15 第十一章 脂代谢.ppt

第1页：第十一章脂类代谢预备知识第一节脂类消化吸

• 第十一章脂类代谢预备知识第一节脂类消化吸收和转运第二节脂肪分解代谢第三节脂肪合成代谢第四节磷脂代谢第五节胆固醇代谢本章小节

第2页：脂类概述脂类

脂类概述脂类

生物体中所有能够溶于有机溶剂的多种化合物的总称。脂类化合物的种类

简单脂类

脂肪酸和醇所成的脂(主要是甘油三酯)

复合脂类

由简单脂类和非脂性成分组成

异戊二烯类脂类

异戊二烯聚合而成的脂类。脂类的生理功能生物膜的骨架成分;能量贮存形式;参与信号识别;激素、维生素的前体;生物体表保温防护脂肪的热值1g脂肪产生的热量,是等量蛋白质或糖的2.3倍

第3页：脂类的分类

• 分类脂类(Lipids)脂肪:甘油三酯(Triglycerides, TG) (Fats)类脂磷脂(Phospholipids, PL)糖脂(Glycolipids, GL)胆固醇(Cholestrol, CH)胆固醇脂(Cholestrol ester,CHE)

第4页：脂肪酸•根据脂肪酸碳链结构的不同饱和脂肪

• 脂肪酸
• 根据脂肪酸碳链结构的不同饱和脂肪酸不饱和脂肪酸(单、多)含羟基和酮基的脂肪酸含分支和环状结构的脂肪酸
• 常用简写方式软脂酸:16:0硬脂酸:18:0油酸:18:1△9c亚油酸:18:1△9c。12c
• 必需脂肪酸:人体或某些哺乳类必需而又不能合成或不够的不饱和脂肪酸如亚油酸,亚麻酸,花生四烯酸。CH3-(CH2)n-COOHCH3-CH= CH( CH2)n-COOH一般是偶数碳原子,16—18碳的脂肪酸

第5页：第一节脂类消化吸收和转运

• 脂类的消化
• 部位:小肠上段
• 消化因素胆汁酸盐:乳化作用辅脂酶:帮助胰脂酶起作用脂肪酶
• 脂类的吸收
• 部位:肠

第6页：经胆汁乳化空肠表面细胞中重新脂化形成乳糜

• 经胆汁乳化空肠表面细胞中重新脂化形成乳糜微粒胞吐作用细胞间隙胞吐作用经淋巴系统血液脂蛋白转运特异的细胞和组织甘油三酯胆固醇磷脂十二指肠(胰脏酶原颗粒和胆汁分泌)三脂酰甘油脂肪酶胆固醇酯酶磷酯酶A22脂肪酸+2-单酯酰甘油脂肪酸+胆固醇脂肪酸+溶血磷脂食物

第7页：食物脂类的消化和吸收过程

• 食物脂类的消化和吸收过程

第8页：脂蛋白:是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂

• 脂蛋白:是由疏水脂类为核心、围绕着极性脂类及载脂蛋白组成的复合体,是脂类物质的转运形式。载脂蛋白:(已发现18种,主要的有7种)在肝脏及小肠中合成,分泌至胞外,可使疏水脂类增溶,并且具有信号识别、调控及转移功能,能将脂类运至特定的靶细胞中

第9页：第二节脂肪分解代谢

• 脂酰甘油类:是由脂肪酸和甘油所形成的酯。单脂酰甘油(MG)、二脂酰甘油(DG)、三脂酰甘油(TG)ααβαβα脂肪的通式:三脂酰甘油(TG)

第10页：脂肪动员

• 脂肪动员(Mobilization of triglycerides)指脂肪组织中脂肪在激素的调节下,被一系列脂肪酶水解为脂肪酸和甘油并释放入血供其它组织利用的过程

第11页：激素调节的脂肪动员限速酶

• 激素调节的脂肪动员限速酶

第12页：一、脂肪的水解

• 脂肪的水解(细胞溶胶中)(是限速酶)
• 肾上腺素、胰高血糖素都可以激活腺苷酸环化酶,使cAMP浓度升高,促使依赖cAMP的蛋白激酶活化,后者使无活性的脂肪酶磷酸化,转变成有活性的脂肪酶,加速脂解作用

第13页：二、甘油的分解磷酸酶水解3-磷酸甘油醛经

• 甘油的分解磷酸酶水解3-磷酸甘油醛经EMP途径继续氧化一分子甘油在有氧情况下彻底氧化分解产生多少分子ATP?

第14页：饱和偶数碳脂肪酸的氧化

• (一)饱和偶数碳脂肪酸的氧化(肝、肌中活跃)
• 脂肪酸的活化(细胞溶胶中)
• 脂肪酸的氧化CH3-(CH2)n CH2 CH2 -COOHωβαR-CH2-CH2-COOH+ATP+CoASHR-CH2-CH2-CO~ SCoA+AMP+ PPi2Pi脂酰-CoA合酶细胞中脂酰-CoA合酶存在于:内质网外膜上:活化12C以上的长链脂肪酸线粒体外膜上:活化4~10C的中、短链脂肪酸在所有细胞中,活化酰基化合物的主要载体是乙酰COA

第15页：反应过程实际分两步

• 反应过程实际分两步:Step 1Step 2

第16页：长链脂酰CoA进入线粒体

• 长链脂酰CoA进入线粒体——脂肪酸氧化的限速步骤丙二酰-CoA抑制此酶(载体是肉碱)(肉碱)

第17页：肉碱:参与了由转移酶催化的转酰基反应

• 肉碱:参与了由转移酶催化的转酰基反应。()

第18页：β-氧化

• Knoop 于1904年开始用苯环作标记,追踪脂肪酸在动物体内的转变过程
• 结论:脂肪酸的氧化是从羧基端β-碳原子开始,每次分解出一个二碳片断。脂肪酸β-氧化作用(在线粒体中)四个步聚:氧化、水后、氧化、断裂若从活化开始:活化(细胞溶胶中)、氧化、水后、氧化、断裂

第19页：236页脂酰

• 236页脂酰CoA脱氢酶硫解酶烯脂酰CoA水化酶L-β-羟脂酰CoA脱氢酶

第20页：进入三羧酸循环彻底氧化分解

• 进入三羧酸循环彻底氧化分解

第21页：脂肪酸β-氧化过程中的能量转化例

• 脂肪酸β-氧化过程中的能量转化例:软脂酸彻底氧化分解生成131个ATP的高能磷酸键,减去活化消耗的2个高能磷酸键,净生成129个ATP。C15H31COOH+?HSCOA+?NAD++?H2O+?FAD?CH3COSCOA+?NADH+H++?FADH2进入三羧酸循环自由能变化为-2340千卡,ATP->ADP+Pi–7.30千卡7.30×129能量利用率%=2340×100≈40%每克软脂酸所储存的能量是每克葡萄糖所储存能量的2.47倍。脂肪酸β-氧化作用的特点?

第22页：脂肪酸β-氧化小结

• 脂肪酸仅需1次活化,消耗1ATP的2个高能磷酸键。活化在线粒体外的胞浆
• 脂酰CoA通过acyl-carnitine/carnitine transporter进入线粒体基质。这是脂肪酸β-氧化的限速步骤
• 所有脂肪酸β-氧化的酶都是线粒体酶
• β-氧化是脱氢、水化、再脱氢和硫解四个重复步骤

第23页：

第24页：脂肪酸β-氧化作用的特点

• 脂肪酸仅需一次活化,其代价是消耗1个ATP分子的二个高能键,脂酰CoA合成酶在线粒体外
• 活化的长链脂酰CoA需经肉碱的携带,在肉碱转移酶I的催化下进入线粒体氧化
• 在线粒体内β-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步聚

第25页：单不饱和脂肪酸的氧化

• (二)单不饱和脂肪酸的氧化
• 3顺-
• 2反-烯酰CoA异构酶十二碳烯酰CoA

第26页：多不饱和脂肪酸的氧化

• (三)多不饱和脂肪酸的氧化
• 3顺-
• 2反-烯酰CoA异构酶2,4-二烯酰CoA还原酶
• 3顺-
• 2反-烯酰CoA异构酶

第27页：奇数碳脂肪酸的β-氧化

• (四)奇数碳脂肪酸的β-氧化
• 奇数碳脂肪酸存在于许多植物、海洋生物、石油酵母等生物体中
• 奇数碳脂肪酸β-氧化产生丙酰CoA
• 丙酰CoA经过三步反应,转化为琥珀酰CoA,进入三羧酸循环。此途径也是丙酸代谢的途径之一(丙酸代谢的另一途径是生成乙酰CoA)。(五)脂肪酸还可发生α-或ω-氧化

第28页：经反复β-氧化后产生1个

• 丙酰CoA ----→乙酰CoA-→三羧酸循环
• 丙酰CoA--→琥珀酰CoA-→三羧酸循环。丙酰CoA 羧化酶(生物素作为辅助因子)甲基丙二酰CoA 变位酶(需维生素B12作为辅助因子)脱氧腺苷钴胺素

第29页：丙酰CoA-→乙酰CoA

• 丙酰CoA -→乙酰CoA-→三羧酸循环

第30页：(需生物素作为辅助因子)

• (需生物素作为辅助因子)(需维生素B12作为辅助因子)
• 丙酰CoA-→琥珀酰CoA-→三羧酸循环。242页

第31页：乙酰CoA的代谢结局244页脂肪酸生物合

• 乙酰CoA的代谢结局244页脂肪酸生物合成胆固醇生物合成柠檬酸循环生成酮体乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸肝脏线粒体

第32页：四、酮体的代谢在肝脏细胞线粒体中中脂肪酸

• 酮体的代谢在肝脏细胞线粒体中中脂肪酸经β-氧化生成的乙酰CoA,大部分转变为乙酰乙酸、β羟丁酸和少量丙酮,这三种物质统称为酮体

第33页：酮体的合成途径

• 酮体的合成途径(主要是肝脏的功能)COO-硫解酶β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA合成酶HMG -CoA限速酶

第34页：CH2-C-CH3O缓慢、自发脱CO2丙

• CH2-C-CH3O缓慢、自发脱CO2丙酮β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA裂解酶酸单酰胆固醇合成代谢的中间产物

第35页：限速酶

• 限速酶

第36页：乙酰乙酸

• 乙酰乙酸乙酰乙酰CoA乙酰CoAD-β-羟丁酸丙酮丙酮酸TCA
• 肝外组织使用酮体作为燃料酮体有毒,呈酸性。正常时,酮体在血液中浓度很低. 高时可导致“酮血症。酮尿症。酸中毒”

第37页：有毒,呈酸性

• 有毒,呈酸性。正常时,酮体在血液中浓度<3mg/100ml. “酮血症。酮尿症。酸中毒”酮体的生成和利用血中酮体肝外组织TCACO2H2OATP脂肪酸↓乙酰CoA↓乙酰乙酰CoA↓乙酰乙酸β-羟丁酸丙酮肝脏酮体β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA(HMG-CoA)β–氧化↓丙酮酸丙酮乙酰CoA乙酰乙酰CoAD-β-羟丁酸乙酰乙酸

第38页：酮体生成的生理意义

• 是生理情况下,肝脏输出能源的一种形式
• 是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的供能物质
• 是应激情况下,防止肌肉蛋白过多消耗的一种形式。例糖尿病有效胰岛素不足——细胞得不到足够的葡萄糖以产生ATP——细胞依靠增加脂肪酸的降解来产生ATP;增加糖异生,降低草酰乙酸的浓度;产生过量的乙酰辅酶A——过量的酮体——血液pH值下降(酸中毒)、酮气味——氧和血红蛋白的结合能力下降——细胞得不到足够的氧气---昏迷。缺乏胰岛素还出现疲劳,恶心。还有脱水,酮尿,高胆固醇血症(乙酰辅酶A是合成胆固醇的前体)等

第39页：五、脂肪酸分解代谢的调节

• 脂肪酸分解代谢的调节
• 血液中脂肪酸的供给情况:受激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶磷酸化有活性)的调节。2.脂肪酸进入线粒体的调控:脂酰肉碱转移酶I受丙二酰-CoA的抑制
• 心脏中脂肪酸氧化的调节:后程的酶
• 激素对脂肪酸代谢的调节
• 胰高血糖素、肾上腺素使cAMP增高,刺激三脂酰甘油降解
• 胰岛素刺激三脂酰甘油以及糖原的形成。5.根据机体代谢需要的调控
• 长时间膳食的改变导致相关酶水平的调整

第40页：第三节脂肪合成代谢合成脂肪的原料

• 第三节脂肪合成代谢合成脂肪的原料:脂酰CoA,和L-α-磷酸甘油(3-磷酸甘油)乙酰CoA磷酸二羟丙酮糖分解中间物糖脂肪脂肪酸的分解NADPHHMP途径

第41页：一、脂肪酸的合成

• 脂肪酸的合成(一)十六碳以下饱和脂肪酸的合成
• 部位:胞液
• 所需碳源:乙酰CoA
• 丙二酸单酰CoA
• 与反应有关:HCO3-
• 与反应有关的酶:乙酰-CoA羧化酶( 限速酶)脂肪酸合酶

第42页：(三羧酸转运系统)乙酰

• (三羧酸转运系统)乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶丙酮酸羧化酶柠檬酸合酶柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA草酰乙酸苹果酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸苹果酸苹果酸脂肪酸合成259页
• 线粒体内乙酰辅酶A转运到胞液(载体)

第43页：丙二酸单酰辅酶A的形成

• 乙酰CoA羧化酶:是限速调节酶。生物素羧基载体生物素羧化酶转羧酶
• 原核生物如:此酶由3 种蛋白质的复合体组成
• 真核生物哺乳类和鱼类的乙酰CoA羧化酶是两个相同亚单位的二聚体,三部分在单一的肽链上(多功能酶)此酶有结合乙酰CoA和柠檬酸(正调节物)的部位。CO2所有羧化酶需生物素辅酶限制脂酸的合成速度

第44页：各种生物脂肪酸合酶复合体的组成α

• 各种生物脂肪酸合酶复合体的组成αsubunit in blue βsubunit in grey

第45页：脂肪酸碳链的延伸由

• 脂肪酸碳链的延伸由脂肪酸合酶复合体催化包括缩合、还原、脱水、还原四步反应。这四步反应构成一个循环。在脂肪酸合成过程,每经过一个循环,脂酰链延伸2个碳原子
• 在动物细胞中:是两个相同亚单位的二聚体构成含有7 种酶活性和一个酰基载体蛋白质(ACP),所有这些酶全都定位于单一的多功能多肽链
• 在E .coli和植物中:是由不同的7 种多肽链的聚合体其中一链是ACP,其余六链是酶
• 在酵母中:由两个多功能多肽链构成由ACP和6个酶构成,他们定位于两个多功能多肽链
• ACP的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺--摆臂

第46页：ACP还原酶脱水酶

• ACP还原酶脱水酶还原酶转移酶缩合酶单酰转移酶SHE.coli 中脂肪酸合成酶复合体

第47页：脂肪酸合酶复合体的作用机制

• 脂肪酸合酶复合体的作用机制

第48页：软脂酰ACP与ACP-SH

• 软脂酰ACPACP-SH~ACP-SHCoA-SHCO2+ACP-SH(β-酮丁酰ACP)NADPH+H+NADP+(β-羟丁酰ACP)H2O(β-烯丁酰ACP)NADPH+H+NADP+(丁酰ACP)缩合还原脱水再还原①②③⑤⑥2C2C2C2C2C2C①脂酰转移酶④②丙二酸单酰转移酶③β-酮脂酰ACP合成酶④β-酮脂酰ACP还原酶⑤β-羟脂酰ACP脱水酶⑥β-烯脂酰ACP还原酶软脂酸+ACP软脂CoA+ACP乙酰-S-O ③+

第49页：脂肪酸碳链的延长部位

• (二)脂肪酸碳链的延长部位
• 线粒体脂肪酸延长酶系
• 内质网脂肪酸延长酶系:(三)不饱和脂肪酸的合成(去饱和酶系)

第50页：不饱和脂肪酸的合成(去饱和酶系)

• (四)不饱和脂肪酸的合成(去饱和酶系)

第51页：柠檬酸裂解酶丙二乙酰

• 柠檬酸裂解酶丙二乙酰CoA羧化酶(五)脂肪酸合成的调节(脊椎动物)

第52页：二、L-α-磷酸甘油的合成糖脂

• L-α-磷酸甘油的合成糖脂

第53页：三、脂肪的生物合成

• 脂肪的生物合成(动物肝脏和脂肪组织)①脂酰CoA转酰酶②磷酸酶③二酰甘油转酰酶甘油磷酸二酯途径2HS-CoAH2OPiHS-CoA①②③α-磷酸甘油磷酯酸二酰甘油三酰甘油

第54页：

第55页：第四节磷脂代谢磷脂

• 第四节磷脂代谢磷脂:甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。它们的醇类物质成分别是甘油和鞘氨醇共同特点:具有亲水性和疏水性的兼性分子

第56页：X与磷脂酸成酯后的残基肌醇丝氨酸

• X与磷脂酸成酯后的残基肌醇丝氨酸XXXXHO甘油磷酸脂

第57页：

第58页：磷脂酶A1、A2、C、D的作用位点

• -XA1A2CD广泛蛇毒,蜂毒,以酶原的形式存在于胰脏中。动物脑,蛇毒,微生物高等植物组织B:能同时水解C1,C2位上两个脂肪酸的酶溶血磷脂:经酶促反应脱去一个脂肪酸分子。溶血磷脂酶:L1,L2磷脂酶甘油磷脂的分解

第59页：甘油磷脂的合成

• 在大肠杆菌中的合成甘油-3-磷酸----→磷脂酸-----→CDP-二脂酰甘油
• 在真核生物中的合成二脂酰甘油----→磷脂酸<-----二羟丙酮磷酸CDP-二脂酰甘油

第60页：第五节 胆固醇的代谢

• 第五节胆固醇的代谢HO3HC3HC3HCCH3CH3异辛醇固醇是自然界存在最丰富的甾醇化合物,是人体重要脂类物质之一,是膜、血浆脂蛋白的重要组成成分,是许多具有特殊生物活性物质的前体

第61页：胆固醇的生物合成

• 胆固醇的生物合成(肝脏)同位素示踪实验证明:胆固醇分子能在动物体内由小分子的乙酸缩合而成,确定乙酰CoA是合成胆固醇的原料。胆固醇中27个碳原子全部来源于乙酰CoA。限速酶:HMG-CoA还原酶(3-羟-3-甲基戊二酰CoA)胆固醇含量丰富时会影响到:基因表达;降解速度;磷酸化失活。环核结构不能氧化,支链可被氧化,它的代谢不被降解并氧化为二氧化碳和水,而仅经过氧化,成为各种生物活性物质-----性激素,肾上皮质激素,胆酸,维生素D3等。固醇的降解及转变

第62页：脂酸----------

• 脂酸----------------乙醇---乙酸-------乙酰辅酶A胆固醇丙酮酸-------------其它固醇从乙酰辅酶A合成胆固醇分5个阶段。乙酸甲羟戊酸异戊二烯衍生物鲨烯羊毛固醇胆固醇

第63页：胆固醇的去向

• 胆固醇的去向

第64页：甘油→磷酸二羟丙酮→糖异生植物及微生物

• 甘油→磷酸二羟丙酮→糖异生植物及微生物:脂肪酸→乙酰CoA→琥珀酸→糖动物:奇数碳脂肪酸→丙酰CoA→琥珀酰CoA→糖糖→磷酸二羟丙酮→甘油→甘油脂糖→乙酰CoA→脂肪酸糖代谢和脂代谢的关系:糖与脂类物质也能相互转变

第65页：本章小结小结

• 脂类的分类、基本结构特征
• 脂类的生理功能
• 甘油的分解代谢
• 饱和脂肪酸的β-氧化(重点)
• 酮体的生成、利用和生理意义(重点)
• 软脂酸的合成过程和机制(重点)
• 软脂酸的合成与分解化学计量总反应式?
• 脂肪酸合成途径与β-氧化的比较?
• 脂肪酸合成与脂肪酸分解的关键调节酶(重点)
• 代谢过程中的能量ATP的生成和利用变化思考题:第256页2,3,6第298页1,3,5