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1、脂类代谢,脂类 lipid,脂肪(fat)-,甘油三酯(triglycerides,TG),类脂-,磷脂( phospholipid),糖脂,胆固醇(cholesterol,ch),胆固醇酯(cholesterol ester,CE),甘油,脂肪酸,人体所需能量约40来自脂肪。,第一节 脂的消化、吸收和转运,消化:主要小肠中进行。胆汁盐乳化,形成微团。胰脂肪酶和辅脂肪酶降解脂。胰磷脂酶催化磷脂的水解。 吸收:小肠粘膜细胞吸收,吸收形式有三种:完全水解、部分水解和完全不水解。经淋巴系统进入血液循环。, 运送血浆脂蛋白,血浆脂蛋白由血脂与载脂蛋白结合而形成,溶于水,运行于血。 按密度分为乳糜微粒、
2、极低、低、和高密度脂蛋白四种。,四种血浆脂蛋白及其功能,CM:小肠合成,转运外源性脂类到肝内; VLDL:肝脏合成,转运内源性脂类到肝外; LDL:血管中合成,转运内源性胆固醇和磷脂至肝外; HDL:肝/肠/血浆中合成,和LDL作用反,收集肝外胆固醇和磷脂到肝内。,(4)脂肪的动员,食物中的脂肪(外源性脂肪)经消化吸收(为碳链长短与饱和度的改造过程)后,贮存于脂肪组织(内源性脂肪)。 脂库中贮存的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸,并转移到肝脏的过程称为动员。 过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。,第二节 脂肪酸氧化,肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织,其最主要的氧化形式是-氧化。动物实验证实。
3、 脂肪酸的分解发生在原核生物的细胞质及真核生物的线粒体基质中。,一) 脂肪酸的活化细胞液中进行,脂肪酸的活化形式是脂酰CoA,由脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)催化。 消耗1ATP中的两个高能键。,二)脂酰CoA转运入线粒体,催化脂肪酸-氧化的酶系在线粒体基质中,但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜,要进入线粒体基质就需要载体转运,这一载体就是肉碱(carnitine)。 肉碱脂酰转移酶催化。,三)-氧化,脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化,需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应,同时释放出1分子乙酰CoA。 反应产物是比原来的脂酰CoA减少
4、了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行,直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。,脱氢,脂酰CoA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。,R,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,O,S,C,oA,F,A,D,F,A,D,H,2,R,C,H,2,C,C,H,H,C,O,S,C,oA,脂酰CoA脱氢酶,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
5、解,由酮硫解酶催化,酮酯酰CoA在和碳原子之间断链,加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。,-氧化的反应历程总结,RCH2CH2COOH,RCH2CH2COSCOA,(脂酰COA),-,(2反式烯脂酰COA),-,(L- 羟脂酰COA),(- 酮脂酰COA),R-CSCOA+ CH3-CSCOA,继续-氧化,H,H,-,-氧化记忆口诀,-氧化是重点,氧化对象是脂酰, 脱氢加水再脱氢,硫解切掉两个碳, 产物乙酰COA,最后进入三循环。,-氧化产生的能量,如软脂酸(含16碳)经过7次-氧化,可以生成8个乙酰CoA。每一次-氧化,还将生成1分子FADH2和1分子NADHH+。
6、 8乙酰COA彻底氧化 12ATP 128=96ATP 7FADH2 27=14ATP 7NADH+7H+ 37=21ATP 共961421131ATP 活化消耗了2个高能键,所以应为131-2=129ATP。,五 不饱和脂肪酸的氧化,a. 顺式双键需异构为反式双键进行催化 b. 同等链长的脂肪酸,产生ATP数较少。(少产生1FADH2) c.多不饱和脂肪酸还需另外的酶参与。其余同-氧化。,六、奇数碳脂肪酸的氧化,先按-氧化降解,最后剩下丙酰CoA。丙酰CoA羧化成琥珀酰CoA或脱羧形成乙酰CoA,进入TCA循环。,七、脂肪酸的-氧化,在植物种子萌发时,脂肪酸的-碳被氧化成羟基,生成-羟基酸。
7、-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。 对降解支链脂肪酸,奇数脂肪酸有重要作用。,八、-氧化:,12C以下脂肪酸的氧化形式。甲基碳原子(-碳原子)可以先被氧化,形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,可以从分子的任何一端进行-氧化,最后生成的琥珀酰CoA可直接进入三羧酸循环。,第三节 酮体的代谢,当脂肪酸降解过量时,细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入TCA循环,乙酰CoA还有另一条代谢途径进入肝脏,合成酮体。 乙酰CoA可形成 乙酰乙酸(30) -羟丁酸(70) 丙酮(acetone,微量)。 这三种物质统称酮体。主要在肝脏线粒体中进行。,一、肝脏中酮体的形成,酮体的生成
8、途径总结,CoA 乙酰CoA 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA C2 C4 C6 加氢 -羟丁酸(C4) 乙酰乙酸 乙酰CoA C4 CO2 丙酮(C3),二、酮体的氧化,肝脏中缺少分解酮体的酶。酮体是水溶性物质,在肝脏生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液,转运至肝外组织利用(脑、骨胳肌)。 分解:转化成乙酰CoA,进入TCA循环彻底氧化。,肝内生酮肝外用,三、酮体生成的意义,(1)正常: 酮体是肝脏正常的中间代谢产物,是肝脏输出能源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时,酮体可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是脑组织,提供有用的能源。 (2)异常:饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会
9、使酮体代谢加强,造成 酮症酸中毒 酮血症 酮尿症,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三,丙酮和乙酰乙酸,再加-羟丁酸,生成部位是在肝,肝脏生酮肝不用,体小易溶往外送,容易摄入组织中,氧化分解把能功。,第四节 脂肪酸的合成,原料:乙酰CoA 1mol乙酰CoA :直接参与脂肪酸的合成 其余乙酰CoA: 羧化成丙二酸单酰CoA 酶:脂肪酸合酶系 特点:细胞液中进行,消耗ATP和NADPH, 重复4步进行碳链延长反应,首先生成软脂酸16:0,经过加工生成各种脂肪酸。 部位:肝脏和脂肪组织,乙酰CoA的来源和去路,来源:糖代谢,酸肪酸,去路:酮体 TCA,生成 脂肪酸,柠檬酸循环,一、软脂酸的合成,1.乙酰C
10、oA的转移:线粒体内 细胞液。 穿越线粒体内膜。 经由三羧酸运送体系柠檬酸丙酮酸循环。制备部分NADPH。,线粒体基质,丙酮酸羧化酶,脂肪酸氧化,柠檬酸穿梭(三羧酸转运体系),反应中所需的NADPH+H+约有40%来自戊糖磷酸途径,其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供,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 +,总反应:,NADH+H+NADP+ +草酰乙酸,丙酮酸+CO2+NADPH+H+NAD+,还原力的准备,2.丙二酰CoA的生成,关键酶:乙酰CoA羧化酶(生物素) + - 柠檬酸、异柠檬
11、酸、 长链脂肪酸 -酮戊二酸,3.脂肪酸合酶系,原料乙酰CoA和丙二酰CoA准备好后,即在脂肪酸合酶系的催化下开始合成脂肪酸。 是一个由6种不同功能的酶与酰基载体蛋白ACP聚合成的复合体。即以ACP为核心,在它周围有次序的排列着合成脂肪酸的各种酶,随着ACP的转动,依次发生脂肪酸合成的各步反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物,因此,效率极高。,(1)启动,(2)装载,(3)碳链延长:重复4步反应,丁酰ACP再与丙二酰ACP缩合,重复脱羧缩合加氢脱水再加氢四步,每一次使碳链延长两个碳,共7次重复,最终生成生成软脂酰ACP。合成停止。 丁酰ACP丙二酰ACP 丁酰乙酰ACP 己酰ACP C
12、4 C3 C6 C6 软脂酰ACP经硫酯酶催化成游离软脂酸。,合成软脂酸的反应式,每加一个二碳单位,需2(NADPH+H+), 1ATP。 14(NADPH+H+) 14NADP+ 8乙酰CoA 软脂酸8CoA 7ATP 7(ADP+Pi),脂肪酸合成和分解的比较,脂肪酸合成过程不是-氧化的逆过程,它们的细胞定位,转移载体,酰基载体,加入或减去的二碳单位、限速酶,激活剂,抑制剂,供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。,饱和脂肪酸的合成与-氧化的比较,区别要点 从头合成 -氧化,细胞内进行部位 细胞质 线粒 体 酰基载体 ACP-SH COA-SH 转运机制 三羧酸转运机制 肉碱载体系统 二
13、碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA 电子供体或受体 NADPH+H+ FAD,NAD -羟酰基中间物的立体构型不同 D型 L型 对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7种 4种 能量需求或放出 消耗 7ATP及14NADPH+H+ 产生129ATP,二、脂肪酸碳链的延长和去饱和,三、脂肪酸代谢的调节,ATP (胞液) 重新合成脂肪 长链脂肪酸 脂酰CoA 降解(线粒体) 脂酰CoA的转运:肉碱脂酰转移酶催化。丰富燃料分子如丙二酰CoA 。 脂肪酸合成的控制: 限速酶:乙酰CoA羧化酶。高能荷状态刺激酶活。,四、 三脂酰甘油的合成,脂肪的来源有二:食物中脂肪 糖的转化
14、。 前体:甘油3磷酸和脂酰CoA。 甘油3磷酸的合成: 磷酸二羟丙酮 甘油3磷酸 甘油 脂肪酸 CoA脂酰CoA,甘油三脂的合成,1脂酰CoA 1脂酰CoA 甘油3磷酸 单脂酰甘油磷酸 H2O Pi 1脂酰CoA 二脂酰甘油磷酸 甘油二脂 甘油三酯,第五节 磷脂的代谢,磷脂是生物膜的主要成份。分解代谢为 磷脂酶A1: 磷脂酶A2 磷脂酶C 磷脂酶D 产物的去路: 甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA循环; 脂肪酸 -氧化; 氨基醇氨基酸或参加磷脂的再合成。,磷脂的生物合成,CTP是必需的活化因子。 1脂酰CoA 1脂酰CoA 甘油3磷酸 单酰甘油磷酸 二酰甘油磷酸 (溶血磷脂酸) (磷脂酸) X-基
15、团的加入:需CTP。,溶血磷脂-是磷脂酶A1或A2的水解产物, 强大的表面活性剂,可使RBC (红细胞,red blood cell)破裂溶血 毒蛇咬伤、急性胰腺炎 溶血磷脂的消除-磷脂酶B,B1 O CH2-O-C-R HO- CH O CH2-O-P-O-X OH,第六节 胆固醇的合成代谢,来源:食物和生物合成。 合成场所:肝脏细胞的内质网和细胞液。 关键酶:HMGCoA还原酶。 合成原料:乙酰CoA。 合成1分子胆固醇需消耗18分子乙酰CoA、36分子ATP和16分子NADPH。,胆固醇的合成过程,胆固醇合成过程比较复杂,有近30步反应,整个过程可根据为5个阶段。 关键步骤: 羟甲基戊二酰CoA(HMGCoA)的生成。 酮体生成 3乙酰CoAHMGCoA 合成胆固醇