第九章 脂类代谢 课件.ppt
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1、第九章,脂类代谢,本章内容,脂类的概念和功能 脂类的消化、吸收、转运和储存脂肪的分解代谢脂肪的合成代谢脂代谢紊乱,学习要求,重点掌握脂肪酸氧化过程,参与反应的酶、辅基和辅酶会计算饱和、不饱和脂肪酸经氧化,彻底氧化为CO2和水所产生的能量了解酮体生成的部位、生成过程及危害了解脂肪酸合成的过程以及与脂肪酸分解过程的主要差别了解甘油磷脂以及胆固醇生物合成的基本途径,一、概念和功能:,(一) 概念:脂类是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的一大类物质的总称,包括脂肪和类脂。,脂类,脂肪:又称三酰甘油或甘油三脂,类脂,固醇类:如胆固醇(cholesterol),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(
2、glycolipides),(triglyceride,TG),甘油磷脂,鞘磷脂,(二) 功能:,1、储能和供能的主要物质: 量大、产能多;2、机体保护作用;3、生物膜的重要结构组分;4、为脂溶性物质提供溶剂,促进人及动物体吸收脂溶性物质; 5、有识别、免疫等重要生理作用;6、作为代谢水的主要来源。,1、储能和供能的主要物质,脂肪组织储存脂肪, 约占体重1020% .,合理饮食 脂肪氧化供能占 1525%空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上禁食13天 脂肪氧化供能占 85%饱食、少动 脂肪堆积,发胖,2、机体保护作用,3、生物膜的重要结构成分,4、为脂溶性物质提供溶剂,促进人及动物体吸收脂溶性物
3、质。,维生素A维生素D维生素E维生素K,脂溶性维生素,脂溶性激素肾上腺皮质激素 性激素,感光物质视紫红质的成分,促进钙、磷代谢,生育酚,与动物生育有关 生物体中重要的抗氧化剂,维持凝血因子的正常水平,5、脂类作为细胞表面的物质,与细胞识别、免疫等密切相关。,6、作为代谢水的主要来源,每克脂肪氧化比糖多生产水6783,比蛋白质产生的水多l.5倍左右。, 分布在脂肪组织、血浆,储能与供能促进脂溶性物质的吸收维持体温、保护内脏,分布和意义,脂类,脂肪 (三酰甘油),类脂,胆固醇,磷脂(脑磷脂/卵磷脂),作为生物膜的重要组分,维持生物膜结构与功能调节代谢,小结,糖脂 参与细胞识别等, 分布在生物膜、神
4、经、血浆,二、脂类的消化、吸收、转运和储存,(一)脂类的消化: 小肠上段是主要的消化场所;,脂类不溶于水,必须在胆汁盐作用下,乳化成微团后,才能在胰腺分泌的各种消化酶的作用下分解。 胆汁和胰液均分泌至十二指肠。 胰液中有:胰脂肪酶,胆固醇酯酶,磷脂酶A2等。,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,小结,在十二指肠下段及空肠上段吸收,(二) 脂质的吸收,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,(三) 脂类的转运血浆脂蛋白,乳麋微粒(CM),极低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密
5、度脂蛋白HDL,脂蛋白的种类,(按密度大小分),血脂与血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物-LP形式存在和运输。,密度,(四) 脂类的储存,脂类,组织脂:细胞结构的组成成分,储备脂:储存备用(主要以三酰甘油的形式储存),储存位置主要为: 皮下组织 腹腔大网膜、肠系膜 肌间结缔组织,脂类的消化、吸收、转运和储存,三、脂肪的分解代谢,脂肪经脂肪酶分解为甘油和脂肪酸,最后彻底氧化成CO2和水。(一)甘油的氧化:,磷酸二羟丙酮,丙酮酸,TCA,糖异生,(二)脂肪酸的-氧化,饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的位C原子发生氧化,碳链在位C原子与位C原子间发生断裂,每次生成一个乙酰CoA和较原来少两个碳单
6、位的脂肪酸,这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化。,脂肪酸的-氧化的步骤,1. 脂肪酸的活化2. 脂肪酸的转运3. 脂肪酸的-氧化4. 乙酰辅酶A的氧化,1、脂肪酸活化:,在线粒体外进行。在脂肪酸硫激酶(Fatty Acid thiokinase,即脂酰CoA合成酶)作用下,需ATP和Mg2+。形成一个高能硫酯键消耗2个高能磷酸键。,RCOOH,+,CoASH,RCOSCoA,脂酰CoA合成酶,ATP,AMP+PPi,Mg2+,H2O,2Pi,反应不可逆,脂肪酸,脂酰CoA,2、转运入线粒体:,脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内,但胞浆中活化的长链脂酰CoA(12C以上) 却不能直接透过线
7、粒体内膜,必须与肉碱结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉碱脂酰转移酶,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,OH,肉碱,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,RCO-O,脂酰肉碱,反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-II)催化:,反应可逆,肉碱转运脂酰辅酶A进入线粒体,此过程为脂肪酸-氧化的限速步骤,CAT-是限速酶,丙二酸单酰CoA 是其强烈的竞争性抑制剂。,3、 -氧化的过程:,经历氧化(脱氢)、水化、氧化(再脱氢)、硫解4步重复反应,(2-反式-烯脂酰COA),- 羟脂酰COA,脂酰CoA,线粒体内的氧化,1)氧化: 脂酰CoA脱氢
8、酶催化,在 C2 - C3 间生成双键 2-反-烯脂酰CoA,2ATP,呼吸链,R-CH2 - CH2C-SCoA,|,脂酰CoA,2) 水化:,2 -反-烯脂酰CoA在其水合酶作用下生成-羟脂酰CoA,3) 氧化:,-羟脂酰CoA脱氢酶催化生成-酮脂酰CoA,辅酶为NAD+。,3ATP,呼吸链,4)硫解:,在硫解酶作用下, 形成乙酰-SCoA和比原脂酰-SCoA少2个C的脂酰-SCoA,(1)(2)(3)(4),CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,重复反应,少2个C,具体步骤,FAD FADH2,脱氢酶,HOH, ,水化酶,-羟脂酰CoA,c.脱氢,-酮脂酰CoA,NADH+ NADH +
9、 H+,2-反-烯脂酰CoA,b.水化,a.脱氢, , ,H SCoA,+,乙酰CoA,氧化,?,d.硫解,a、b、c、d,进入TCA循环,彻底氧化分解,生成CO2+H2O,放出能量。作为脂肪酸、固醇合成的原料。某些植物、微生物中,可在乙醛酸体内进行乙醛酸循环。在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮(酮体)。,5) 产物乙酰-CoA的可能去向,4、-氧化的要点:,脂肪酸活化需消耗1个ATP的两个高能键,在线粒体外。 脂酰-SCoA需经肉碱携带进入线粒体。 所有脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。 -氧化包括氧化(脱氢)、水化、氧化(再脱氢)、硫解4个重复步骤。 乙酰-SCoA可进入TCA
10、,氧化生成CO2和水,如此重复。,-氧化不仅在线粒体内进行,还可以在乙醛酸体中进行。油料种子萌发时,脂肪酸-氧化是在乙醛酸体内进行。,5、 -氧化的能量变化(以软脂酸为例),软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H+),活 化:消耗2个高能磷酸键,氧 化:7 轮循环产物:8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算: 生成ATP 812 + 73 + 72 = 131 净生成ATP 131 2 = 129,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,(三)不饱和脂酸的氧化,特点:需另加
11、酶处理双键外,催化双键移位使底物符合-氧化要求的2-反式,其余氧化同上(单不饱和脂肪酸的氧化需要烯酯酰CoA异构酶; 多不饱和脂肪酸的氧化需要烯酯酰CoA异构酶和2,4-二烯脂酰COA还原酶)。,6CH3-CO-CoA,3次-氧化,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,5次-氧化,单不饱和脂肪酸的氧化,(单个双键,油酸18:1 9 ),(四)脂肪酸氧化的其它途径,1、奇数链脂肪酸的氧化:1)经历-氧化,产生多个乙酰CoA和一个五碳脂酰CoA;2)五碳脂酰-CoA裂解为丙酰CoA和乙酰CoA;,2、-氧化,脂肪酸在一些酶的催化下,其-C原子发生氧化,结果生成一分子CO2和较原来少一个碳原子的脂
12、肪酸,这种氧化作用称为-氧化。RCH2CH2 COOH RCH2COOH+CO2,1956年,Stumpf等人在植物种子、叶和动物脑、肝中发现,在细胞微粒体中含-氧化必需的-羟酸氧化脱羧酶系。-氧化对降解带甲基的支链脂肪酸、奇数链脂肪酸、过分长链脂肪酸有重要作用。,(少一个C原子),-氧化的可能反应历程,3、-氧化,1932年Verkade等人发现11碳脂肪酸在体内可产生C11、C9、C7的二羧酸,即-碳原子被氧化,故称为-氧化。此在肝脏微粒体和利用石油的细菌中发现。,(五)酮体的生成与代谢,1、生酮作用:脂肪酸-氧化产生过量的乙酰CoA在肝脏中生成酮体的过程。,酮体的生成过程,羟甲基戊二酸单
13、酰CoA(HMGCoA),脂肪酸,硫解酶,2 CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,-氧化,CoASH,CH3COSCoA,(1) 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下,缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。,(2)乙酰乙酰CoA在HMGCoA合成酶催化下,与第三个乙酰CoA结合,形成羟甲基戊二酸单酰CoA,并释放出一份子辅酶A。,(3) 羟甲基戊二酸单酰CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。,(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下,加氢还原为-羟丁酸。,(5) 乙酰乙酸自发脱羧或由
14、酶催化脱羧生成丙酮。,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸脱氢酶,HMGCoA 合成酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰CoA合成酶,2、酮体代谢:,1)酮体: -羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮合称酮体。-羟丁酸约70 乙酰乙酸约30 丙酮含量极微。2)病理: 糖尿病人,乙酰乙酸形成速度分解,血中出现大量酮体。,3)肝脏的作用:,肝细胞线粒体中有生酮作用的所有酶, 乙酰CoA时,酮体为肝的正常代谢产物;但肝中氧化酮体的酶活低,故酮体需入血到肝外组织完成氧化。,4)酮体的利用:,在心、肾、脑、骨骼肌中进行。 乙酰乙酸乙酰乙酰CoA 乙酰CoA
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