第八章脂类代谢ppt课件.ppt
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1、第 八 章,脂 类 代 谢,Metabolism of Lipid,脂 类 概 述,脂肪和类脂总称为脂类(lipid),脂肪(fat):三脂酰甘油也称为甘油三酯(triglyceride,TG),类脂(lipoid):胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterol ester,CE)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipid,GL),分类,定义,甘油三脂,甘油,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,脂类的分类、含量、分布及生理功能,1g脂肪在体内彻底氧化供能约38.9kJ,而1g糖彻底氧化仅供能16.7kJ.,脂肪组
2、织储存脂肪,约占体重1020%.,合理饮食 脂肪氧化供能占2030%,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,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,需从食物中摄取。,*必需脂酸(essential fatty acid)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,需从食物摄取,故称必需脂酸。,第 二 节 脂类的消化与吸收Digestion and Absorption of Lip
3、id,脂类的消化,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,脂类(TG、Ch、PL等),微团,甘油一脂、溶血磷脂、长链脂酸、胆固醇等,混合微团,消化过程及相应的酶,甘油三酯,产 物,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),辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成,辅脂酶原被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而被激活。它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢键进行的;它与脂肪通过疏水键进行结合。,辅脂酶,脂肪与类脂的消
4、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(610C)及短链脂酸(24C)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。,脂类的吸收,部 位 十二指肠下段及空肠上段,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),淋巴管,血循环,乳糜微粒(chylomicron,CM),TG、CE、PL,+,载脂蛋白(apo)B48、C、A、A,甘油一酯途径,HSCoA+RCOOH RCOCoA,脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,第 三 节 不饱和脂
5、酸的分类及命名The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,单不饱和脂酸多不饱和脂酸 含2个或2个以上双键的不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序编码体系 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。,不饱和脂酸命名,哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,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
6、和脂酸。,第 四 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride,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。,一、甘油三酯的合成代谢,(一)合成部位,肝 脏:以糖代谢中间产物为原 料,在肝内质网合成的 TG,组成VLDL 入血。(最强),小肠粘膜:利用脂肪消化产物再合 成脂肪。,食物脂肪(外源),脂肪代谢概况,合成脂肪(内源),1.甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢2.CM中的FFA(来自食物脂肪),(二)合成原料,1.甘油一酯途径(小肠粘膜细胞),2.甘油二酯途径(肝、脂肪细胞),(三)合成基本过程,1.甘油一酯途径,CoASH,D
7、G,甘油二酯途径,葡萄糖,*3-磷酸甘油主要来自糖代谢。,*肝、肾等组织含有甘油激酶,可利用游离甘油。,(一)脂肪的动员,定义 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。,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL),二、甘油三酯的分解代谢,脂解激素能促进脂肪动员的激素,如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH、TSH等。,抗脂解激素抑制脂肪动员,如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HS
8、Lb(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,甘油代谢,甘油二酯,磷脂,CO2+H2O,糖,糖异生,(二)脂酸的-氧化,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,饱和脂酸的-氧化,脂酸-氧化是在脂酰基-碳原子上进行脱氢、加水、再脱氢和与-碳原子之间断裂的过程。,脂酸的活化 脂酰 CoA 的生成(胞液),+CoASH,关键酶,2.脂酰CoA 进入线粒体,脂酰CoA进入线粒体基质后,经脂酸-氧化酶系的催化作用,在脂酰基-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应,使脂酰基在与-碳原子间断裂,
9、生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA。,3.脂酸的-氧化,具体步骤如下:,(1)脱氢,(2)加水,(3)再脱氢,(4)硫解,(1)脱氢,5,肉碱转运载体,线粒体膜,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.脂酸氧化的能量生成 以18碳软脂酸的氧化为例,8 轮循环产物:9分子乙酰CoA8分子NADH+H+8分子FADH2,能量计算:生成ATP 912+83+82=148 净生成ATP 148 2=146,1.不饱和脂酸的氧化,(三)脂酸的其他氧化方
10、式,异构酶,顺3-烯酰CoA,反2-烯酰CoA,2.奇数碳脂酸的氧化,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,乙酰乙酸(acetoacetate)、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketone bodies)。,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,(四)酮体的生成和利用,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.
11、酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体的利用,琥珀酰CoA转硫酶(心、肾、脑及骨骼肌的线粒体),乙酰乙酸硫激酶(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),酮体在肝脏合成,但肝脏缺乏利用酮体的酶,因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液,输送到肝外组织利用。,肝内生酮肝外用,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,(1)酮体是肝脏输出能源的一
12、种形式。(2)酮体具水溶性,能透过血脑屏障及毛细血管壁。是脑组织的重要能源。(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。,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)丙二酰CoA的调节,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。,
13、反之,糖代谢减弱,脂酸氧化及酮体生成均加强。,三、脂酸的合成代谢,组 织:肝(主要)、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织,1.合成部位,(一)软脂酸的合成,亚细胞:胞液:主要合成16碳的软脂酸肝线粒体、内质网:碳链延长,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2.合成原料,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 cycle)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,NADPH的来源,磷酸戊糖途径(主要来源),胞液中苹果酸酶催化的反应,(1)丙二酸单
14、酰CoA的合成,CH3COSCoA+HCO3-+ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA+ADP+Pi丙二酸单酰 CoA,在胞液中进行,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酰单酰CoA,乙酰CoA,3.脂酸合成酶系及反应过程,机理:,关键酶,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。,乙酰CoA羧化酶活性的调节,单体(无活性),多聚体(有活性),H2O,ATP,ADP,AMP活化的 蛋白激酶,Pi,蛋白磷酸酶2A,(2)脂酸合成,从乙酰C
15、oA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。,*软脂酸合成酶,大肠杆菌有7种酶蛋白(乙酰基转移酶、丙二酰基转移酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰还原酶、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;有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,酰基载体蛋白(ACP),其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基载体。,转移,CESH,ACPSH,E,*软脂酸的合成过程,缩合脱羧,还原、脱水、再还原,脱水酶,CH3CH2(CH2)13COOH,+,再经6次循环,软脂
16、酸,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。,(二)脂酸碳链的延长,1.内质网脂酸碳链延长酶系 以丙二酰CoA为二碳单位供体,由 NADPH+H+供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子,合成过程类似软脂酸合成,但脂酰基连在 CoASH 上进行反应,可延长至24碳,以18碳硬脂酸为最多。,2.线粒体脂酸碳链延长酶系 以乙酰CoA为二碳单位供体,由 NADPH+H+供氢,过程与氧化的逆反应基本相似,需-烯酰还原酶,一轮反应增加2个碳原子,可延长至24碳或26碳,以硬脂酸最多。,(三)不饱和脂酸的合成,动物:有4、5、8、9去饱和酶,镶嵌在内质网上,脱
17、氢过程有线粒体外电子传递系统参与。,植物:有9、12、15 去饱和酶,脂肪酸分解代谢与合成代谢的区别,1.代谢物的调节作用,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)脂酸合成的调节,饥饿、糖供应不足,脂肪动员,(一),脂酰CoA,乙酰CoA羧化酶活性,(胞液),(一),柠檬酸合酶,(线粒体),透出线粒的柠檬酸,乙酰CoA羧化酶激活作用,生成乙酰CoA,脂酸的合成,乙酰CoA羧化酶的共价调节 胰高血糖素:激活PKA,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,柠檬酸,丙二酸单酰CoA,软脂酰CoA,胰岛素
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