第十三章脂类代谢王镜岩《生物化学》第三版笔记完美打印版docWord文档格式.docx
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在脂蛋白中,疏水脂类构成核心,外面围绕着极性脂和载脂蛋白,以增加溶解度。
载脂蛋白主要有7种,由肝脏和小肠合成,可使疏水脂类溶解,定向转运到特异组织。
1.乳糜微粒转运外源脂肪,被脂肪酶水解后成为乳糜残留物。
2.极低密度脂蛋白转运内源脂肪,水解生成中间密度脂蛋白,(IDL或LDL1),失去载脂蛋白后转变为低密度脂蛋白,
3.低密度脂蛋白又称β脂蛋白,转运胆固醇到肝脏。
β脂蛋白高易患动脉粥样硬化。
4.高密度脂蛋白由肝脏和小肠合成,可激活脂肪酶,有清除血中胆固醇的作用。
LDL/HDL称冠心病指数,正常值为2.0+_0.7
5.自由脂肪酸与清蛋白结合,构成极高密度脂蛋白而转运。
第二节甘油三酯的分解代谢
一、甘油三酯的水解
(一)组织脂肪酶有三种,脂肪酶、甘油二酯脂肪酶和甘油单酯脂肪酶,逐步水解R3、R1、R2,生成甘油和游离脂肪酸。
(二)第一步是限速步骤,肾上腺素、肾上腺皮质激素、高血糖素通过cAMP和蛋白激酶激活,胰岛素和前列腺素E1相反,有抗脂解作用。
二、甘油代谢
脂肪细胞没有甘油激酶,所以甘油被运到肝脏,由甘油激酶磷酸化为3-磷酸甘油,再由磷酸甘油脱氢酶催化为磷酸二羟丙酮,进入酵解或异生,并生成NADH。
三、脂肪酸的氧化
(一)饱和偶数碳脂肪酸的氧化
1.脂肪酸的活化:
脂肪酸先生成脂酰辅酶A才能进行氧化,称为活化。
由脂酰辅酶A合成酶(硫激酶)催化,线粒体中的酶作用于4-10个碳的脂肪酸,内质网中的酶作用于12个碳以上的长链脂肪酸。
生成脂酰AMP中间物。
乙酰acetyl;
脂酰acyl
2.转运:
短链脂肪酸可直接进入线粒体,长链脂肪酸需先在肉碱脂酰转移酶I催化下与肉碱生成脂酰肉碱,再通过线粒体内膜的移位酶穿过内膜,由肉碱转移酶II催化重新生成脂酰辅酶A。
最后肉碱经移位酶回到细胞质。
3.β-氧化:
在线粒体基质进行,每4步一个循环,生成一个乙酰辅酶A。
l脱氢:
在脂酰辅酶A脱氢酶作用下,α、β位生成反式双键,即Δ2反式烯脂酰辅酶A。
酶有三种,底物链长不同,都以FAD为辅基。
生成的FADH2上的氢不能直接氧化,需经电子黄素蛋白(ETF)、铁硫蛋白和辅酶Q进入呼吸链。
l水化:
由烯脂酰辅酶A水化酶催化,生成L-β-羟脂酰辅酶A。
此酶只催化Δ2双键,顺式双键生成D型产物。
l再脱氢:
L-β-羟脂酰辅酶A脱氢酶催化生成β-酮脂酰辅酶A和NADH,只作用于L型底物。
l硫解:
由酮脂酰硫解酶催化,放出乙酰辅酶A,产生少2个碳的脂酰辅酶A。
酶有三种,底物链长不同,有反应性强的巯基。
此步放能较多,不易逆转。
4.要点:
活化消耗2个高能键,转移需肉碱,场所是线粒体,共四步。
每个循环生成一个NADH和一个FADH2,放出一个乙酰辅酶A。
软脂酸经β-氧化和三羧酸循环,共产生5*7+12*8-2=129个ATP,能量利用率为40%。
(二)不饱和脂肪酸的氧化
1.单不饱和脂肪酸的氧化:
油酸在9位有顺式双键,三个循环后形成Δ3顺烯脂酰辅酶A。
在Δ3顺Δ2反烯脂酰辅酶A异构酶催化下继续氧化。
这样一个双键少2个ATP。
2.多不饱和脂肪酸的氧化:
亚油酸在9位和12位有两个顺式双键,4个循环后生成Δ2顺烯脂酰辅酶A,水化生成D-产物,在β-羟脂酰辅酶A差向酶作用下转变为L型,继续氧化。
(三)奇数碳脂肪酸的氧化
奇数碳脂肪酸经β氧化可产生丙酰辅酶A,某些支链氨基酸也生成丙酸。
丙酸有下列两条代谢途径:
1.丙酰辅酶A在丙酰辅酶A羧化酶催化下生成D-甲基丙二酸单酰辅酶A,并消耗一个ATP。
在差向酶作用下生成L-产物,再由变位酶催化生成琥珀酰辅酶A,进入三羧酸循环。
需腺苷钴胺素作辅酶。
2.丙酰辅酶A经脱氢、水化生成β-羟基丙酰辅酶A,水解后在β-羟基丙酸脱氢酶催化下生成丙二酸半醛,产生一个NADH。
丙二酸半醛脱氢酶催化脱羧,生成乙酰辅酶A,产生一个NADPH。
(四)脂肪酸的α-氧化
存在于植物种子、叶子,动物脑和肝脏。
以游离脂肪酸为底物,涉及分子氧或过氧化氢,对支链、奇数和过长链(22)脂肪酸的降解有重要作用。
哺乳动物叶绿素代谢时,经过水解、氧化,生成植烷酸,其β位有甲基,需通过α氧化脱羧才能继续β氧化。
α氧化有以下途径:
1.脂肪酸在单加氧酶作用下α羟化,需Fe2+和抗坏血酸,消耗一个NADPH。
经脱氢生成α-酮脂肪酸,脱羧生成少一个碳的脂肪酸。
2.在过氧化氢存在下,经脂肪酸过氧化物酶催化生成D-α-氢过氧脂肪酸,脱羧生成脂肪醛,再脱氢产生脂肪酸或还原。
(五)ω-氧化
12个碳以下的脂肪酸可通过ω-氧化降解,末端甲基羟化,形成一级醇,再氧化成醛和羧酸。
一些细菌可通过ω-氧化将烷烃转化为脂肪酸,从两端进行ω-氧化降解,速度快。
四、酮体代谢
乙酰辅酶A在肝和肾可生成乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮,称为酮体。
肝通过酮体将乙酰辅酶A转运到外周组织中作燃料。
心和肾上腺皮质主要以酮体作燃料,脑在饥饿时也主要利用酮体。
平时血液中酮体较少,有大量乙酰辅酶A必需代谢时酮体增多,可引起代谢性酸中毒,如糖尿病。
(一)合成
1.两个乙酰辅酶A被硫解酶催化生成乙酰乙酰辅酶A。
β-氧化的最后一轮也生成乙酰乙酰辅酶A。
2.乙酰乙酰辅酶A与一分子乙酰辅酶A生成β-羟基-β-甲基戊二酰辅酶A,由HMG辅酶A合成酶催化。
3.HMG辅酶A裂解酶将其裂解为乙酰乙酸和乙酰辅酶A。
4.D-β-羟丁酸脱氢酶催化,用NADH还原生成β羟丁酸,反应可逆,不催化L-型底物。
5.乙酰乙酸自发或由乙酰乙酸脱羧酶催化脱羧,生成丙酮。
(二)分解
1.羟丁酸可由羟丁酸脱氢酶氧化生成乙酰乙酸,在肌肉线粒体中被3-酮脂酰辅酶A转移酶催化生成乙酰乙酰辅酶A和琥珀酸。
也可由乙酰乙酰辅酶A合成酶激活,但前者活力高且分布广泛,起主要作用。
乙酰乙酰辅酶A可加入β-氧化。
2.丙酮代谢较复杂,先被单加氧酶催化羟化,然后可生成丙酮酸或乳酸、甲酸、乙酸等。
大部分丙酮异生成糖,是脂肪酸转化为糖的一个可能途径。
第三节甘油三酯的合成代谢
一、软脂酸的合成
(一)乙酰辅酶A的转运
合成脂肪酸的碳源来自乙酰辅酶A,乙酰辅酶A是在线粒体形成的,而脂肪酸的合成场所在细胞质中,所以必需将乙酰辅酶A转运出来。
乙酰辅酶A在线粒体中与草酰乙酸合成柠檬酸,通过载体转运出线粒体,在柠檬酸裂解酶催化下裂解为乙酰辅酶A和草酰乙酸,后者被苹果酸脱氢酶还原成苹果酸,再氧化脱羧生成丙酮酸和NADPH,丙酮酸进入线粒体,可脱氢生成乙酰辅酶A,也可羧化生成草酰乙酸。
(二)丙二酸单酰辅酶A的生成
乙酰辅酶A以丙二酸单酰辅酶A的形式参加合成。
乙酰辅酶A与碳酸氢根、ATP反应,羧化生成丙二酸单酰辅酶A,由乙酰辅酶A羧化酶催化。
此反应是脂肪酸合成的限速步骤,被柠檬酸别构激活,受软脂酰辅酶A抑制。
此酶有三个亚基:
生物素羧化酶(BC)、生物素羧基载体蛋白(BCCP)和羧基转移酶(CT)。
(三)脂肪酸合成酶体系
有7种蛋白,以脂酰基载体蛋白为中心,中间产物以共价键与其相连。
载体蛋白含巯基,与辅酶A类似,可由辅酶A合成。
(四)脂肪酸的合成
1.起始:
乙酰辅酶A在ACP-酰基转移酶催化下生成乙酰ACP,然后转移到β-酮脂酰-ACP合成酶的巯基上。
2.ACP与丙二酸单酰辅酶A生成丙二酸单酰ACP,由ACP:
丙二酸单酰转移酶催化。
3.缩合:
β-酮脂酰ACP合成酶将乙酰基转移到丙二酸单酰基的α-碳上,生成乙酰乙酰ACP,并放出CO2。
所以碳酸氢根只起催化作用,羧化时储存能量,缩合时放出,推动反应进行。
4.还原:
NADPH在β-酮脂酰ACP还原酶催化下将其还原为D-β-羟丁酰ACP。
β-氧化的产物是L-型。
5.脱水:
羟脂酰ACP脱水酶催化生成Δ2反丁烯酰ACP,即巴豆酰ACP。
6.再还原:
烯脂酰ACP还原酶用NADPH还原为丁酰ACP。
β-氧化时生成FADH2,此时是为了加速反应。
7.第二次循环从丁酰基转移到β-酮脂酰ACP合成酶上开始。
7次循环后生成软脂酰ACP,可被硫酯酶水解,或转移到辅酶A上,或直接形成磷脂酸。
β-酮脂酰ACP合成酶只能接受14碳酰基,并受软脂酰辅酶A反馈抑制,所以只能合成软脂酸。
(五)软脂酸的合成与氧化的区别有8点:
部位、酰基载体、二碳单位、辅酶、羟脂酰构型、对碳酸氢根和柠檬酸的需求、酶系、能量变化。
二、其他脂肪酸的合成
(一)脂肪酸的延长
1.线粒体酶系:
在基质中,可催化短链延长。
基本是β-氧化的逆转,但第四个酶是烯脂酰辅酶A还原酶,氢供体都是NADPH。
2.内质网酶系:
粗糙内质网可延长饱和及不饱和脂肪酸,与脂肪酸合成相似,但以辅酶A代替ACP。
可形成C24。
(二)不饱和脂肪酸的形成
1.单烯脂酸的合成:
需氧生物可通过单加氧酶在软脂酸和硬脂酸的9位引入双键,生成棕榈油酸和油酸。
消耗NADPH。
厌氧生物可通过β-羟脂酰ACP脱水形成双键。
2.多烯脂酸的合成:
由软脂酸通过延长和去饱和作用形成多不饱和脂肪酸。
哺乳动物由四种前体转化:
棕榈油酸(n7)、油酸(n9)、亚油酸(n6)和亚麻酸(n3),其中亚油酸和亚麻酸不能自己合成,必需从食物摄取,称为必需脂肪酸。
其他脂肪酸可由这四种前体通过延长和去饱和作用形成。
三、甘油三酯的合成:
肝脏和脂肪组织
(一)前体合成:
包括L-α-磷酸甘油和脂酰辅酶A。
细胞质中的磷酸二羟丙酮经α-磷酸甘油脱氢酶催化,以NADH还原生成磷酸甘油。
也可由甘油经甘油激酶磷酸化生成,但脂肪组织缺乏有活性的甘油激酶。
(二)生成磷脂酸:
磷酸甘油与脂酰辅酶A生成单脂酰甘油磷酸,即溶血磷脂酸,再与脂酰辅酶A生成磷脂酸。
都由甘油磷酸脂酰转移酶催化。
磷酸二羟丙酮也可先酯化,再还原生成溶血磷脂酸。
(三)合成:
先被磷脂酸磷酸酶水解,生成甘油二酯,再由甘油二酯转酰基酶合成甘油三酯。
四、各组织的脂肪代谢
脂肪组织脂解的限速酶是脂肪酶,生成的游离脂肪酸进入血液,可用于氧化或合成,而甘油不能用于合成。
肝脏可将脂肪酸氧化或合成酮体或合成甘油三酯。
第四节磷脂代谢
一、分解:
(一)磷脂酶有以下4类:
1.磷脂酶A1:
水解C1
2.磷脂酶A2:
水解C2
3.磷脂酶C:
水解C3,生成1,2-甘油二酯,与第二信使有关。
4.磷脂酶D:
生成磷脂酸和碱基
5.磷脂酶B:
同时水解C1和C2,如点青霉磷脂酶。
(二)溶血磷脂:
只有一个脂肪酸,是强去污剂,可破坏细胞膜,使红细胞破裂而发生溶血。
某些蛇毒含溶血磷脂,所以有剧毒。
溶血磷脂酶有L1和L2,分别水解C1和C2。
(三)产物去向:
甘油和磷酸参加糖代谢,氨基醇可用于磷脂再合成,胆碱可转甲基生成其他物质。
二、合成:
(一)脑磷脂的合成:
1.乙醇胺的磷酸化:
乙醇胺激酶催化羟基磷酸化,生成磷酸乙醇胺。
2.与CTP生成CDP-
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