第09章脂类代谢(化学系)

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1、 第九章脂类代谢Metabolism of Lipids第一节概 述 Introduction一、脂类的一般概念 1.脂类（lipids）亦称脂质 2.分类v简单脂质甘油三酯（脂肪）、甘油二酯甘油单酯和蜡等v复合脂质磷脂、鞘脂、糖脂v异戊二烯类脂质萜类、类固醇及其衍生物甘油三脂X X = 胆碱、水、乙 醇胺、 丝氨酸、甘 油、肌醇、磷脂酰 甘油等 甘油磷脂甘油鞘 脂 鞘磷脂 鞘糖脂 FA鞘氨醇 FA PiX鞘氨醇 FA 糖 鞘氨醇 3.脂类的功能： (1)储存能量、防止热量散失：脂肪 (2)供能：脂肪39kj/g (3)生物膜的组分：磷脂、鞘脂、胆固醇等 (4)其他：v胆固醇：转变为类固醇激素

2、、维生素D3、胆汁 酸盐等。v磷脂酰肌醇：第二信使。v必需脂肪酸：必需脂肪酸是指动物机体不能自身合成， 必需从食物摄取的多不饱和脂肪酸。包括亚油 酸(18:29,12)、亚麻酸(18:39,12,15)和花生四烯酸 (20:45,8,11,14)等。vA grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada. 二、脂类的消化吸收：第二节脂肪的分解代谢关键酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)一、体内甘油三酯的分解代谢 脂

3、肪酶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(adrenocorticotropic hormone, ACTH)及促甲状腺激素(thyroid-stimulating hormone, TSH)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。脂肪动员过程脂解激素-受体G蛋白 AC ATPcAMP PKA + HSLa(无活性) HSLb(有活性)TG 甘油二酯（DG） 甘油一酯 甘 油 FFA FFA FFA 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶 u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶 二、甘油的代谢v在肝脏进行v磷酸二羟丙酮 可异生为糖或 进行

4、有氧氧化 。甘油激酶磷酸甘油 脱氢酶甘油三、脂肪酸的分解代谢（一）脂肪酸的转运 1.组织间的转运2.进入线粒体的转运 (1)脂肪酸的活化脂酰CoA的生成:线粒体外进行. 脂酰CoA 合成酶脂酰腺苷酸(2)转运机制v需肉碱（carnitine, L-羟-三甲氨基丁酸)的转 运:v由肉碱脂酰转移酶(关键酶）、和肉碱脂酰肉 碱转位酶催化。（二）饱和脂肪酸的-氧化 1.-氧化的发现:v1904年，Franz Knoop提出脂肪酸的-氧 化学说。2. -氧化的过程脱氢 加水 再脱氢 硫解 脂酰CoA L(+)-羟脂酰CoA酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA脂酰CoA脱氢酶反2-烯酰CoAL(+)-羟脂酰

5、 CoA脱氢酶NAD+NADH+H+2-烯脂酰CoA水化酶H2O FADFADH2酮脂酰CoA硫解酶CoA-SH 脂酰CoA 脱氢酶L(+)-羟脂酰 CoA脱氢酶NAD+ NADH+H+ -烯酰CoA水化酶2H2OFADFADH2酮脂酰CoA硫解酶CoA-SH脂酰CoA 合成酶肉碱转运载体ATP CoASHAMPPPiH2O 呼吸链1.5ATP H2O 呼吸链 2.5ATP 线 粒 体 膜TAC 3.能量生成：以软脂酸（16C）为例：7次-氧化,产生 (1)7 FADH271.5 = 10.5 ATP (2)7 (NADH+H+) 72.5 17.5 ATP (3) 8 CH3COSCoA8

6、10 = 80 ATP总计 108 ATP.净生成: 1082 106 ATP四、酮体的代谢v酮体(ketone bodies)的 概念酮体是指乙酰乙 酸、-羟丁酸和丙酮 的统称,为脂肪酸在肝 分解氧化时特有的中 间代谢物。丙酮乙酰乙酸-羟丁酸CO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羟丁酸 脱氢酶HMGCoA合酶 乙酰乙酰CoA 硫解酶HMGCoA裂解酶1. 酮体的生成 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰CoA 琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨 骼肌的线粒体）乙酰乙酰CoA 硫激酶 （肾、心和脑 的线粒体）乙酰乙酰C

7、oA硫解 酶（心、肾、脑及 骨骼肌线粒体）2.酮体的利用：2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀酸 酮体的生成和利用的总示意图2乙酰CoA 3.酮体生成的生理意义： (1)为肝输出能源的一种形式； (2)为肌肉、脑组织的重要能源，长期饥饿时 尤其如此。第三节脂肪的合成代谢一、脂肪酸的生物合成（一）饱和脂肪酸的合成*部位：肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺和 脂肪组织的胞液。*原料：乙酰CoA（主要来自糖代谢）、 CO2 、 ATP、NADPHH和Mn2。线粒体膜胞液 线粒体基质 丙酮酸 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 柠

8、檬酸 柠檬酸 乙酰CoA NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶 CoA 乙酰乙酰CoACoA ATP AMP PPi 柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 苹果酸 CO2CO2乙酰CoA的转运柠檬酸-丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle)1.丙二酸单酰CoA的合成：由乙酰CoA羧化酶(关键酶)催化，辅酶为生 物素。2.脂肪酸合成从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。* 软脂酸合成酶 大肠杆菌由7种酶蛋白构成多酶体系脂肪酰基转移酶（AT）丙二酰CoA酰基转移酶（MT）酮脂肪酰合成酶（K

9、S）酮脂肪酰还原酶（KR）羟脂酰基脱水酶（DH）,-脂烯酰还原酶（ER）硫酯酶（TE）高等动物7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体。AT（脂酰 转移酶）MT（丙二酰 转酰基酶）（1）底物进入（2）合成步骤：缩合：由-酮酯酰合 成酶（ -ketoacyl synthase, KS）催化。还原：由-酮酯酰还原酶（ -ketoacyl reductase, KR）催化。脱水：由脱水酶（ dehydratase， DH）催化。

10、还原：由,-稀酯酰 还原酶（ ,enoyreductase, ER）催 化。缩合 CO2 还 原 NADPH+H+ NADP+ 脱水 H2O 再还原 NADPH+H+ NADP+ * 转 位： 丁酰基由ACP转移至 Cys（KS上）经过7轮循环反应，每次 加上一个丙二酰基，增加两个 碳原子，最终在硫酯酶的作用 下释出软酯酸。(3)脂肪酸的延长：v部位：内质网膜的胞质一侧。v原料：丙二酸单酰CoA。v过程：与软脂酸合成途径相同，但酰基载体为辅 酶A。n n调节：调节：（二）不饱和脂酸的合成动物：有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内 质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递 系统参与。植物：有9、12、1

11、5 去饱和酶H+NADH NAD+ E-FAD E-FADH2 Fe2+ Fe3+ Fe2+ Fe3+ 油酰CoA+2H2O 硬脂酰CoA+O2 NADH-cytb5 还原酶去饱和酶 Cytb5 二、甘油三酯的合成v部位：肝（最强）、脂肪组织和小肠。v原料： 1.glucose脂肪酸、甘油。 2.食物脂肪脂肪酸。v基本过程：甘 油 二 酯 途 径 酯酰CoA 转移酶CoA R1COCoA 酯酰CoA转移酶CoA R2COCoA 磷脂酸 磷酸酶Pi酯酰CoA转移酶CoA R3COCoA * 3-磷酸甘油主要来自糖代谢：甘油激酶 （肝、肾） 3-磷酸甘油脱氢酶 第四节磷脂和鞘脂的代谢一、磷脂的代谢

12、组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物结构： 功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜 的磷脂双分子层。常为花生四烯酸 X X = 胆碱、水、乙醇胺 、 丝氨酸、甘油、肌 醇、磷脂酰甘油等 （一）甘油磷脂的组成、分类及结构分类 （1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）：（2）磷脂酰乙醇胺：（3）磷脂酰丝氨酸：（4）磷脂酰肌醇：PLA1 PLA2PLCPLDPLB2PLB1磷脂酶 (phospholipase , PL)v甘油磷脂的分解代谢：溶血磷脂2溶血磷脂1n n甘油磷脂的合成代谢：甘油磷脂的合成代谢：1. CDP-甘油二酯合成途径:见于原核生物 （1）CDP-甘油二酯的合成:磷脂酸（2）磷脂酰Ser的合成

13、：（3）磷脂酰肌醇的合成：v甘油二酯的生成：2. 2.甘油二酯合成途径：甘油二酯合成途径： 见于哺乳动物肝细胞 溶血磷脂酸磷脂酸 磷脂酰酰胆碱的合成：胆碱胆碱3.甘油磷脂间的相互转变：三、鞘脂的代谢v结构：鞘脂(sphingolipid)是指含鞘氨醇（ sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。鞘磷脂含磷酸胆碱鞘脂 鞘糖脂含糖基。1.鞘氨醇与二氢鞘氨醇的结构:神经酰胺鞘磷脂葡萄糖 脑苷脂乳糖神经酰胺神经节苷脂Glc葡萄糖 Gal半乳糖Neu5Ac 唾液酸GalNAc乙酰半乳糖胺2. 鞘脂 和糖脂 的结构 ：合 成 过 程 二氢鞘氨醇二氢鞘氨醇GlcGlc- -葡萄糖葡萄糖n鞘脂的分解：1.过

14、程：N-乙酰氨 基己糖酶AGal-Gal-半乳糖半乳糖GlcGlc- -葡萄糖葡萄糖GalNAcGalNAc-N-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺Neu5AC唾液酸2.泰萨氏幼年黑朦白痴症（ Tay-Sachs disease ）：(1) A 1-year-old infant with Tay-Sachs disease. (2) Electron micrograph of a portion of anaffected brain cell, showing the abnormal ganglioside deposits in the lysosomes.第五节胆固醇的代谢一、胆固醇的生

15、物合成一、胆固醇的生物合成n胆固醇的生物合成分为四个阶段：二羟甲基戊酸异戊烯焦磷酸鲨烯1.二羟甲基戊酸（MVA）的生成：HMG-CoA还原 酶（关键酶,内质网）硫解酶 （胞液）HMG-CoA合 酶（胞液）2.异戊烯醇焦磷酸酯（IPP）的生成：3.鲨烯（Squalene）的生成：异戊二烯 基转移酶焦磷酸 牻牛儿酯4.胆固醇的生成：麦角固醇豆固醇羊毛固醇n胆固醇酯的生成：n胆固醇合成的调节：二、胆固醇的去路长醇叶绿醇类胡罗卜素v合成胆汁酸：胆酰CoA牛磺胆酸鹅脱氧 胆酰CoA石胆酸甘氨胆酸脱氧胆酸v衍生为维生素D3：孕烯醇酮孕酮睾丸酮雌二醇皮质醇皮质酮醛固酮n衍生为甾族类激素：孕烯醇酮睾丸酮孕酮醛固酮雌二醇皮质醇本章要求v脂类的概念、功能，必需脂肪酸的概念v甘油三酯的分解、甘油代谢v脂肪酸的氧化v酮体的生成与利用v软脂酸的合成：部位、原料、丙二酰CoA的合成、基 本过程v甘油三酯的合成代谢：部位、原料、甘油二酯途径v甘油磷脂的结构特点v甘油磷脂合成的基本过程v甘油磷脂的降解v胆固醇的合成：部位、原料、四个阶段、MVA的生 成v胆固醇的去路