《生物化学教学课件》第七章 脂类代谢（2015秋）

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1、第七章 脂质代谢 Metabolism of Lipids,高秀峰 四川大学华西基础与法医学院,华大取“猪坚强” 耳组织，进行胚胎克隆，在2011年5月12日将克隆胚胎移植入两头代孕母猪体内。于2011年8月31日成功产出6头“小猪坚强”。,猪也不想死,猪也有对生的渴望,正是这种渴望要让它完成了一次难以想象的自我超越。做猪要做猪坚强,要活就活出新希望。,2008年9月13日，50名四川经济界的名流齐聚大邑县建川博物馆。这些平日里西装革履的大老板脱去正装，集体换上了印有珠圆玉润“猪坚强”的T恤，兴致勃勃地去“拜见”名噪一时的“猪坚强”，并振臂高呼： “我肥！我坚强”！,内 容 第一节 脂质的构成

2、、功能及分析 第二节 脂类的消化和吸收 第三节 甘油三酯代谢 甘油三酯合成代谢（甘油一酯途径，甘油二酯途径） 甘油三酯分解代谢（脂肪的动员,脂酸的b-氧化,脂酸的其他氧化方式，酮体的生成、 利用和调节） 脂酸的合成代谢(软脂酸的合成部位,原料及反应过程,乙酰CoA羧化酶,脂肪酸链的延长,不饱和脂酸的合成,脂肪酸的合成调节) 第四节 磷脂代谢 甘油磷脂代谢(组成,分类及结构,合成部位,原料及辅因子,合成基本过程如甘油二酯途径,CDP-甘油二酯途径及降解) 鞘磷脂代谢(化学组成及结构) 第五节 胆固醇的代谢 胆固醇合成:部位,原料,辅因子;基本过程，甲羟戊酸的合成,限速酶及调节 胆固醇的转化 第六

3、节 血浆脂蛋白代谢 血脂(概念及主要血脂的正常含量) 血浆脂蛋白的分类,组成及结构(分类,组成特点,双性a-螺旋) 载脂蛋白(分类,主要载脂蛋白的功能) 血浆脂蛋白代谢(各类脂蛋白的来源及主要功能),定义:脂质(lipids)是脂肪和类脂的总称。 分类：脂肪(fat): 三脂酰甘油(triacylglycerols) 又称甘油三酯(triglyceride),第一节脂质的构成、功能及分析,类脂(lipoid): 胆固醇(cholesterol, Ch) 胆固醇酯(cholesterol ester, CE) 磷脂(phospholipid, PL)：甘油磷脂 鞘磷脂 糖脂(glycolipid

4、),甘油磷脂,X:胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,鞘脂的化学组成和结构 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类称鞘脂。是具有脂肪族长链的氨基二元醇，具有疏水的长链脂肪烃和2个羟基及1个氨基的极性头。,脂质的分类、含量、分布及生理功能,脂酸定义：一般是无分支的具有偶数碳原子的饱和或不饱和脂肪烃羧酸(开链的一元羧酸)。 通式：CH3(CH2)nCOOH 分类: 根据碳原子数目:短链脂肪酸 ( 20个碳原子) 根据有无双键:饱和脂肪酸:烷酸类 不饱和脂肪酸:单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸,一、脂酸的命名及分类 The classification and nam

5、ing of fatty acids,不饱和脂酸的命名,习惯命名法:常根据碳原子数目、来源或性质命名.如丁酸、油酸、软脂酸等 系统命名法：则要表示出碳原子的数目和双键的位置和数目。 对主链碳原子编号时要根据D编码体系和w或h编码体系。 D编码体系:从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序. w或h编码体系:从脂酸的甲基碳起计算碳原子的顺序. 例如:习惯名:亚油酸 系统名:十八碳二烯酸 ( 18:2, D9, 12 ) ( 18:2, w6, 9 ),脂酸的系统命名法,哺乳动物不饱和脂酸按w（或h）编码体系分族,同族的不饱和脂酸可由其母体代谢产生， -3、-6和-9族多不饱和脂酸在体内彼此不能相互转化。

6、 动物体内只有D4、D5、D8、D9去饱和酶，缺乏D9以上的去饱和酶，只能合成-9及-7系的多不饱和脂酸，不能合成-6及-3系多不饱和脂酸。,常见的不饱和脂酸,第二节 脂质的消化和吸收 digestion and absorption of lipids,脂类消化 条件 1.乳化剂:胆汁酸盐 2.酶类:胰脂酶 (pancreatic lipase) 辅脂酶(colipase) 磷脂酶A2 (phospholipase A2) 胆固醇酯酶(cholesteryl esterase) 部位 主要在十二指肠下段和小肠上段,胆盐在脂肪消化中的作用,脂类消化过程,甘油三酯 胰脂酶 辅脂酶 2-甘油一酯

7、+ 2FFA,磷 脂 磷脂酶A2 溶血磷脂1 + FFA,食物中的脂类 乳化 微团 消化酶 产物 (更小的混合微团),胆固醇酯 胆固醇酯酶 胆固醇 + FFA,任何原因导致胆盐或消化酶减少均可导致脂肪消化不良-脂肪泻,脂类的吸收,部位:十二指肠的下段及空肠上段 中、短链脂酸构成的TG的吸收 甘油三酯 乳化 肠粘膜C 脂肪酶 甘油 + FFA 门静脉 血循环,长链脂酸构成的甘油三酯,在肠内消化吸收后,在肠粘膜C内经甘油一酯合成途径再合成甘油三酯,并且形成乳糜微粒,经淋巴进入血循环.,甘油三酯的消化与吸收,第三节 甘油三酯代谢 Metabolism of triglyceride,主要内容 甘油三

8、酯合成代谢：甘油一酯途径 甘油二酯途径 脂酸的合成代谢：软脂酸的合成部位,原料 反应过程 乙酰CoA羧化酶 脂肪酸链的延长 甘油三酯分解代谢：脂肪的动员 脂酸的b-氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成、利用和调节,甘油三酯的合成代谢,合成部位 肝脏，脂肪组织，小肠 合成原料 来自葡萄糖及食物脂肪 （甘油、甘油一酯、3-磷酸甘油和脂酸） 合成途径 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞） 甘油二酯途径（肝及脂肪细胞）,甘油一酯途径 在肠粘膜细胞内由甘油一酯合成脂肪的途径。 部位:小肠粘膜细胞 原料:来自食物脂肪的消化产物 （2-甘油一酯和脂酸） 酶类:脂酰CoA合成酶和脂酰CoA转移酶 能量消耗:合成1分子

9、甘油三酯消耗2分子ATP (4个高能磷酸键) 运输形式:CM经淋巴入血,脂酰CoA合成酶 HS-CoA+RCOOH RCOSCoA ATP AMP+PPi,甘油一酯途径,1. 脂肪酸的活化,脂酰CoA转移酶,脂酰CoA转移酶,甘油一酯,甘油二酯,甘油三酯,HS-CoA,R2COSCoA,HS-CoA,R2COSCoA,2. 酯化反应,3. 甘油三酯的运输,甘油二酯途径 部位:肝和脂肪细胞 原料:主要来自葡萄糖、 CM 来自食物脂肪的消化产物（甘油和脂酸） 酶类:脂酰CoA合成酶 脂酰CoA转移酶 磷脂酸磷酸酶 能量消耗:合成1分子甘油三酯，消耗3分子ATP (6个高能磷酸键) 运输形式:合成V

10、LDL分泌入血,糖酵解途径,磷酸二羟丙酮,CH2OH CHOH CH2O Pi,CH2OH CHOH CH2OH,甘油激酶：主要在肝脏，其次是肾和肠 脂肪和骨骼肌其活性很低。,TG PL CE,+,apoB100、C,VLDL,肝脏,甘油三酯的运输,脂酸的合成代谢 （一）软脂酸的合成 合成部位 组织：肝、肾、脑、肺、乳腺及 脂肪等组织 细胞：合成在胞液中， 延长在线粒体或内质网,合成原料： 乙酰CoA:主要来自葡萄糖 NADPH：来自磷酸戊糖途径 异柠檬酸脱氢酶催化的反应 苹果酸酶催化的反应 Mn2+ ：乙酰CoA羧化酶的激活剂 ATP、HCO3- 生物素,软脂酸合成的反应过程 1.丙二酰Co

11、A的合成 乙酰CoA羧化酶（acetyl CoA carboxylase） 存在于胞液中，催化乙酰CoA羧化成丙二酰 CoA，是脂酸合成的限速酶。 辅基：生物素 激活剂： Mn2+ 形式存在： 单体：分子量4万，无活性 多聚体：有活性，10-20个单体，分子量60-80万,乙酰CoA 羧化: 酶-生物素+HCO3- +ATP酶-生物素-CO2 +ADP+Pi 酶-生物素-CO2 +乙酰CoA酶-生物素+丙二酰CoA 总反应: HCO3- +ATP +乙酰CoA丙二酰CoA +ADP+Pi,2.脂酸合成 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸是一个重复加成的反应过程,每次延长2个碳原子.16碳的

12、软脂酸合成需经过连续7次重复的加成反应.各种生物脂酸合成的基本过程相似. 部位：细胞浆 催化酶：脂酸合成酶,脂肪酸合成酶 大肠杆菌中是7种酶蛋白和ACP聚合在一起构成多酶体系 1.乙酰转移酶(acyl transferase, AT) 2. 丙二酰基转移酶(malonyl transferase, MT) 3. b-酮脂酰合成酶(contract enzyme, CE) 4. b-酮脂酰还原酶(ketoacyl reductase, KR) 5. 脱水酶(dehydrase, DH) 6. a, b-烯脂酰还原酶(enoyl reductase, ER) 7. 硫酯酶(thiol estera

13、se, TE),高等动物是7种酶蛋白在一条多肽链上,由一个基因所编码属多功能酶,ACP,Ser,CH2,O,HOP=O,O,CH2,CH3CCH3,CHOH,C=O,HN,C=O,HN,(CH2)2,4 磷 酸 泛 酰 氨 基 乙 硫 醇,(CH2)2,泛酸,乙 硫 醇,HS,ACP：酰基载体蛋白由77个氨基酸残基组成. 36位的丝氨酸残基连有4磷酸泛酰氨基乙硫醇，是脂酰基的载体。,* 软脂酸的合成过程,* 转 位,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至 E1-半胱-SH（CE上）,软脂酸的合成总图,脱水酶,（二）脂酸碳链的延长 1.内质网脂酸碳链的延长酶系 丙二酰CoA为二碳单位的供给体

14、NADPH+H+供氢 合成过程与软脂酸相似 丙二酰CoA和软脂酰CoA缩合 （缩合、加氢、脱水、再加氢） 区别是脂酰基连在CoASH上进行反应，而不是ACP为载体。 脂肪酸碳链可延长至24碳，但以18碳的硬脂酸为最多。,2.线粒体脂酸碳链的延长酶系 乙酰CoA为二碳单位的供给体 NADPH+H+供氢 合成过程与b-氧化的逆反应相似 底物：乙酰CoA和软脂酰CoA 缩合：b-酮硬脂酰CoA 还原：b-羟硬脂酰CoA 脱水：a、b-硬脂烯酰CoA 还原：硬脂酰CoA 区别是脂酰基连在CoASH上进行反应，而不是ACP为载体。 脂肪酸碳链可延长至24或26个碳原子，但以18碳的硬脂酸为最多。,(四)

15、脂酸合成的调节 1. 对乙酰CoA羧化酶的别构调节 别构抑制剂:脂酰CoA (脂代谢增强） 别构激活剂:柠檬酸,异柠檬酸(糖代谢增强）,2.乙酰CoA羧化酶的共价调节 胰高血糖素:使(AMP)蛋白激酶A(PKA)活性 乙酰CoA羧化酶磷酸化 乙酰CoA羧化酶失活 脂酸合成 胰岛素:使蛋白磷酸酶 乙酰CoA羧化酶去磷酸化 乙酰CoA羧化酶复活 脂酸合成,甘油三酯的分解代谢,脂肪动员 定义：储存在脂肪细胞中的脂肪，被逐步水解为游离脂酸及甘油并释放入血以供其它组织氧化利用，该过程称为脂肪的动员. 关键酶：激素敏感性甘油三酯脂肪酶 （hormone-sensitive triglyceride lipase, HSL）,脂解激素 能促进脂肪动员的激素。如肾上腺素、胰高血糖素，ACTH及TSH.,抗脂解激素 抑制脂肪的动员，对抗脂解激素的作用，如胰岛素、前列腺素E2及烟