脂类分解ppt课件

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1、第10章 脂肪酸的分解代谢,10 脂肪酸的分解代谢,1.脂质的酶促水解 2.脂肪酸的分解代谢 3.脂肪酸的合成代谢 4.磷脂、鞘脂的代谢 5.胆固醇的代谢 6.脂肪酸代谢的调节,1. 脂质的酶促水解,生理功能 生物膜的组成成份 储存能量，是同等重量水化糖原的6倍 生物活性物质，如激素、第二信使、维生素等 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸 识别、免疫、保护和保温作用,What? We are done with lipids?,脂类的分类脂肪（甘油三酯）磷酸甘油酯鞘磷脂脑苷脂 鞘脂神经节苷脂胆固醇及其酯,磷脂,类脂,脂类,糖脂,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),胆

2、固醇酯,X = 胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、 肌醇、磷脂酰甘油等,from McDonalds to Metabolism,胆囊,1.1 脂质的消化、 吸收和传送,胆汁盐在小肠内乳化食物脂肪，形成混合微粒,小肠脂酶降解三脂酰甘油,三脂酰甘油与载脂蛋白和胆固醇一起包装成乳糜微粒（血尘）,脂肪酸和其他降解产物被小肠粘膜吸收，而后转化成三脂酰甘油,乳糜微粒通过淋巴系统和血液运送到组织,在毛细管中脂蛋白脂肪酶被apoCII激活，在该酶作用下乳糜微粒水解成游离脂肪酸和甘油,脂蛋白脂肪酶,脂肪酸进入细胞,脂肪酸被氧化成能量或重新酯化贮存起来,脂肪的动员 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂

3、肪酸（FFA）及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶（限速酶）激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),脂肪经脂肪酶分解为甘油和脂肪酸，最后彻底氧化成CO2和水。,1.1 脂肪的分解,脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素ACTH 、促甲状腺激素 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。,调控脂肪酶活性的激素按其作用效果分为两类,脂肪组织释放脂肪酸 受激素的调控,激素受体第二信使激酶级联靶酶,脂肪动员过程,脂解激素-受体,

4、G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HSLb(有活性),甘油三酯（TG）,甘油二酯（DG）,甘油一酯,甘 油,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,甘油的分解,(肝),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。,1.2 磷脂的代谢,磷脂水解的最后产物脂肪酸进入氧化途径，甘油和磷酸则进入糖代谢 溶血磷脂,1.3 胆固醇酯的酶促水解,胆固醇酯-胆固醇 + 脂肪酸当胆固醇水平随着年龄或饮食条件的改变而上升时，胆固醇脂也同时上升。胆固醇酯与总胆固

5、醇比值正常值： 0.60.81 胆固醇酯与总胆固醇比值临床意义： (1)鉴别肝内外黄疸：阻塞性黄疸比值正常，肝细胞性黄疸比值降低。(2)增高：肝细胞损伤、病毒性肝炎早期、家族性卵磷酯胆固醇酰基转移酶缺乏。,2. 脂肪酸的分解代谢,2.1 脂肪酸的-氧化-（1）活化,脂肪酸分解发生于原核生物的细胞溶胶及真核生物的线粒体基质中。它在进入线粒体基质前，先发生如下的反应,脂酰辅酶A合成酶,放能反应,除脑组织外,大多数组织均可进行， 其中肝、肌肉最活跃。,脂肪酸的活化的机制,脂酰 腺苷酸混合酸酐中间体,瞬间四面体中间体,（2） 脂肪酸转入线粒体,短或中长链脂肪酸：直接进入线粒体 长链脂肪酸： 1）肉碱-

6、脂酰转移酶I催化下与肉碱生成脂酰肉碱；2）再通过线粒体内膜的移位酶穿过内膜，由肉碱转移酶II催化重新生成脂酰辅酶A；3）最后肉碱经移位酶回到细胞质。,特殊的运送机制,(3) -氧化,偶数碳原子的脂肪酸己酸（C6） 带上苯基示踪物,1904年，德国化学家Knoop发现,苯基以苯乙酰N甘氨酸（苯乙尿酸）形式出现,奇数碳原子的脂肪酸戊酸（C5） 带上苯基示踪物,苯基以苯甲酰N甘氨酸（马尿酸）形式出现,结论：脂肪酸氧化每次降解下一个2碳单元的片段，氧化是从羧基端的位碳原子开始的，释下一个乙酸单元,乙酰CoA,-氧化:激活的脂肪酸运进线粒体后在酶的作用下，在位经过脱氢、加水、再脱氢和硫解四步反应生成一个

7、乙酰CoA和少两个碳的脂酰CoA，如此不断循环，直至将长链脂肪酸都分解为乙酰CoA(丙酰CoA)的过程，称为-氧化。,线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤,1.-氧化:活化为酯酰CoA 2.酯酰CoA进入柠檬酸循环 3.NADH和FADH2把电子送到呼吸链，经过呼吸链，电子被运送给氧原子，同时ADP形成ATP。,脂肪酸-氧化的反应途径,反式-2-烯脂酰CoA,烯酯酰CoA水化酶,L-羟酯酰CoA,-酮酯酰CoA,硫解酶,活化,L-羟酯酰CoA脱氢酶,脂酰-CoA脱氢酶的作用,此类酶共有三种： 根据线粒体基质中脂酰CoA碳氢链的不同长度，短、中等和长链，而有各自的特异酶。 催化反应的作用点为C-C。

8、脱下的质子被FAD 得到。 FADH2被线粒体电子传递链再氧化。 存在于西非荔枝果 akee中的降糖氨酸A对乙酰辅酶A脱氢酶的抑制作用 缺失：婴儿猝死症候群 ；牙买加呕吐病,反式-2-烯脂酰CoA,肉碱转运载体,线粒体膜,一轮-氧化：+1FADH2（氧化产生1.5个ATP）、1NADH（被氧化呼吸链氧化产生2.5个ATP）1乙酰-CoA(进入柠檬酸循环可产生10个ATP） 软脂酸（C15H31COOH）彻底氧化产生？ATP,（4）-ox的能量变化,1个软酯酰-CoA,8个乙酰-CoA+7FADH2+7NADH,8个乙酰-CoA=80ATP 7FADH2=10.5ATP 7NADH=17.5AT

9、P 共108ATP 净算：106个ATP,活化：-2 ATP,能量转化率：33%,-氧化的要点：,脂肪酸的活化需消耗1个ATP的二个高能键，在细胞液中进行。 脂酰-SCoA需经肉碱携带进入线粒体。 脂肪酸-氧化在线粒体内进行，关键酶是脂酰CoA脱氢酶和- 羟脂酰CoA脱氢酶。 -氧化反应不可逆。 -氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤。 乙酰-SCoA可进入TCA，氧化生成CO2和水，如此重复。 生理意义：是脂肪酸分解供能的主要形式，可产生大量ATP，提供空腹时机体所需总能量的50。,油酰CoA的氧化,（5）不饱和脂肪酸的氧化,发生在线粒体内 也是经-氧化，但需要另外两个酶：异构酶和还原

10、酶,油酰CoA,3顺十二烯酰-CoA,2反十二烯酰-CoA,烯酰-CoA异构酶,烯酰-CoA水合酶,十二酰-CoA,亚油酰CoA的氧化,烯酰-CoA异构酶,脂酰-CoA脱氢酶,2，4二烯酰-CoA还原酶,2.1 奇数碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA,丙酰CoA,丙酰CoA羧化酶,D-甲基丙二酰CoA,甲基丙二酰CoA异构酶,L-甲基丙二酰CoA,甲基丙二酰CoA变位酶,琥珀酰CoA,进入柠檬酸循环进一步进行代谢,大多数哺乳动物组织中奇数碳原子的脂肪酸是罕见的，但在反刍动物，如牛中，奇数碳链脂肪酸氧化提供的能量相当于它们所需能量的25。反刍动物对VitB12需要量非常高，其来源于细菌、真菌、纤

11、毛虫等。,VB12,5-脱氧腺苷钴胺素,2.脂肪酸氧化的其它途径,存在于植物种子、叶子，动物脑和肝脏。以游离脂肪酸为底物，涉及分子氧或过氧化氢，对支链、奇数和过长链（22）脂肪酸的降解有重要作用。哺乳动物叶绿素代谢时，经过水解、氧化，生成植烷酸，其位有甲基，需通过氧化脱羧才能继续氧化。 氧化有以下途径： 脂肪酸在单加氧酶作用下羟化，需Fe2+和抗坏血酸，消耗一个NADPH。经脱氢生成-酮脂肪酸，脱羧生成少一个碳的脂肪酸。 在过氧化氢存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化生成D-氢过氧脂肪酸，脱羧生成脂肪醛，再脱氢产生脂肪酸或还原。,2.2 -氧化 和-氧化,-氧化,植烷酸-羟化酶,植烷酸-氧化酶,降植

12、烷酸,植烷酸-氧化,1异丁酰基CoA,3乙酰CoA,3丙酰 CoA,Refsum病（植烷酸累积病 ）,症状：一开始走路不稳，摇摇晃晃，说起话来结结巴巴，看东西迷迷糊糊，听声音含糊不清；以后逐步出现心脏、皮肤、肌肉、神经等异常病症；严重的还会导致死亡。 治疗：缺少有效药物。坚持不吃蔬菜、水果做的食品以及牛油（俗称白脱油，也含有大量植烷酸），病人的病情就会逐渐好转。,最早由挪威神经病学家Sigvald Refsum在第二次世界大战末期报告。1963年德国人Riehterieh等人发现,-氧化,末端甲基氧化,12个碳以下的脂肪酸可通过-氧化降解，末端甲基经氧化作用转变为-羟脂酸，再氧化成， - 二羧

13、酸进行-氧化。一些细菌可通过-氧化将烷烃转化为脂肪酸，从两端进行-氧化降解，速度快。,2.3.2 肝脏中酮体的形成,2.3. 酮体,2.3.1 乙酰-CoA的代谢结局 进入柠檬酸循环; 合成固醇类;合成脂肪酸;合成酮体.,硫解酶,乙酰乙酰-CoA,-羟- -甲基戊二酰-CoA,乙酰辅酶A在肝和肾可生成乙酰乙酸、-羟基丁酸和丙酮，称为酮体。肝通过酮体将乙酰辅酶A转运到外周组织中作燃料。心和肾上腺皮质主要以酮体作燃料，脑在饥饿时也主要利用酮体。平时血液中酮体较少，有大量乙酰辅酶A必需代谢时酮体增多，可引起代谢性酸中毒，如糖尿病。,乙酰乙酸,-羟基丁酸,丙酮,CoASH,CoASH,NAD+,NAD

14、H+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA合成酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA裂解酶,-羟- -甲基戊二酸单酰CoA合成酶,乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。,血浆水平：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代谢定位： 生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体 肝脏生成，肝外利用,肝脏线粒体中乙酰-CoA有4种去向：(1)TCA循环 （2）合成胆固醇 （3）合成脂肪酸 （4）酮体代谢（ketone body) 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

15、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。,糖尿病酮症酸中毒(diabetic ketoacidosis，DKA),糖尿病代谢紊乱加重时，脂肪动员和分解加速，大量脂肪酸在肝经氧化产生大量酮体。当酮体生成量剧增，超过肝外组织的氧化能力时，血酮体升高称为酮血症，尿酮体排出增多称为酮尿，临床上统称为酮症。乙酰乙酸和-羟丁酸均为较强的有机酸，大量消耗体内储备碱，若代谢紊乱进一步加剧，血酮体继续升高，超过机体的处理能力，便发生代谢性酸中毒 。 症状：大脑功能受到损伤，氧利用减低，出现嗜睡、意识障碍而逐渐进入昏迷状态。

16、严重时二氧化碳储留，为了排出多余的二氧化碳，呼吸中枢兴奋而出现不规则的深、快呼吸，呼吸中有丙酮产生的特异的腐烂水果味。 当前临床酮体分析: 酮体存在于多种疾病，不惟糖尿病独有，特异性较低；种类较多，目前还没有完善的方法测定生物体内总酮体。,是糖尿病急性并发症,2.3.3 肝外组织使用酮体作为燃料,-羟基丁酸,乙酰乙酸,-酮酰-CoA转移酶,乙酰乙酰-CoA,硫解酶,提供能量给肝外组织,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,2.3.4 酮体生成的生理意义,酮体是脂肪酸分解代谢的正常产物，是肝脏输出能源的一种形式。酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。 酮体合成的场所是在肝脏和反刍动物的瘤胃壁细胞中。酮体合成的关键酶是HMGCoA合成酶。酮体分解在肝脏以外的组织中进行，这些组织有酮体分解的关键酶乙酰乙酸琥珀酸CoA转移酶。 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。,