生物化学-脂代谢【课件】

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1、,第十章 脂代谢,脂肪的分解代谢和合成代谢,磷脂的分解代谢和合成代谢,胆固醇的合成代谢,酮体,脂肪的合成,主要内容,概念：,脂类是生物体内一切可溶于脂溶性溶剂的有机化合物。 种类： 脂肪 甘油三酯（中性脂肪） 、脂肪酸、脂肪烃等 类脂: 磷脂、糖脂、固醇等,功能：,储能及氧化供能：量大、产能多； 机体保护作用； 生物膜的重要结构组分； 具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质； 有识别、免疫等重要生理作用,一、脂类的消化、吸收和转运,（一）脂类的消化（脂类的酶水解）,脂肪：胰脂肪酶，酯酶，胆汁酸盐，共脂肪酶（colipase）。,胆固醇酯：胆固醇酯酶。,磷脂：磷脂酶。,主要在肠道：近中性、胆汁盐

2、；乳化脂肪为微胶粒,（二）脂类的吸收：,被吸收的甘油、FA和-甘油-酯在小肠粘膜细胞 内重新合成脂肪。,脂肪+少量磷脂和胆固醇乳糜微粒（chylomicron）,胆固醇或胆固醇酯：胆汁酸盐，脂蛋白。 磷脂：胆汁酸盐。,吸收,（三）脂类的转运：,脂蛋白,（四）储存：,脂肪库 在肠系膜和皮下结缔组织。 脂肪动员：饥饿、机体需能时,二、脂肪的分解代谢,（一）甘油的分解代谢,基本上是糖的分解代谢,-氧化： 1904年F.Knoop实验证明：脂肪酸的氧化在肝脏中逐步进行，每次从羧基端断下一个二碳物（C2），即位碳原子首先氧化，此称为。,细胞质中进行,A. 脂酸的活化,在线粒体外进行。 在脂肪酸硫激酶(F

3、AAthiokinase，又称Acyl CoA合酶)作用下，需ATP和Mg 2+ 形成一个高能硫酯键消耗2个高能磷酸键。,B. 脂酰CoA的转运,从细胞质转运到线粒体中,rate-limiting step for oxidation of FAs,通过移位酶，脂酰-SCoA与肉毒碱结合成的脂酰肉碱进入线粒体内膜，反应可逆。,经历脱氢、水化、再脱氢、硫解4步重复反应。,C. 脂酸的-氧化途径,脂酰基的氧化,脂酰-SCoA脱氢酶催化，在 C2 - C3 间 生成双键 2 -反-烯脂酰-SCoA,加水,2 -反-烯脂酰-SCoA在其水合酶作用下生成-羟脂酰-SCoA,脱氢,-羟脂酰-SCoA脱氢酶

4、催化生成-酮脂酰-SCoA，辅酶为NAD+。,硫解,在硫解酶作用下， 形成乙酰-SCoA和 比原脂酰-SCoA少2个C的脂酰-SCoA,-氧化的要点：,脂肪酸活化需消耗1个ATP的二个高能键，在线粒体外。 脂酰-SCoA需经肉碱携带进入线粒体。 所有脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶。 -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。,脂酸-氧化所产生的能量,脂肪酸活化：-2ATP,一轮-氧化： 1FADH2， 1NADH， 1乙酰CoA (2ATP) (3ATP) (TCAcycle: 12ATP),棕榈酸（i.e.软脂酸 C15H31CO

5、OH）彻底氧化产生？ATP,净生成：1312 = 129个ATP/1分子软脂酸 即1mol /L软脂酸氧化可产生129mol/L的ATP。,2不饱和脂酸的氧化,特点：需另加酶处理双键外，催化双键移位使底物符合-氧化要求的2-反式，其余氧化同上。所含H原子少,氧化产生的ATP数目比相同碳原子数的饱和脂肪酸产生的ATP数目少。,烯脂酰CoA异构酶,烯脂酰CoA异构酶,2，4二烯脂酰CoA还原酶,3，2-烯脂酰CoA异构酶,3奇数碳原子脂酸的氧化,奇数FA,n CH3COSCoA,CH3CH2COSCoA,-OX,甲基丙二酸单酰途径,甲酰CoA,甲酰CoA羧化酶,D-甲基丙二酸单酰CoA,甲基丙二酸

6、单酰CoA消旋酶,L-甲基丙二酸单酰CoA,甲基丙二酸单酰CoA变位酶,琥珀酰CoA,L-甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,4脂酸的其他氧化途径,-氧化：,存在：首先在植物中观察到，但在动物组织，特别是脑组织中也 存在-氧化。在细胞微粒体中含-氧化必需的-羟酸氧化脱羧酶系,要点,意义：带甲基的支链FA、奇数FA或过分长的长链FA,-氧化:,1932年Verkade等人发现11碳脂肪酸在体内可产生C11、C9、C7的二羧酸，即-碳原子被氧化，故称为-氧化。 此在肝脏微粒体和利用石油的细菌中发现。,脂肪,甘油:,脂酸:,按糖分解代谢 进行,有不同的代谢途径 （其中最重要的是-OX）,产生大量CH

7、3COSCoA,乙酰CoA的去路,（三）酮体的生成和利用,1. 酮体的生成,乙酰乙酸,-羟丁酸,丙酮,乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,-羟-甲基戊二酸单酰CoA,乙酰乙酸,乙酰CoA,乙酰硫解酶,乙酰乙酸,-羟丁酸,丙酮,-羟丁酸脱氢酶,2酮体的利用,D-羟丁酸,D-羟丁酸脱氢酶,乙酰乙酸,-含氧酸 ： CoA转移酶,乙酰乙酰CoA,硫解酶,病理： 糖尿病人，乙酰乙酸形成速度分解， 血中出现大量酮体。,3）肝的作用：,肝细胞线粒体中有生酮作用的所有酶， 乙酰CoA时，酮体为肝的正常代谢产物； 肝中氧化酮体的酶活低，故酮体入血到肝外组织。,4）酮体的利用：,在心、肾、脑、骨骼肌中进行。

8、乙酰乙酸乙酰乙酰CoA 乙酰CoA -羟丁酸乙酰乙酸 乙酰CoA 丙酮 丙酮酸 糖异生 在这些细胞中，酮体进一步分解成 乙酰CoATCA，产生ATP。,3、酮体的作用：,1）是肝输出能源的一种形式； 2）酮体是小分子，溶于水，可通过血脑屏 障和毛细血管，是肌肉、脑、心、肾的 能源分子； 3）正常血液中0.3-5mg/dl，体内可分解之； 饥饿、糖尿病时，脂肪动员，酮体，引 起酮症酸中毒。,三、脂肪的合成代谢,（一）脂酸的生物合成,饱和脂酸:,1胞浆中饱和脂酸的生物合成（丙二酸单酰CoA途径）,棕榈酸中碳原子的来源：,（1）乙酰CoA的转运,柠檬酸丙酮酸循环,（2）丙二酸单酰CoA的形成,乙酰C

9、oA羧化酶多酶复合物包括三个组分：,1. 生物素羧基载体蛋白（BCCP） 或生物素载体蛋白（BCP）,2. 生物素羧化酶（BC）,3. 羧基转移酶（CT）,（3）由丙二酸单酰CoA合成饱和脂酸,总反应式 :,脂肪酸合酶复合物（fatty acid synthase complex）,6种酶，1种蛋白质,CoA的磷酸泛酰巯基乙胺基,ACP的磷酸泛酰巯基乙胺基,1. AT:乙酰CoAACP转酰基酶 2. KS：-酮脂酰ACP合酶 3. MT：丙二酰CoAACP转酰基酶 4. KR：-酮脂酰ACP还原酶 5. HD：-羟脂酰ACP脱水酶 6. ER：烯脂酰ACP还原酶,ACPSH ：ACP磷酸泛酰巯

10、基乙胺上的SH（中央巯基）,CysSH：-酮脂酰ACP合酶上半胱氨酸的SH（外围巯基）,脂酸的合成：,启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、缩合、还原、脱水、还原,加氢,启动,脱水,加氢,装载,缩合,经7轮cycle合成了棕榈酰-S-ACP,CH3(CH2)14CO-S-ACP,硫酯酶,CH3（CH2）14COOH+ACP-SH,硫解酶,CH3(CH2)14COSCoA+ACP-SH,+H2O,+ CoA,脂酸合成总结,脂酸合成和脂酸降解的比较,脂酸合成的调节,（1）乙酰CoA+OAACit胞浆,FA合成的第一个关键反应,（2）丙二酸单酰CoA的形成（乙酰CoA羧化酶催化）,FA合成的第二个关键反

11、应 ，是FA合成的限速反应。,乙酰CoA羧化酶的别构调节和激素调节,真核生物:,（3）FA的合成需要NADPH，NADPH主要来自糖代 谢的戊糖磷酸途径,奇数碳原子脂酸：丙酰CoA作引物（起始物） 带支链的脂酸：异丁酰CoA作引物（起始物）,2线粒体和内质网中脂酸碳链的延长,线粒体酶系延长脂酸的途径:,基本上是-氧化的逆转,-OX,线粒体酶系,脂酰CoA,脱氢,脱氢,硫解,加氢,脱水,加氢,缩合,加水,内质网酶系延长脂酸途径：,可延长饱和FA，也可延长不饱和FA。 引物：脂酰CoA 2C单位：来自丙二酸单酰CoA 载体：CoA,3不饱和脂酸的合成,重要的不饱和脂酸：,油酸（十八碳-烯酸），18

12、:1 9,一个双键的脂酸：,二个、三个、四个双键的脂酸：,花生四烯酸（二十碳四烯酸），20:4 5,8,11,14,亚油酸（十八碳二烯酸），18:2 9,12,亚麻酸（十八碳三烯酸），18:3 9,12,15,（必需脂酸）,氧化脱氢途径 -氧化、脱水途径,（二）甘油磷酸的合成,（三）脂肪的合成,四、磷脂的代谢（phospholipids metabolism）,（一）甘油醇磷脂的分解代谢,A1：FA，2-脂酰甘油磷酰胆碱（溶血卵磷脂）,A2：FA，1-脂酰甘油磷酰胆碱（溶血卵磷脂）,C： 二脂酰甘油，磷酰胆碱,D： 磷脂酸，胆碱,（二）甘油醇磷脂的合成代谢,合成甘油醇磷脂首先要合成磷脂酸，然后

13、由磷脂酸合成甘油醇磷脂需要CTP。,合成甘油醇磷脂有二个关键物质：磷脂酸，CTP。,甘油磷脂的合成,1.合成部位：,2.合成原料：,甘油、脂肪酸、磷酸盐、 胆碱、 乙醇胺,丝氨酸、食物,食物或脂肪分解,CTP、ATP、丝氨酸、肌醇等,全身各组织，肝、肾、肠最活跃。,磷脂酸,磷脂酰胆碱（卵磷脂）的合成,（1）从头合成途径,adoMet 即 s-Adenosylmethionine : S-腺苷甲硫氨酸,磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,（2）节约利用途径（补救途径）,磷酯酰乙醇胺的合成 磷酯酰丝氨酸的合成,磷脂酰胆碱的合成,HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2N+(CH3)3,CDPOCH2CH2N

14、H2,CDPOCH2CH2N+(CH3)3,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,3.合成过程,甘油二酯途径 :,磷脂酸,1，2-甘油二酯,CDP-胆碱,磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰 丝氨酸,磷酸乙醇胺转移酶,：磷脂酰 ：乙醇胺丝氨酸转移酶,CDP-乙醇胺,CDP-甘油二酯途径 :,磷脂酸,CDP-甘油二酯,磷脂酰丝氨酸,二磷脂酰甘油,磷脂酰肌醇,合成酶,五、固醇的代谢,（一）胆固醇的生物合成,胆固醇的生物合成,(一)合成部位,全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。,(二)合成原料,乙酰CoA（来自柠檬酸-丙酮酸循环）、NADPH+H+、ATP,(三)合成的基本过程(选讲),包括近30步反应，分3

15、个主要阶段。,乙酰CoA,MVA（二羟甲基戊酸）,IPP（异戊烯焦磷酸酯）,鲨烯,羊毛固醇,胆固醇,?,?,第三阶段,第四阶段,第五阶段,异构、缩合、连接、脱磷酸,折叠、氧化、环化、脱甲基、还原,胆固醇合成的调节,其中HMGCoAMVA是合成胆固醇的关键一步，催化这反应的酶HMG-CoA还原酶是胆固醇合成中的限速酶。,HMGCoAMVA,鲨烯环化,调节点,1HMG-COA还原酶的调节,受胆固醇本身的控制,激素调节： 胰岛素诱导合成、胰高血糖素和糖皮质激素抑制甲状腺素抑制作用大于合成,2固醇载体蛋白（sterol carrier protein, SCP） 在胆固醇合成中的作用,3LDL（低密度脂蛋白）受体参与胆固醇代谢的调控，它抑制了胆固醇的合成。,(二)胆固醇的转化与排泄,胆固醇在体内不能被彻底分解为二氧化碳和H2O，其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3,胆汁酸,维生素D3,胆固醇,孕烯醇酮,皮质酮,孕酮,皮质醇,（糖皮质激素）,醛固酮,（盐皮质激素）,睾丸酮,雌二醇 （性激素）,粪便排出,习题,1.在脂酸氧化循环和糖的三羧酸循环中有哪些类似的反应顺序？ 2.脂酸的从头生物合成和脂酸的-氧化是否互为逆过程?它们之间有什么主要的差别？ 3.生物体彻底氧化1分子软脂酸能产生多少分子ATP？,