脂肪酸的分解代谢课件.ppt
脂类代谢,脂类 lipid,脂肪（fat)-,甘油三酯（triglycerides,TG),类脂-,磷脂（ phospholipid),糖脂,胆固醇(cholesterol,ch),胆固醇酯(cholesterol ester,CE),甘油,脂肪酸,人体所需能量约40来自脂肪。,1,t课件,第一节 脂的消化、吸收和转运,消化：主要小肠中进行。胆汁盐乳化，形成微团。胰脂肪酶和辅脂肪酶降解脂。胰磷脂酶催化磷脂的水解。 吸收：小肠粘膜细胞吸收，吸收形式有三种：完全水解、部分水解和完全不水解。经淋巴系统进入血液循环。,2,t课件, 运送血浆脂蛋白,血浆脂蛋白由血脂与载脂蛋白结合而形成，溶于水，运行于血。按密度分为乳糜微粒、极低、低、和高密度脂蛋白四种。,3,t课件,四种血浆脂蛋白及其功能,CM：小肠合成，转运外源性脂类到肝内；VLDL：肝脏合成，转运内源性脂类到肝外；LDL：血管中合成，转运内源性胆固醇和磷脂至肝外；HDL：肝/肠/血浆中合成，和LDL作用反，收集肝外胆固醇和磷脂到肝内。,4,t课件,（4）脂肪的动员,食物中的脂肪（外源性脂肪）经消化吸收（为碳链长短与饱和度的改造过程）后，贮存于脂肪组织（内源性脂肪）。脂库中贮存的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸，并转移到肝脏的过程称为动员。过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。,5,t课件,第二节 脂肪酸氧化,肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是-氧化。动物实验证实。脂肪酸的分解发生在原核生物的细胞质及真核生物的线粒体基质中。,6,t课件,7,t课件,一） 脂肪酸的活化细胞液中进行,脂肪酸的活化形式是脂酰CoA，由脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)催化。消耗1ATP中的两个高能键。,8,t课件,二）脂酰CoA转运入线粒体,催化脂肪酸-氧化的酶系在线粒体基质中，但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜，要进入线粒体基质就需要载体转运，这一载体就是肉碱(carnitine)。肉碱脂酰转移酶催化。,9,t课件,10,t课件,三）-氧化,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。,11,t课件,脱氢,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。,R,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,O,S,C,oA,F,A,D,F,A,D,H,2,R,C,H,2,C,C,H,H,C,O,S,C,oA,脂酰CoA脱氢酶,12,t课件,水化,在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-羟脂酰CoA。,13,t课件,再脱氢,在-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。,14,t课件,硫解,由酮硫解酶催化，酮酯酰CoA在和碳原子之间断链，加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。,15,t课件,-氧化的反应历程总结,RCH2CH2COOH,RCH2CH2COSCOA,（脂酰COA）,-,（2反式烯脂酰COA）,-,（L- 羟脂酰COA）,（- 酮脂酰COA）,R-CSCOA+ CH3-CSCOA,继续-氧化,H,H,-,16,t课件,-氧化记忆口诀,-氧化是重点，氧化对象是脂酰，脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳，产物乙酰COA，最后进入三循环。,17,t课件,-氧化产生的能量,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NADHH+。8乙酰COA彻底氧化 12ATP 128=96ATP 7FADH2 27=14ATP 7NADH+7H+ 37=21ATP 共961421131ATP活化消耗了2个高能键，所以应为131-2=129ATP。,18,t课件,19,t课件,五 不饱和脂肪酸的氧化,a. 顺式双键需异构为反式双键进行催化 b. 同等链长的脂肪酸，产生ATP数较少。（少产生1FADH2) c.多不饱和脂肪酸还需另外的酶参与。其余同-氧化。,20,t课件,六、奇数碳脂肪酸的氧化,先按-氧化降解，最后剩下丙酰CoA。丙酰CoA羧化成琥珀酰CoA或脱羧形成乙酰CoA，进入TCA循环。,21,t课件,七、脂肪酸的-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酸。对降解支链脂肪酸，奇数脂肪酸有重要作用。,22,t课件,八、-氧化：,12C以下脂肪酸的氧化形式。甲基碳原子（-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。,23,t课件,第三节 酮体的代谢,当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入TCA循环，乙酰CoA还有另一条代谢途径进入肝脏，合成酮体。乙酰CoA可形成 乙酰乙酸(30) -羟丁酸(70) 丙酮(acetone，微量)。这三种物质统称酮体。主要在肝脏线粒体中进行。,24,t课件,一、肝脏中酮体的形成,25,t课件,酮体的生成途径总结,CoA 乙酰CoA 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA C2 C4 C6 加氢 -羟丁酸(C4) 乙酰乙酸 乙酰CoA C4 CO2 丙酮(C3),26,t课件,二、酮体的氧化,肝脏中缺少分解酮体的酶。酮体是水溶性物质，在肝脏生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液，转运至肝外组织利用（脑、骨胳肌）。分解：转化成乙酰CoA，进入TCA循环彻底氧化。,27,t课件,肝内生酮肝外用,28,t课件,三、酮体生成的意义,（1）正常： 酮体是肝脏正常的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时，酮体可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是脑组织，提供有用的能源。（2）异常：饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会使酮体代谢加强，造成 酮症酸中毒 酮血症 酮尿症,29,t课件,30,t课件,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能功。,31,t课件,第四节 脂肪酸的合成,原料：乙酰CoA 1mol乙酰CoA ：直接参与脂肪酸的合成 其余乙酰CoA: 羧化成丙二酸单酰CoA酶：脂肪酸合酶系特点：细胞液中进行，消耗ATP和NADPH， 重复4步进行碳链延长反应，首先生成软脂酸16:0，经过加工生成各种脂肪酸。部位：肝脏和脂肪组织,32,t课件,乙酰CoA的来源和去路,来源：糖代谢,酸肪酸,去路：酮体TCA，生成脂肪酸,柠檬酸循环,33,t课件,一、软脂酸的合成,1.乙酰CoA的转移：线粒体内 细胞液。 穿越线粒体内膜。 经由三羧酸运送体系柠檬酸丙酮酸循环。制备部分NADPH。,34,t课件,线粒体基质,丙酮酸羧化酶,脂肪酸氧化,柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）,35,t课件,反应中所需的NADPH+H+约有40%来自戊糖磷酸途径，其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供,NADH+H +草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸+NAD+,苹果酸+NADP+,苹果酸酶,丙酮酸+CO2+NADPH+H +,总反应：,NADH+H+NADP+ +草酰乙酸,丙酮酸+CO2+NADPH+H+NAD+,还原力的准备,36,t课件,2.丙二酰CoA的生成,37,t课件,关键酶：乙酰CoA羧化酶（生物素） + -柠檬酸、异柠檬酸、 长链脂肪酸 -酮戊二酸,38,t课件,3.脂肪酸合酶系,原料乙酰CoA和丙二酰CoA准备好后，即在脂肪酸合酶系的催化下开始合成脂肪酸。是一个由6种不同功能的酶与酰基载体蛋白ACP聚合成的复合体。即以ACP为核心，在它周围有次序的排列着合成脂肪酸的各种酶，随着ACP的转动，依次发生脂肪酸合成的各步反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物，因此，效率极高。,39,t课件,40,t课件,（1）启动,（2）装载,41,t课件,（3）碳链延长：重复4步反应,42,t课件,丁酰ACP再与丙二酰ACP缩合，重复脱羧缩合加氢脱水再加氢四步，每一次使碳链延长两个碳，共7次重复，最终生成生成软脂酰ACP。合成停止。丁酰ACP丙二酰ACP 丁酰乙酰ACP 己酰ACP C4 C3 C6 C6软脂酰ACP经硫酯酶催化成游离软脂酸。,43,t课件,44,t课件,合成软脂酸的反应式,每加一个二碳单位，需2(NADPH+H+), 1ATP。 14(NADPH+H+) 14NADP+8乙酰CoA 软脂酸8CoA 7ATP 7(ADP+Pi),45,t课件,脂肪酸合成和分解的比较,脂肪酸合成过程不是-氧化的逆过程，它们的细胞定位，转移载体，酰基载体，加入或减去的二碳单位、限速酶，激活剂，抑制剂，供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。,46,t课件,饱和脂肪酸的合成与-氧化的比较,区别要点 从头合成 -氧化,细胞内进行部位 细胞质 线粒 体酰基载体 ACP-SH COA-SH转运机制 三羧酸转运机制 肉碱载体系统二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同 D型 L型对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7种 4种能量需求或放出 消耗 7ATP及14NADPH+H+ 产生129ATP,47,t课件,二、脂肪酸碳链的延长和去饱和,48,t课件,三、脂肪酸代谢的调节,ATP （胞液） 重新合成脂肪长链脂肪酸 脂酰CoA 降解（线粒体）脂酰CoA的转运：肉碱脂酰转移酶催化。丰富燃料分子如丙二酰CoA 。脂肪酸合成的控制：限速酶：乙酰CoA羧化酶。高能荷状态刺激酶活。,49,t课件,四、 三脂酰甘油的合成,脂肪的来源有二：食物中脂肪 糖的转化。前体：甘油3磷酸和脂酰CoA。甘油3磷酸的合成： 磷酸二羟丙酮 甘油3磷酸 甘油脂肪酸 CoA脂酰CoA,50,t课件,甘油三脂的合成,1脂酰CoA 1脂酰CoA甘油3磷酸 单脂酰甘油磷酸 H2O Pi 1脂酰CoA二脂酰甘油磷酸 甘油二脂 甘油三酯,51,t课件,第五节 磷脂的代谢,磷脂是生物膜的主要成份。分解代谢为 磷脂酶A1： 磷脂酶A2 磷脂酶C 磷脂酶D产物的去路：甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA循环；脂肪酸 -氧化；氨基醇氨基酸或参加磷脂的再合成。,52,t课件,磷脂的生物合成,CTP是必需的活化因子。 1脂酰CoA 1脂酰CoA甘油3磷酸 单酰甘油磷酸 二酰甘油磷酸 (溶血磷脂酸） (磷脂酸)X-基团的加入：需CTP。,53,t课件,溶血磷脂-是磷脂酶A1或A2的水解产物， 强大的表面活性剂，可使RBC (红细胞,red blood cell)破裂溶血 毒蛇咬伤、急性胰腺炎 溶血磷脂的消除-磷脂酶B,B1 O CH2-O-C-R HO- CH O CH2-O-P-O-X OH,54,t课件,第六节 胆固醇的合成代谢,来源：食物和生物合成。合成场所：肝脏细胞的内质网和细胞液。关键酶：HMGCoA还原酶。合成原料：乙酰CoA。合成1分子胆固醇需消耗18分子乙酰CoA、36分子ATP和16分子NADPH。,55,t课件,胆固醇的合成过程,胆固醇合成过程比较复杂，有近30步反应，整个过程可根据为5个阶段。关键步骤： 羟甲基戊二酰CoA(HMGCoA)的生成。 酮体生成 3乙酰CoAHMGCoA 合成胆固醇,56,t课件,57,t课件,二羟甲基戊酸(mevalonic acid，MVA)的生成,HMGCoA在HMG CoA还原酶催化下，消耗2（NADPH+H+）生成甲羟戊酸(MVA)。此过程是不可逆的，HMG CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶。,58,t课件,胆固醇的生成,MVA先经磷酸化、脱羧、脱羟基、再缩合生成含30C的鲨烯细胞液中进行。经固醇载体蛋白运送到内质网，生成30C羊毛固醇，后者再经氧化还原等多步反应最后失去了3个C，合成27C的胆固醇。,59,t课件,胆固醇代谢的调控,限速酶：HMGCoA还原酶。受外源胆固醇含量的影响。高胆固醇。肝以外细胞胆固醇的合成：自血浆中的低密度蛋白LDL开始。,60,t课件,6、胆固醇及其转化产物,61,t课件,
