《生物化学脂类代谢》ppt课件

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1、第十章 脂类代谢,一、脂类概述,1. 概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。,2. 分类,脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯） 类脂,磷脂 糖脂 异戊二烯酯,甾醇 萜类,甘油磷脂 鞘氨醇磷脂,卵磷脂 脑磷脂,脂肪酸,甘油三酯,3分子脂肪酸1分子甘油,甘油磷脂,由甘油、脂肪酸、磷酸组成磷脂, 甘油磷脂的结构类型,细胞结构的重要组成成分 能量储存形式 激素与信使的前体,储存能量多 高的疏水性 化学性质稳定,3 生理功能,4. 脂类的消化和吸收,胆汁酸盐,胆固醇酯酶,磷脂酶A2,胰脂酶,磷脂,脂肪酸、溶血磷脂,胆固醇酯,脂肪

2、酸、游离胆固醇,脂肪酸、一酰甘油,脂肪,乳化微团,重新酯化成 甘油三酯等,载脂蛋白,乳糜微粒,淋巴,血液,二 油脂的分解代谢,必须被乳化 必须有转运蛋白参与 必须被激活,油脂的水解和产物去向,甘油直接运送至肝和肾脏，经甘油激酶的作用转变为3-磷酸甘油进入糖代谢； 脂酸由血浆中的清蛋白运送 至全身组织进行代谢。,（一）、甘油的代谢,在肝脏中完成,甘油的代谢去向,脂肪细胞缺乏甘油激酶不能利用甘油，随血液回到肝脏： 1.变为-磷酸甘油，与活化的脂肪酸合成脂肪； 2. 变为-磷酸甘油，生成磷酸二羟丙酮（DHAP），参与酵解； 3. 变为-磷酸甘油，生成DHAP，参与糖原异生 。,肝、肌肉组织最活跃。脑

3、组织除外。,亚细胞：胞液、线粒体,1. 部 位,2. 过 程：脂酸的活化 脂酰CoA的生成 脂酰CoA进入线粒体 脂酰CoA的-氧化,（二）、脂肪酸- 氧化,FA的分解氧化是从羧基端-碳原子，碳链逐次断裂下一个2C单位,Knoop实验(1904)用苯环标记 末端的偶数或奇数脂肪酸饲喂狗， 然后分析其尿中的代谢产物,1.脂肪酸的活化, 脂酰 CoA 的生成（胞液）,脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。,2. 脂酰CoA进入线粒体,中、短链FA可直接穿过线粒体内膜 长链FA须经特殊的转运机制才可进入线粒体内，即肉碱(L-c

4、arnitine)转运。,脂肪酸通过脂酰肉碱/肉碱 运输体进入线粒体,转运相关酶,脂酸-氧化的限速酶,3.脂肪酸的-氧化,脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。,（1） 脱氢,（2）水化,2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。,（3）再脱氢,L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。,（4）硫解,在-酮脂酰CoA硫解酶催化下， -酮脂酰CoA与CoA作用， 硫解产生 1分子乙酰CoA和比 原来少两个碳原子的脂酰C

5、oA。,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,肉碱转运载体,线粒体膜,（5）-氧化的能量代谢,脂肪酸仅需活化一次，消耗1 ATP的两个高能磷酸键， 氧化产生的acetyl-CoA进入TCA，最终生成H2O和CO2， 每一次-oxidation循环产生1 acetyl-CoA、1 FADH2和1 NADHH+。 以软脂酸为例，7次循环产生8 acetyl CoA、 7FADH2和7（NADHH+) 产ATP总计：8 10 + 7 (1.5 + 2.5) 2 = 106(ATP)。,脂肪酸-氧化,脂肪酸 -氧化小结,1脂肪酸仅需活化一次

6、，消耗1ATP的两个高能磷酸键，活化的酶在线粒体膜外； 2脂酰 CoA（长链）需经肉碱运输才能进入线粒体内，有肉碱转移酶I和II； 3所有脂肪酸 -氧化的酶都是线粒体酶； 4. -氧化的能量代谢，氧化产生的乙酰CoA 进入TCA，最终生成H2O和CO2，每一次循环产生1 乙酰CoA、1FADH2和1(NADH+H+)。,(三)、不饱和脂肪酸的分解,不饱和脂肪酸同样需要活化和转运才能进入线粒体氧化，在遇到不饱和双键前进行常规的-氧化， 若遇顺式双键，必须异构为反式异构物、或底物为D(-)-构型需经差向异构生成L-型异构体，才能继续-氧化，需要异构酶和还原酶。,自然界中有少量的奇数碳脂肪酸，在氧化

7、时首先按照-氧化的方式进行氧化，最终产生丙酰CoA。 奇数碳原子的脂肪酸代谢最终就是丙酰CoA或丙酸的代谢,（四）、奇数碳脂肪酸的氧化,乙酰CoA的去向主要有两条途径 进入TCA，最终生成CO2和H2O，合成大量的ATP（肌肉细胞） 生成酮体参与代谢（肝、肾细胞），形成乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。,（五）、酮体代谢,1.酮体的形成,2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1分子的CoA-SH。,Step 1,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,Step 2,乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMG CoA）

8、， 并释放1分子CoASH。,乙酰乙酰CoA,羟甲基戊二酸单酰CoA,Step 3,HMG CoA在HMG CoA裂解酶 催化下裂解生成乙酰乙酸和 乙酰CoA。,乙酰乙酸在线粒体基质内-羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成-羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。,乙酰乙酸,丙酮,-羟丁酸,羟甲基戊二酸单酰CoA,2.酮体的分解,在肌肉、脑及肾上腺中，-羟丁酸、乙酰乙酸作为燃料分解,-羟丁酸,乙酰乙酸,-酮酰-CoA转移酶,硫解酶,琥珀酰-CoA,脂肪酸,-氧化,酮体代谢,供能,供能,肝细胞,3. 酮体生成的调节,（1） 饱食及饥饿的影响,饥 饿,脂肪动员,脂肪酸,胰高血糖素等 脂解激素,酮体

9、生成,脂酸氧化,脂肪动员,饥 饿,胰高血糖素等 脂解激素,脂肪动员,饥 饿,胰高血糖素等 脂解激素,饥 饿,酮体生成,饥 饿,脂酸氧化,酮体生成,饥 饿,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,糖代谢 旺盛， 脂肪酸主要生成甘油三酯及磷脂,糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。,（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,竞争性抑制肉碱脂酰转移酶 ，抑制脂酰CoA进入线粒体，脂酸氧化减弱，酮体生产减少。,4、生理意义,饥饿、糖尿病时,脂肪动员加强,酮体生成过多，超出肝外组织利用能力,酮血症(ketonemia) 酮尿症(ketonuria) 酮症酸中毒等,酮体是脑组织的重要能源物质,复习 ：一、甘油

10、三酯的分解代谢,脂肪动员,甘油（glycerol) 脂肪酸(fatty acid),（二）甘油(glycerol)的氧化,甘油激酶,（三）脂肪酸- 氧化,脂肪酸的活化（胞液）,脂酰CoA进入线粒体,脂肪酸的-氧化（线粒体）,乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）,1、脂肪酸的活化,转运相关酶,脂酸-氧化的限速酶,3、脂肪酸的-氧化,脱氢,加水,再脱氢,硫解,（四）酮体(ketone bodies)的生成和利用,酮体：脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的 乙酰乙酸(acetoacetate) -羟丁酸(-hydroxybutyrate) 丙酮(acetone) 原料：乙酰CoA 部位：肝（线粒体）,

11、乙酰乙酸,丙酮,-羟丁酸,1、肝内生酮,key enzyme,2、肝外利用,(-hydroxybutyrate),(acetoacetate),(acetoacetyl CoA,第二部分甘油三酯的 合成代谢,甘油三酯 （肝脏、脂肪组织）,磷酸甘油,脂肪酸,甘油的磷酸化,乙酰CoA,糖代谢,磷酸二羟丙酮,脂肪酸的合成代谢,1.部位： 组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长,2 饱和脂肪酸的合成,脂肪酸合成的主要途径，胞质中进行，原料为乙酰CoA，产物是长链脂肪酸（多为软脂酸）。 反应还需：酰基载体蛋白ACP, ATP, NA

12、DPH和Mn2+等。 合成中只有一个C2物以乙酰CoA参与整个合成过程，其余延伸的C2物均以丙二酸单酰CoA形式参与反应。,1.乙酰CoA的穿膜转运：,柠檬酸穿梭系统 肉碱转运（次要）,乙酰CoA,柠檬酸,P259,合成,柠檬酸-丙酮酸循环（citrate pyruvate cycle）,2、乙酰CoA的活化,CH3-CoSCoA + CO2,乙酰CoA羧化酶,生物素 Mn2+,HOOC-CH2-COSCoA,ATP,ADP+Pi,(malonyl CoA),key enzyme,乙酰CoA,丙二酰CoA,(acetyl CoA),2.丙二酸单酰CoA的形成,乙酰CoA羧化酶,丙二酸单酰CoA

13、,乙酰CoA,羧化酶,转羧酶,生物素载体蛋白,乙酰-CoA羧化酶催化的反应,生物素羧化酶,转羧酶,是脂肪酸合成的限速步骤,酰基载体蛋白 acyl carrier protein （ACP）,3.脂肪酸的生物合成,脂肪酸合酶复合体,七个酶的作用： 1 .乙酰 CoA：ACP 转酰酶(AT)(催化脂酰基转移) 2. 丙二酸单酰CoA：ACP 转酰酶(MT)（催化丙二酰基转移） 3.-酮酰-ACP 合酶(KS)（催化脂酰基与丙二 酰基缩合） 4. -酮酰-ACP还原酶(KR)（催化酮基还原为羟基） 5. -羟酰-ACP 脱水酶(HD)（催化脱水） 6. 烯酰-ACP 还原酶(ER)（催化双键还原）

14、7. 脂酰-ACP硫酯酶 (催化释放脂肪酸),细菌和植物-7个多肽,酵母菌-2个多肽,脊椎动物-1个多肽,（1）启动,ACP转移酶,乙酰和酶复合物,（2）装载,丙二酸单酰-CoA-ACP转移酶,(3)缩合,-酮脂酰-ACP合酶,乙酰乙酰ACP,（4）还原,-酮脂酰-ACP还原酶,D- 羟丁酰ACP,（5）脱水,，- 反式-丁烯酰ACP,D- 羟丁酰ACP,- 羟脂酰-ACP脱水酶,（6）再还原,，- 反式-丁烯酰ACP,烯脂酰ACP还原酶,丁酰-ACP,（7）转移与释放,丁酰-ACP,缩合、还原、 脱水、再还原重复加成过程,软脂酸合成过程,软脂酸合成总反应,由1分子乙酰CoA与7分子丙二酸单酰

15、CoA形成 经过7次循环的缩合和还原反应 总反应： 8乙酰 CoA + 7ATP + 14NADPH + 14H+ 软脂酸+8HSCoA+6H2O+7ADP+7Pi+14NADP+,（二）C链延长,P265,线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。 内质网脂肪酸延长酶系 软脂酰CoA为底物，用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，与软脂酸合成的最后一轮回相同。,（三）不饱和脂肪酸的合成,脂肪酸的合成酶系只能合成饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸的合成需要一个去饱和酶系,饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸,双键位置： 9,哺乳动物缺乏9位以外的去饱和酶系，亚油酸和亚麻酸是必需氨基酸。,磷酸甘油的合成,1、主要来自糖代谢,3-磷酸甘油脱氢酶,NADH+H+,NAD+,甘油激酶,ATP,ADP,dihydroxyacetone phosphate,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,glycerol phosphate,glycerol,甘油,2、甘油的磷酸化,（四）甘油三酯的合成,部位：肝、脂肪组织,直接原料：-磷酸甘油、脂酰CoA,主要来自糖代谢,脂肪的合成过程,磷酸甘油,磷脂酸,甘油二酯,甘油三酯,小结,了解脂类的消化、吸收和转运 理解和掌握饱和偶数脂肪酸的-氧化的概念、反应场所、反应过程及能量计算方法。 理解酮体