生物化学PPT课件Chapter11脂肪代谢.ppt

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1、第十一章 脂类代谢,(Lipid Metabolism),脂类,脂肪：又称三酯酰甘油或甘油三脂,类脂,固醇类：如胆固醇(cholesterol),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipides),(triglyceride,TG),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。,脂类代谢对于生命活动具有重要意义：,（一）储能和供能的主要物质,1g 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g 糖彻底氧化仅供销能 17.2KJ,脂肪组织储存脂肪,约占体重1020%.,(二)生物膜的重要结构成分,人类的某些疾病如动脉粥样硬化和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有

2、关。,(三)参与代谢调控,第一节、脂肪的消化、吸收和转运第二节、脂肪的分解代谢第三节、脂肪的合成代谢第四节、磷脂代谢第五节、胆固醇代谢,一、脂类的消化,小肠上段是主要的消化场所,脂类(TG、Ch、PL等),微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、辅脂酶等水解,甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,乳化,第一节、脂肪的消化、吸收和转运,在十二指肠下段及空肠上段吸收,混合微团,扩散,小肠粘膜细胞内,重新酯化,载脂蛋白结合,乳糜微粒,门静脉,肝脏,二、脂类的吸收,脂类的消化、吸收和运输,(一)血脂的含量及组成,三、血脂,1.血脂：血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游

3、离脂肪酸等。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。,血浆脂蛋白分类示意图,密度,颗粒,由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血；,肠道中食物脂类的消化吸收；,储存脂肪动员释放入血。,(二)血脂的来源和去路：,来源：,血脂的去路：,进入脂肪组织储存；,构成生物膜；,氧化供能；,转变为其它物质。,第二节、脂肪的分解代谢,脂肪,脂肪酶,甘油+脂肪酸,一、甘油的分解与合成代谢,糖异生,葡萄糖,EMP,-,-,乙酰COA,TCA,CO2+H2O,三：脂肪酸的分解代谢,脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子

4、。脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。脂肪酸的-氧化在线粒体中进行.脂肪酸的氧化分成三步进行：活化、转运入线粒体、氧化为乙酰-CoA.,二、脂肪酸的分解代谢,饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解,-氧化作用-氧化作用-氧化作用,单不饱和脂肪酸的氧化分解多不饱和脂肪酸的氧化分解,R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH,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和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化.,1:脂肪酸的活化,脂肪酸,(脂酰CoA合成酶),2

5、.脂酰CoA进入线粒体,对于动物来说，-氧化在线粒体基质中进行，而脂肪酸第一步活化在胞液中，脂酰CoA（10C以上）不能进入线粒体，后面的步骤发生在线粒体中，所以涉及特殊的 转运机制来帮助跨膜。,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 是强烈有竞争性抑制剂。,脱H：,水化：,脱H：,3、-氧化的反应历程（偶数C原子）,硫解：,4、脂肪酸-氧化的生理意义,脂肪酸的完全氧化可以为机体生命活动提供能量。例如软脂酸 经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，软脂酸完全氧化 的反应式为：C16H31COSCoA+7CoA-SH+7FAD+NAD+

6、7H2O 8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+1分子软脂酸完全氧化净生成 129 个ATP。,-氧化的产物乙酰CoA还可以作为合成脂肪酸、酮体和某些氨基酸的原料-氧化过程产生的大量的水可以供动物对水的需要,5、奇数碳饱和脂肪酸的-氧化,(丙酰CoA),丙酰CoA羧化酶,(甲基丙二酰CoA),(琥珀酰CoA),The last-oxidation cycle of a fatty acid with an odd number of carbons gives propionyl-CoA,6、脂肪酸氧化的其他途径,(1)脂肪酸的-氧化,(2)脂肪酸的-氧化,CH3(CH2)nC

7、OOH HOOC(CH2)nCOOH-氧化,R-CH2CH2COOH R-CH-COOH R-CH2COOH CO2 OH,O2,体内不饱和脂肪酸约占脂肪酸总量的一半以上。也在线粒体中进行-氧化。含有一个双键的不饱和脂肪酸氧化在未遇双键前其反应过程与饱和脂肪酸的-氧化完全相同。当遇到双键后，还需要另一个特异性的酶：3-顺，2-反烯酰CoA异构酶催化：如油酸=18:19 如下图所示,1、单不饱和脂肪酸的氧化,单不饱和脂肪酸的氧化,多不饱和脂肪酸如亚油酸(18:29,12)的氧化需要增加两个酶：3-顺，2-反烯酰CoA异构酶 2,4-二烯酰CoA还原酶.,H H H|H3C-(CH2)7-C=C-

8、CH2COSCoA H3C-(CH2)7-CH2-C=C-COSCoA 4 3 2 1|H 4 3 2 1,2、多不饱和脂肪酸的氧化,多不饱和脂肪酸的氧化,三、酮体(Ketone Bodies)的代谢,酮体指的是 乙酰乙酸(acetoacetate)，-羟丁酸(hydroxybutyrate)，丙酮(acetone),CoA-SH,硫解酶,CoA-SH,HMG-CoA 合酶,HMG-CoA 裂解酶,NADH+H+,NAD+,-羟丁酸脱氢酶,CO2,乙酰乙酸 脱羧酶,关键酶,（一）酮体的生成途径,（二）酮体的氧化（肝外组织）,CH3COCH2COOH+HOOCCH2CH2COSCoA,琥珀酰辅酶

9、A转硫酶,CH3COCH2COSCoA+HOOCCH2CH2COOH,-羟丁酸脱氢酶,(1),(-羟丁酸),(乙酰乙酸),(乙酰乙酸CoA),CH3COCH2COOH+CoASH+ATP,乙酰乙酸硫激酶,CH3COCH2COSCoA+AMP+PPi,CH3COCH2COSCoA+CoASH 2CH3COSCoA,(2),硫解酶,(乙酰乙酸CoA),丙酮去路:,随尿排出 直接从肺部呼出 转变为丙酮酸或甲酸和乙酸,1.酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁，是输出脂肪能源的一种形式。,2.长期饥饿时，酮体供给脑组织5070%的能量。,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

10、，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。,酮体生成的生理意义：,长期饥饿和糖尿病时，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).酮症可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒，严重酮症可导致人死亡。,酮症及其产生原因：,第三节、脂肪的合成代谢,Pi,磷酸酶,2、来自脂肪的水解,甘油+ATP,3-磷酸甘油,甘油激酶,一、磷酸甘油的生成,1、来自EMP途径,二、脂肪酸的合成代谢,主要有两种方式：1）从二碳物开始的全程合成途径，主要在细胞质中2）延伸合成，主要在线粒体和内质网中,(1)丙二酸单酰Co

11、A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,关键酶,一）、胞浆中的脂肪酸合成系统,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,1.转移,（2）丙二酸单酰CoA转变为软脂酸的过程:,ACP-酰基转移酶,-酮脂酰-ACP合成酶,ACP丙二酸单酰转移酶,2.缩合脱羧,乙酰乙酰-ACP,3.还原,-酮脂酰-ACP还原酶,乙酰乙酰-ACP,D-羟丁酰-ACP,4.脱水,D-羟丁酰-ACP 巴豆酰ACP,脱水酶,5.再还原,巴豆酰ACP,丁酰ACP,烯

12、脂酰-ACP还原酶,缩合脱羧,还原,脱水,再还原,脂肪酸合成酶系结构与催化的反应,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH,脂肪酸合成酶系（7次循环）,软脂酸（16C）合成的总反应式：,(3)乙酰CoA（碳源）的来源及转运,来源线粒体内的丙酮酸氧化脱羧（糖）脂肪酸的-氧化氨基酸的氧化转运柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）-酮戊二酸转运肉毒碱转运,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

13、,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,NAD+,NADP+,NADPH+H+,CO2,丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸氧化,苹果酸,脂肪酸合成,苹果酸酶,二）、脂肪酸碳链的延长,软脂酰CoA或软脂酸生成后，可在光滑内质网及线粒体经脂肪酸碳链延长酶系的催化作用下，形成更长碳链的饱和脂肪酸。,延长途径,线粒体延长途径：基本上是-氧化的逆过程，只是NADPH2 作为供氢体参与第二次还原反应。,光滑内质网延长途径：与从头合成类似，只是辅酶A作为酰基载体，丙二酰辅酶A提供二碳单位。,三）、不饱和脂肪酸的合成,人体内有4，5，8及9去饱和酶，催化饱和脂肪酸引入双键，使之转变为不饱和脂肪酸。,至今在体内尚未发现有

14、9以上的去饱和酶，即在第10C与碳原子之间不能形成双键。,必需脂肪酸:指人体不能合成，必需由食物提供的脂肪酸，有3种：,亚油酸(18C:29,12,亚麻酸(18C:36,9,12),花生四烯酸(18C:4 5,8,11,14),饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸,饱和脂肪酸经去饱和酶催化加氧去饱和生成不饱和脂肪酸,三.脂肪酸合成的调节,变构调节聚合与解聚共价修饰,变构(酶)调节:,柠檬酸 柠檬酸()乙酰CoA羧化酶单体 乙酰CoA羧化酶多聚体(无活性)()(有活性)软脂酰CoA 其它长链脂酰CoA,共价修饰调节：,胰高血糖素（）AMP依赖性蛋白激酶 乙酰CoA羧化酶 乙酰CoA羧化酶（）胰岛素,P,蛋白

15、磷酸酶,(有活性),(无活性),四.三酰甘油的合成,2RCOSCoA+,+2CoASH,RCOSCoA,脂肪酰转移酶,磷酸酶,脂肪酰转移酶,第四节 磷脂代谢,磷脂的基本结构:,磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇,磷脂结构图,一：磷脂的分解代谢,磷脂酶A1（B),磷脂酶A2（B),磷脂酶D,磷脂酶C,二：磷脂的合成代谢,1：磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺的合成2：磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇的合成 3：不同磷脂的相互转变,二酰甘油的生成 磷酸胆碱的生成 胆碱+ATP 磷酸胆碱+ADP 磷酸胆碱+CTP CDP-胆碱+PPi,-磷酸甘油+脂酰CoA 二酰甘油+HSCoA+Pi,脂酰转移酶磷酸酶,胆

16、碱激酶,磷酸胆碱胞嘧啶核苷酸转移酶,1：磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺的合成,磷脂酰乙醇胺+丝氨酸 磷脂酰丝氨酸+乙醇胺在细菌中的途径,2：磷脂酰丝氨酸和磷脂酰肌醇的合成,肌醇三磷酸+二酰甘油,三磷酸肌醇磷酯,R-CH2CHCOO-R-CH2CH2NH3+R-CH2CH2N(CH3)3,NH3+,磷脂酰丝氨酸 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰胆碱,H+CO2 3CH3 3H+,3：不同磷脂的相互转变,第五节 胆固醇代谢,一.胆固醇的合成代谢二.胆固醇的转化,一、胆固醇的合成代谢,合成部位,全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。,合成原料,乙酰CoA（来自柠檬酸-丙酮酸循环）、NADPH+H+、ATP,合成的基本

17、过程,包括近30步反应，分3个主要阶段。,1.甲羟戊酸的生成,2 CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,HMG-CoA,甲羟戊酸(MVA),关键酶,2.鲨烯的生成,甲羟戊酸(MVA)(6C),异戊烯焦磷酸(IPP)(5C),鲨烯(30C),3.胆固醇的生成,羊毛固醇(30C),鲨烯(30C),胆固醇(27C),胆固醇的生物合成:,乙酰CoA 二羟甲基戊酸 焦磷酸异戊烯 鲨烯 胆固醇,（2C）（6C）（5C）（30C）（27C）,4.胆固醇合成的调节,1.食物种类的影响,高糖、高饱和脂肪膳食时，能诱导肝HMG-CoA还原酶合成。,糖及脂肪代谢产生的乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多,过多的蛋白质，因丙氨酸及丝氨酸等代谢提供了原料乙酰CoA,饥饿、禁食则相反,胆固醇合成增加,2、食物胆固醇的影响,食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(25%).,3、激素的影响,胰高血糖素,胰岛素,胆固醇合成,胆固醇合成,无Ch摄入时解除此种抑制，故适量的Ch摄入有利于此反馈抑制作用。,二、胆固醇的转化与排泄,胆固醇在体内不能被彻底分解为二氧化碳和H2O，其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3,胆汁酸,维生素D3,胆固醇,孕烯醇酮,皮质酮,孕酮,皮质醇,（糖皮质激素）,醛固酮,（盐皮质激素）,睾丸酮,雌二醇（性激素）,粪便排出,