《生物化學(xué)第六章》ppt課件-文庫吧
2024-12-31 03:55 本頁面
【正文】 氧化作用 。 ?氧化作用是指脂肪酸在 ?碳原子上進(jìn)行氧化 ， 然后 a碳原子和 ? 碳原子之間鍵發(fā)生斷裂 。 每進(jìn)行一次 ?氧化作用 ， 分解出一個(gè)二碳片段 ， 生成較原來少兩個(gè)碳原子的脂肪酸 。 ?氧化作用的部位： Localization of ?oxidation occurs in mitochondria, 油料作物種子萌發(fā)時(shí) 乙醛酸循環(huán)體 (glyoxysome， 簡稱乙醛酸體 ) 線粒體基質(zhì) matrix (1) 脂肪酸的活化 脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基與 CoA酯化成脂酰 CoA的過程。反應(yīng)如下： 脂肪酸的活化需要 ATP的參與。每活化 1分子脂肪酸，需要 1分子 ATP轉(zhuǎn)化為 AMP， 即要消耗 2個(gè)高能磷酸鍵 。這可以折算成需要 2分子 ATP水解成 ADP。 在體內(nèi)，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反應(yīng)不可逆。 (2) Transport into mitochondria 脂肪酸的 ? 氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行的，中、短鏈脂肪酸可直接穿過線粒體內(nèi)膜，而長鏈脂肪酸需依靠肉堿（也叫肉毒堿， Carnitine）攜帶，以脂酰肉堿的形式跨越內(nèi)膜而進(jìn)入基質(zhì)，故稱肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)。 肉堿 （也叫肉毒堿， Carnitine）的結(jié)構(gòu)如下： 肉毒堿是 季胺類 化合物，是一種人體必需的營養(yǎng)素，有著重要的生物學(xué)功能和臨床應(yīng)用價(jià)值。近年來肉毒堿在 心腦血管疾病 、消化疾病、兒童疾病 的預(yù)防和治療，以及血液透析病人的營養(yǎng)支持和運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的研究和應(yīng)用。 其中的 肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶 Ⅰ 和 Ⅱ 是一組同工酶 。 前者在線粒體外催化脂酰 CoA上的脂酰基轉(zhuǎn)移給肉堿 ，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內(nèi)將運(yùn)入的脂酰肉堿上的脂酰基重新轉(zhuǎn)移至 CoA， 游離的肉堿被運(yùn)回內(nèi)膜外側(cè)循環(huán)使用 。 (3) β氧化的歷程 脂酰 CoA進(jìn)入線粒體后，經(jīng)歷多次 ?氧化作用而逐步降解成多個(gè)二碳單位 —— 乙酰 CoA。 每次 ?氧化作用包括四個(gè)步驟。 （ 1）脫氫 脂酰 CoA經(jīng)脂酰 CoA脫氫酶催化，在其α 和 β 碳原子上脫氫，生成△ 2反烯脂酰 CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為 FAD。 （ 2）加水（水合反應(yīng)） △ 2反烯脂酰 CoA在△ 2反烯脂酰 CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成 Lβ 羥脂酰 CoA。 R C H 2 C CHHCOS C oA R C H 2 C H C H COS C oAO HH 2 O烯脂酰 C oA 水合酶R C H 2 C H 2 C H 2 COS C oAF A D F A D H 2R C H 2 C CHHCOS C oA脂酰 C o A 脫氫酶（ 3）脫氫 Lβ 羥脂酰 CoA在 Lβ 羥脂酰 CoA脫氫酶催化下，脫去 β 碳原子與羥基上的氫原子生成 β 酮脂酰 CoA，該反應(yīng)的輔酶為 NAD+。 （ 4）硫解 在 β 酮脂酰 CoA硫解酶催化下， β 酮脂酰 CoA與 CoA作用，硫解產(chǎn)生 1分子乙酰 CoA和比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰 CoA。 R C H 2 C H C H COS C oAO HR C H 2 C C H COS C oAO烯脂酰 Co A 脫氫酶N A D + N A D H + H +R C H 2 C C H COS C oAOR C H 2 COS C oA C H 3 COS C oAC oA S H+硫解酶對于長鏈脂肪酸，需要經(jīng)過多次 β氧化作用，每次降解下一個(gè)二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含偶數(shù)碳時(shí)）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時(shí)）的脂酰 CoA。 下圖是軟脂酸 （ 棕櫚酸 C15H31COOH） 的 ?氧化過程 ，它需經(jīng)歷七輪 ?氧化作用而生成 8分子乙酰 CoA。 2. 偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化 對于偶數(shù)碳飽和脂肪酸 ， ?氧化過程的化學(xué)計(jì)量： 脂肪酸在 ?氧化作用前的活化作用需消耗能量 ， 即 1分子 ATP轉(zhuǎn)變成了 AMP， 消耗了 2個(gè)高能磷酸鍵 ， 相當(dāng)于 2分子 ATP。 在 ?氧化過程中 ， 每進(jìn)行一輪 ， 使 1分子 FAD還原成FADH 1分子 NAD+還原成 NADH， 兩者經(jīng)呼吸鏈可分別生成 2分子和 3分子 ATP， 因此每輪 ?氧化作用可生成 5分子 ATP。 ?氧化作用的產(chǎn)物乙酰 CoA可通過三羧酸循環(huán)而徹底氧化成 CO2和水 ， 同時(shí)每分子乙酰 CoA可生成 12分子ATP。 在油料種子萌發(fā)時(shí)乙醛酸體中通過 ?氧化產(chǎn)生的乙酰 CoA一般不用作產(chǎn)能形成 ATP， 而是通過乙醛酸循環(huán)（ 見后 ） 轉(zhuǎn)變成琥珀酸 ， 再經(jīng)糖的異生作用轉(zhuǎn)化成糖 。 1分子軟脂酸徹底氧化 生成 ATP的分子數(shù) 一次活化作用 2 7輪 ?氧化作用 +5 7 = +35 8分子乙酰 CoA的氧化 +12 8 = +96 總 計(jì) +129 生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型 ，而且位置也相當(dāng)有規(guī)律 —— 第一個(gè)雙鍵都是在 C9和 C10之間 （ 寫作 D9） ， 以后每隔三個(gè)碳原子出現(xiàn)一個(gè) 。 例如 ， 亞油酸 18:2D9， 12； ?亞 油酸 18:3D9,12,15。 不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同 ， 只是某些步驟還需其它酶的參與 ， 現(xiàn)以油酸為例加以說明 。 它經(jīng)歷了三輪 ?氧化作用后 ， 產(chǎn)物在 ?,g位有一順式雙鍵 ， 因此接下來的反應(yīng)不是脫氫 ， 而是雙鍵的異構(gòu)化 ， 生成反式的 ?,?雙鍵 ， 然后 ?氧化作用繼續(xù)正常進(jìn)行 。 因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪酸 （ 硬脂酸 ） 相比 ， 只是以一次雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)取代了一次脫氫反應(yīng) ， 所以少產(chǎn)生一分子 FADH2。 不僅是單不飽和脂肪酸 ， 所有的多不飽和脂肪酸的前四輪 ?氧化作用都與油酸相類同 ， 都在第四輪時(shí)需要一種異構(gòu)酶的參與 。 大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子 ， 它們通過 ?氧化可全部轉(zhuǎn)變成乙酰 CoA， 但一些植物和海洋生物能合成奇數(shù)碳脂肪酸 ， 它們在最后一輪 ?氧化作用后 ， 產(chǎn)生丙酰 CoA。
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