第九章脂代谢课件

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1、第九章 脂代谢,脂肪是一种高密度的能量储存形式 脂肪酸具有特殊的重要功能： P230 1、2、3、4、,分解代谢： 外源性同化 储脂的动员 合成代谢： 从头合成 脂肪积累,脂类相关的代谢病：肥胖、脂肪肝、高血脂,第一节 脂类的消化、吸收和转运 第二节 脂肪酸和甘油三酯的分解代谢 第三节甘油磷脂的分解代谢 第四节 鞘脂类的分解代谢 第五节 胆固醇的分解代谢 第六节 脂肪酸及甘油三脂的合成代谢 第七节、甘油磷脂的生物合成 第八节、鞘脂类的生物合成 第九节、胆固醇的生物合成 第十节、类二十烷酸的生物合成,第一节 脂类的消化、吸收和转运,一、 脂类的消化（十二指肠）,乳化剂：胆汁盐、磷脂酰胆碱，都由肝

2、脏产生 P231 磷脂酰胆碱结构 P232 图28-2几种胆汁盐的结构,胃脂肪酶：逐步消化 胰腺分泌的脂类水解酶： 胰脂肪酶（水解三酰甘油的C1、C3酯键，产物是2-单酰甘油、脂肪酸） 胰酯酶：水解单酰甘油、胆固醇酯、维生素A酯 磷脂酶A1、A2、C、D（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸） P231 图28-1磷脂酶类的作用位点 辅脂酶（Colipase）（它和胆汁共同激活胰脏分泌的胰脂肪酶原，并维持胰脂肪酶的活性）,二、 脂类的吸收,单酰甘油、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂、脂溶性维生素可与胆汁盐乳化成混合微团（20nm），被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。,被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成三酰甘油，结

3、合上载脂蛋白、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，释放到血液。 在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase,LPL)作用下，乳糜微粒中的三酰甘油被水解为游离脂肪酸和甘油，游离脂肪酸被这些组织吸收，甘油被运送到肝脏和肾脏，经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为磷酸磷酸二羟丙酮,三、 脂类转运和脂蛋白的作用,脂蛋白：是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体，是脂类物质（甘油三脂和胆固醇脂）的转运形式。 脂蛋白的分类及功能： P151表15-1各种脂蛋白的组成、理化性质、生理功能 参阅 P292-294 血浆脂蛋白,四、

4、贮脂的动员（mobilization),皮下脂肪在激素敏感脂酶作用下分解，脂肪酸经血浆白蛋白（清蛋白，albumin)运输至肝脏等组织细胞中，甘油被运送到肝脏 和肾脏，经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为磷酸磷酸二羟丙酮 促进：肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素 抑制：胰岛素,第二节 脂肪酸和甘油三酯的分解代谢,一、 甘油三酯的水解,脂肪酶（激素敏感性甘油三酯脂肪酶，限速酶） 甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶 肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶，使cAMP浓度升高，促使依赖cAMP的蛋白激酶活化，将无活性的脂肪酶磷酸化，转变成有活性的脂肪酶，加速脂解作用。 胰岛

5、素、前列腺素E1抗脂解。,二、 甘油的分解代谢,在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激酶磷酸化为3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。,三、 脂肪酸的氧化,脂肪酸氧化方式： 氧化 氧化 氧化,氧化分解前的活化： 穿梭：脂肪酸的分解代谢发生在原核生物的细胞溶质中、真核生物的线粒体基质中。,（一）脂肪酸的活化（细胞质）,P232 反应式：脂肪酸活化 P233 图28-3 脂酰-CoA合酶的催化机制 P233 图28-4 软脂酸的活化过程,脂酰-CoA合酶家族对脂肪酸的链长具有要求： 内质网膜型脂酰CoA合

6、酶：活化长链脂肪酸（ 12C以上） 线粒体外膜型脂酰CoA合酶：活化中、短链脂肪酸（ 410C） 中、短链脂酰CoA直接进入线粒体,（二）、脂酰CoA的肉碱穿梭机制,P234图28-5 脂酰-CoA的肉碱穿梭机制,脂酰肉碱穿梭： 线粒体内膜外侧：脂酰肉碱转移酶催化，脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的羟基，生成脂酰肉碱。 线粒体内膜：移位酶（载体蛋白）将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线粒体。 线粒体内膜基质侧: 肉碱脂酰转移酶催化，使脂酰基又转移给CoA，生成脂酰CoA和游离的肉碱。,（三） 饱和脂肪酸的氧化,1、脂肪酸氧化学说的发现,1904年，Franz 和Knoop P235 图28-6

7、苯基脂肪酸氧化试验 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。 用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，饲喂动物，尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸（苯乙酰-N-甘氨酸）。 结论：脂肪酸的氧化是从羧基端-碳原子开始，每次分解出一个二碳片断。,2、脂肪酸氧化过程,氧化的一般过程： P235 图28-7线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤 长链脂肪酸初步氧化分解为乙酰-CoA 乙酰-CoA进入柠檬酸循环（乙醛酸循环）或进行酮体代谢 还原型辅酶的氧化磷酸化,P236 图28-8 脂肪酸氧化途径： 氧化、水合、氧化、断裂,、 脂酰CoA脱氢生成-反式烯脂酰CoA,FADH2的电子经ETF（电子传

8、递黄素蛋白，CoQ-氧化还原酶）直接进入电子传递链,P237 图28-9 脂肪酸-氧化通过脂酰-CoA脱氢酶与电子传递链相连,三种脂酰CoA脱氢酶对脂肪酸的链长具有专一性,、2反式烯脂酰CoA水化生成L-羟脂酰CoA -烯脂酰CoA水化酶,、 L-羟脂酰CoA脱氢生成-酮脂酰CoA L-羟脂酸CoA脱氢酶,、 -酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和（n-2）脂酰 CoA 酮脂酰硫解酶,3、 脂肪酸-氧化作用小结,结合P236图28-8 （1）脂肪酸-氧化时仅需活化一次，消耗1个ATP的两个高能键 （2）-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤 （3）每循环一次产生1个FADH2、1个NADH、

9、 1 个乙酰-CoA， 共计 1.5+2.5+10=14ATP,4、 脂肪酸-氧化产生的能量,以软脂酸为例： 7次循环：7 X（1.5+2.5+10）+10 = 108 ATP 活化消耗： -2个高能磷酸键 净生成： 108 - 2 = 106 ATP,软脂酸燃烧热值：9790 kj -氧化释放：106ATP(-30.54)=-3237kj,5、 -氧化的调节,脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤， （2）长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪酸氧化。 NADH/NAD+比率高时，羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。 乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，抑制氧

10、化,（四）不饱和脂酸的氧化,1、 单不饱和脂肪酸的氧化 P240 图28-12 油酸的氧化 3顺-2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型） 少了一次脂酰-CoA脱氢酶的作用，少了1个FADH2,2、 多不饱和脂酸的氧化 P241图28-13 亚油酸的氧化 3顺2反烯脂酰CoA异构酶（改变双键位置和顺反构型） -羟脂酰CoA差向酶（改变-羟基构型：DL型） （14622）ATP,（五）奇数碳脂肪酸的氧化,奇数碳脂肪酸经过反复的氧化可以产生丙酰CoA，丙酰CoA有两条代谢途径：,1、 丙酰CoA转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 P242图28-14 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中

11、奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。,2、 丙酰CoA转化成乙酰CoA，进入TCA P159 这条途径在植物、微生物中较普遍。,（六）脂酸的其它氧化途径 1、 氧化（不需活化，直接氧化游离脂酸） RCH2COOHRCOOH+CO2 对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中C22、C24）有重要作用 P243 图28-16 2、 氧化（端的甲基羟基化，氧化成醛，再氧化成酸） 少数长链脂酸可通过氧化途径，产生二羧酸。,四、 酮体的代谢,肝脏线粒体中乙酰-CoA有4种去向： P244图28-17 肝脏线粒体中乙酰-CoA的4种去向 (1)柠檬酸循环 （2）合成胆固醇 （3）合成脂肪酸 （4

12、）酮体代谢（ketone body) 乙酰乙酸、D-羟丁酸、丙酮,肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。 饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。只有少量乙酰CoA可以进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。,1、 酮体的生成（肝、肾细胞的线粒体内）,P244图28-17 肝脏线粒体中乙酰-CoA的4种去向,（1）乙酰CoA乙酰乙酰CoA：硫解酶,（2）乙酰乙酰CoA+乙酰CoA-羟基-甲基戊二酰CoA： -羟基-甲基戊二酰CoA合成酶（HMG CoA合成酶）,（3） -羟基-甲基戊二酰CoA 乙酰乙酸+乙酰CoA： -羟基-甲基戊二酰CoA裂解酶,

13、（4）乙酰乙酸D-羟基丁酸： D-羟基丁酸脱氢酶,（5）乙酰乙酸丙酮：乙酰乙酸脱羧酶,2、 酮体的利用 P245 图28-18 肝外组织使用酮体作为燃料,（1）、羟基丁酸由羟基丁酸脱氢酶催化，生成乙酰乙酸。 （2）、乙酰乙酸乙酰乙酰CoA： -酮脂酰CoA转移酶 心、骨骼肌、肾 、脑、等： 乙酰乙酸+琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA+琥珀酸 产生的乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶硫解，生成2分子乙酰CoA，进入TCA。,（3）、丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进入TCA或异生成糖。,3、酮体生成的生理意义,酮体是肝输出能量的一种形式,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去 酮体溶

14、于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁。脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。,4、 酮体生成的调节。 （1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。 饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于氧化及酮体的生成。 （2）肝细胞糖原含量及其代谢的影响： 肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。 肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入氧化，酮体生成增多。 （3）丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体 乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二

15、酰CoA的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，从而阻止脂酰CoA进入线粒体内进行氧化。,五、脂肪酸代谢的调节 P253,脂肪酸分解代谢与合成代谢是协同地手受调控的，并由此决定了血浆中脂肪酸的含量。,（一）、脂肪酸进入线里体的调空,在细胞中有两个脂酰-CoA库和乙酰-CoA库：细胞质、线立体。 脂酰肉碱转移酶I强烈地受丙二酰-CoA的抑制。,（二）心脏中脂肪酸氧化的调节,脂肪酸氧化是心脏中的 主要能源 而心脏中，脂质合成很少存在。 脂肪酸氧化受乙酰-CoA、NADH的抑制。,（三）激素对 脂肪酸代谢的调节,胰高血糖素、肾上腺素通过cAMP-PKA途径激活激素敏感脂酶，促进脂肪酸氧化，抑制乙酰-

16、CoA羧化酶，抑制脂肪酸从头合成。 胰岛素刺激三酰甘油、糖原的合成。 胰高血糖素和胰岛素的比列在决定脂肪素撒代谢的方向和速度中只管重要。,（四）根据机体需要的调空,肝外组织对能量的需求影响肝脏中脂肪酸的氧化分解和通体代谢 细胞质中柠檬酸水平高促进脂肪酸合成,（五）饮食习惯影响脂肪酸代谢酶系的基因表达,第三节 甘油磷脂的分解代谢,甘油磷脂的一般结构 P 246 图28-19 各种甘油磷脂 的结构 P 246 表28-3 磷脂酸 脑磷脂：磷脂酰乙醇胺 卵磷脂：磷脂酰胆碱,水解甘油磷脂的磷脂酶（phosphalipase): P247 图28-20 卵磷脂的酶促分解 1、 磷脂酶A1 作用于sn-1位置，存在于动物细胞中。 2、 磷脂酶A2 作用于sn-2位 大量存在于蛇毒、蝎毒、蜂毒中，动物胰脏中有此酶原 磷脂经过酶促分解脱去一个脂肪酸分子形成溶血磷脂（带一个游离脂肪酸和一个-P-X），催化溶血磷脂水解的酶称溶血磷脂酶（L1 L2）,4、 磷脂酶C 存在于动物脑、蛇毒和细菌毒素中。 作用于sn-3位、磷酸前，生成二酰甘油和磷酸胆碱。 5、磷脂酶