《脂质代谢》课件.ppt

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1、第七章脂质代谢,The hummingbirds tremendous capacity to store and use fatty acids enables it to make migratory journeys of remarkable distances.(Two Hummingbirds Lithograph;The Academy of Natural Sciences of Philadelphia/Corbis Images),生物体内的脂类,主要包括脂肪（甘油三酯）、类脂（磷脂和类固醇）等。脂肪储存脂质；类脂结构脂质（1）脂肪氧化可提供更多的能量;（2）许多类脂及其衍

2、生物具有重要生理作用;（3）某些疾病与脂类代谢紊乱有关。,脂类,不溶于水，但能溶于非极性有机溶剂。,脂类,脂肪,可变脂,磷脂,糖脂,固醇,基本脂,一、脂肪（三酰甘油）,1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。,脂肪酸,饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）,不饱和脂肪酸,含1个双键（油酸）,含2个双键（亚油酸）,含3个双键（亚麻酸）,含4个双键（花生四烯酸）,（二）甘油磷酸酯类,H,H,X,非极性尾,非极性尾,极性头,磷脂在水相中自发形成脂质双分子层。,（三）鞘脂类,由1分子脂肪酸，1分子鞘氨醇或其衍生物，以及1分子极性头基团组成。,鞘脂类,鞘磷脂类,脑苷脂类（糖鞘脂）,神经节苷脂类,（

3、四）固醇（甾醇）类,固醇类都是环戊烷多氢菲的衍生物。,二、脂质的消化、吸收和传送,（一）脂肪的消化和吸收 消化：发生在脂质-水界面处 场所：胃、小肠上皮细胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶（辅脂酶）、磷脂酶、胆固醇脂酶,小肠,小肠上皮细胞,脂肪或肌肉细胞,血管,信号作用、被LPL识别,chylomicron particle 乳糜微粒,胆固醇,磷脂,胆固醇酯,三酰甘油酯,将脂从小肠上皮细胞运到毛细血管中,LPL 水解三酰甘油,第一节、脂肪的分解代谢,脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，在生物体内沿着不同途径进行代谢。,脂肪,脂肪酶,甘油+脂肪酸,CH2-O-C-R1,R2-C-O-CH,CH2OH,

4、一甘油的代谢,甘油在肝脏（存在甘油激酶）后，由甘油激酶催化，转变成-磷酸甘油。-磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。,甘 油 的 转 化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）,甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,磷酸酶,二、脂肪酸的氧化,场所：线粒体基质（真核）细胞溶胶（原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞，在胞浆中被活化，形成脂酰CoA,脂肪酸硫激酶,（二）脂酰CoA转运入线粒体10碳以上的脂酰CoA只能透过线粒体外膜，但不能透过线粒体内膜,肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸),脂酰CoA载体,脂酰肉碱转移酶,脂酰肉碱转移酶,（三）脂肪酸的氧化,脂酰CoA在线

5、粒体基质中进行氧化反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出1分子乙酰CoA 比原脂酰CoA少2个碳脂酰CoA,脂酰CoA脱氢氧化,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。,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。,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。,硫解,在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,氧化,柠檬酸循环,电子传递黄素蛋白

6、,脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。生成的ATP数量为：以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：,4.脂肪酸-氧化产生的能量,软脂酸（16碳）经7次-氧化生成：8个乙酰CoA（10）807分子FADH（1.5）10.5 7分子NADH（2.5）17.5活化消耗1分子ATP中两个高能磷酸键,131个ATP,106 个ATP,脂肪酸-氧化的生理意义,为机体提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料产生大量的水可供陆生动物对水的需要,Unlike most hibernating species,the bear maintains a

7、 body temperature of between 32 and 35C,close to the normal(nonhibernating)level.Although expending about 25,000 kJ/day(6,000 kcal/day),the bear does not eat,drink,urinate,or defecate for months at a time.,大灰熊,脂肪酸的-氧化作用,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，这种氧化作用称为-氧化作用。,RCH2COOH,RCH(OH)COOH,RCOCO

8、OH,RCOOH,CO2,O2,NAD+,NADH+H+,NAD+,NADH+H+,羟化,脂肪酸的氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-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。,1.不饱和脂肪酸的氧化,场所：线粒体脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸（一）单不饱和脂肪酸 异构酶（二）多不饱和脂肪酸 异构酶、还原酶,油酰CoA,3-顺-12-烯酰CoA,烯酰CoA异构酶,2-反-12-烯酰CoA,单不饱和脂肪酸的分解,烯酰CoA异构酶,烯酰CoA还原酶,多不饱和脂肪酸的分解,2,奇数碳原子脂肪酸氧化,丙酰CoA羧化酶,生物素,D-甲基丙二酰CoA,消旋酶,甲基丙二酰Co

9、A变位酶,辅酶B12,奇数碳原子FA的氧化,脂酰CoA脱氢酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2 甲基丙二酸单酰CoA+ADP+Pi,丙酰CoA羧化酶,生物素,甲基丙二酸单酰CoA变位酶,琥珀酰CoA，进入TCA,VB12,丙酸代谢的一条途径,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,丙酸的来源,反刍动物胃中碳水化合物酵解产生大量丙酸某些氨基酸降解（如Val Ile）产生丙酸脂肪酸的降解 所以丙酸代谢非常重要,酮体的代谢,酮体的生成,酮体的分解,生成酮体的意义,脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入

10、三羧酸循环氧化供能，然而在肝细胞中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,CoASH,酮体的分解,乙酰乙酰CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羟丁酸,琥珀酸,酮体是脂肪酸在肝脏内的正常中间代谢产物但肝脏没有乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环在肝外组织进行氧化

11、 肝内生成和肝外利用是肝脏输出能源的形式，主要供应肌肉和脑。但是酮体主要为酸性物质，大量累积产生酸中毒，破坏机体水盐代谢平衡,严重饥饿和未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的酮体，血液中出现大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出现的乙酰乙酸和羟丁酸是酸性物质，使血液pH降低，发生“酸中毒”，另外，尿中酮体显著升高，称为“酮病”。,Southern elephant seal,Mirounga leonina.(Gerald Lacz/Peter Arnold,Inc.),第三节 脂类的合成代谢,Pi,磷酸酶,2、来自脂肪的水解,1、来自EMP途径,一、甘油代谢,二、脂类的合成,（一）饱和脂肪酸的生物

12、合成（从头合成）场所：细胞溶胶 原料：乙酰CoA和丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA）还原力：NADPH,乙酰CoA的来源,脂肪酸氧化,丙酮酸,丙酮酸脱氢酶系,氨基酸代谢,线粒体,线粒体,三羧酸转运体系柠檬酸穿梭系统,1、乙酰CoA的转运,2、丙二酸单酰CoA的形成,+ADP+Pi,乙酰CoA羧化酶,3、脂肪酸合酶复合体,组成 酰基载体蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT)丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰酶(MT)-酮脂酰-ACP合酶(KS)-酮脂酰-ACP还原酶(KR)-羟脂酰-ACP脱水酶(HD)烯脂酰-ACP还原酶(ER)软脂酰-ACP硫脂酶（只存在动物中）,ACP,SH

13、,乙酰CoA和丙二酸单酰CoA准备好后，脂肪酸合成的下一步反应就是脂肪酸合酶复合体的酶促反应。,与脂酰基形成硫酯键,ACP：转移脂酰基,磷酯键相连,启动/进位,哺乳动物不经过乙酰ACP中间体,乙酰CoA：ACP转移酶,反应历程,乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT)丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰酶(MT)-酮脂酰-ACP合酶(KS)-酮脂酰-ACP还原酶(KR)-羟脂酰-ACP脱水酶(HD)烯脂酰-ACP还原酶(ER),装载,丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT,-酮脂酰-ACP合酶(KS),酮酰ACP合酶，KS,缩合,乙酰乙酰ACP,还原,酮酰ACP还原酶，KR,D-羟丁酰ACP,脱水,-羟

14、脂酰-ACP脱水酶，HD,反式丁烯酰ACP,烯脂酰-ACP还原酶，ER,还原,丁酰ACP,AT,乙酰CoA：ACP转移酶,软脂酸的生物合成,释放,动物细胞：终产物是软脂酰-ACP,软脂酰-ACP硫酯酶,ACP、软脂酸,一分子软脂酸合成时，8个2C单位中，第1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA,H2O,（棕榈酸前体）,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,缩合反应中，-酮脂酰-ACP合酶对链长有专一性，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。,软脂酰-ACP,硫酯酶水解,ACP+软脂酸（棕榈酸）,释放,H

15、2O,乙酰基转移反应,CH3-CSACP,=,O,丙二酸单酰基转移反应,CoA-SH,ACP-SH,ACP脂酰基转移酶,缩合反应,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,还原反应,+NADPH+H+,-酮脂酰-ACP还原酶,+NADP+,D-羟丁酰-ACP,选择丙二酸单酰CoA的意义？,脱水反应,=,-,C,-,-羟脂酰-ACP脱水酶,+H2O,（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）,再还原反应,-,-,=,-,3 2,+NADPH+H+,-烯脂酰-ACP还原酶,CH3-CH2-CH-CSACP,O,=,+NADP+,（丁酰-ACP）,丁酰-ACP与丙二酸单

16、酰-ACP重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP,总反应式,8CH3-CSCoA,=,O,+7ATP+14NADPH+14H+,CH3(CH2)14COOH,+14NADP+8CoASH+7ADP+7Pi+6H2O,脂肪酸合成与糖代谢的联系：,原料（乙酰辅酶A）羧化反应中消耗的ATP,由EMP途径提供,部分由磷酸戊糖途径提供,部分由EMP中NADH间接转化,还原力NADPH,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,H2OATPCO2,乙酰辅酶A,丙酮酸羧化酶,线粒体内膜,线粒体基质,胞液,三羧酸载体,柠檬酸,草酰乙酸,乙酰CoA,ATP,CoASH,ADP+Pi,柠檬酸裂解酶,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,NAD+,NADP+,NADPH+H+（8个）,CO2,丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢,苹果酸,脂肪酸合成,苹果酸酶,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+,奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物，逐步加入丙二酸单酰ACP,4、不同生物的脂肪酸合成酶,脂肪酸的氧化和从头合成的异同,（三）不饱和脂肪酸的合成 通过脱饱和酶作用亚油酸和亚麻酸为哺乳动物必需脂肪酸 哺乳动物缺乏催化脂肪酸12-13和15-16碳之间形成双键的酶，不能合成亚油酸和亚麻酸,