第八章 脂类代谢 ppt课件.ppt

第八章 脂类代谢,一、脂类的消化、吸收、转运和储存,二、脂肪的分解代谢,三、脂肪的合成代谢,本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。,生 物 体 内 的 脂 类,脂类,单纯脂类,复合脂类,非皂化脂类,酰基甘油酯,蜡,磷脂,糖脂、硫脂,萜 类,甾醇类,含有脂肪酸,不含脂肪酸,异戊二烯脂类,不含脂肪酸,不能进行皂化。,一、脂类的消化、吸收、转运和储存,（一）脂类的消化,小肠上段：主要消化场所,脂类,微团,甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、磷脂酶等水解,乳化,(二)脂类的吸收,十二指肠下段、空肠上段,混合微团,小肠粘膜细胞内,乳糜微粒,门静脉,肝脏,扩散,重新酯化,载脂蛋白结合,乳糜微粒,小肠粘膜,脂肪,脂蛋白,十二指肠 空肠 血液,二、脂肪的分解代谢,（一）脂肪的水解,脂肪酶,二酰甘油脂肪酶,一酰甘油脂肪酶,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,（二）甘油的转化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）,（三）脂肪酸的分解代谢a.脂肪酸-氧化作用,1、-氧化作用的概念 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位（乙酰CoA）,饱和脂肪酸的-氧化作用,（3）-氧化过程中能量的释放及转换效率,2、氧化过程,1、-氧化作用的概念及试验证据,（1）脂肪酸的活化和转运,（2）-氧化的生化过程,试验证据 1904,F.Knoop,苯环标记脂肪酸饲喂狗-氧化学说,内质网、线粒体外膜：脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH：脂酰CoA（活化）。,反应不可逆,2、氧化过程1）、脂肪酸活化为脂酰CoA（胞浆）,脂肪酸氧化酶系：线粒体基质长链脂酰CoA（12C以上）不能直接透过线粒体内膜与肉毒碱(carnitine)结合:脂酰肉碱,进入线粒体基质,肉碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-II)催化：,2）、脂酰CoA进入线粒体,-氧化的限速步骤，CAT-是限速酶丙二酸单酰CoA 是强烈的竞争性抑制剂。,）,OH,RCH2,CH,CH2,COSCoA,L-羟脂酰CoA,(3)再脱氢,(4)硫解,（1）（2）（3）（4）,-酮脂酰CoA,RCH2C,SCoA,O,CH2CO,CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,3 ATP,呼吸链,重复反应,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,-氧化的生化历程,-氧化的生化历程,a、脱氢,b、水化,c、再脱氢,R-CH=CH-C-SCoA,R-CH2-CH2C-SCoA,OH O R-CH-CH2CSCoA,O O R-C-CH2CSCoA,d、硫解,|,|,1分子软脂酸(16C)：活化生成软脂酰 CoA 7次-氧化总反应式:,软脂酰CoA+7FAD+7NAD+7CoA-SH+7H2O 8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+),4）、-氧化的能量生成,氧化：乙酰CoA、NADH和FADH2碳原子数：Cn脂肪酸，氧化（n/21）次循环 n/2个乙酰CoA，（n/2-1）NADH、（n/2-1）FADH2 乙酰CoA：TCA，CO2、H2O，释放能量 NADH、FADH2：呼吸链传递电子生成ATP生成ATP数量：,1分子软脂酸彻底氧化:(27)+(37)+(128)=131分子ATP,脂肪酸活化，消耗ATP的2个高能磷酸键 净生成：129 分子ATP,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸,RCH2COO-,RCH(OH)COO-,RCOCOO-,RCOO-,CO2,O2,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,RCH(OOH)COO-,CO2,RCHO,O2,NAD+,NADH+H+,过氧化,羟化,b.脂肪酸的-氧化作用,-羟脂酸,-酮酸,CH3(CH2)n COO-,HOCH2(CH2)n COO-,OHC(CH2)n COO-,-OOC(CH2)n COO-,O2,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,NAPD+,NADPH+H+,NAD(P)+,NAD(P)H+H+,混合功能氧化酶,醇酸脱氢酶,醛酸脱氢酶,c.脂肪酸的氧化作用,脂肪酸末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成，-二羧酸的过程,（四）酮体的生成和利用,1、酮体,脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物 羟丁酸（70）CH3CH(OH)CH2COOH 乙酰乙酸（30）CH3COCH2COOH 丙酮（极微）CH3COCH3,统称,原料：乙酰CoA,脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物,2、酮体的生成,3、酮体的利用,酮体：肝脏合成，肝脏缺乏利用酮体的酶，不能利用酮体 进入血液，输送到肝外组织利用,CH3COCH2COOH乙酰乙酸,CH3COCH2CO-SCoA 乙酰乙酰CoA,ATP+CoA-SH,PPi+AMP,2 Pi,乙酰 CoA CH3CO-CoA,-羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH,-羟丁酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,转移酶,乙酰乙酰 CoA合成酶,H2O,HSCoA,硫解酶,心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高(10倍),TCA,琥珀酰CoA转硫酶：催化进行氧化利用时，乙酰乙酸：24分子ATP-羟丁酸：27分子ATP乙酰乙酸硫激酶：催化进行氧化利用时，乙酰乙酸：22分子ATP-羟丁酸：25分子ATP,4.酮体生成的生理意义,1).酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。是输出脂肪能源的一种形式。,2).长期饥饿时，酮体供给脑组织5070%的能量。,3).禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。,4).长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为酮血症。尿中有酮体排出，称酮尿症。二者统称为酮体症(酮症).可导致代谢性酸中毒，称酮 症酸中毒。,酮血症（ketonemia）,正常生理条件，血中酮体的含量极低，0.0780.49mmol/L饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病：脂肪动员加强，肝中酮体生成过多，超过肝外组织利用能力 血中酮体升高。,临床意义：正常成人24小时尿内含量分别为25mg,9mg和3mg，因含量少，用一般方法无法检出。当糖类代谢发生障碍时，脂肪的分解代谢增加，所产生的酮体（严重者可使血浆酮体高达34g/L）超过肝外组织所能利用，即积聚在体内，可引起酸中毒。尿内出现酮体，是代谢性酸中毒的表现。阳性见于糖尿病酮症酸中毒、严重的妊娠中毒性休克，还可见于中毒（如：磷、乙醚、氯仿等）、热性病（如：伤寒、麻疹、猩红热、肺炎、败血症、急性风湿热、急性粟粒性结核等）及惊厥时。分娩后以及摄入多量脂肪和蛋白质、重症不能进食（如食道癌等）或进食而不摄入糖类时，均可因体内缺乏，大量分解脂肪而致尿中酮体阳性。正常值：阴性,动物：7种不同功能的酶、酰基载体蛋白（ACP)一条肽链上的七个功能区（结构域）一个基因编码酵母：6个酶、ACP 定位于两条肽链大肠杆菌：6个酶、ACP，共七条肽链,三、脂肪的合成代谢,1、脂肪酸合成酶系,（一）脂肪酸的生物合成,原料来源：乙酰CoA：糖氧化、-氧化、氨基酸氧化 线粒体,NADPH：磷酸戊糖途径（胞浆）,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,CoASH与ACPSH的比较,ACP,ACP脂酰基转移酶 ACP丙二酰转移酶-酮脂酰-ACP合成酶-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶 7 长链脂酰基硫解酶,脂肪酸合成酶系结构模式,-烯丁酰ACP,CH3COCH2C0-SACP,丁酰ACP,CH3CH(OH)CH2C0-SACP,CH3CH=CH2C0-SACP,CH3CH2CH2C0-SACP,-酮丁酰ACP,-羟丁酰ACP,CH3COCoA,CH3COACP,HOOCCH3COACP,HOOCCH3COCoA,CH3COCoA,CO2+ACP,C2,C2,C2,C2,C2,C2,NADPH,NADP+,NADP+,NADPH,H2O,CH3(CH2)14C0-SACP,+CO2,ACP,缩合,还原,脱水,再还原,软脂肪酸,7,硫解,2、脂肪酸生物合成的反应历程,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH,脂肪酸合成酶系（7次循环）,软脂酸合成的总反应,脂肪酸从头合成与-氧化比较,软脂酰CoA或软脂酸滑面内质网、线粒体脂肪酸碳链延长酶系催化更长碳链的饱和脂肪酸,4、脂肪酸碳链的延长,延长途径,线粒体延长途径：-氧化的逆过程 NADPH2：作为供氢体参与第 二次还原反应。,滑面内质网延长途径：从头合成类似 辅酶A：酰基载体 丙二酰辅酶A：提供二碳单位,葡萄糖,磷脂酸,TG,（二）脂肪的合成,二羟丙酮,磷酸二羟丙酮,1.合成部位：,2.合成原料：,甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺,丝氨酸、食物,食物或脂肪分解,CTP、ATP、丝氨酸、肌醇等,3.合成过程,全身各组织，肝、肾、肠最活跃。,（三）甘油磷脂的合成,甘油磷脂（PC、PE）75 磷脂 鞘磷脂（神经鞘磷脂）糖脂鞘糖脂（脑苷脂、神经节苷脂）胆固醇（及其酯）,类脂,HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2N(CH3)3,OCH2CH2NH2,磷酸乙醇胺,CDP-OCH2CH2NH2,CDP-乙醇胺,乙醇胺激酶,CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶,ATPADP,CTPPPi,胆碱激酶,ATPADP,OCH2CH2N(CH3)3,CDP-OCH2CH2N(CH3)3,CDP-胆碱,CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶,CTPPPi,P,P,乙醇胺和胆碱的活化,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,CDP-乙醇胺CMP,磷脂酰胆碱（脑磷脂）,葡萄糖,3-磷酸甘油,磷脂酸,1，2-甘油二酯,脂酰CoACoA,CDP-胆碱CMP,甘油三酯,2 RCOCoA2 CoA,Pi,转酰酶,磷酸酯酶,转移酶,甘油磷脂的合成,(一)合成部位,全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。,(二)合成原料,乙酰CoA（柠檬酸-丙酮酸循环）、NADPH+H+、ATP,(三)合成的基本过程,近30步反应，3个主要阶段HMG-CoA还原酶（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶）：整个反应限速酶,（四）胆固醇的生物合成,1.食物种类的影响,高糖、高饱和脂肪膳食时，能诱导肝HMG-CoA还原酶合成。,糖及脂肪代谢产生的乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多,过多的蛋白质，因丙氨酸及丝氨酸等代谢提供了原料乙酰CoA,胆固醇合成增加,胆固醇合成的调节,食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(25%).,无Ch摄入时解除此种抑制，故适量的Ch摄入有利于反馈抑制作用。,2、食物胆固醇的影响,3、激素的影响,血浆中含有的脂类统称为血酯 包括甘油三酯、磷脂、胆固醇和游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)血脂都是以血浆脂蛋白的形式存在并运输脂蛋白：脂类与载脂蛋白结合而形成,血浆脂蛋白,小知识,脂肪肝,过多的三酯酰甘油沉积于肝细胞内脂肪肝,形成原因：卵磷脂合成障碍，载脂蛋白合成不足，影响三酯酰甘油的运出；三酯酰甘油来源增加,肝功能障碍，中毒或感染引起肝细胞破坏，肝功能下降，肝中合成脂蛋白的能力下降，致使内源性三酯酰甘油从肝运出障碍；酗酒造成肝损伤，因大量的的乙醇脱氢使NADH/NAD+比值升高，减弱脂肪酸氧化，肝中三酯酰甘油合成增加，导致脂肪肝。,影响：肝细胞中堆积大量的三酯酰甘油，占据肝细胞的很大空间，影响肝的功能，甚至使肝细胞坏死、结缔组织增生，造成肝硬化,（1）概念：血浆胆固醇沉积在大、中动脉内膜上，形成脂斑层。（2）形成：LDL致动脉粥样硬化 LDL升高损伤动脉内膜；,动脉粥样硬化,LDL可刺激血管平滑肌细胞增生，平滑肌细胞表面有LDL受体，尤其是在高胆固醇血症使LDL能使平滑肌细胞内胆固醇酯堆积而转变成泡沫细胞。,脂蛋白a(LPa)致动脉粥样硬化 干扰纤溶系统，促进血栓形成 HDL抗动脉粥样硬化 清除周围组织中的胆固醇；保护内膜不受LDL的损害，促进内皮细胞合成前列腺素，防止血小板凝集,血脂高于正常人上限即为高脂血症以成人空腹1224小时血甘油三酯超过2.26mmol/L，胆固醇超过6.21mmol/L，儿童胆固醇超过4.14mmol/L为标准。,高脂蛋白血症（高脂血症）,本章小结,脂肪的分解脂肪的合成,脂肪酸的 氧化，酮体,乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA脂肪酸的从头合成,脂肪代谢和糖代谢的关系,延胡索酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,3-磷酸甘油,甘油,乙酰 CoA,三酰甘油,脂肪酸,植物和微生物,脂肪酸氧化和从头合成的关系,a.两条途径运行方向相反 氧化：每经历一次脱氢、加水、脱氢、裂解的循环反应，脂肪酸减少两个碳片段，生成一分子乙酰CoA。从头合成：每经历一次缩合、还原、脱水、还原的循环反应，脂肪酸延长两个碳片段。b.两条途径的中间产物基本相同,