[生物学]脂类代谢

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1、脂 类 代 谢,第七章,脂 类 概 述,脂肪和类脂总称为脂类(lipid),脂肪 (fat)： 三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯 (triglyceride, TG),类脂(lipoid)： 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂 (sphingolipids),分类,定义,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X = 胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、 肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三脂,X =

2、胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,脂类的分类、含量、分布及生理功能,游离脂肪酸（脂酸）的来源,自身合成 以脂肪形式储存，需要时从脂肪动员产生，多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。,食物供给 包括各种脂酸，其中一些不饱和脂 肪酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。,* 必需脂肪酸 亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂肪酸。,分布:脂肪组织,皮下、大网膜、肠系膜等处,构 成“ 脂库” 。 含量:受营养、体力活动情况影响可变脂, 占成年男性体重的1020%。 生理功能: 储能供能:完全

3、氧化释放37.7 kJ/g (9.1千卡)能量(空腹时,供应50%以上能量;禁食3天,供应85%的能量); 保护组织和器官； 促进脂溶性维生素的吸收利用； 提供必需脂肪酸(亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等)。,脂肪的分布与生理功能,类脂的分布与生理功能,分布：各种组织，神经系统最多。 含量：相对稳定固定脂，占体重的5%。 生理功能： 作为生物膜的基本组成成分，维持生物膜的正常结构与功能； 构成神经髓鞘，维持神经传导； 参与脂蛋白合成,有利于脂肪的运输； 胆固醇可转化成激素、维生素D等物质,不饱和脂酸的分类及命名 The Classification and Naming of Unsaturate

4、d Fatty Acids,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,编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 或n编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,系统命名法 标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,不饱和脂酸命名,常 见 的 不 饱 和 脂 酸,脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,脂类的消化,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,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

5、+ 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。,脂类的吸收,部 位 十二指肠下段及空肠上段,方式,脂肪的分解代谢 三种脂肪酶激素敏感脂酶,CH2O OCH CH2O,C R1,R2C,O,-C - R1,O,O PO OH,X,磷脂酶A2,磷脂酶A1,磷脂酶C,磷脂酶D,O,磷脂酶,磷脂酶B被认为是 磷脂酶A1及A2的混合物,脂肪的分解代谢,一、甘油的氧化,储存在脂肪细胞中的脂肪

6、，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血以供其他组织氧化利用的过程，称为脂肪动员。,CH2OH （ 肝、肾、肠）甘油激酶 CH2OH HOCH HO CH CH2OH ATP ADP CH2O P 甘油 甘油-3-磷酸,NAD+,NADH+ + H+,CH2OH C O CH2O P,二羟丙酮磷酸,糖酵解,甘油磷酸脱氢酶,糖,丙酮酸,三羧酸循环,CO2 + H2O（净生成22ATP）,二、脂肪酸的-氧化作用 概念：脂肪酸的氧化分解是从羧基端的-碳原子开始, 经系列反应以乙酰CoA形式移去二碳单位而逐步被降解, 该过程称作脂肪酸的-氧化,试验证据： 1904年Franz Knoop根据用苯

7、环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，提出了-氧化学说。,（一） 饱和偶碳脂肪酸的-氧化作用,1. 脂肪酸的活化（激活）胞液,在脂酰CoA合成酶（硫激酶）催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA,2、脂酰CoA由线粒体膜外至膜内的转运肉 毒碱的作用 短或中长链的脂酰CoA（10个碳原子以下）可容易地透过线粒体内膜，但长链脂酰CoA需一个特殊的运送机制方可进入内膜。 载体：肉毒碱 （carnitine）,肉毒碱 （L- -羟 - - 三甲氨基丁酸）,肉毒碱脂酰转移酶（内膜外侧） 肉毒碱脂酰转移酶（内膜内侧）,功能：运载脂酰CoA进入线粒体( 线粒体膜 ),肉 毒 碱,3. 脂肪酸-氧化的反应过

8、程 4步循环 脂酰CoA RCH2CH2CO-SCoA 2-反-烯脂酰CoA RCH CHCO-SCoA L(+)-羟脂酰CoA RCH CH2CO-SCoA -酮脂酰CoA RC CH2CO-SCoA RCO-SCoA CH3CO-SCoA 脂酰CoA ( 少2C ) 乙酰CoA, ,OH,脱氢 FADH2,水化 H2O,O,脱氢 NADHH,硫解,（1）脱氢,2-反-烯脂酰CoA,脂酰CoA脱氢酶, FAD,脂酰CoA, R-CH2 - CH2C-SCoA,|, R-CH=CH-C-SCoA,|, FADH2,（2）水化,L-(+)-羟脂酰CoA,烯脂酰CoA水化酶：专一性强，只催化反式2

9、 不饱和脂酰CoA加水，形成L-(+)-羟脂 酰CoA, R-CH=CH-C-SCoA,|, H2O,OH O R-CH-CH2CSCoA,烯脂酰CoA水化酶,2-反-烯脂酰CoA,（3） 再脱氢,-酮脂酰CoA,L-(+)- -羟脂酰CoA 脱氢酶,L-(+)-羟脂酰CoA,OH O R-CH-CH2CSCoA, NAD+,O O R-C-CH2CSCoA, NADH+H+,L-(+)- -羟脂酰CoA 脱氢酶： 立体异构专一性酶， 正常底物为L-(+)-羟脂酰CoA,（4）硫解,+ HSCoA,脂酰CoA 乙酰CoA,(少2C),-酮脂酰CoA硫解酶,-酮脂酰CoA,O O R-C-CH2

10、CSCoA,O R-CScoA,O CH3CSCoA,|,|,氧化的生化历程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,脂酰CoA在线粒体基质中进行氧化分解。 每进行一次-氧化, 需经脱氢、水化、再脱氢和硫解4步反应, 同时释放出1分子乙酰CoA。 反应产物：比原来的脂酰CoA减少2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。

11、,线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大阶段,4、脂肪酸-氧化的能量生成 以软脂酸 C15H31COOH 为例 净生成ATP 消耗: FA活化 产生: 7 FADH2 7 NADH+H+ 8 乙酰CoA,129,- 2,2 7 = 14,3 7 = 21,12 8 = 96,按新的理论值计算-氧化过程中能量的释放,净生成：108 2 = 106 ATP,例：软脂酸,7次-氧化,8 乙酰CoA,CH3(CH2)14COOH,7 NADH,7 FADH2,10 ATP ,2.5 ATP ,1.5 ATP ,108 ATP,（二）不饱和脂肪酸的氧化 1. 方式：脂肪酸的-氧化 2. 特点：几乎所有生物体的不饱

12、和FA，双键一般在第9位及第9位后，两个双键间隔一个碳原子（即一个亚甲基-CH2-），形成非共轭系统，且其结构一般是顺式双键（饱和FA氧化产生的双键为反式 ）。 含一个双键，氧化时就少生成 1分子FADH2 ,即少生成 2 分子（1.5分子）ATP。,3. 单烯和多烯脂肪酸的氧化 （1）单烯酸需 烯脂酰CoA异构酶 （2）多烯酸需 烯脂酰CoA异构酶 2,4-二烯脂酰CoA还原酶,油酸：十八碳单不饱和脂肪酸（ 9 18:1） 亚油酸：十八碳双不饱和脂肪酸（ 9,12 18:2）,油酰基的氧化作用,油酰基CoA（ 9 18：1）,CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoA,6C

13、H3-CO-CoA,-氧化,三次循环,烯酯酰CoA异构酶,烯酯酰CoA水化酶,再开始-氧化,多不饱和脂肪酸的氧化,（一）奇数碳脂肪酸的氧化 1. 方式： -氧化 2. 产物：乙酰CoA和丙酰CoA 3. 丙酰CoA的去路,三、脂肪酸氧化的其他途径,D-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,丙酰-CoA羧化酶,甲基丙二酰CoA变位酶,CO2 + ATP + H2O生物素,B12辅酶,丙酰-CoA,L-甲基丙二酰CoA,甲基丙二酰CoA表异构酶 （消旋酶）,（二）脂肪酸的-氧化 脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上, 分解出CO2, 生成比原来少一个碳原子的脂肪酸, 这种氧化作用称为-氧化作用。 1. 特点：

14、每次氧化少1个碳单位 2. 酶：单加氧酶,（三）脂肪酸的-氧化 脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟基, 继而再氧化成羧基, 从而形成,-二羧酸, 再从两端同时进行-氧化降解脂肪酸。 -氧化在内质网中发生,四、酮体的生成和利用 （一）酮体（ketone body） 脂肪酸在肝脏中经 -氧化所生成的乙酰CoA,可在酶的催化下转变成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，这三种物质统称为酮体。,（二）酮体的生成 1、部位：肝线粒体 2、原料：乙酰CoA 3、反应： 3分子乙酰CoA缩合、裂解出三 种酮体物质 4、限速酶： HMG-CoA合成酶 （- 羟- 甲基戊二酰辅酶A合成酶）,酮体的生成肝脏,羟甲基戊二酸

15、单酰CoA（HMGCoA）,脂肪酸,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMG-CoA合成酶,CH3COSCoA,CoASH,-氧化,CoASH,FA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMG-CoA 乙酰乙酸 -羟丁酸 丙酮,酮体生成,HMG-CoA 合成酶,- 羟- 甲基戊二酰辅酶A合成酶,（三）酮体的氧化利用肝外组织利用酮体作 为燃料 1、肝外组织心、肾、脑、骨骼肌等(线粒体 ) 2、酶： 琥珀酰辅酶A转硫酶 乙酰乙酸硫激酶,酮体的氧化肝外组织,乙酰乙酰CoA,硫解酶,转移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羟丁酸,琥珀酸,FA