页数:126页文件大小:1.33 MB来源: 生物化学ppt课件
本课件讲解脂类作为主要能量储存形式的代谢过程,涵盖脂肪的消化吸收与脂蛋白转运、甘油代谢去路、脂肪酸活化与线粒体穿梭、β-氧化循环与能量计算,以及酮体代谢和脂肪酸从头合成。
Chapter 7 Lipid Metabolism脂代谢
教学要求:本节要点如下。
教学要求(续):本节要点如下。
食物成分含有的能量:下表列出相关数据。
| 食物成分 | 能量(KJ/g干重) |
|---|---|
| 糖 | 16 |
| 脂肪 | 37 |
| 蛋白质 | 17 |
脂类的消化、吸收和转运
脂蛋白
脂肪动员(储脂动用)
7.2脂肪酸和甘油三酯的分解代谢
一、甘油三酯的水解脂肪酶(激素敏感甘油三酯脂肪酶,限速酶)、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都可以激活腺苷酸环化酶,使cAMP浓度升高,促使蛋白激酶A活化,将无活性的脂肪酶磷酸化,转变成有活性的脂肪酶,加速脂解。胰岛素、前列腺素E1抗脂解
甘油三酯水解-1
甘油三酯水解-2
二、甘油代谢在脂肪细胞中,没有甘油激酶,无法利用脂解产生的甘油。甘油进入血液循环,转运至肝脏后被甘油激酶磷酸化,生成3-磷酸甘油醛。
甘油进入糖酵解途
1.β氧化学说1904年,Franz和Knoop用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸,喂饲动物后,尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸,喂饲动物后,尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸。
2.脂肪酸β氧化(1)脂肪酸活化生成脂酰辅酶A(细胞质中)RCOO-+CoA-SH+ATP→RCO-S-CoA+AMP+PPi内质网脂酰CoA合成酶:活化长链脂肪酸(12C以上)线粒体脂酰CoA合成酶:活化中、短链脂肪酸(4-10C)中、短链脂肪酸直接进入线粒体,并活化成脂酰CoA
脂肪酸活化生成脂酰辅酶A
(2)长链脂酰CoA转入线粒体基质以脂酰肉碱形式转运肉碱:L-β羟基-r-三甲基铵基丁酸
脂酰基转运
线粒体内的β-氧化:本节要点如下。
①②
④β-酮脂酰CoA硫解生成乙酰CoA和(n-2)脂酰CoA酮脂酰硫解酶
③④
软脂酰CoA烯脂酰CoA羟脂酰CoA酮脂酰CoA豆蔻酰CoA+乙酰CoA软脂酸(棕榈酸)β氧化-1
软脂酸(棕榈酸)β氧化-2
软脂酸(棕榈酸)β氧化-3
脂肪酸β-氧化小结:本节要点如下。
4.脂肪酸β-氧化产生的能量(以软脂酸为例)⑴活化消耗2ATP,生成软脂酰CoA(胞质中)⑵脂酰CoA脱氢,FADH2产生1.5ATP⑶β-羟脂酰CoA脱氢,NADH产生2.5ATP⑷β-酮脂酰CoA硫解:乙酰CoA→TCA10ATP⑸(n-2)脂酰CoA进入第二轮β氧化活化消耗:2β氧化产生:7×(1.5+2.5)=288个乙酰CoA:8×(7.5+1.5+1)=80净生成:108–2=106ATP
5.β-氧化的调节⑴脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤,长链脂肪酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加,可抑制脂酰肉碱转移酶Ⅰ,限制脂肪酸氧化⑵[NADH]/[NAD+]比率高时,β-羟脂酰CoA脱氢酶受抑制⑶乙酰CoA浓度高时,可抑制硫解酶,抑制氧化
1.单不饱和脂肪酸的氧化[(120–1.5)ATP]油酸的β氧化△3顺-△2反烯脂酰CoA异构酶,改变双键位置和顺反构型。
油酸β氧化
2.多不饱和脂酸的氧化亚油酸的β氧化△3顺-△2反烯脂酰CoA异构酶,改变双键位置和顺反构型。2,4-二烯酰-CoA还原酶β-羟脂酰CoA差向酶改变β-羟基构型(D→L)。
亚油酸的β氧化
奇数碳脂肪酸的β氧化丙酰CoA有两条代谢:本节要点如下。
脂肪酸的其它氧化途径:本节要点如下。
月桂酸ω-氧化β氧化琥珀酸、己二酸
四、酮体代谢乙酰CoA在肝、肾脏细胞中可以生成丙酮、乙酰乙酸、D-β-羟基丁酸,这三种化合物称为酮体。
酮体
1.酮体生成的意义将肝中脂肪酸氧化产生的大量乙酰CoA转移出去,给其它细胞提供能量。酮体分子小,溶于水,能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁。脑组织细胞不能氧化脂肪酸,但能利用酮体。长期饥饿,糖供应不足时,酮体可以代替葡萄糖,成为脑及肌肉的重要能源。
2.酮体的生成(肝、肾细胞的线粒体内)肝脏线粒体中的乙酰CoA可生成酮体,还可进入TCA,取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态,草酰乙酸离开TCA,进入糖异生途径合成葡萄糖。只有少量乙酰CoA进入TCA,大部分乙酰CoA用于合成酮体。
酮体的合成HMG-CoA(β-羟基-β-甲基戊二酰辅酶A)乙酰乙酸
脂肪酸氧化与酮体的生成
肝外组织对酮体的利用
酮体的利用:本节要点如下。
(3)丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶,促进丙二酸单酰CoA的合成,后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ,从而阻止脂酰CoA进入线粒体内进行β氧化。
7.3脂肪酸及甘油三脂的合成代谢A.从头合成在细胞质中(16碳以下)B.延长途径在线粒体或微粒体中一、饱和脂肪酸的从头合成合成部位:细胞质合成的原料:乙酰CoA(主要来自糖酵解)NADPH(磷酸戊糖途径)ATP和HCO3-
1.乙酰CoA的转运(线粒体→细胞质)丙酮酸脱羧,生成乙酰CoA转运方式:柠檬酸-丙酮酸循环
糖酵解三羧酸转运
2.丙二酸单酰CoA的合成(限速步骤)乙酰CoA是脂肪酸合成的起始物,丙二酸单酰CoA是链的延长单体。乙酰CoA羧化酶:辅酶是生物素,是脂肪酸合成的限速酶。柠檬酸可激活此酶,脂肪酸可抑制此酶。
丙二酸单酰CoA的合成-1
丙二酸单酰CoA的合成-2
3.脂酰基载体蛋白(ACP)脂肪酸合成酶复合体:6种酶和1种脂酰基载体蛋白(ACP)4-磷酸泛酰巯基乙胺是CoA和ACP的活性基团,脂肪酸合成的中间物以共价键与ACP辅基上的-SH基相连。ACP辅基就象一个长臂,携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位点上。
泛酸4-磷酸泛酰巯基乙胺
脂酰基载体蛋白与辅酶A
ACP上的Ser羟基与4-磷酸泛酰巯基乙胺上的磷酸基团相连,4-磷酸泛酰巯基乙胺是ACP和CoA的共同活性基团。
4.脂肪酸的生物合成步骤(1)起始反应乙酰-CoA:ACP转酰基酶(AT)将乙酰基(脂酰基)连到β-酮脂酰ACP合酶(KS)上
(2)丙二酸单酰基转移丙二酸单酰ACP-转移酶(MT)将丙二酸单酰基转移到ACP上,生成丙二酸单酰-S-ACP。此时,丙二酸单酰基与ACP相连,乙酰基(脂酰基)与β-酮脂酰-ACP合成酶(KS)相连
(3)缩合反应β-酮脂酰ACP合酶(KS),生成β-酮脂酰-S-ACP释放的CO2来自形成丙二酸单酰CoA时羧化的HCO3-
β-酮酰ACP合酶(KS)
(4)第一次还原反应β-酮脂酰ACP还原酶(KR)生成β-羟脂酰-ACP生成D型β羟丁酰-ACP,而脂肪分解氧化时生成的是L型。
β-酮酰-ACP还原酶(KR)
(5)脱水反应羟脂酰-ACP脱水酶(HD)生成β-烯脂酰-S-ACP
β-羟酰-ACP脱水酶(HD)
(6)第二次还原反应烯脂酰-ACP还原酶(ER)生成丁酰-ACP
烯酰-ACP还原酶(ER)
动物脂肪酸合成酶系
6.脂肪酸合成的化学计量(从乙酰CoA开始)以合成软脂酸为例(8个乙酰CoA):14NADPH,7ATP14×2.5+7=42ATP
7.乙酰CoA和NADPH的来源⑴乙酰CoAA.肉碱乙酰基转移酶B.柠檬酸-丙酮酸穿梭⑵NADPHA.来自磷酸戊糖途径B.来自柠檬酸-丙酮酸穿梭
8.脂肪酸合成的调节(1)酶浓度调节乙酰CoA羧化酶(产生丙二酸单酰CoA)脂肪酸合成酶系苹果酸酶(产生还原力)
(2)酶活性的调节乙酰CoA羧化酶是限速酶别构调节:柠檬酸激活,软脂酰CoA抑制共价调节:磷酸化失活,脱磷酸化激活胰高血糖素使其磷酸化失活,胰岛素使其脱磷酸化激活。
9.脂肪酸氧化与合成途径的比较
脂肪酸氧化与合成的比较:下表列出相关数据。
| 比较项目 | 氧化(生成乙酰CoA) | 合成(从乙酰CoA开始) |
|---|---|---|
| 细胞部位 | 线粒体 | 细胞质 |
| 酶系 | 4种酶分散存在 | 6种酶,多酶复合体或多酶融合体 |
| 脂酰基载体 | CoA | ACP |
| 二碳片段 | 乙酰CoA | 丙二酸单酰CoA |
| 电子供体(受体) | FAD、NAD | NADPH |
| β-羟脂酰基构型 | L型 | D型 |
| 对HCO3及柠檬酸的需求 | 不要 | 要 |
本页源文件文本存在粘连,表格内容按课件原意还原,页末能量收支数据建议对照原图核对。
1.线粒体脂肪酸延长酶系能够延长中、短链(4-16C)饱和或不饱和脂肪酸。延长过程是β-氧化的逆过程,乙酰CoA作为二碳片段的供体,NADPH作为氢供体。
RCO-S-CoA+CH3CO-S-CoAβ-酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHRCO-CH2CO-S-CoAL-β-羟脂酰CoA脱氢酶/NADPHRCHOH-CH2CO-S-CoAβ-烯脂酰CoA水化酶H2ORCH=CHCO-S-CoAβ-烯脂酰CoA还原酶/NADPHRCH2-CH2CO-S-CoA
2.内质网脂肪酸延长酶系哺乳动物细胞的内质网膜能延长饱和或不饱和长链脂肪酸(16C及以上),延长过程与从头合成相似,只是以CoA代替ACP作为脂酰基载体,丙二酸单酰CoA作为二碳供体,NADPH作为氢供体,从羧基端延长。
三、不饱和脂肪酸的合成在人类及多数动物体内,只能合成一个双键的不饱和脂肪酸(△9),如硬脂酸脱氢生成油酸,软脂酸脱氢生成棕榈油酸。植物和某些微生物可以合成(△12)二烯酸、三烯酸,甚至四烯酸。某些微生物(E.coli)、酵母及霉菌能合成二烯、三烯和四烯酸。
1.氧化脱氢(需氧)一般在脂肪酸的第9、10位脱氢,生成不饱和脂肪酸。例如,硬脂酸可在特殊脂肪酸氧化酶作用下,脱氢生成油酸。
不饱和脂肪酸的合成植物和微生物由铁硫蛋白代替细胞色素b5
2.β碳原子脱水途径(β-羟脂酰ACP脱水)大杨杆菌:棕榈油酸的合成是由β-羟癸脂酰-ACP开始。
含2、3、4个双键的脂肪酸也能用类似方法合成。由于缺乏在脂肪酸的第9位碳原子以上位置引入双链的去饱和酶,人和哺乳动物不能合成足够的十八碳二烯酸(亚油酸,9,12-十八碳二烯酸)、十八碳三烯酸(亚麻酸,9,12,15-十八碳三烯酸)。必须由食物供给,称必须脂肪酸。
4.其它转化途径低温时,脂肪酸去饱和作用加强。
四、三脂酰甘油的合成动物肝脏、脂肪组织及小肠粘膜细胞中合成大量的三脂酰甘油,植物也能大量合成三脂酰甘油,微生物合成较少。合成原料:L-α-磷酸甘油(3-磷酸甘油)脂酰CoAL-α-磷酸甘油的来源A、磷酸二羟丙酮(糖酵解产物)还原B、甘油磷酸化(甘油激酶,只在肝脏中有)
三脂酰甘油合成-1
三脂酰甘油合成-2
图哺乳动物肝脏甘油三酯的合成途径
五、各组织中脂肪代谢及其相互关系
脂肪的储存和转运
脂肪代谢的主要途径
六、脂代谢与糖代谢的关系:本节要点如下。
7.4甘油磷脂代谢磷脂(甘油磷脂、鞘氨醇磷脂)一、甘油磷脂的水解以磷脂酰胆碱为例(卵磷脂)磷脂能被不同的磷脂酶水解。
磷脂酶水解位点
以卵磷脂(磷酰胆碱)为例:本节要点如下。
以卵磷脂(磷酰胆碱)为例(续):本节要点如下。
二、甘油磷脂的生物合成:本节要点如下。
磷脂酰乙醇胺的合成-1
磷脂酰乙醇胺的合成-2
2.磷脂酰胆碱(卵磷脂)的合成(1)节约利用(主要是细菌)由磷脂酰乙醇胺的氨基直接甲基化,甲基的供体是S-腺苷甲硫氨酸。磷脂酰乙醇胺甲基转移酶的辅基是四氢叶酸
磷脂酰胆碱的合成-1
磷脂酰胆碱的合成-2
磷脂酰胆碱的合成-3
(2)从头合成(动物细胞)此途径与合成磷脂酰乙醇胺的途径相同,从胆碱开始,胆碱来源于食物或磷脂酰胆碱降解。A.胆碱+ATP(碱激酶)磷酸胆碱+ADPB.磷酸胆碱+CTP(磷酸胆碱胞嘧啶核苷酸转移酶)CDP-胆碱+PPiC. CDP-胆碱+甘油二酯(磷酸胆碱转移酶)磷脂酰胆碱+ CMP
磷脂酰丝氨酸的合成:本节要点如下。
下载地址:{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}