生物化学：脂类代谢(课件)

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1、第七章 脂 类 代 谢,脂类（lipids）是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。,甘 油,甘油三酯是甘油的脂肪酸,脂 肪 酸,CH3CH2CH2CH2COOH,CH3CH=CHCH2COOH,RCOOH,甘油三酯结构,常见的脂肪酸,必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。,单不饱和脂酸 多不饱和脂酸含2个或2个以上双键的不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,脂类的分类、含量、分布及生理功能,甘油三酯功能,第二节 脂类的消化和吸收,Digestion and Absorption of Lipids

2、,条件： 乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用； 酶的催化作用,部位： 主要在小肠上段,一、脂类的消化需要脂消化酶及胆汁酸盐,胆汁酸盐的作用,条 件： 酶、胆汁酸（乳化）,部 位：主要在小肠上段,消化过程及相应的酶,甘油三酯,产 物,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷 脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸（610C）及短链脂酸（24C）构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。,部 位： 十二指肠下段

3、及空肠上段,方 式：,二、脂类消化产物在肠粘膜细胞内再合成,乳糜微粒(chylomicron, CM),甘油三酯的消化与吸收,第三节 甘油三酯代谢,Metabolism of Triglycerides,一、甘油三酯是甘油的脂肪酸,Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG),Glycerol,二、甘油三酯的分解代谢,脂肪动员,储存于脂肪组织中的三脂酰甘油，被 脂肪酶 逐步水解为游离脂肪酸及 甘油 并释放入血供给全身组织氧化利用的过程，称为三脂酰甘油的动员。,脂肪动员反应步骤,TG,脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。

4、 抗脂解激素：胰岛素。 当饥饿、禁食时，血液中激素（肾上腺素、胰高糖素）浓度升高，激活脂肪细胞内TG脂肪酶，脂肪水解。糖尿病 胰岛素 抗脂解作用 脂肪水解 糖尿病人以脂代谢维生,脂肪动员,甘油的氧化分解,肝肾甘油磷酸激酶,-磷酸甘油脱氢酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,G,F-6-P,G-6-P,F-1,6-P,1,3-二磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,3-磷酸甘油酸,烯醇式丙酮酸,NADH,NAD+,乳酸,总结：甘油的生理功能？,甘油,糖异生原料,能源,ATP?,途径？,甘油氧化分解产生能量情况,消耗：活化 -1ATP,生成：3+ 3+2+3+12 23ATP,净生成：

5、 22ATP,甘油的氧化分解,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,NAD+ NADH+H+,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,乳酸,糖酵解途径,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(12),(9),(10),(11),-ATP,-ATP,+ATP,+ATP,第二阶段：乙酰COA的生成,丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶,Q:目前发现主要肝脏细胞具有甘油激酶，这意味着什么?A:甘油主要在肝脏中氧化或在肝脏中进行糖异生。,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝

6、、肾进行糖异生。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。,脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。,脂肪酸的氧化分解,部位：多数组织均可（除成熟RBC及脑） 肝、肌肉组织最活跃胞液和线粒体,过 程,* 脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。,在肉碱（carnitine）的协助下。,(2)脂酰基进入线粒体,肉碱脂酰肉碱转位酶,（3）脂酰基的-氧化,脂酰基进入线粒体基质后逐步氧化降解，此氧化过程发生在脂酰基的-碳原子上，称为脂酰基的-氧化。,概 念,步 骤,脂酸经过多次-氧化转变为乙酰CoA,脱氢,加水,再脱

7、氢,硫解,5,乙酰CoA,经过一次-氧化脂酰CoA生成1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA及1分子乙酰CoA，1分子的FADH2，1分子的NADH 。,脂酸氧化产生大量ATP, 以16碳软脂酸的氧化为例,活 化：消耗2个高能磷酸键,氧 化：,每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算： 生成ATP： 812 + 73 + 72 = 131净生成ATP： 131 2 = 129,脂肪酸的在肝脏的特殊代谢-酮体的生

8、成,酮体的生成和利用,酮体：乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮三种物质的合称。,酮体血浆水平：,0.03 0.5mmol/L(0.3 5mg/dl),酮体的生成部位：肝线粒体原料：乙酰CoA，主要来自脂酸的-氧化。关键酶：HMG CoA合成酶,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体的利用,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CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）,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,

9、琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用,2乙酰CoA,硫激酶,英文名称： thiokinase 其他名称： 脂酰辅酶A合成酶(acyl-CoA synthetase) 定义： 在ATP存在的条件下，催化脂肪酸的羧基与辅酶A的巯基连接而形成脂肪酰辅酶A，从而使脂肪酸活化进入氧化途径的酶。此酶至少有三种：短链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.1)，激活乙酸、丙酸；中链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.2)，激活410个碳原子的脂肪酸；长链脂肪酸硫激酶(编号：EC 6.2.1.3)，激活12个碳原子以上的长链脂肪酸。,酮体生成的生理意义,酮体是肝正常代谢脂肪酸的中间产物，是肝为肝外组织提供的

10、脂肪酸类能源物质。酮体具有分子小、溶于水、便于血液运输，并易于通过血脑屏障等特点。由于脑组织不能氧化脂肪酸而能利用酮体，故当长期饥饿、糖代谢障碍及高脂低糖饮食时，机体内酮体生成明显增加。是脑组织的重要能源。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。,酮症酸中毒：,在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂酸动员加强，酮体生成增加。尤其在未控制糖尿病患者，血液酮体的含量可高出正常情况的数十倍，这时丙酮约占酮体总量的一半。 酮体生成超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可导致酮症酸中毒。,酮尿：酮症酸中毒时酮体随尿液排出引起酮尿可高达5000mg/24h 尿，正常为125

11、 mg/24h尿。,4. 酮体生成的调节,（1） 饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之，糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。,小 结,脂肪酸的氧化利用,(1) 部位:肝、肌肉胞液、线粒体,（2）限速酶：肉毒碱脂酰转移酶,（3）-氧化的步骤,酮体的生成和利用 1、酮体代谢的特点：肝内生酮肝外用 2、酮体合成原料：乙酰COA 3、限速酶：HMGCoA合成酶、乙酰乙酸硫激酶 4、酮体具有分子小、溶于水、便于血液运输，并易于通过血脑屏障等特点。 5、意义：肝脏输出FA类能源物质的一种形式,三、脂酸的合成代谢,组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：

12、主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长,1. 合成部位,（一）软脂酸的合成,甘油三酯的合成代谢,2.原料,-磷酸甘油,脂酰辅酶A,原 料,-磷酸甘油的来源,1 、原料及条件 乙酰CoA NADPH + H+ ATP,脂肪酸的合成（即脂酰CoA的来源）,2 、合成部位 肝脏、脂肪组织胞液,柠檬酸丙酮酸循环,柠檬酸穿梭系统：,（3）合成过程,丙二酰CoA的合成：乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。,软脂酸合成的总反应式：,1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。,* 软脂酸的合成过

13、程,* 转 位,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至 E1-半胱-SH（CE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，最终释出软酯酸。,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA +14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2 + 6H2O+ 8HSCoA + 14NADP+,软 脂 酸 的 合 成 总 图,软脂酸分解与合成代谢的区别,3.二碳单元参加或断裂的形式,脂肪的合成,R1COCoA,R2COCoA,R3COCoA,甘油三酯 合成,提问1：为什么糖吃多了会发胖呢？ 提问2：糖和脂肪的互变,要减肥，管好嘴 !,健康是

14、吃出来的,（四）脂酸合成受代谢物和激素调节,1. 脂酸分解抑制、糖分解促进脂酸合成,乙酰CoA羧化酶的别构调节物 抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸,进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，有利于脂酸的合成。,大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。,2 . 胰岛素促进、胰高血糖素抑制脂酸合成,胰岛素是调节脂肪合成的主要激素。,第四节 磷脂的代谢,Metabolism of Phospholipids,含有磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中极性最大的化合物。,磷脂的生理功能,（4）其他功能,甘油磷脂的结构,glycerol,fat

15、ty acyl group,Nitrogenousbase,fatty acyl group,甘油磷脂的分类,二、甘油磷脂的合成代谢,1. 合成部位：全身各组织内质网，肝、肾、肠最活跃。 2. 合成原料及辅因子： 脂酸、甘油：由糖代谢提供 多不饱和脂酸：从植物油摄取 磷酸盐：由ATP提供 含氮化合物：从食物摄取或体内合成 CTP：构成活化的中间物,3. 合成过程,(1)甘油二酯合成途径,(2)CDP-甘油二酯合成途径,三、甘油磷脂的降解,在各种磷脂酶（phospholipase，PL）的作用下水解。,溶血磷脂1,溶血磷脂2,（三）甘油磷脂的降解,磷脂酶 (phospholipase , PLA),甘油磷脂与脂肪肝,1、 概念,正常人肝内脂类含量为35，一半为TG，若TG在肝内过量存积超过5，脂类总量超过10，称为脂肪肝。,2、 形成原因,（1）肝内TG来源过多,（2）肝功能障碍,（3）磷脂合成减少,脂肪肝形成机理,肝功 胆碱 丝氨酸 蛋氨酸 必需,肝磷脂合成,