脂類代謝 2PPT學(xué)習(xí)教案

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1、會計學(xué)1二、脂類的分類第1頁/共75頁 由脂肪酸和醇類所形成的酯v 脂酰甘油酯(最豐富的為甘油三酯)v 蠟(含14-36C個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸與含16-30C個碳原子的一元醇所形成的酯)第2頁/共75頁 單純脂類的衍生物:除了含有脂肪酸和 醇外,還含有非脂分子的成分,包括:v 磷脂(磷酸和含氮堿)v 糖脂(糖)v 硫脂(硫酸)第3頁/共75頁v萜類:天然色素、香精油、天然橡膠v固醇類:固醇(甾醇、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素)v其他脂類:維生素A、D、E、K等。第4頁/共75頁重要脂類:甘油三酯II 按能否被堿水解分類第5頁/共75頁甘油三酯的分子結(jié)構(gòu)三、重要脂類的結(jié)構(gòu)第6頁/共75頁CH2

2、CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3 n、m、k可以相同,也可以不全相同甚至完全不同, 其中n多是不飽和的。第7頁/共75頁CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)nCH3POOXOH= 膽堿、乙醇胺、膽堿、乙醇胺、 絲氨酸、甘油絲氨酸、甘油第8頁/共75頁甘油三酯甘油三酯(貯脂)(貯脂)糖酯、膽固糖酯、膽固醇及其酯、醇及其酯、磷脂磷脂( (組織脂)組織脂)四、脂類的分布與生理功能第9頁/共75頁第二節(jié) 甘油三酯的分解代謝脂肪(甘油三酯)經(jīng)脂肪酶水解成甘油和脂肪酸,以后甘油和脂肪酸在組織內(nèi)氧化成CO2及H2O,所放出的化學(xué)能被用

3、于完成各種生理機能。第10頁/共75頁一、脂肪的酶促水解脂肪 脂肪酶甘油+脂肪酸脂肪的降解是經(jīng)過脂肪酶水解的。組織中有三種脂肪酶,逐步把脂肪水解成甘油和脂肪酸。這三種酶是脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油單酯脂肪酶,其水解下:第11頁/共75頁R2OCOCHCH2-OOCR1CH2-OOCR3R2OCOCHCH2-OOCR1CH2OHH2OR3COOH脂肪酶甘油三酯甘油二酯脂肪酸R2OCOCHCH2OHCH2OHCHOHCH2OHCH2OHH2OR2COOH甘油單酯脂肪酶甘油單酯甘油脂肪酸H2OR1COOH甘油二酯脂肪酶脂肪酸其中對激素敏感的脂肪酶脂肪酶是限制脂解速度的限速酶限速酶。腎上腺素、高血糖

4、素、腎上腺皮質(zhì)激素等可加速脂解作用,胰島素、前列腺素E1作用相反,具有抗脂解作用。第12頁/共75頁二、甘油的氧化分解與轉(zhuǎn)化CH2OHCHOHCH2OHATPADP 甘油激酶(肝、腎、腸)CH2OHCHOHCH2OPNAD+NADH+H+ 磷酸甘油脫氫酶CH2OHCCH2OPO3-磷酸甘油磷酸二羥丙酮糖酵解糖異生丙酮酸糖或糖原 動物的脂肪細胞中無甘油激酶,則甘油需要經(jīng)血液運到肝細胞中進行氧化分解.第13頁/共75頁v-氧化作用v-氧化作用三 脂肪酸的氧化分解單細胞中的脂肪酸除了一少部分重新合成脂肪作為貯脂外,大部分氧化供能以滿足體內(nèi)能量之需。第14頁/共75頁一、 飽和脂肪酸的-氧化作用第15

5、頁/共75頁COOH 苯甲酸CH2COOH 苯乙酸CH2CH2COOH 苯丙酸CH2CH2CH2COOH 苯丁酸CH2CH2CH2CH2COOH 苯戊酸COOH 苯甲酸CH2COOH 苯乙酸CH2CH2COOH 苯丙酸 COOH 苯甲酸CONHCH2COOH 馬尿酸CH2CONHCH2COOH 苯乙尿酸CONHCH2COOH 馬尿酸CH2CONHCH2COOH 苯乙尿酸CONHCH2COOH 馬尿酸給予的化合物中間產(chǎn)物尿中排泄物第16頁/共75頁R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH1. 概念Knoop在上述實驗的基礎(chǔ)上提出了脂肪酸的-氧化學(xué)說,他推論脂肪酸氧化是從羧基端的-位碳原子開始

6、,每次分解出一個二碳片段。 第17頁/共75頁2. 脂肪酸的-氧化作用 脂肪酸首先在線粒體外或胞漿中被活化形成脂酰CoA,然后進入線粒體或在其它細胞器中進行氧化。 在脂酰CoA合成酶(硫激酶) 催化下,由ATP提供能量,將脂肪酸轉(zhuǎn)變成脂酰CoA:脂酰CoA合成酶R-COOH AMP + PPiHSCoA+ ATPR-COSCoA第18頁/共75頁 -羥基-r-三甲基銨基丁酸肉堿即-羥基 -三甲基銨基丁酸,是一個由賴氨酸衍生而成的兼性化合物。 第19頁/共75頁第20頁/共75頁第21頁/共75頁脂酰CoA進入線粒體的過程*RCOSCoA HSCoA 肉堿肉堿RCO-肉堿肉堿 RCO-肉堿肉堿

7、RCOSCoA 肉堿肉堿HSCoA 第22頁/共75頁關(guān)鍵酶 第23頁/共75頁第24頁/共75頁脫脫氫氫脂脂酰酰CoA脫氫酶脫氫酶 FADH2硫解硫解酶 水水化化水化酶水化酶 -氧化循環(huán)的反應(yīng)過程,-反式烯脂酰CoA (2反式烯脂酰CoA)L- 羥脂酰羥脂酰COA再脫氫再脫氫L-羥脂酰羥脂酰CoA脫氫酶脫氫酶NADH + H+ - 酮脂酰酮脂酰COA第25頁/共75頁FADH2NADH,一分子乙酰一分子乙酰CoA和一分子減和一分子減少兩個碳原子的脂酰少兩個碳原子的脂酰CoA。脂肪酸脂肪酸 -氧化循環(huán)的特點氧化循環(huán)的特點第26頁/共75頁第27頁/共75頁肉堿轉(zhuǎn)運載體肉堿轉(zhuǎn)運載體線線粒粒體體膜

8、膜脂酰脂酰CoA脫氫酶脫氫酶L(+)-羥脂酰羥脂酰CoA脫氫酶脫氫酶 NAD+ NADH+H+ 反反 2-烯酰烯酰CoA 水化酶水化酶H2OFADFADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸鏈呼吸鏈 2ATP H2O 呼吸鏈呼吸鏈 3ATP TCA 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=RCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O =RCH2CH2CSCoA O =O =RCHOHCH2CSCoA O =O =RCOCH2CSCoA O =O =RCSC

9、oA+ CH3COSCoA O=O=RCH2CH2CSCoA O =O =第28頁/共75頁。第29頁/共75頁7次次 -氧化分解產(chǎn)生氧化分解產(chǎn)生57=35分子分子ATP;8分子乙酰分子乙酰CoA可得可得128=96分子分子ATP;共可得131分子ATP,減去活化時消耗的兩分子ATP,故軟脂酸徹底氧化分解可凈生成129分子ATP。第30頁/共75頁第31頁/共75頁1.概念第32頁/共75頁第33頁/共75頁v RCH2COOHO2,NADPH+H+ 單加氧酶單加氧酶Fe2+,抗壞血酸R-CH-COOHOH-(L-羥脂肪酸)NAD+NADH+H+脫氫酶脫氫酶R-C-COOHO=(-酮脂酸)AT

10、P,NAD+, 抗壞血酸脫羧酶脫羧酶RCOOH+CO2(少一個C原子)2. -氧化的可能反應(yīng)歷程第34頁/共75頁 不飽和脂酸不飽和脂酸 氧化氧化 順順 3-烯酰烯酰CoA順順 2-烯酰烯酰CoA 反反 2-烯酰烯酰CoA 3順順- 2反烯酰反烯酰CoA 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 氧化氧化 L(+)-羥脂酰羥脂酰CoA D(-)-羥脂酰羥脂酰CoA D(-)-D(-)-羥脂酰羥脂酰CoACoA 差向酶差向酶H2O 不飽和脂肪酸的氧化途徑和上述飽和脂肪酸的-氧化途徑相似。但由于它比相應(yīng)的飽和脂肪酸多一個雙鍵,所以在氧化過程中還需要有一個酶把脂肪酸分子中原有的順式雙鍵結(jié)構(gòu)催化轉(zhuǎn)變?yōu)榉词浇Y(jié)構(gòu)以適于烯脂酰輔酶A水

11、合酶的要求。如果不飽和脂肪酸帶有兩個雙鍵則還要另加一個酶把D(-)-羥脂酰CoA催化轉(zhuǎn)變成L(+)-羥脂酰輔酶A,以適應(yīng)脂酰-CoA脫氫酶的要求,使之繼續(xù)按-氧化途徑進行。前一種酶稱為3-順-2 -反-烯脂酰CoA異構(gòu)酶,它催化3-順烯脂酰輔酶A轉(zhuǎn)變?yōu)? -反烯脂酰輔酶A。后一種酶稱為-羥脂酰輔酶A差向酶。 第35頁/共75頁 現(xiàn)以十八碳二烯酸為例說明上述兩個酶的作用,并表示出不飽和脂肪酸的氧化途徑現(xiàn)以十八碳二烯酸為例說明上述兩個酶的作用,并表示出不飽和脂肪酸的氧化途徑 第36頁/共75頁第37頁/共75頁第38頁/共75頁L-甲基丙二酸單酰CoA 消旋酶 變位酶 5-脫氧腺苷鈷胺素 琥珀酰C

12、oA 奇數(shù)碳脂肪酸CH3CH2COCoA -氧化 丙酰CoA羧化酶ADP+PiD-甲基丙二酸單酰CoA ATP+CO2經(jīng)三羧酸循環(huán)途徑糖有氧氧化途徑徹底氧化分解第39頁/共75頁第40頁/共75頁第三節(jié) 脂肪的生物合成肝、小腸和脂肪組織是主要的合成脂肪的組織器官,其合成的細胞部位主要在胞液。 第41頁/共75頁3-磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶NADH + H+磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油磷酸甘油NAD+一、3-磷酸甘油的生成第42頁/共75頁甘油磷酸激酶甘油磷酸激酶甘油甘油ATP3-磷酸甘油磷酸甘油ADP第43頁/共75頁二、(在細胞質(zhì)中)生物機體脂類合成是十分活躍的,特別在高等動物的

13、肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢。脂肪酸的生物合成并不是其氧化降解的逆過程。首先脂肪酸合成是在胞液中進行的,需要CO2和檸檬酸參加,而脂肪酸氧化是在線粒體中進行的;其次脂肪酸合成酶系、?;d體、供氫體等與脂肪酸氧化各不相同。第44頁/共75頁 飽和脂肪酸的從頭合成第45頁/共75頁1. 乙酰CoA(碳源)的來源及轉(zhuǎn)運脂肪酸合成所需的碳源是來自乙酰輔酶A,但無論是丙酮酸脫羧、氨基酸氧化,還是從脂肪酸-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA都是在線粒體基質(zhì)中,它們不能任意穿過線粒體內(nèi)膜到胞液中去。但可以通過以下途徑透過膜,乙酰輔酶A與草酰乙酸結(jié)合形成檸檬酸,然后通過三羧酸載體透過膜,再由膜外檸檬酸裂解酶裂解成草酰乙酸和

14、乙酰輔酶A。草酰乙酸又被NADH還原成蘋果酸再經(jīng)氧化脫羧產(chǎn)生CO2、NADPH和丙酮酸,丙酮酸進入線粒體,在羧化酶催化下形成草酰乙酸,又可參加乙酰輔酶A轉(zhuǎn)運循環(huán). 第46頁/共75頁蘋果酸蘋果酸NAD+NADH + H+第47頁/共75頁nSalih WakilSalih Wakils s發(fā)現(xiàn)用細胞提取液進行脂肪酸生物合成時需要發(fā)現(xiàn)用細胞提取液進行脂肪酸生物合成時需要HCOHCO3 3- -,后來才知道乙酰輔酶后來才知道乙酰輔酶A A是合成脂肪酸的引物,以軟脂酸為例,所需是合成脂肪酸的引物,以軟脂酸為例,所需的的8 8個乙酰輔酶個乙酰輔酶A A單位中,只有一個以乙酰輔酶單位中,只有一個以乙酰輔

15、酶A A的形式參與合成,的形式參與合成,其余其余7 7個皆以丙二酸單酰輔酶的形式參與合成,脂肪酸合成中,每個皆以丙二酸單酰輔酶的形式參與合成,脂肪酸合成中,每次延長都需要丙二酸單酰輔酶次延長都需要丙二酸單酰輔酶A A參加。丙二酸單酰輔酶參加。丙二酸單酰輔酶A A是由乙酰輔是由乙酰輔酶酶A A和和HCOHCO3 3- - 羧化形成的。羧化形成的。 2丙二酸單酰CoA的合成乙酰CoA丙二酸單酰CoAOCH2COCSCoA + ATP + HCO-O-OCH2CSCoA + ADP + Pi + H + 此反應(yīng)中所用的碳原子來自比此反應(yīng)中所用的碳原子來自比COCO2 2活潑的活潑的HCOHCO3 3

16、- -,形成的羧基是丙二酸,形成的羧基是丙二酸單酰單酰CoACoA的遠端羧基。催化此反應(yīng)的酶為乙酰輔酶的遠端羧基。催化此反應(yīng)的酶為乙酰輔酶A A羧化酶羧化酶, ,該酶的輔該酶的輔基為生物素。生物素是基為生物素。生物素是COCO2 2分子的中間載體。分子的中間載體。 第48頁/共75頁系是一種由1分子脂?;d體蛋白(acyl carrier protein, ACP)和7種酶單體所構(gòu)成的多酶復(fù)合體。3脂肪酸合成循環(huán)第49頁/共75頁v 乙?;D(zhuǎn)移反應(yīng)CH3-CS-合酶=OCH3-CSCoA=OCH3-CSACP=OACP-SH酮脂酰-ACP合酶v 丙二酸單?;D(zhuǎn)移反應(yīng)CoA-SHACP-SHAC

17、P脂酰基轉(zhuǎn)移酶+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCoAO=+CoA-SH4.反應(yīng)歷程從ACP結(jié)構(gòu)上看,它有一個帶SH的柔性長鏈,故ACP常寫成ACPSH。由于有這個SH,它可以從各種酰基SCoA接受?;纬?,并且釋放出CoASH。此外,由于這是長的柔性鏈,故它可以把酰基從一個地方傳送到另一個地方,以適應(yīng)多酶復(fù)合體中各種酶的需要。各種來源的ACP的氨基酸組成十分相似。如將不同來源的ACP交換用于不同脂肪酸合成酶系,雖然也能合成脂肪酸,但其產(chǎn)物因 ACP而異。第50頁/共75頁v縮合反應(yīng)CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=

18、-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACP O=O=+合酶-SH+CO2v還原反應(yīng) CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=+NADP+ D-羥丁酰-ACP第51頁/共75頁v脫水反應(yīng) CH3-CH-CH2-CSACP O-OH=- C- C=C O-CH3- H HSACP-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O(2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP)v再還原反應(yīng)- C=CO-CH3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP還原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NAD

19、P+(丁酰-ACP)丁酰-ACP與丙二酸單酰-ACP重復(fù)縮合、還原、脫水、再還原的過程,直至生成軟脂酰-ACP。第52頁/共75頁v縮合反應(yīng)CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2由于縮合反應(yīng)中, -酮脂酰-ACP合酶是對鏈長有專一性的酶,僅對14C及以下脂酰-ACP有催化活性,故從頭合成只能合成16C及以下飽和脂酰-ACP。軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸(棕櫚酸)釋放H2O第53頁/共75頁8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH +

20、14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+ 6H2Ov 那么這個過程與糖代謝有一定關(guān)系:原料(原料(乙酰輔酶乙酰輔酶A A )來源)來源羧化反應(yīng)中消耗的羧化反應(yīng)中消耗的ATPATP可由可由EMPEMP途徑提供途徑提供還原力還原力NADPHNADPH從哪來?從哪來?總反應(yīng)式第54頁/共75頁CH3CSCoAATPCO2O+HOOCCH2COSCoAHSACPHSCoAHOOCCH2COSACPCO2 + HSACPCH3CSCoAO+ HSACPHSCoACH3CSACPOCH3CSACPOSACPCH2CO -酮脂酰-ACPCH3CHOHCH2CO - 羥脂酰ACPNADPHNA

21、DP+SACPCHCOCH3CHH2OCH2CH2CH2SACPCO丁酰ACPNADPHNADP+2C +2CCH3(CH2)14CSACPO烯脂酰ACP脂肪酸生物合成的反應(yīng)程序 乙酰CoA羧化酶 乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰酶 丙二酸單酰CoA-ACP 轉(zhuǎn)移酶 -酮脂酰-ACP合成酶 -酮脂酰-ACP還原酶 -羥脂酰-ACP脫水酶 烯脂酰-ACP還原酶第55頁/共75頁用于活化); 需NADPH作為供氫體,對糖的磷酸戊糖旁路有依賴性。脂肪酸合成的特點:第56頁/共75頁區(qū)別要點區(qū)別要點 從頭合成從頭合成 細胞內(nèi)進行部位 胞液 線粒 體 ?;d體 ACP-SH CoA-SH二碳單位參與或斷裂形式 丙

22、二酸單酰ACP 乙酰CoA電子供體或受體 NADPH+H+ FAD,NAD -羥?;虚g物的立體構(gòu)型不同 D型 L型對HCO3-和檸檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7種 4種能量需求或放出 消耗7ATP及14NADPH+H+ 產(chǎn)生129或106ATP這些不同點使得軟脂酸的合成和氧化分解過程可以同時在細胞內(nèi)獨立進行。第57頁/共75頁脂酰脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 CoA R1COCoA 脂酰脂酰CoA 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶Pi 脂酰脂酰CoA 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHO

23、H 3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CH

24、OH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=1 1,2 2- -甘甘油油二二酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOC

25、HO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯三、 甘油三酯的合成第58頁/共75頁第四節(jié)第四節(jié) 磷脂的代謝磷脂的代謝 第59頁/共75頁第60頁/共75頁(一)甘油磷脂的基本結(jié)構(gòu):第61頁/共75頁第62頁/共75頁H2OPOOOCHCR1OCOOR2CH2OCH2OXPOOOCHCR1OCOOR2CH2OCH2OHOX磷脂酶CCHCR1OCOOR2CH2OCH2POHOOOXOHH2O磷脂酶DCHCR1

26、OCOOR2CH2OCH2POOOOXHOH2O磷脂酶A2CHCR1OCOOR2CH2OHOCH2POOOOXH2O磷脂酶A1第63頁/共75頁形式提供。(二)甘油磷脂的合成代謝第64頁/共75頁3S-腺苷同型半胱氨酸3S-腺苷蛋氨酸膽堿乙醇胺ATPADP磷酸膽堿膽堿激酶磷酸乙醇胺乙醇胺激酶CDP-乙醇胺轉(zhuǎn)胞苷酸酶CDP-膽堿CTPPPi轉(zhuǎn)胞苷酸酶 甘油二酯CMP磷酸膽堿甘油二酯轉(zhuǎn)移酶磷脂酰膽堿磷酸乙醇胺甘油二酯轉(zhuǎn)移酶磷脂酰乙醇胺第65頁/共75頁Section 5 Metabolism of Cholesterol第66頁/共75頁 ABC12345678910111213151617181

27、92021222324252627D14一、膽固醇的結(jié)構(gòu)及其酯化 第67頁/共75頁膽固醇+卵磷脂膽固醇酯+溶血卵磷脂LCAT第68頁/共75頁膽固醇膽固醇+脂肪酰脂肪酰CoA膽固醇酯膽固醇酯+HSCoAACAT第69頁/共75頁子乙酰CoA,36分子ATP和16分子NADPH。(一)膽固醇合成的部位和原料二、膽固醇的合成第70頁/共75頁nHMG-CoA還原酶(HMG-CoA reductase)是膽固醇合成的關(guān)鍵酶。(二)膽固醇合成的基本過程:第71頁/共75頁第72頁/共75頁(sterol carrier protein, SCP)由微粒體酶進行催化,經(jīng)一系列反應(yīng)環(huán)化為27碳膽固醇。SCP第73頁/共75頁(一)轉(zhuǎn)化為膽汁酸三、膽固醇的轉(zhuǎn)化(二)轉(zhuǎn)化為類固醇激素(三)轉(zhuǎn)化為維生素D3第74頁/共75頁

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