页数:95页文件大小:8.03 MB来源: 生物化学ppt课件
本课件系统讲解脂类的消化吸收与酶促降解,重点展开脂肪酸β-氧化的过程与能量生成,介绍脂肪酸与甘油三酯的合成及磷脂、胆固醇代谢。
脂类代谢是本课件的开篇章,以下按页展开本章的主要内容。
一脂类的酶促降解二脂肪的分解代谢三脂肪的合成代谢四磷脂的代谢五胆固醇的代谢
脂类脂肪:甘油三酯类脂:磷脂、胆固醇、胆固醇酯、糖酯
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10~20%。
生理功能:——储能供能:完全氧化释放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
第一节脂类的酶促水解•三种脂肪酶——激素敏感脂酶
CH2OOCHCH2O-C -R1R2-C-O-C -R1OOP-O-OHX磷脂酶A2磷脂酶A1磷脂酶C磷脂酶DO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 甘油的氧化储存在脂肪细胞中的脂肪,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CH2OHHO–C–H HO–C–HCH2OH ATP ADP CH2O –P甘油甘油-3-磷酸NAD+NADH+ + H+CH2OHC OCH2O –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β-氧化作用概念:脂肪酸的氧化分解是从羧基端的β-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β-氧化试验证据:1904年Franz Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果,提出了β-氧化学说。
-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH(苯甲酸)-CH2COOH(苯乙酸)奇数碳原子:偶数碳原子:马尿酸苯乙尿酸GlyGly
饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用 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CoAOR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶OR-C-SCoAATPAMP + PPi2Pi
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Ⅰ(内膜外侧)肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ(内膜内侧)功能:运载脂酰CoA进入线粒体( 线粒体膜)肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ膜间隙(外)肉毒碱肉毒碱肉毒碱肉毒碱基质(内)
肉毒碱膜间隙(外)肉毒碱肉毒碱肉毒碱肉毒碱基质(内)肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ线粒体肉毒碱
3. 脂肪酸β-氧化的反应过程——4步循环脂酰CoARCH2CH2CO-SCoA2-反-烯脂酰CoARCH CHCO-SCoAL(+)-羟脂酰CoARCHCH2CO-SCoA-酮脂酰CoARCCH2CO-SCoA RCO-SCoA CH3CO-SCoA 脂酰CoA ( 少2C )乙酰CoAOH脱氢FADH2水化H2OO脱氢NADH+H+硫解
( 脱氢2-反-烯脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶+FAD脂酰CoAOR-CH2-CH2C-SCoA||OR-CH=CH-C-SCoA||+FADH2
(
( 再脱氢β-酮脂酰CoAL-(+)-β-羟脂酰CoA 脱氢酶L-(+)-β-羟脂酰CoAOHOR-CH-CH2C~SCoA+NAD+OOR-C-CH2C~SCoA+NADH+H+L-(+)-β-羟脂酰CoA 脱氢酶:立体异构专一性酶,正常底物为L-(+)-β-羟脂酰CoA
( 硫解+ HSCoA脂酰CoA 乙酰CoA(少2C)β-酮脂酰CoA硫解酶β-酮脂酰CoAOOR-C-CH2C~SCoAOR-C~ScoAO+CH3C~SCoA||||
氧化的生化历程乙酰CoAFAD FADH2NAD +NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA 脱氢酶脂酰CoAβ-烯脂酰CoA 水化酶β-羟脂酰CoA 脱氢酶β-酮酯酰CoA 硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2OCoASHTCA乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链乙酰CoA乙酰CoA乙酰CoA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。
线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大阶段阶段1阶段2阶段3-氧化8乙酰-CoA三羧酸循环呼吸链放能软脂酸C15H31COOH
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 FADH27 NADH+H+8 乙酰CoA129-22 ×7 = 143 ×7 = 2112 ×8 = 96
按新的理论值计算β-氧化过程中能量的释放净生成:108 –2 = 106 ATP例:软脂酸7次β-氧化8乙酰CoACH3(CH2)14COOH7NADH7FADH210 ATP2.5 ATP1.5 ATP80 ATP17.5 ATP10.5 ATP108 ATP
不饱和脂肪酸的氧化
单烯和多烯脂肪酸的氧化(
油酰基的β氧化作用油酰基CoA(918: CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoAOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoAH6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C = CH-CO-CoAHH2-反-十二碳烯酰CoA β-氧化,三次循环烯酯酰CoA异构酶烯酯酰CoA水化酶再开始β-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2 -CO-CoA3-顺-十二碳烯酯酰CoAHH
单烯脂肪酸的氧化β-氧化( 3个循环)油酰-CoA3 乙酰-CoA顺-
β-氧化(3个循环)3 乙酰-CoA亚油酰CoA(顺-
奇数碳脂肪酸的氧化
D-甲基丙二酰CoA琥珀酰CoA丙酰-CoA羧化酶甲基丙二酰CoA变位酶三羧酸循环CO2+ ATP + H2O生物素B12辅酶丙酰-CoAL-甲基丙二酰CoA甲基丙二酰CoA表异构酶(消旋酶)
(三)脂肪酸的ω-氧化脂肪酸的末端甲基(ω-端)经氧化转变成羟基, 继而再氧化成羧基, 从而形成α,ω-二羧酸, 再从两端同时进行β-氧化降解脂肪酸。
ω-氧化在内质网中发生
脂肪酸的ω氧化作用CH3(CH
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。
酮体的生成
酮体的生成—肝脏羟甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMG-CoA裂解酶HMG-CoA合成酶CH3COSCoACoASH——氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮——羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH
FA乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMG-CoA乙酰乙酸-羟丁酸丙酮酮体生成HMG-CoA合成酶
酮体的氧化利用——肝外组织利用酮体作为燃料
酮体的氧化(肝外组织)CH3CHOHCH2COOHCH3COCH2COOHCH3COCH2COOH+ -OOCCH2CH2COSCoA琥珀酰辅酶A转硫酶CH3COCH2COSCoA+ -OOCCH2CH2COO-CH3COCH2COOH+ CoASH +ATP乙酰乙酸硫激酶CH3COCH2COSCoA + AMP + PPiCH3COCH2COSCoA + CoASH → 2CH3COSCoA
酮体的氧化—肝外组织乙酰乙酰CoA硫解酶转移酶琥珀酰CoACoASH——氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2——羟丁酸琥珀酸
FA乙酰CoA 乙酰CoA乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoAHMG-CoA乙酰乙酸乙酰乙酸-羟丁酸-羟丁酸丙酮酮体生成酮体利用呼出血TCA
丙酮去路(
生理意义
知识窗在冬眠的动物中,脂肪酸氧化提供代谢所需的能量、热量和水;
脂肪降解时所释放的甘油通过糖异生作用转化为血液中的葡萄糖。
一只灰熊正准备它冬眠的居所
脂肪酸的生物合成脂肪酸合成主要有2种方式:
(一)脂肪酸的从头合成-十六碳饱和脂肪酸合成脂肪酸的生物合成是C2单位的缩合作用,但合成和降解是通过不同的途径,使用不同的酶,发生场所也是在细胞的不同部位,而且有1 个重要的C3中间体-丙二酰CoA参与脂肪酸合成,它与脂肪酸降解完全无关。
||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰-CoA
乙酰CoA羧化酶是FA合成的限速酶该酶由3亚基组成,其单体形式无活性,多聚体形式有活性,辅因子:生物素,Mn2+别构激活剂——柠檬酸别构抑制剂——长链脂酰CoA
在动物中, FA合成酶含有1 个ACP 和7 个酶, 所有这些酶均定位于一条多功能多肽链上, 形成不同的酶活性和ACP功能区, 该酶是二聚体。
酰基载体蛋白——ACPSH•①结构:4-P-泛酸巯基乙胺+肽链(E.coli 77AA 36-ser-OH)•②作用:ACP共价结合脂酰基中间产物,靠臂摆动使之接近各酶的活性部位,从而使反应进行。
•ACP牢固结合在脂肪合成酶复合体上。
-CH2-Ser-ACPHS泛酰巯基乙胺4-磷酸
3. 脂肪酸合成过程丙二酰ACP的形成:乙酰ACP的形成:||OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酰ACPACP-SHCoA-SH||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酰CoA||OCH3-C-S-CoA乙酰CoA脂酰基转移酶ACP-SHCoA-SH||OCH3-C-S-ACP乙酰-ACP丙二酰转移酶
丙二酰基(起始脂酰基)乙酰基缩合脂肪酸合成酶
还原
(本页以图示为主,源文件提取到的文字较少,建议对照原图说明)
脱水
(本页以图示为主,源文件提取到的文字较少,建议对照原图说明)
还原延长2C的饱和脂酰基
软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSHOCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA①丙二单酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位链的延伸水解OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH
脂肪酸生物合成的反应历程β-烯丁酰ACPCH3COCH2CO-SACP丁酰ACPCH3CH(OH) CH2CO-SACPCH3CH= CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACPβ-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNAD P+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14CO-SACP+CO2ACP
丁酰ACPOCH3CH2CH2C-SACPO CH3COCH2C-SACP β-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟脂酰ACP脱水酶β-酮脂酰ACP还原酶NAD P+NADPHCO2 + ACP-SHOOHO-C-CH2C-S-ACP丙二酸单酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPβ-羟丁酰-ACP|||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯脂酰ACP还原酶NADP+NADPHβ-酮脂酰-ACP合成酶
脂肪酸从头合成的生化历程b、缩合c、还原d、脱水a、丙二酰ACP的形成OR-C~SACP||+OHOOC-CH2-C-S-ACP||e、还原OHOR-CH-CH2C~SACPOOR-C-CH2-C~SACPOR-CH=CH-C-SACP||OR-CH -CH2 -C-SACP||
脂肪酸合成酶再加4轮棕榈酸
总反应:1乙酰CoA + 7 丙二酰CoA +7ATP +14NADPH + 14H+7CO2+ 14NADP++ 棕榈酸+ 8CoA + 7ADP + 7Pi + 6H2O或:8乙酰CoA + 7ATP + 14NADPH + 14H+棕榈酸+ 8 CoA +7ADP + 7Pi + 14NADP++ 6H2O
4. 乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转苹果酸酶柠檬酸合成酶丙酮酸-苹果酸循环
基质外膜胞质溶胶内膜柠檬酸柠檬酸裂解酶柠檬酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸乙酰CoA脂肪酸合成丙酮酸苹果酸酶柠檬酸载体基质丙酮酸载体丙酮酸丙酮酸羧化酶苹果酸载体苹果酸苹果酸脱氢酶草酰乙酸柠檬酸合成酶乙酰CoA氨基酸丙酮酸脱氢酶丙酮酸葡萄糖
FA合成小结:部位:胞液原料;
乙酰CoA(直接原料:丙二酰CoA)酶系:FA合成酶系限速酶:乙酰CoA羧化酶酰基载体:ACP-SH一次循环:缩合、加氢、脱水、加氢——延长2C 合成方向:CH3——COOH供氢体:NADPH+H+(主要来自戊糖磷酸途径)终产物:软脂酸(即:棕榈酸)
反式脂肪酸主要存在于以下食物中:①所有含有“氢化油”或者使用“氢化油”油炸过的食品都含有反式脂肪酸。
如油炸松脆食品、固化植物油,包括人造黄油、方便面、方便汤、快餐、冷冻食品、烘焙食物、饼干、薯片、炸薯条、早餐麦片、巧克力及各种糖果、沙拉酱等。
②在天然食品中如乳制品、牛肉等反刍动物肉类也存在微量。·反式脂肪酸有哪些危害?①反式脂肪酸不但升高血液中被称作为恶性胆固醇的LDL,同时还降低被称作为良性胆固醇的HDL。这两种变化都会引发动脉阻塞而增加心血管疾病的危险性。②反式脂肪酸增加糖尿病危险,用多不饱和脂肪酸代替膳食中的反式脂肪酸可以降低2型糖尿病的危险。③反式脂肪酸能通过胎盘及母乳转运给胎儿,婴儿及新生儿会因母亲摄入反式脂肪酸而被动摄入, 从而造成以下影响:容易患必需脂肪酸缺乏症;对视网膜、中枢神经系统和大脑功能的发生、发展产生不利影响,从而影响生长发育。④可能会诱发肿瘤,部分研究证实反式脂肪酸与乳腺癌的发生成正相关。
脂肪的生物合成
脂肪的合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶溶血磷脂酸磷脂酸甘油二脂甘油三脂
第四节磷脂的代谢合成部位:全身各组织,尤其肝、肾、肠等(内质网)磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)的合成CDP —乙醇胺是乙醇胺供体磷脂酰胆碱(卵磷脂)的合成CDP—胆碱为胆碱供体
乙醇胺和胆碱的活化HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶ATPADPCTPPPi胆碱激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP-OCH2CH2N(CH3)3CDP-胆碱CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CTPPPiPP磷酸胆碱
磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)CDP-乙醇胺CMP磷脂酰胆碱(卵磷脂)葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1,2-甘油二酯脂酰CoACoACDP-胆碱CMP甘油三酯2 RCOCoA2 CoAPi转酰酶磷酸酯酶转移酶
第五节胆固醇代谢胆固醇(甾醇化合物)
肝:70~80%全身各组织(胞液、内质网)小肠:10% 胆固醇的合成(一)合成部位脑及神经组织分布肝、肾、肠等内脏(全身)皮肤及脂肪组织肾上腺、卵巢等内分泌腺
(二)原料葡萄糖氨基酸脂肪酸(三)过程(约30 步酶促反应)乙酰CoAHMG-CoA还原酶——限速酶
2CH3COCoA2CH3COCH2COCoA硫解酶HMG CoA合酶CH3COCoAHSCoAHMG CoA还原酶2NADPH+H+2NADPCoA羟甲基戊二酸单酰CoA甲羟戊酸(MVA,C
二、胆固醇的转化(一)转变为胆汁酸大约有80%的胆固醇被肝组织代谢而转变成胆汁酸(二)转变为7-脱氢胆固醇(三)转变为类固醇激素
胆汁酸类固醇激素胆固醇Vit D3食物体内合成(乙酰CoA)
胆固醇结构平面式
胆烷酸
(本页以图示为主,源文件提取到的文字较少,建议对照原图说明)
胆固醇27C皮质酮(盐皮质激素)(21C)调节水盐代谢孕皮质醇(糖皮质激素)酮(21C)调节糖、脂、21C 蛋白质代谢性激素(雌激素多19C雄激素少18C)
参与血浆脂蛋白的形成(五)转变为胆固醇酯 胆固醇的排泄——肝肠循环胆固醇肝胆汁酸胆囊小肠重吸收绝大部分乳化10%胆汁酸粪固醇体外肝肠循环
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