生物化学10第十章脂类化学与代谢.ppt
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1、2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,1,脂类的化学结构和代谢,张 金 国,欢迎大家学习第十章,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,2,第十章 脂类的化学结构和代谢(4学时),第一节 脂类的化学结构与生理功能第二节 脂类的消化吸收和转运第三节 脂肪的分解代谢第四节 脂肪的合成代谢第五节 磷脂的代谢第六节 胆固醇的代谢重点掌握:脂类的化学结构、甘油三酯的分解代谢、脂肪动员、脂酸的-氧化过程;熟悉脂类的消化吸收,酮体的生成和利用。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,3,第一节 脂类的化学结构与生理功能,脂类的概念脂
2、质(lipid)又称脂类,特征:不溶或微溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物。一般由醇和脂肪酸组成;也有不含脂肪酸的,如萜类、固醇类极其衍生物。醇:甘油、鞘胺醇、高级醇、固醇脂肪是储存能量的重要形式,氧化1g脂肪释放的能量是1g糖原的2倍多(1g脂肪氧化 37 kJ;1g糖或蛋白质17 kJ)。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,4,1、单纯脂:脂肪酸与醇类形成的酯。脂肪、油、蜡2、复合脂:磷脂:甘油磷脂、鞘磷脂 糖脂:甘油糖脂、鞘糖脂 脂蛋白、脂多糖3、衍生脂:脂肪酸及其衍生物 甘油、鞘氨醇、高级醇等,固醇类 萜类 脂溶性维生素 真脂(脂肪)、类
3、脂(磷脂、糖脂、固醇),一、脂类的分类,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,5,(一)脂肪的化学结构 脂肪,也称真脂、中性脂,三脂酰甘油(acylglycerol,甘油三脂)为1分子甘油与1-3分子脂肪酸结合所成。,二、脂类的化学结构,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,6,油脂的结构,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,7,根据国际理论与应用化学联合会及生物化学联合会(IUPAC-IUB)的生物化学命名委员会的建议,甘油命名原则。立体专一编号,用符号sn表示,并将其写在化合物名称的前面。,2023/11/15
4、,ZhangJG-Biochemistry,8,1、脂肪酸的命名(1)俗名:月桂酸(十二碳酸)lauric acid、硬脂酸(十八碳酸)stearic acid(2)系统命名 编码:编码体系、希腊字母编号,(二)脂肪酸(长链烃基+羧基),2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,9,脂肪酸常用的简写法用阿拉伯数字写出脂肪酸碳原子的总数,然后在冒号后写出双键的数目,双键位置用右上角数字表示。如18:19是指一个在C(9)与C(10)之间含有一个双键的18碳不饱和脂肪酸。其中,碳原子的编号是从羧基端开始的,羧基端被指定为C(1),其余的碳依次编号。在号码后面用c(顺式),t(
5、反式)标明双键几何构型。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,10,例如:不饱和脂肪酸:1-6个双键1、油酸:顺-十八碳-9-稀酸,18:19c,2、亚油酸(-6):顺,顺-十八碳-9,12-二稀酸,18:29c,12c3、-亚麻酸(-3):全顺-十八碳-9,12,15-三稀酸,18:39c,12c,15c4、花生四稀酸(-6):全顺-二十碳-5,8,11,14四稀酸,20:4 5c,8c,11c,14c5、二十二碳六稀酸(DHA)(-3):全顺-二十二碳-4-7-10-13-16-19六稀酸,22:6 4c,7c,10c,13c,16c,19c,2023/11/1
6、5,ZhangJG-Biochemistry,11,必需脂肪酸 essential fatty acids把维持哺乳动物正常生长所必需的,而体内又不能合成的脂肪酸称为必需脂肪酸。主要是:亚油酸和-亚麻酸亚油酸:降低血液胆固醇,预防动脉粥样硬化亚麻酸:具有延缓衰老、改善记忆、改善睡眠、提高智力、提高免疫力、调节血脂、血压、血糖、保护视力、通便、保肝等保健功效。脑黄金,二十二碳六烯酸,学名DHA,是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸,是大脑和视网膜的重要构成成分,在人体大脑皮层中含量高达20%,在眼睛视网膜中约占50%,对胎婴儿智力和视力发育至关重要。,2023/11/15,ZhangJG-Bio
7、chemistry,12,2、脂肪酸的结构特点,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,13,(1)天然脂肪酸几乎都是偶数碳,多数在1224碳,最常见的是16C和18C(2)双键数目一般为14个,一烯酸的双键位置一般在910之间,几乎都具有相同的几何构型,而且都属于顺式。顺式双键在烃链中产生30刚性弯曲。反式脂肪酸:为增加货架期和产品稳定性而添加氢化油的产品中都可以发现反式脂肪酸。包括薄脆饼干、焙烤食品、谷类食品、面包、快餐如炸薯条、炸鱼、洋葱圈、人造黄油。导致心脏病和糖尿病、乳腺癌等疾病。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,14,(三)类
8、脂的化学结构,1、磷脂甘油磷脂:甘油、脂肪酸、磷酸和一分子氨基醇(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸或肌醇)组成。鞘氨醇磷脂:以鞘氨醇代替了甘油。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,15,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,16,2、糖脂:,单半乳糖基二酰甘油,也称糖苷脂,分子中含有糖、脂肪酸和神经鞘氨醇甘油糖脂、鞘糖脂。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,17,3、固醇类,固醇也称甾类,是含有环戊烷多氢菲母核的一类醇、酸及其衍生物。包括:固醇、固醇衍生物,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry
9、,18,胆固醇(二氢胆固醇、7脱氢胆酸、胆固醇酯)(1)结构(2)性质 白色、斜方晶体。a.醇基可与脂酸成酯(棕榈酸、硬脂酸、油酸)b.双键可加氢,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,19,三、脂类的生物学功能,(一)脂类存在形式 1、固定脂 固定脂存在于细胞膜和细胞器中,主要成分为磷脂、鞘磷脂及胆固醇等等,它们在各器官和组织中的含量比较稳定,即使长期饥饿也不会被动用。2、储存脂 储存脂主要成分是脂肪,多分布于腹腔、皮下。因受营养状况和机体影响而增减,也称可变脂。1g脂肪氧化释能37.6 kJ,比等量的糖或蛋白质高出2倍以上。,2023/11/15,ZhangJG-
10、Biochemistry,20,(二)脂类的生物学功能贮能供能:动物、油料种子的甘油三酯生物膜的结构组分:磷脂(甘油磷脂和鞘磷脂),胆固醇,糖脂 极性头部:磷酸基、醇基、含氮碱 疏水尾部:烃链良好的有机溶剂:脂溶性维生素、化学信号:类固醇激素、甲状腺素、前列腺素保护功能:动物的脂肪组织,植物的蜡质润滑剂和防寒剂,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,21,一、脂类的消化小肠上段是主要的消化场所,脂类(TG、PL、Ch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,第二节 脂类的消化吸收和转运,2023/11/
11、15,ZhangJG-Biochemistry,22,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,23,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,24,二、吸收 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,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,25,三、血脂油脂的转运(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血浆脂蛋白形式存在和运输。,2023/11/15,ZhangJG-B
12、iochemistry,26,(2)血浆脂蛋白的分类 按密度不同分为:,密度,颗粒,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,27,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,28,低密度脂蛋白(LDL)的功能是转运内源性胆固醇,是将脂类由肝脏向外周转运,如果LDL增高的话,会引起血浆胆固醇和甘油三酯增高,形成高脂血症。高密度脂蛋白(HDL)的功能是逆向转运胆固醇,是将脂类由外周转运至肝脏分解代谢。换种说法,就是LDL增高不利于脂类代谢;而HDL增高则利于脂类分解代谢,对人体有好处,对心脑血管起到保护作用。LDL的参考值是,LDL的升高与冠心病发病呈正
13、相关关系。HDL的参考值是,降低见于冠心病、动脉粥样硬化、糖尿病、肝脏损害、肾病综合症等。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,29,我们每天摄入的脂肪,除供给身体的代谢、生长发育、生活劳动的需要,多余的热量就会以脂肪的形式在体内贮存起来,贮存脂肪的场所被称为脂库。人体第一大脂库是皮下组织,第二脂库在内脏周围,第三脂库在肚子里的大网膜上,所以人体肥胖到一定程度后,变得大腹便便。人体脂库的贮藏量是没有限度的,不管有多少脂肪,脂库都可以装得,这就是胖人可以无止境地发胖的原因。储存脂肪从脂库中释放出来,被水解成甘油和脂肪酸的过程称为脂肪动员。,第三节 脂肪的分解代谢,20
14、23/11/15,ZhangJG-Biochemistry,30,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL)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、促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素等。对抗脂解激素因子抑制脂肪动员,如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。节约基因,一、脂肪的分解,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,31,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,32,脂肪的分解代谢总图,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,33,甘油二
15、酯,磷脂,CO2+H2O,二、甘油的氧化分解,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,34,脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化部位:原核生物在细胞液、真核生物在线粒体位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA,三、脂肪酸的氧化,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,35,2Pi,反应不可逆!,(一)脂肪酸活化位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,36,(二)脂酰CoA进入线粒体,2023/11/15,
16、ZhangJG-Biochemistry,37,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,38,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。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,39,(三)脂酰CoA的-氧化过程 脂酰CoA进入线粒体基质后,经脂肪酸-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,生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA。具体步骤如下:,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,40,脂酰
17、CoA的-氧化过程,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,41,(2)加水,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,42,-氧化(2),(3)再脱氢,(4)硫解,(1)(2)(3)(4),CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,3ATP,呼吸链,重复反应,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,43,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,44,(五)不饱和脂肪酸的氧化人体内约有1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸,食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸的双键都是顺式的,它们活化后进入-氧化时,生成
18、3-顺烯脂酰CoA,而“烯脂酰CoA水合酶只能催化反式”。因此需要一个异构酶,即顺3反2异构酶催化使其生成2-反烯脂酰CoA以便进一步反应。2反烯脂酰CoA加水后生成-羟脂酰CoA,再进行脱氧反应。多不饱和脂肪酸氧化还需要一种还原酶。,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,45,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,46,(六)奇数脂肪酸的氧化-氧化后最终生成丙酰 CoA丙酰 CoA经几步反应到琥珀酰 CoA(下图)琥珀酰 CoA进入TCA循环被氧化,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,47,2023/11/15,
19、ZhangJG-Biochemistry,48,(七)脂肪酸的其他氧化方式,此外,脂肪酸的氧化尚有:-氧化,-氧化1.脂肪酸的-氧化,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,49,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,50,2.脂肪酸的-氧化,2023/11/15,ZhangJG-Biochemistry,51,四、酮体的形成与利用酮体(ketone body)饥饿或糖尿病时肝中脂肪酸大量氧化而产生乙酰辅酶A后缩合生成的产物。包括:乙酰乙酸、羟丁酸及丙酮。1、酮体的生成脂肪酸在线粒体中经-氧化生成大量的乙酰辅酶A,乙酰辅酶A缩合生成酮体。,20
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- 生物化学 10 第十 章脂类 化学 代谢
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