《中山大学生命科学院生物化学课件：ch7脂肪代谢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中山大学生命科学院生物化学课件：ch7脂肪代谢（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 Chapter 7 Fat MetabolismChapter 7 Fat Metabolism 脂肪代谢脂肪代谢（脂类代谢（脂类代谢）7.1 脂类概述 7.2 脂肪的消化和吸收 7.3 脂肪动员 7.4 甘油的氧化 7.5 脂肪酸的氧化 7.6 酮体的生成与利用 7.7 脂肪酸的合成 7.8 脂肪的合成7.1 脂类概述 7.1.1 脂类的分类与结构脂类 (Lipids )脂肪：甘油三酯(Triglycerides, TG) (Fats)类脂磷脂(Phospholipids, PL)糖脂(Glycolipids, GL)胆固醇(Cholestrol, CH)胆固醇脂(Cholestrol e
2、ster,CHE)鞘脂(Sphingolipids)The structure of triglycerides:1 Glycerol3 Fatty acids磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油1,5二磷酸 磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油甘油磷脂的结构polar head脑磷脂卵磷脂心磷脂鞘脂（鞘磷脂和鞘糖脂）的结构鞘氨醇神经酰胺鞘磷脂中性糖脂脑苷脂糖苷脂酸性糖脂神经节苷脂polar head胆固醇的结构胆固醇脂形成位置7.1.2 脂类的生理功能 供能与贮能 机体的重要结构成分 转变为各种衍生物参与代谢活动脂肪作为储能物质的优缺点: 脂肪具有高度还原性，彻底氧化释放的能量 是同等重量的
3、糖或蛋白质的两倍多（38kJ/g vs 18kJ/g）。 脂肪具有高度疏水性，因而不会增加细胞胞 浆的渗透压，也不会因水化增加额外的重 量。但消化需要乳化，运输需要其他蛋白质 协助。 脂肪具有化学惰性，不易产生副反应。但C- C键的断裂需要激活。7.2 脂类的消化和吸收Digestion and Absorption7.2.1 脂类的消化部位：小肠上段消化因素胆汁酸盐（bile salts）：乳化作用脂肪酶（lipase） ： TG 2-单酰甘油+脂肪酸CHE CH+脂肪酸PL 溶血PL+脂肪酸辅脂酶（colipase） ：帮助胰脂酶起作用胰脂酶胆固醇脂酶磷脂酶A27.2.2 脂类的吸收 部位
4、:空肠 短链脂肪酸(C10) 重新合成 TG 乳糜微粒 乳糜管 淋巴管 血液 在毛细血管中，脂肪又被水解为游离脂肪酸和甘 油。FA被细胞吸收。载脂蛋白CH,PL甘油一酯合成途径食物脂类的消化和吸收过程乳糜微粒，CM混合微团7.3 脂肪动员（Mobilization of triglycerides）指脂肪组织中脂肪在激素的调节下，被一系 列脂肪酶水解为脂肪酸和甘油，然后释放进 入血液，脂肪酸以与血清白蛋白非共价结合 的方式运输到其它组织利用的过程。脂肪动员的激素调节限速酶激素敏感的脂肪酶脂肪组织的脂肪动员过程7.4 甘油的氧化主要部位在肝、肾、肠。 甘油氧化通过三步反应转化为3-磷酸甘油醛。
5、脂肪和骨骼肌组织中甘油激酶活性很低，所以 不能很好地利用甘油。参与TG、PL的合成甘油激酶参与糖异生甘油的氧化进入酵解7.5 脂肪酸的氧化 脂肪酸-氧化的示踪实验（1904年） When dogs were fed with odd-numbered fatty acids attached to a phenyl group, benzoate was excreted; and when fed with even-numbereds, phenylacetate was excreted. Hypothesis: When fatty acids are degraded, the-ca
6、rbon is oxidized,with two-carbon units released by each round of oxidation.Franz Knoops labeling Experiments (1904):fatty acids are degradedby oxidation at the carbon, i.e., oxidation aa7.5.1 饱和偶数碳脂肪酸的氧化 部位: 以肝脏和肌肉组织最为活跃。 整个过程可分为三个阶段：第一阶段：脂肪酸的活化；第二阶段：长链脂酰CoA进入线粒体；第三阶段：-氧化。第一阶段：脂肪酸的活化 脂肪酸与HSCoA结合生成脂酰
7、CoA（高能化合 物）的过程。 RCOOH+ATP+HSCoA RCOSCoA+AMP+PPi 催化反应的是脂酰CoA合成酶（fatty acyl-CoA synthetase） 。反应实际分两步进行。2Pi脂酰CoA合成酶Mg2+Synthesis of fatty acyl-CoA在细胞内分别有内质网脂酰CoA合成酶和线 粒体脂酰CoA合成酶，前者活化12个碳原子 以上的长链脂肪酸，后者活化中链或短链脂 肪酸。第二阶段：长链脂酰CoA进入线粒体 在肉碱脂酰移位酶的催化下，以脂酰肉碱 的形式通过acyl-carnitine/carnitine transporter进入线粒体，在线粒体基质，
8、脂 酰肉碱在肉碱脂酰移位酶的催化下，重新 生成脂酰CoA。 这是脂肪酸-氧化的限速步骤。 丙二酸单酰CoA是肉碱脂酰移位酶的抑制 剂。acyl-carnitine/carnitine transporter丙二酸单酰 CoA （）长链脂酰CoA进入线粒体的过程肉碱缺乏症（carnitine deficiency）和肉碱脂 酰移位酶缺乏症（acyl-carnitine/carnitine transporter deficiency）：属常染色体遗传病。影响器官主要是肌肉、 肾脏、心脏等。症状从中等程度的肌肉疼 痛、痉挛到严重的肌肉坏死。第三阶段：-氧化 所有脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。 -氧
9、化每一轮循环是脱氢、水化、再脱氢和硫 解四个重复步骤，生成1个乙酰CoA、1个少2C 的脂酰CoA以及1个NADH、1个FADH2。 按软脂酸计算，经过7轮反应，生成8个乙酰 CoA、7个NADH和7个FADH2。软脂酸的氧化 可产生106ATP。氧化水化氧化硫解有3种催化不 同链长的酶立体专一性烯酰CoA总反应：Palmitoyl-CoA+7CoA+7FAD+7NAD+7H2O8acetyl-CoA+7FADH2+7NADH+7H+立体专一性Activating fatty acid - 2 ATPThe net gain per molecule of palmitate is 106 A
10、TP.7.5.2 单不饱和脂肪酸的-氧化 额外需要烯酰CoA异构酶，使顺式3双键转 变为反式2双键。烯酰CoA异构酶十二碳烯酰CoA7.5.3 多不饱和脂肪酸的-氧化 除烯酰CoA异构酶外，还需2,4-二烯酰CoA还原 酶（NADPH作为辅酶） ，将反2-顺4结构转 变为反3结构。烯酰CoA异构酶2,4-二烯酰CoA还原酶烯酰CoA异构酶7.5.4 奇数碳脂肪酸的-氧化 奇数碳脂肪酸存在于许多植物、海洋生物、 石油酵母等生物体中。 奇数碳脂肪酸经-氧化可生成丙酰CoA。 丙酰CoA经过三步反应，转化为琥珀酰CoA ，进入三羧酸循环， 进一步可转变为其他物 质。此途径是丙酸代谢的途径之一（丙酸代
11、 谢的另一途径是生成乙酰CoA ）。 Vit B12是甲基丙二酸单酰CoA变位酶的辅酶。Oxidation of propionyl-CoAD甲基丙二酸单酰CoAL甲基丙二酸单酰CoA321Reactions with coenzyme VitB12Vit B12在动植物中不能合成，只有一些种类 的微生物能合成。健康人每天只需要少量的 Vit B12。如果由于吸收障碍缺乏Vit B12 ，就 会导致恶性贫血(Pernicious anemia)，出现红 细胞减少、血红蛋白水平降低和一些中枢神 经系统的功能紊乱等症状。在一些病例中， 服用大剂量Vit B12 可减轻这些症状。7.5.5 动物过氧
12、化物体/植物乙醛酸体中脂肪酸的 -氧化 途径与线粒体的相似，但不完全相同。 FADH2的电子直接传递给O2，生成H2O2， H2O2马上转化为H2O和O2。能量以热量形式 散发，而不是储存于ATP中 。 哺乳动物过氧化物体产生的乙酰CoA进入胞 浆，用于合成其他代谢产物，如胆固醇等。因 此，当高脂肪膳食时，肝脏过氧化物体中脂肪 酸-氧化的酶合成增加，产生的乙酰CoA主 要用于合成胆固醇，其余部分进入线粒体。（续） 植物中脂肪酸-氧化只发生在叶组织的过氧 化物体以及种子的乙醛酸体中（植物线粒体不 存在-氧化的酶）。这一途径的生物学意义 是利用脂肪提供生物合成的前体，特别是在种 子的发芽过程。 -
13、氧化的酶在线粒体和过氧化物体中组织的 形式不同。在线粒体中，各个酶是分离的，而 在过氧化物体中，以复合体形式存在。Comparision of - oxidation in mitochondria and in peroxisomes and glyoxysomesFatty acids in germinating seeds are converted to glucose via three compartmentsRole of -oxidation in the conversion of stored triacylglycerols to glucose in germinat
14、ing seeds-oxidation enzymes in mitochondria and peroxisomes are organized differentlyIn mitochondria and Gram- positive bacteriaIn peroxisomes and Gram- negative bacteria7.5.6 脂肪酸的-氧化反应过程R-CH-CH2-COOH R-CH-CH-COOH R-CH-COOH+CO2CH3 CH3OH CH3对降解支链脂肪酸（如哺乳动物中植烷酸降解 ）有重要作用。7.5.7 脂肪酸的-氧化脊椎动物作用部位：肝肾内质网中。 碳原
15、子少于12的脂肪酸的氧化途径。通常为 C10或C12的脂肪酸。石油酵母降解烃或脂肪酸的作用机理。 催化第一步羟化反应的是混和功能氧化酶mix -function oxidases( or 羟化酶hydroxylases, or 单加氧酶monooxygenases)。 Mix-function oxidases由细胞色素P-450还原酶和细胞色素P -450组成。 脂肪酸的-氧化Reaction of mix-function oxidasesAH+BH2+O2 A-OH+B+H2O cosubstrate: FADH2 or FMNH2, NADPH, -ketoglutarateMix-function oxidases以肝和肾上腺的微粒体 中含量最多。参与类固醇激素、胆汁酸等的 生成，以及药物、毒物的生物转化过程。 Cyt P-450在生物中广泛分布（动物、植物以 及原核生物）。人Cyt P-450
