第八章 脂类代谢课件

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1、第八章 脂类代谢,1.了解脂类的消化吸收过程 2.掌握脂肪酸的-氧化的概念、过程、能量变化 3.了解脂肪酸的分解代谢的主要内容 4.掌握脂肪的生物合成 5.了解磷脂和胆固醇代谢,8.1 脂类的消化、吸收,一、脂类的消化,小肠上段是主要的消化场所,脂 类,微团,甘油一脂、溶血磷脂、 长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、磷脂酶等水解,乳化,乳化 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种脂酶水解成甘油和脂肪酸。,二、 脂类的吸收,在十二指肠下段及

2、空肠上段吸收,混合 微团,小肠粘膜 细胞内,乳糜微粒,门静脉,肝脏,扩散,重新酯化,载脂蛋白结合,脂类的消化、吸收,乳糜微粒（CM）,极低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密度脂蛋白HDL,脂蛋白的种类,三、脂类的转运和脂蛋白的作用,节首,章首,下一页,上一页,（按密度大小分）,CM VLDL LDL HDL,蛋白质 12 10 25 50,脂肪 8485 50 5 3,胆固醇脂 4 14 40 17,磷脂 8 18 21 27,合成部位 小肠粘膜 肝细胞 肝 肝细胞,功能 转运外源 转运内源 转运内源 逆向转运 甘油三脂 甘油三脂 胆固醇 胆固醇 小肠 肝及肝外组织 肝 各组织 肝

3、各组织,胆固醇 2 8 9 3,血浆脂蛋白的组成、性质及功能,8.2 脂肪的分解代谢,脂肪的酶促降解 脂肪酸的-氧化 脂肪酸的其他氧化方式 乙酰CoA的去向 酮体的生成和利用,一、脂肪的酶促降解 1.脂肪水解 在动物体内 ，脂肪在脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶的作用下，最后水解产物是甘油和脂肪酸。 在植物体内由a-脂肪酶完成。,2.甘油的分解,章首,二、 脂肪酸的-氧化,1.-氧化作用概念及实验依据 (1)概念 脂肪酸在体内氧化时从羧基端的-碳原子上开始，碳链逐次断裂，产物是乙酰CoA和少了一个二碳单位的脂酰CoA 的过程称作-氧化,(2)试验证据 1904年F.Knoop用苯环标记脂

4、肪酸饲喂狗，根据尿中产物，推导出了-氧化学说。,节首,2.脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在细胞质中进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。,RCOOH,+,CoASH,RCOSCoA,脂酰CoA合成酶,ATP,AMP+PPi,Mg2+,H2O,2Pi,反应不可逆,脂肪酸,脂酰CoA,脂肪酸氧化酶系存在线粒体基质内，但胞浆中活化的长链脂酰CoA（12C以上） 却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉毒碱(carnitine) 结合成脂酰肉毒碱才能进入线粒体基质内。,RCO-SCoA,CoA-

5、SH,肉毒碱脂酰 转移酶,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,OH,肉毒碱,(CH3)3N+,CH2CH,CH2COOH,RCO-O,脂酰肉毒碱,反应由肉毒碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-II)催化：,3.脂酰CoA穿膜进入线粒体,肉毒碱转运脂酰辅酶A 进入线粒体,脂肪酸-氧化的限速步骤，CAT-是限速 酶，丙二酸单酰CoA 是其强烈的竞争性抑制剂。,4.脂肪酸的氧化过程 (1）脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。 （2）加水（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰

6、CoA。,2,（3）脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。 （4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,2,2,2,-氧化（1）,(1) 脱氢,(2) 水合,OH,RCH2,CH2,COSCoA,L-羟脂酰CoA,2ATP,呼吸链, R-CH2 - CH2C-SCoA,|,-氧化（2）,OH,RCH2,CH,CH2,COSCoA,L-羟脂酰CoA,(3) 再脱氢,(4) 硫解,（1）（2）（3）（4）,-酮脂酰CoA,RC

7、H2C,SCoA,O,CH2CO,CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,3ATP,呼吸链,重复反应,脂肪酸氧化的彻底氧化,脂肪酸-氧化的能量生成,1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰 CoA 经7次-氧化。总反应式如下:,软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H+),1分子软脂酸彻底氧化共生成: (27)+(37)+(128)=131分子ATP,减去脂肪酸活化时消耗 ATP 的 2 个高能磷酸键净生成 129分子ATP。,总结：,奇数碳脂肪酸的氧化,偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA 奇数碳脂

8、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。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中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 这条途径在植物、微生物中较普遍。,三、 脂肪酸的其它氧化分解方式 脂肪酸的-氧化 脂肪酸的-氧化,1.脂肪酸的-氧化,脂肪酸氧化作用从-碳原子上开始，产生CO2和比原来少一个碳原子的脂肪酸的过程称为-氧化。,RCH2COO-,RCH(OH)COO-,RCOCOO-,RCOO-,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,NAD +,NADH +H+,RCH(OO

9、H)COO-,CO2,RCHO,O2,NAD +,NADH +H+,过氧化,羟化,2.脂肪酸的氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，形成，-二羧酸的过程。,CH3(CH2)n COO-,HOCH2(CH2)n COO-,OHC(CH2)n COO-,-OOC(CH2)n COO-,O2,NAD(P) +,NAD(P)H+H+,NAPD +,NADPH+H+,NAD(P) +,NAD(P)H+H+,混合功能氧化酶,醇酸脱氢酶,醛酸脱氢酶,四、 乙酰CoA的去路 1.进入TCA循环。脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环最终氧化生成

10、二氧化碳和水以及大量的ATP。 2.生成酮体参与代谢（动物体内） 在肝脏及肾脏细胞形成乙酰乙酸（约占30）、D-羟丁酸（约占总量70）和丙酮，这三者统称为酮体。,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,脂肪酸,乙酰乙酰CoA硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,-氧化,CoASH,(1)酮体的生成过程,肝脏线粒体,(2)酮体的分解利用 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织。在这些细胞中，酮体进一步分解

11、成乙酰CoA参加三羧酸循环。长期饥饿时，酮体供给脑组织5070%的能量。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。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。（应激是指机体对各种内、外界刺激因素所作出的适应性反应的过程。应激的最直接表现即精神紧张。）,乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。 乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进入三羧酸循环。 -羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。 丙酮

12、可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。,CH3COCH2COOH 乙酰 乙酸,CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA,ATP+CoASH,PPi+AMP,2 Pi,乙酰 CoA CH3COCoA,-羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH, -羟丁酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,3-酮脂酰CoA转移酶,乙酰 乙酰 CoA硫激酶,H2O,HSCoA,硫解酶,心、肾、脑和骨胳 肌此酶活性高(10倍),酮体的利用,一、脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙

13、酰CoA。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物合成是在胞浆中进行，需要CO2和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。,8.3 脂肪的生物合成,1.脂肪酸合成酶系,动物细胞脂肪酸合成酶系包括 7种不同功能的酶和酰基载体蛋白（ACP)，都存在于一条肽链上的七个功能区（结构域），由一个基因编码；酵母细胞中该酶系包含六个酶和ACP，定位于两条肽链上；大肠杆菌的该酶系含六个酶及ACP共七条肽链。,脂肪酸合成酶系结构模式,ACP,ACP脂酰基转移酶 ACP丙二酰转移酶 -酮脂酰-ACP合成酶 -酮脂酰-ACP还原酶 -羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶 长链脂酰基硫解酶,CoAS

14、H与ACPSH的比较,辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺,2.脂肪酸合成的原料来源 (1) 碳源:乙酰CoA。主要来自糖氧化分解、-氧化和氨基酸氧化分解产生，它们都存在于线粒体中。,(2)NADPH:主要来自胞浆中的磷酸戊糖途径,3.脂肪酸从头合成过程 可以分为三个阶段： （1）原料的准备乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在胞浆中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。 乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基：,生物素羧化酶（BC） 生物素羧基载体蛋白（BCCP） 羧基转移酶（CT）,乙酰CoA的穿膜转运:线粒体中的乙酰CoA需通过柠檬酸-丙酮酸循环（或称柠檬酸穿梭系统）运到胞

15、浆中，才能供脂肪酸合成所需。,柠檬酸丙酮酸循环,（2）合成阶段 以软脂酸（16碳）的合成为例（在胞浆中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，组成一簇。 原初反应（初始反应） 缩合反应 还原反应 脱水反应 还原反应,转移酶,至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。,脂肪酸的合成过程,缩合,还原,脱水,再还原,软脂肪酸,硫解,ACP脂酰基转移酶,ACP丙二酰转移酶,-酮脂酰-ACP合成酶,-酮脂酰-ACP还原酶,-羟脂酰-ACP脱水酶,烯脂酰-ACP还原酶,长链脂酰基硫解酶,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA 14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH,脂肪酸合成酶系 （7次循环）,软脂酸合成的总反应,（3）脂肪酸碳链延长 16碳以下的饱和脂肪酸（软脂酰CoA或软脂酸）生成后可在内质网及线粒