙酰CoA
脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。
β-酮脂酰ACP合成酶
由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：
CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NAPH + H+ ) + H2O CH3(CH2)14COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 14 NADP+ + 7 Pi
1
2
NAPH的来源：
脂肪酸链去饱和
脂肪酸
由一条线性的长碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。通常为C4～C36（数字表示碳链的碳原子数）。
按碳氢链是否含双键，可分为： 饱和脂肪酸：软脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。 不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸：棕榈油酸(16:1) 多不饱和脂肪酸：亚油酸(18:2)、DHA
㈡、脂肪酸的α氧化
㈢、脂肪酸的ω氧化
、不饱和脂肪酸的氧化
烯脂酰CoA异构酶
羟脂酰CoA变位酶
软脂酸从头合成与β氧化的区别
从头合成
β氧化
细胞中部位
细胞质
线粒体
酶 系
6种酶组成的多酶复合体
4种酶分散存在
酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
电子供体（受体）
NADPH
FAD、NAD+
循环
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
试计算1mol硬脂酸（18C）完全氧化成CO2和H2O可生成多少mol ATP？1mol 甘油完全氧化成CO2和H2O时净生成可生成多少mol ATP？（假设胞液中生成NADH都通过磷酸甘油穿梭进入线粒体）
01
请写出丁酸（CH3CH2CH2COOH）β氧化及从头合成的全过程（要求写出结构式，并标明酶及主要的辅酶）。
02
二、甘油的降解与转化
磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。
甘油代谢
三、脂肪酸降解与转化
β氧化 乙酰CoA α氧化 ω氧化
TCA ——— ATP等 —————— 酮体 乙醛酸循环 糖
丙二酸单酰CoA
丙二酸单酰ACP
ACP丙二酸单酰基转移酶
③缩和反应
β-酮脂酰ACP合成酶
还原反应 β-酮脂酰ACP还原酶
脱水反应 β-羟脂酰ACP脱水酶
⑥再次还原
烯脂酰ACP还原酶
”
乙酰乙酰ACP
01
缩和反应
02
首次还原
03
β-羟丁酰ACP
04
脱水反应
05
巴豆酰ACP
06
再次还原
07
丁酰ACP
脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成
脂酰CoA进入线粒体——肉毒碱穿梭
肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程
β氧化途径
脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。
KS： β-酮脂酰ACP合酶
合成原料乙酰CoA的准备
01
乙酰CoA的来源：线粒体内的丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化。 乙酰CoA的转运：通过“柠檬酸穿梭”从线粒体转运到胞液。
02
乙酰CoA的来源及转运
03
每次循环产生1分子NADPH
乙酰CoA的转运：“柠檬酸循环”
丙二酸单酰CoA的合成
2. 脂肪酸氧化方式有三种：
1. Knoop实验
、脂肪酸的β氧化
是指脂肪酸在一系列酶作用下，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，β碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2个碳原子的乙酰CoA和较原来少了两个碳原子的脂肪酸的过程。
β氧化在线粒体内进行，植物还可以在乙醛酸体中进行。
脂肪酸的活化在细胞质中进行
净生成：108 - 2＝106 ATP
软脂酸燃烧热值为 9790 KJ 能量利用率＝106×30.54 / 9790 =33.1%
是指脂肪酸的末端甲基（ω端）经氧化转变为ω羟脂酸，继而再氧化为α,ω-二羧酸的过程。
是指脂肪酸在一些酶催化下，其α碳原子发生氧化，生成一分子CO2和比原来少了一个碳原子的脂肪酸的过程。
二、单纯脂类 由脂肪酸和醇（甘油或高级一元醇）形成的酯。根据醇基不同，可分为酰基甘油和蜡。 1. 甘油三酯
蜡
复合脂类 磷脂 复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。
第二节 脂肪的生物合成
01
脂肪由甘油和脂肪酸经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的磷酸甘油和脂酰CoA后才能合成脂肪。
02
一、磷酸甘油的生物合成
甘油激酶
磷酸甘油脱氢酶
3-磷酸甘油
脂肪酸的生物合成
脂肪酸的生物合成可分为3个过程： 饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸碳链的延长 脂肪酸链去饱和
乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。
脂肪酸合酶系统：依次发生反应，催化脂酰ACP的形成。
以乙酰CoA为原料，可合成16C及以下的饱和脂肪酸。动物体在细胞液中进行；植物体在叶绿体或前质体进行。
脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰CoA以外，所有乙酰CoA原料都要先羧化成丙二酸单酰CoA。
此反应不可逆，是合成脂肪的限速步骤，柠檬酸是激活剂。
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA
生物素羧化酶
羧基转移酶
脂肪酸的从头合成 乙酰CoA 乙酰-S-E 乙酰基转移酶 乙酰基转移反应
丙二酸单酰基转移反应
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贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。
结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。
活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；
是激素、维生素前体。
按其生物学功能分为：
第一节 生物体内的脂类物质
按其化学组成与结构分为： 单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。 复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。 异戊二烯脂：萜类、类固醇。
01
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
02
4.能量计算
8 CH3CO-SCoA 10×8＝ 80 ATP 7 FAD 1.5×7＝10.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5×7＝17.5 ATP 活化消耗：-2个高能磷酸键
缩合、还原、脱水、还原
脱氢、水化、脱氢、硫解
β-羟脂酰基构型
D型
L型
底物穿梭机制
柠檬酸穿梭
肉碱穿梭
方向
甲基到羧基
羧基到甲基
总反应
8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NADPH + H+ ) + H2O C15H31COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+
单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。
必需脂肪酸：由于动物机体缺乏△9 以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类
3-磷酸甘油
第三节 脂肪的分解代谢与转化 脂肪的水解
08
丙二酸单酰CoA
09
酰基转移
10
水解或硫解反应
硫解酶
硫酯酶
棕榈酰ACP+H2O 棕榈酸+ACP-SH 棕榈酰ACP+HSCoA 棕榈酰CoA+ACP-SH
由于β-酮脂酰ACP合酶只对2C～14C的酯酰具有催化活性，故从头合成途径只能合成16C及以下的饱和脂酰ACP。
01
03
02
1.参与合成的两种酶系统
㈠、饱和脂肪酸的从头合成
羧基转移酶
生物素羧化酶
乙酰CoA羧化酶
生物素羧基载体蛋白
脂肪酸合酶系统
ACP：酰基载体蛋白
MT：丙二酸单酰CoA-ACP转移酶
KR：β-酮脂酰ACP还原酶
HD： β-羟脂酰ACP脱水酶
ER：烯脂酰ACP还原酶
AT：乙酰CoA-ACP脂酰基转移酶
脱氢 水化 脂酰CoA ,-反烯脂酰CoA ,-反烯脂酰CoA -羟脂酰CoA
③ 再脱氢
羟 ④ 硫解 -羟脂酰CoA -酮脂酰CoA -酮脂酰CoA 乙酰CoA
脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。
β-酮脂酰ACP合成酶
由乙酰CoA从头合成棕榈酸的总反应式为：
CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NAPH + H+ ) + H2O CH3(CH2)14COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 14 NADP+ + 7 Pi
1
2
NAPH的来源：
脂肪酸链去饱和
脂肪酸
由一条线性的长碳氢链（疏水尾）和一个末端羧基（亲水头）组成的羧酸。通常为C4～C36（数字表示碳链的碳原子数）。
按碳氢链是否含双键，可分为： 饱和脂肪酸：软脂酸(16:0)、硬脂酸(18:0)。 不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸：棕榈油酸(16:1) 多不饱和脂肪酸：亚油酸(18:2)、DHA
㈡、脂肪酸的α氧化
㈢、脂肪酸的ω氧化
、不饱和脂肪酸的氧化
烯脂酰CoA异构酶
羟脂酰CoA变位酶
软脂酸从头合成与β氧化的区别
从头合成
β氧化
细胞中部位
细胞质
线粒体
酶 系
6种酶组成的多酶复合体
4种酶分散存在
酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA
电子供体（受体）
NADPH
FAD、NAD+
循环
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ + 7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
试计算1mol硬脂酸（18C）完全氧化成CO2和H2O可生成多少mol ATP？1mol 甘油完全氧化成CO2和H2O时净生成可生成多少mol ATP？（假设胞液中生成NADH都通过磷酸甘油穿梭进入线粒体）
01
请写出丁酸（CH3CH2CH2COOH）β氧化及从头合成的全过程（要求写出结构式，并标明酶及主要的辅酶）。
02
二、甘油的降解与转化
磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。
甘油代谢
三、脂肪酸降解与转化
β氧化 乙酰CoA α氧化 ω氧化
TCA ——— ATP等 —————— 酮体 乙醛酸循环 糖
丙二酸单酰CoA
丙二酸单酰ACP
ACP丙二酸单酰基转移酶
③缩和反应
β-酮脂酰ACP合成酶
还原反应 β-酮脂酰ACP还原酶
脱水反应 β-羟脂酰ACP脱水酶
⑥再次还原
烯脂酰ACP还原酶
”
乙酰乙酰ACP
01
缩和反应
02
首次还原
03
β-羟丁酰ACP
04
脱水反应
05
巴豆酰ACP
06
再次还原
07
丁酰ACP
脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成
脂酰CoA进入线粒体——肉毒碱穿梭
肉碱参与下脂肪转入线粒体的简要过程
β氧化途径
脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。
KS： β-酮脂酰ACP合酶
合成原料乙酰CoA的准备
01
乙酰CoA的来源：线粒体内的丙酮酸氧化脱羧、脂肪酸β氧化、氨基酸氧化。 乙酰CoA的转运：通过“柠檬酸穿梭”从线粒体转运到胞液。
02
乙酰CoA的来源及转运
03
每次循环产生1分子NADPH
乙酰CoA的转运：“柠檬酸循环”
丙二酸单酰CoA的合成
2. 脂肪酸氧化方式有三种：
1. Knoop实验
、脂肪酸的β氧化
是指脂肪酸在一系列酶作用下，在α-碳原子和β-碳原子之间发生断裂，β碳原子被氧化成酮基，然后裂解生成2个碳原子的乙酰CoA和较原来少了两个碳原子的脂肪酸的过程。
β氧化在线粒体内进行，植物还可以在乙醛酸体中进行。
脂肪酸的活化在细胞质中进行
净生成：108 - 2＝106 ATP
软脂酸燃烧热值为 9790 KJ 能量利用率＝106×30.54 / 9790 =33.1%
是指脂肪酸的末端甲基（ω端）经氧化转变为ω羟脂酸，继而再氧化为α,ω-二羧酸的过程。
是指脂肪酸在一些酶催化下，其α碳原子发生氧化，生成一分子CO2和比原来少了一个碳原子的脂肪酸的过程。
二、单纯脂类 由脂肪酸和醇（甘油或高级一元醇）形成的酯。根据醇基不同，可分为酰基甘油和蜡。 1. 甘油三酯
蜡
复合脂类 磷脂 复合脂类包括磷脂、糖脂、硫脂等。
第二节 脂肪的生物合成
01
脂肪由甘油和脂肪酸经酶促反应而合成的，但二者不能直接合成脂肪，必须转变为活化形式的磷酸甘油和脂酰CoA后才能合成脂肪。
02
一、磷酸甘油的生物合成
甘油激酶
磷酸甘油脱氢酶
3-磷酸甘油
脂肪酸的生物合成
脂肪酸的生物合成可分为3个过程： 饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸碳链的延长 脂肪酸链去饱和
乙酰CoA羧化酶：催化乙酰CoA转变为丙二酸单酰CoA。
脂肪酸合酶系统：依次发生反应，催化脂酰ACP的形成。
以乙酰CoA为原料，可合成16C及以下的饱和脂肪酸。动物体在细胞液中进行；植物体在叶绿体或前质体进行。
脂肪酸合成中，除起始一分子乙酰CoA以外，所有乙酰CoA原料都要先羧化成丙二酸单酰CoA。
此反应不可逆，是合成脂肪的限速步骤，柠檬酸是激活剂。
乙酰CoA羧化酶
丙二酸单酰CoA
生物素羧化酶
羧基转移酶
脂肪酸的从头合成 乙酰CoA 乙酰-S-E 乙酰基转移酶 乙酰基转移反应
丙二酸单酰基转移反应