第07章 脂类代谢ppt课件.ppt
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1、第七章,脂类代谢,Metabolism of Lipid,目的与要求学时:81.掌握:脂肪酸的合成及氧化分解2.掌握:酮体的生成概念、部位、原料、限速酶、生理意义及利用3.掌握:胆固醇的合成及代谢转变4.掌握:血浆脂蛋白的分类、结构及代谢,高脂血症,冠心病,脂肪肝,肥胖,动脉粥样硬化,减 肥,茶、纤维膳,药,健瘦鞋、紧身衣,泻药、膏药、减肥药,手术抽吸,吃,二十一世纪?,穿,“享瘦”健 康,“轻松”生 化,合理饮食 脂肪氧化供能占20%30%,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,脂质的构成、功能及分析The composition,fu
2、nction and analysis of lipids,第一节,脂肪和类脂总称为脂质(lipids)。,三脂酰甘油(triacylglycerol,TAG),也称为甘油三酯(triglyceride,TG),胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterol ester,CE)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipid)鞘脂(sphingolipid),定义:,分类:,类脂(lipoid),脂肪(fat),甘油三脂,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,甘油磷脂,甘油,脂类的分类、含量、分布及生理功能,甘油三酯的代谢Meta
3、bolism of Triglyceride,第三节,脂肪组织:主要以葡萄糖为原料合成脂肪,也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪,储存。,肝脏:肝内质网合成的TG,组成VLDL入血。,小肠粘膜:利用脂肪消化产物再合成脂肪,以CM的形式入血。,(一)合成部位,一、不同来源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途径合成甘油三酯,甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢CM中的FFA(游离脂肪酸)(来自食物脂肪),甘油一酯途径(小肠粘膜细胞),甘油二酯途径(肝、脂肪细胞),(二)合成原料,(三)合成基本过程,CH2OH(肝、肾、肠)甘油激酶 CH2OHHOCH HO CH CH2OH ATP ADP CH2O P 甘
4、油-磷酸甘油,磷酸甘油的来源,甘油一酯途径,甘油二酯途径,组 织:肝(主要)、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织亚细胞: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.软脂酸在胞质中合成,(一)软脂酸由乙酰辅酶A在在脂肪酸合酶催化下合成,二、内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长,NADPH的来源:,磷酸戊糖途径(主要来源),胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应,乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+,2.乙酰辅酶A是软脂酸合成的基本原料,乙酰CoA的主要来源:,乙酰CoA全部在线粒体内产生,通过 柠檬酸-丙酮酸循环(citrate pyruvate cy
5、cle)出线粒体。,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,1.丙二酰CoA的合成,3.软脂酸生物合成过程,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶(acetyl CoA carboxylase)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。其活性受别构调节和化学修饰调节。,H2O,柠檬酸,乙酰CoA羧化酶活性的调节,ATP,ADP,AMP活化的 蛋白激酶,Pi,蛋白磷酸酶2A,单体(无活性),多聚体(有活性),(2)软脂酸合成,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
6、合成脂酸的过程基本相似。,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。,软脂酸合成酶,大肠杆菌,3,6,4,5,6,3,ACP,7,7,5,2,1,ACP,4,2,1,SH,SH,SH,SH,1.乙酰转移酶,2.丙二酸单酰CoA转移酶,3.酮脂酰合酶,4.酮脂酰还原酶,5.烯酰还原酶,6.水化酶,7.硫酯酶,ACP:酰基载体蛋白,其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基载体。,酰基载体蛋白(ACP),丙二酸单酰CoA转变为软脂酸,转移,缩合脱羧,还原、脱水、再还原,脱水酶,CH3CH
7、2(CH2)13COOH,+,再经6次循环,软脂酸,丁酰基转移,软脂酸合成的总反应:,CH3COSCoA+7 HOOCH2COSCoA+14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+,1.代谢物改变原料供应量和乙酰CoA羧化酶活性调节脂肪酸合成,乙酰CoA羧化酶的别构调节物抑制剂:软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂:柠檬酸、异柠檬酸,(四)脂肪酸合成受代谢物和激素调节,2.胰岛素是调节脂肪酸合成的主要激素,胰高血糖素:激活AMPK,使之磷酸化而失活胰岛素:通过磷蛋白磷酸酶,使之去磷酸化而复活,乙酰CoA羧化酶的共价调节:,3.脂肪酸
8、合酶可作为药物治疗的靶点,脂肪酸合酶(复合体组分)在很多肿瘤高表达。动物研究证明,脂肪酸合酶抑制剂可明显减缓肿瘤生长,减轻体重,是极有潜力的抗肿瘤和抗肥胖的候选药物。,三、甘油三酯氧化分解产生大量ATP供机体需要,(一)甘油三酯分解代谢从脂肪动员开始,定义 脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪,被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油,并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,G protein,脂解激素,抗脂解激素,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL),能促进脂肪动员的激素,如胰高血糖素、
9、去甲肾上腺素、ACTH、TSH等。,抑制脂肪动员,如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,CH2OH(肝、肾、肠)甘油激酶 CH2OHHOCH HO CH CH2OH ATP ADP CH2O P 甘油-磷酸甘油,NAD+,NADH+H+,CH2OH C O CH2O P,磷酸二羟丙酮,糖酵解,糖异生,-磷酸甘油脱氢酶,(二)甘油经糖代谢途径代谢,组 织:除脑组织外,大多数组织均可进 行,其中肝、肌肉最活跃。,亚细胞:胞液、线粒体,部位,(三)-氧化是脂肪酸分解的核心过程,1.脂酸的活化形式为脂酰CoA(胞液),脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synth
10、etase)存在于内质网及线粒体外膜上。,+CoA-SH,主要过程,限速酶,饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时,该酶活性增强。,2.脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体,是脂酸-氧化的主要限速步骤,-氧化的部位:,-氧化的步骤:,线粒体基质,脱氢、加水、再脱氢、硫解,3.脂酸的氧化,脂酸的氧化的实验证明,1904 Knoop,OH,脱氢FADH2,加水H2O,O,脱氢 NADHH,硫解,烯脂酰CoA RCH CHCO-SCoA,-羟脂酰CoA RCH CH2CO-SCoA,-酮脂酰CoA RC-CH2CO-SCoA,RCO-SCoA,CH3CO-SCoA,乙酰CoA,脂酰CoA(少2C),脂酰CoA RC
11、H2CH2CO-SCoA,活化:消耗2个高能磷酸键,-氧化:,每轮循环 四个重复步骤:脱氢、水化、再脱氢、硫解产物:1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH2,4.脂酸氧化是体内能量的重要来源,以16碳软脂酸的氧化为例,7 轮循环产物:8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2,能量计算:生成ATP 810+72.5+71.5=108 净生成ATP 108 2=106,脂酸的-氧化小结,部位:肝脏、肌肉等组织线粒体限速酶:肉碱脂酰转移酶I步骤:脱氢、加水、再脱氢、硫解特点:一次-氧化,两次脱氢(FADH2,NADH),产生1分子乙酰辅酶A和少两
12、个碳原子的脂酰辅酶A。能量计算:生成的ATP:7n-4;净生成的ATP:7n-6,1.不饱和脂酸-氧化需转变构型,(四)不同的脂肪酸还有不同的氧化方式,亚油酰CoA(9顺,12顺),3次氧化,十二碳二烯脂酰CoA(3顺,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.超长碳链脂肪酸需先在过氧化酶
13、体氧化成较短碳链脂肪酸,3.丙酰CoA转变为琥珀酰CoA进行氧化,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,血浆水平:0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代谢定位:生成:肝细胞线粒体利用:肝外组织(心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体,定义:酮体是脂肪酸肝细胞线粒体中不完全氧化产生的特有产物,包括:乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮。,(五)脂肪酸在肝分解可产生酮体,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
14、.酮体在肝细胞中生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体在肝外组织利用,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),肝内生成,肝外利用,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,是肌肉尤其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。,4.酮体生成的调节,(1)饱食及饥饿的影响(主要通过激素的作用),(2)肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之,糖代谢
15、减弱,脂酸-氧化及酮体生成均加强。,丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶,抑制脂酰CoA进入线粒体,脂酸氧化减弱,酮体生产减少。,(3)丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,酮体代谢紊乱,严重饥饿 酮体生成酮体利用严重糖尿病 血液中酮体浓度增高 酮血症 酸中毒 酮尿,未加控制的糖尿病患者尿液及血液中酮体的含量,脂酸合成途径与脂酸的-氧化比较,第四节 磷脂的代谢Metabolism of Phospholipid,合成部位,合成原料及辅因子,一、磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中间产物,(一)甘油磷脂合成的原料来自糖、脂质和氨基酸代谢,全身各组织内质网,肝、肾、肠等组织最活跃。,脂肪酸、甘油、磷酸盐、
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