脂肪酸的分解代谢

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-氧化:在植物种子萌发时,脂肪酸的-碳 被氧化成羟基,生成-羟基酸。-羟基酸可 进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂 肪Fe酸2+。和上抗述坏反血应酸由等单参氧加化。酶催化,需要有O2、
四. 酮体的代谢
当来自-氧化的乙酰COA不能及时彻底氧化时, 过量的乙酰COA转化成乙酰乙酸及D--羟丁酸。 D--羟丁酸、乙酰乙酸及它的非酶分解产物丙酮 合在一起称为酮体。
HO RCH2C C C SCoA H2O
OH
O
RCH2 CH CH C SCoA
H
烯 脂 酰 CoA水 合 酶
氧化
L--羟脂酰CoA在L--羟脂酰CoA
脱氢酶催化下,脱氢生成-酮脂酰CoA。 反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有
立体专一性,只催化L(+)--羟脂酰
CoA的脱氢。
OH
O 羟烯脂酰CoA脱氢酶 O
O RCH2 C
Biblioteka Baidu
O CH C
硫解酶 SCoA
CoASH
O RCH2C
O SCoA + CH3C
SCoA
B氧化
4.-氧化产物的去向
FADH2,NADH 进入TCA循环,彻底的降解
乙酰COA
脂肪合成
参与其它代谢
酮体、帖类、固醇类 物质合成 进入乙醛酸循环 琥珀酸 糖异生
5.脂肪酸-氧化产生的能量
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。软 脂酸完全氧化的反应式为:
(三)激素对脂肪酸代谢的调节
胰高血糖素与肾上腺素使脂肪组织cAMP含量 升高, cAMP变构激活cAMP-依赖性蛋白激酶, 后者增加甘油三酯脂肪酶磷酸化水平,从而加 速脂解作用。胰岛素作用与之相反。
(四) 机体代谢的需要
(五)长时间膳食的改变导致相关酶水平 的调整
课后作业
1.由1mol硬脂酰-CoA的经—氧化和TCA循环彻底降 解可获取多少ATP? 2.由1mol油酸的经—氧化和TCA循环彻底降解可获 取多少ATP?
(5)丙酮的生成
乙酰乙酸脱羧酶
患糖尿病时,乙酰乙酸形成速度大于分解。因此若糖尿 病患者不加治疗时,他们血液中会出现大量酮体,常可 以在他们的呼吸中闻到一种甜味。
2.酮体的分解
(1)乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮 脂酰辅酶A转移酶催化,能被琥珀酰辅酶 A活化成乙酰乙酰辅酶A
(2)乙酰乙酰辅酶A被-氧化酶系中的硫解酶 裂解成乙酰辅酶A进入三羧酸循环
4.人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与 脂类代谢紊乱有关。
一.脂肪酸的结构
1.脂肪酸的结构
脂肪酸有一长的烃链,其一端为羧基。绝 大多数的脂肪酸有着偶数的碳原子,而且 不具侧链。饱和脂肪酸在其碳-碳原子这 间没有双键。但单或多-不饱和则有一个 或多个双键。
几种重要的脂肪酸结构式
常见的脂肪酸的名 及分子式
第28章 脂肪酸的分解代谢
1.脂肪的氧化分解 2.脂肪酸的合成 3.磷脂的代谢 4.胆固醇的代谢 5.脂蛋白 6.脂类代谢紊乱引发的病症
第一节 概述
脂类主要包括甘油三酯(脂肪)、磷脂 和类固醇等。脂类代谢是指在生物体细 胞内上述各类物质的生物合成和分解过 程。
•脂类代谢对于生命活动具有重要意义
第二节、脂肪的分解代谢
一.甘油三脂的水解
脂肪(甘油三脂)的分解是经过脂肪酶 催化。组织中有三种脂肪酶,一步步地 把甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。这三 种酶是脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、单脂 酰甘油单酯脂肪酶。其水解的步骤如下:
甘油三脂 的水解
二.甘油的代谢
甘油经血液输送到肝脏后,在ATP存在下,由甘油激酶催 化,转变成3-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过程。 3磷酸甘油在磷酸甘油脱氢酶(含辅酶NAD+)作用下,脱 氢形成磷酸二羟丙酮。
O
RCH2 CH CH C SCoA
RCH2 C CH C SCoA
NAD+ NADH + H+
硫解
在-酮脂酰CoA硫解酶催化下,-酮脂酰CoA与CoA作用, 生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰 CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA ,可以重复上述反应 过程,一直到完全分解成乙酰CoA。脂肪酸通过-氧化生 成的乙酰CoA,一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分 子,大部分则进入三羧酸循环完全氧化。
C16H31CO~SCoA + 7 CoA-SH + 7 FAD + NAD+ +7 H2O 8 CH3CO~SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
按照一个NADH产生2.5个ATP,1个FADH2产生1.5个 ATP, 1个乙酰CoA完全氧化产生10个ATP计算,1分子 软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生108个ATP。
脂肪酸跨线粒体内膜的转运
(一)脂肪酸的-氧化
脂肪酸的-氧化的假说: Franz Knoop 将不同长短的直链脂肪酸的甲基
-碳原子与体内不被氧化的苯基连接并喂狗,然后 检查尿中的最终产物。结果如下:
脂肪酸的-氧化
• 脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分 解时,碳链的断裂发生在脂肪酸的-位, 即氧化是从羧基端-位碳原子开始的,每 一次氧化切除一个2碳片段。脂肪酸的-氧 化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪 酸的主要分解方式。
• 脂肪酸的-氧化在线粒体中进行,
3. -氧化的反应过程
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。
CH2OH甘油激酶 CH2OPO23- 磷酸甘油脱氢酶 CH2OPO23-
CHOH
CHOH
CO
CH2OHATP ADP CH2OH NAD+ NADH+ H+ CH2OH
三.脂肪酸的分解代谢
1. -氧化 氧化, 水合, 氧化, 断裂 2. TCA循环 3.电子传递与氧化磷酸化
(p235)
1. 脂肪酸的活化
产生ATP:
由于油酸转化成油脂酰CoA时消耗了2分子ATP
所以1mol油酸彻底氧化产生ATP:
氧化
脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下,
在-和-碳原子上各脱去一个氢原子,生 成反式,-烯脂酰CoA,氢受体是FAD。
O
脂酰CoA脱氢酶
HO
RCH2CH2CH2C SCoA
RCH2C C C SCoA
FAD FADH2
H
水化
在烯脂酰CoA水化酶催化下,,-烯脂酰 CoA水化,生成L(+)--羟脂酰CoA。
RCH2CH2CH2C SCoA + AMP
2.脂酰CoA转运入线粒体
催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中,所以 脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分 解。
脂酰CoA需要借助一种特殊的载体肉碱(L- 羟基-y-三甲 铵基丁酸)才能转运到线粒体内。脂酰CoA在肉碱脂酰转 移酶催化下,与肉碱反应,产生脂酰肉碱,然后通过线粒 体内膜。脂酰肉碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜, 并与线粒体基质中的CoA作用,重新生成脂酰CoA, 释放 出肉碱。肉碱再在移位酶帮助下,回到线粒体外的细胞质 中。
磷脂的代谢(自学)
五.脂肪酸代谢的调节控制
(一) 脂肪酸进入线粒体的调控 脂肪酸分解代谢的调控主要是由线粒体控制脂 肪酸进入线粒体内.主要的调控点是肉碱酰基 转移酶Ⅰ, 它强烈的受丙二酸-coA抑制,丙二 酸-coA处于高水平时,它指向脂肪酸的合成,抑 制水解.
(二) 心脏中脂肪酸氧化的调节 脂肪酸的氧化是心脏的主要能源,心脏用能减少,乙酰 coA与NADH积累,前者抑制硫解酶的活性。
在正常代谢中血中的酮体含量很少,只有在饥饿、糖尿病人等 异常情况下,血、尿中酮体含量才会上升。因此过去认为酮体 只是脂肪酸降解产物,没有什么生理意义。现在知道,肝中酮 体不能进一步氧化,而是采用酮体的形式将乙酰辅酶A经血液 运送到其他外周器官中去,作为它们的能源,特别是心和肾上 腺皮质中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中,酮体进一步 分解成乙酰辅酶A参加三羧酸循环。
脂肪酸进入细胞后,首先在线粒体外或胞浆中 被活化,形成脂酰CoA,然后进入线粒体进行 氧化。
在脂酰CoA合成酶催化下,由ATP提供能量, 将脂肪酸转变成脂酰CoA:
脂 酰 CoA合 成 酶
O
RCH2CH2CH2COOH + ATP O
RCH2CH2CH2C AMP + PPi
脂酰腺苷酸
O
RCH2CH2CH2C AMP + CoASH
由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两 个高能磷酸键的能量(ATP分解为AMP, 可视为消耗了2 个ATP),因此,1分子软脂酸完全氧化净生成 108 – 2 = 106 个ATP。
(二)不饱和脂肪酸 的氧化
1.不饱和脂肪酸一样循-氧化进行降解
2.氧化至双键处需“烯酯酰CoA异构酶”将 顺式烯酯酰CoA转化成反式烯酯酯CoA,多 不饱和酸氧化(产生烯酸),还需“2,4-二 烯酯酰CoA酶还原酶
题1答案:
1mol硬脂酰-CoA经—氧化产生9mol乙酰-CoA。总反应式为:
软脂酰-CoA+8FAD+8NAD++8CoA+8H20 CoA+8FADH2+8NADH+ 8H+
9 mol乙酰-
FADH2和NADH在线粒体的电子传递链中被氧化,
产生ATP:
乙酰-CoA经三羧酸循环彻底氧化,
产生ATP:
所以1mol硬脂酰-CoA彻底氧化产生ATP:
题2答案:
1mol油酸经—氧化产生9mol乙酰-CoA。总反应式为:
油脂酰-CoA+7FAD+8NAD++8CoA+8H20 CoA+7FADH2+8NADH+ 8H+
9 mol乙酰-
FADH2和NADH在线粒体的电子传递链中被氧化,
产生ATP:
乙酰-CoA经三羧酸循环彻底氧化,
1. 脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。脂肪在 氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。
2. 磷脂是生物膜的主要组成成分。由于是兼性分子,构成 膜外面亲水,内面疏水的特性,使得细胞内环境得以相 对稳定。
3.许多类脂及其衍生物有重要的生理作用。如固醇类激素、 维生素D及胆汁酸等,磷酸肌醇有细胞内信使的作用,前 列腺素有各种生理效应,而糖脂与细胞的识别和免疫方 面有着密切的关系。
3.继续氧化
油酸(18:1) 的氧化
亚油酸(18:2)的氧化
(三)含奇数碳脂肪酸的氧化
1.循-氧化进行降解 2.产物除了已酰COA,还有丙酰 COA
丙酰COA的去向
1.转化成琥珀酰COA进入三羧酸循环
2.通过-羧丙酸支路进行,形成已酰辅酶A 进入三羧酸循环
6.脂肪酸的其它氧化方式
-氧化:在动物体中,C10 或C11脂肪酸的碳 链末端碳原子(-碳原子)可以先被氧化, 形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,可以 从分子的任何一端进行-氧化,最后生成的 琥珀酰CoA可直接进入三羧酸循环。
1.酮体的合成途径
(1)二分子乙酰辅酶A经硫解酶催化生 成乙酰乙酰辅酶A
硫解酶
(2) -羟基--甲基戊二酰
COA
(HMG COA)的形成
HMG COA合 成酶
(3) -羟基-´-甲基戊二 酰COA裂解
--裂解酶
(4)乙酰乙酸在D--羟丁酸脱氢 酶催化下生成D--羟丁酸
乙酰乙酸和D--羟丁酸主要在肝脏中生成,它并不只是 生理上价值小的降解产物,它们被某些组织例如心肌和肾 脏皮质(kidney cortex)作为能源比葡萄糖更为优先。 尽管葡萄糖是脑的主要燃料,但饥饿或糖尿病时这个器官 能够转变为优先利用乙酰乙酸。
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