生物化学脂类代谢ppt课件.ppt
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1、第五章 脂类代谢,Lipid Metabolism,本章主要内容,脂类概述脂类的消化吸收甘油三酯代谢磷脂的代谢胆固醇代谢血浆脂蛋白代谢,脂肪和类脂总称为脂类(lipid),脂肪(fat):三脂酰甘油(triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯(triglyceride,TG),类脂(lipoid):胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterol ester,CE)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipid),分类,定义,脂 类 概 述,脂类的分类、含量、分布及生理功能,甘油三酯,甘油磷脂(phosphoglycerides),胆固
2、醇酯,脂类物质的基本构成,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,构成脂类的脂肪酸(脂酸),简称脂酸,包括饱和脂酸(saturated fatty acid)和不饱和脂酸(unsaturated fatty acid)。,游离脂肪酸(脂酸)的来源,自身合成 以脂肪形式储存,需要时从脂肪动员产生,多为饱和脂酸和单不饱和脂酸。,食物供给 包括各种脂酸,其中一些不饱和脂 酸,动物不能自身合成,需从植物中摄取。,*必需脂酸(essential fatty acid,EFA)亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素,不能自身合成,需从植物油摄取,故称必需脂酸。,第一
3、节不饱和脂酸的分类及命名,Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,1.1 脂酸的命名,脂酸系统命名遵循有机酸命名的原则,将包括羧基碳原子在内的最长直链碳链作为主链,依其碳原子数称为某烷酸,并从羧基碳原子开始编号;若碳链中含有双键,从羧基端编号,称为某碳烯酸,并将双键位置写在其前面。,编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 或n编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,系统命名法标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,不饱和脂酸的命名,油酸含18个碳原子,在第9-10位间有一个双键,被称为9-十八碳单烯酸,写成18:1(
4、9)或18:19。,例如:,哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,人体内的不饱和脂肪酸按体系可分为四族,各族的名称根据各族母体脂肪酸从甲基碳原子数起的第一个双键位置数命名。,1.2 脂酸的分类,脂酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂酸,短链脂酸:碳链长度小于或等于10的脂酸,如:癸酸(碳链长度为10),中链脂酸:碳链长度介于10和20之间的脂酸,如:油酸(碳链长度为18),长链脂酸:碳链长度大于或等于20的脂酸,如:DHA(碳链长度为22),脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸,饱和脂酸的碳链不含双键,饱和脂酸(saturated fatty acid)以乙酸(CH3-CO
5、OH)为基本结构,不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。,常见的饱和脂酸,不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键,常见的不饱和脂酸,哺乳动物体内的多不饱和脂酸均由相应的母体脂酸衍生而来。3、6及9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能互相转化。,动物只能合成9及7系的多不饱和脂酸,不能合成6及3系多不饱和脂酸。,常 见 的 不 饱 和 脂 酸,第二节 脂类的消化和吸收,Digestion and Absorption of Lipid,条件 乳化剂(胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等)的乳化作用;酶的催化作用,部位主要在小肠上段,2.1 脂类的消化,胆盐在脂肪消化中的作用,乳化
6、,消化酶,甘油三酯,食物中的脂类,2-甘油一酯+2 FFA,磷脂,溶血磷脂+FFA,胆固醇酯,胆固醇+FFA,微团(micelles),消化脂类的酶,脂肪与类脂的消化产物,包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸(6C10C)及短链脂酸(2C4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐,形成混合微团(mixed micelles),被肠粘膜细胞吸收。,消化的产物,十二指肠下段及空肠上段。,2.2 脂肪的吸收,吸收部位,吸收方式,长链脂酸及2-甘油一酯,肠粘膜细胞(酯化成TG),胆固醇及游离脂酸,肠粘膜细胞(酯化成CE),溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞(酯化成PL),第三节 甘油三酯代谢,Meta
7、bolism of Triglyceride,3.1 甘油三酯概述,甘油三酯(triacylglycerol)是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯,基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化。含有同一种脂酸的甘油三酯称为简单甘油三酯(simple triacylglycerol);含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixed triacylglycerol)。,甘油三脂,甘油,甘油三酯结构,脂酸组成的种类决定甘油三酯的熔点,随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。,消化吸收和内源性合成的脂酸,以游离的形式存在较少,大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于体内。,1.甘油三酯是脂
8、酸的主要储存形式,2.甘油三酯的主要作用是为机体提供能量,1.甘油三酯是机体重要的能量来源,2.甘油三酯是机体的主要能量储存形式,男性:21%,女性:26,3.2 甘油三酯的分解代谢,(一)脂肪动员(二)甘油的代谢(三)脂肪酸的-氧化(四)脂肪酸的其他氧化方式(五)酮体的生成和利用,(一)脂肪动员,定义:储存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油,并释放入血以供其它组织细胞氧化利用,该过程称为脂肪的动员。关键酶:在脂肪动员中,脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶,它受多种激素的调控,因此称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶(HSL)。,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,
9、cAMP,PKA,HSL(无活性),HSL(有活性),TG,甘油二酯(DG),甘油一酯,甘 油,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,脂解激素:胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。抗脂解激素:胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员产物的去向,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。,(二)甘油的代谢,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低,故不能很好利用甘油。,(三)脂肪酸的-氧化,部位:组 织:肝及肌肉最活跃;亚细胞:胞液、线粒体。步骤:脂酸
10、的活化脂酰CoA的生成脂酰CoA进入线粒体脂酸的-氧化,1.脂酸的活化脂酰CoA的生成,在胞液中进行反应不可逆消耗2个P脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上,2.脂酰CoA进入线粒体,肉碱(carnitine),肉碱脂酰转移酶I是限速酶,脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。,3.脂酸的-氧化,脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的,故称为-氧化。,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,5,脂酸-氧化的四步反应:脱氢、加水、再脱氢、硫解第一次脱氢由FAD
11、接受;第二次脱氢由NAD+接受。脂酸-氧化产物:乙酰CoA,肉碱转运载体,线粒体膜,4.脂肪酸-氧化的能量生成,以软脂酸(16C)为例:71.5+72.5+810-2=1061分子软脂酸氧化净生成106分子ATP,脂肪酸-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体,它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。,脂肪酸-氧化的生理意义,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,(四)脂肪酸的其他氧化方式,1.不饱和脂酸的氧化在线粒体中进行-氧化;还需3-顺2-反烯脂酰CoA异构酶和表构酶。,1.不饱和脂酸的氧化,亚油酰CoA(9顺,12顺),3次氧化,十二碳二烯脂酰CoA(3顺,
12、6顺),十二碳二烯脂酰CoA(2反,6顺),3顺,2反-烯脂酰 CoA异构酶,2次氧化,八碳烯脂酰CoA(2顺),D(-)-羟八碳脂酰CoA,L(+)-羟八碳脂酰CoA,4 乙酰CoA,4次氧化,-羟脂酰CoA 表构酶,烯脂酰CoA 水化酶,长链脂酸(C20、C22),(过氧化酶体),脂肪酸氧化酶(FAD为辅酶),较短链 脂酸,(线粒体),氧化,2.过氧化酶体脂酸氧化,3.奇数碳原子脂酸的氧化,Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸胆固醇侧链,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,(五)酮体的生成和利用,定义:酮体是脂酸在肝分解氧化时特有
13、的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。酮体的生成部位:肝线粒体原料:乙酰CoA,主要来自脂酸的-氧化。关键酶:HMG CoA合酶,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸脱氢酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1.酮体的生成,肝线粒体含有各种合成酮体的酶类,尤其是HMGCoA合酶,因此生成酮体是肝特有的功能。但是,肝氧化酮体的酶活性很低,因此肝不能氧化酮体。肝产生的酮体,透过细胞膜进入血液运输到肝外组织进一步分解氧化。,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体的利用
14、,琥珀酰CoA转硫酶(心、肾、脑及骨骼肌的线粒体),乙酰乙酰CoA硫激酶(肾、心和脑的线粒体),乙酰乙酰CoA硫解酶(心、肾、脑及骨骼肌线粒体),2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,3.酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障,是脑组织的重要能源。酮体利用的增加可减少糖的利用,有利于维持血糖水平恒定,节省蛋白质的消耗。,正常血酮体含量为0.030.5mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下,肝内生成酮体超过肝外利用能力时,
15、引起血中酮体升高,会导致酮症酸中毒,并随尿排出,引起酮尿。,3.3 脂酸的合成代谢,(一)软脂酸的合成(二)脂酸碳链的加长(三)不饱和脂酸的合成,组 织:肝(主要)、脂肪等组织 亚细胞:胞液:主要合成16碳的软脂酸(棕榈酸)肝线粒体、内质网:碳链延长,1.合成部位,(一)软脂酸的合成,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2.合成原料,线粒体膜,胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,苹果酸,3.合成过程,(1)丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。存在于胞液中,其辅基是生物素,Mn2+是其激活剂。,生物素是乙酰CoA羧化
16、酶的辅基,在羧化反应中起了携带和转移羧基的作用。,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸,是一个重复加成过程,每次延长2个碳原子。,各种生物合成脂酸的过程基本相似。,(2)脂酸的合成,*软脂酸合成酶系,大肠杆菌有7种酶蛋白(脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、酮脂肪酰合成酶、酮脂肪酰还原酶、羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶),聚合在一起构成多酶体系。,高等动物 7种酶活性都在一条多肽链上,属多功能酶,由一个基因编码;有活性的酶为两个相同亚基首尾相连组成的二聚体。每个亚基含有一个酰基载体蛋白(ACP)的核心和七种酶的活性部位。,三个结构域:底物进入缩合单位、还原单位、软脂酰释放单位,其辅
17、基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇是脂酰基载体脂酸合成的各步反应均在ACP的辅基上进行,酰基载体蛋白(ACP),*软脂酸的合成过程,*转 位,丁酰基由E2-泛-SH(ACP上)转移至 E1-半胱-SH(KS上),经过7轮循环反应,每次加上一个丙二酰基,增加两个碳原子,最终释出软酯酸。,软 脂 酸 的 合 成 总 图,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA+7 HOOCH2COSCoA+14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+,软脂酸合成的总反应式:,1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和
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