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第五章 脂类代谢

第五章 脂类代谢. 第一节 概述 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的生物合成 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇的代谢. 1- 概述. 酰基甘油酯. 第一节 概述. R1=R2=R3 为甘油三单脂. 1- 概述. 消化： 小肠 胆汁酸盐 、 胰脂酶 、 辅酯酶 、 胰磷脂酶 A 2 、 胆固醇酯酶 消化产物： 甘油一酯 (MG) 、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂. 1- 概述. 二、脂类的消化、吸收和转运. 1- 概述. 胰酯酶：. 辅脂酶 ：能与胰脂酶及脂肪结合，增加胰脂酶活性，促进脂肪水解。. 1- 概述.

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第五章 脂类代谢

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Presentation Transcript

  1. 第五章 脂类代谢 第一节 概述 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪的生物合成 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇的代谢

  2. 1-概述 酰基甘油酯 第一节 概述 R1=R2=R3为甘油三单脂

  3. 1-概述

  4. 消化： 小肠 胆汁酸盐、胰脂酶、辅酯酶、胰磷脂酶A2、胆固醇酯酶 消化产物：甘油一酯(MG)、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂 1-概述 二、脂类的消化、吸收和转运

  5. 1-概述 胰酯酶： 辅脂酶：能与胰脂酶及脂肪结合，增加胰脂酶活性，促进脂肪水解。

  6. 1-概述 胰磷脂酶 A2： 胆固醇酯酶：

  7. 吸收 1-概述

  8. 食物脂肪(外源) 合成脂肪(内源) CM FFA CM LDL 动员FFA 1-概述 • 脂类的转运

  9. 1-概述

  10. 1-概述

  11. 2-脂肪分解 第二节脂肪的分解代谢 一、脂肪的酶促降解 二、甘油的分解和转化 三、脂肪酸的分解代谢 四、酮体的代谢

  12. O 脂肪酶 C H O C R O 1 2 ＋H2O + R3COOH R C O C H O 2 C H O C R 3 O O 甘油二脂酶 C H2 OH C H O C R C H O C R O O O 1 1 ＋H2O 2 2 + R1COOH R C O C H C H C H R R C C O O 2 2 2 C H2 OH C C H H OH OH 2 2 甘油二酯甘油单酯 2-脂肪分解 一、脂肪的酶促降解 2 甘油三酯甘油二酯

  13. C H2 OH O C H2 OH ＋H2O R C O C H + R2COOH HO C H 2 C H2 OH C H2 OH 甘油 2-脂肪分解 甘油单脂酶 甘油单酯 在细胞质中，第一步是限速步骤，限速酶：甘油三酯脂肪酶

  14. 氨基酸 TCA 乙酰CoA 脂肪合成 2-脂肪分解-甘油去路 二、甘油的去路

  15. 2-脂肪分解-甘油去路 1、转化为糖：甘油----DHAP----糖异生作用----糖 2、转化为AA：甘油----DHAP----EMP----丙酮酸----Ala 3、转化为脂肪酸：甘油----DHAP----EMP----丙酮酸----乙酰CoA----脂肪酸 4、彻底氧化分解，提供能量：甘油----DHAP----EMP----丙酮酸----乙酰CoA----TCA、ETS----CO2、H2O、ATP

  16. CH3-(CH2)n -CH2 -CH2 -COOH    2-脂肪分解-脂肪酸的分解 三、脂 肪 酸 的 氧 化 分 解 • 饱和脂肪酸的氧化分解途径 β-氧化作用 α-氧化作用 ω-氧化作用 • 不饱和脂肪酸的氧化

  17. 2-脂肪分解 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 1、β-氧化作用的概念及试验证据 （一）饱和脂肪酸的β-氧化作用 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰CoA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化. 概 念： R1CH2CH2CH2CH2CH2COOH β α

  18. 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 脂肪酸β-氧化实验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。

  19. O R-C～SCoA O R-C-OH 脂酰CoA合成酶 + HS- CoA ATP AMP+PPi 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 1） 脂肪酸的活化和转运 2、β-氧化过程 a、脂肪酸的活化 • 脂肪酸在线粒体外或胞质中被活化，形成脂酰CoA， • 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CoA. • 反应不可逆

  20. O R-C-OH β-氧化 ATP CoASH N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO- AMP+PPi O R-C-S-CoA O R-C-S-CoA 肉毒碱 CoASH 酯酰肉毒碱 酯酰肉毒碱 N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- b、脂酰CoA的运转---肉毒碱穿梭系统（如下图） O R-C 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 外侧 内侧 肉毒碱 载体 酶Ⅱ 酶I CoASH 线粒体内膜 基质

  21. Ｏ R-CH2-CH2C-SCoA || Ｏ R-CH=CH-C-SCoA || OH O R-CH-CH2C~SCoA O O R-C-CH2C~SCoA O CH3C~SCoA O R-C~ScoA || || + 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 (2)β-氧化的生化历程 a、脱氢 b、水化 c、再脱氢 d、硫解

  22. FAD FADH2 O Ｏ RCH2CH2C-SCoA 脂酰CoA脱H酶 H - RCH2C=C－C～SCoA - H 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 a、脱氢 （△2反式烯脂酰CoA） 脂酰CoA 脂酰CoA脱H酶有三种，分别对短、中、长脂肪酸起专一的反应，这三种酶均为黄素蛋白，可与FAD紧密结合，但只催化反式异构体的生成

  23. Ｏ RCH=CH-C-SCoA OH O RCH2CH-CH2C～SCoA 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 b、水化 烯脂酰CoA水化酶 H2O α.β-烯脂酰CoA （L-β- 羟脂酰CoA） 烯脂酰CoA水化酶具立体化学专一性，只催化L－异构体的生成

  24. OH O RCHCH2C~SCoA NAD+ NADH+H+ O O || = RCH2C-CH2C～SCoA L-β- 羟脂酰CoA脱H酶 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 c、再脱氢 （β- 酮脂酰CoA） β-羟脂酰CoA 该酶有立体特异性，只对L－异构体起作用 以NAD+为辅酶

  25. O O CoASH = = 酮脂酰硫解酶 O = RCH2-C～SCoA+ CH3-C～SCoA RCH2C-CH2C～SCoA 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 d、硫解 O （β- 酮脂酰CoA） 少2个C的脂酰CoA • 酮脂酰硫解酶(简称硫解酶)催化β- 酮脂酰CoA被第二个CoA分子硫解 • ΔG0’=-28.03KJ/Mol • 以上四步反应均是可逆的，但由于硫解反应是高度放能的，整个反应向裂解方向进行，难以逆转，使得β氧化继续进行

  26. Ｏ RCH=CH-C-SCoA Ｏ RCH2CH2C-SCoA α.β-烯脂酰CoA 脂酰CoA FAD FADH2 O R-C~ScoA OH O RCHCH2C~ScoA O CH3C~SCoA || || || + β-羟脂酰CoA 脂酰CoA 乙酰CoA NAD + O O RCCH2C-SCoA NADH || β-酮酯酰CoA 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 酯酰CoA脱氢酶 △2-烯酰CoA水化酶 H2O β-羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶 CoASH

  27. FAD 呼吸链 H20 FADH2 H2O NAD + 呼吸链 H20 NADH CoASH ATP 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA TCA 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 氧化的生化历程 RCH2CH2CO-SCoA 脂酰CoA 脱氢酶 RCH=CH-CO-SCoA β-烯脂酰CoA 水化酶 RCHOHCH2CO~SCoA L-β-羟脂酰CoA 脱氢酶 RCOCH2CO-SCoA β-酮酯酰CoA 硫解酶 CH3CO~SCoA + R-CO~SCoA 脂酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA或丙酰CoA

  28. 脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗一个ATP分子的两个高能磷酸键；脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗一个ATP分子的两个高能磷酸键； 活化的长链脂酰CoA需经肉毒碱携带，在肉毒碱脂酰转移酶的催化下进入线粒体氧化 4种β-氧化的酶都是线粒体酶； β-氧化包括脱氢、水化、再氧化脱氢和硫解4个重复步骤； 对于长链脂肪酸需经多次β-氧化，是一个螺旋状代谢途径； 动物β-氧化在线粒体基质中进行，植物有在线粒体，也有在乙醛酸体中进行。 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 3、脂肪酸β-氧化的要点

  29. 偶数碳： 整个脂酰CoA全部形成是乙酰CoA FADH2、NADH 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 4、饱和脂肪酸β-氧化的产物 • 乙酰CoA的可能去路： • 进入TCA，最后氧化成CO2和H2O以及能量 • 合成脂肪酸、胆固醇的原料 • 动物肝、肾中生成酮体 • 高等植物中可转变为碳水化合物：乙醛酸循环 糖异生 糖

  30. 4乙酰CoA + 丙酰CoA 4次β-氧化 琥珀酰CoA → TCA 11碳脂肪酸 动物 植物 微生物 丙二酸半醛 乙酰-SCoA → TCA 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 • 奇数碳： • 乙酰CoA和丙酰CoA • FADH2、NADH 糖异生 • 丙酰CoA的去向 OAA

  31. 96 ATP 21ATP 14 ATP 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 5、β-氧化过程中能量的释放 例：软脂酸 CH3(CH2)14COOH 7次β-氧化 12 ATP 8乙酰CoA 3 ATP  7NADH 131 ATP 2 ATP  7FADH2 净生成：131 –2= 129 ATP • 脂肪酸1个碳的氧化要比糖的1个碳提供更多能量 • 但动物体主要还是以糖原的形式贮存能量

  32. 与饱和脂肪酸的氧化途径基本一致，但还需要其他的酶：烯酯酰CoA异构酶和β羟脂酰差向异构酶与饱和脂肪酸的氧化途径基本一致，但还需要其他的酶：烯酯酰CoA异构酶和β羟脂酰差向异构酶 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 1. 单不饱和脂肪酸的氧化（单个双键，如油酸） （二）不饱和脂肪酸的氧化 • 多不饱和脂肪酸的氧化≥2个双键，以亚油酸（18：2，△9,12）为例

  33. 不饱和脂肪酸的氧化特点： 进行几次正常的β氧化之后，遇出现△3-顺式双键，需△3- △2-反烯脂酰CoA异构酶，将其变为△2-反式双键 如遇△2-顺式双键，则水化后用β羟脂酰CoA差向异构酶帮忙，由D型转变为L型，再进行正常的β氧化 2-脂肪分解-脂肪酸的分解

  34. 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 （三）脂肪酸的α-氧化作用 1、概念： 脂肪酸在一些酶的催化下，氧化作用发生在α-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化作用。 RCH2CH2COOH RCH2COOH+CO2 α

  35. O2，NADPH+H+ R-CH-COOH R-C-COOH • RCH2COOH 单加氧酶 Fe2+，抗坏血酸 - OH O （L-α-羟脂肪酸） NAD+ 脱氢酶 NADH+H+ RCOOH+CO2 ATP，NAD+， 抗坏血酸 = （α-酮脂酸） 脱羧酶 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 2.α-氧化的可能反应历程 （少一个C原子） 植烷酸的例子 哺乳动物将绿色蔬菜的叶绿醇氧化为植烷酸 α-氧化 降植烷酸 氧化

  36. RCH2- C-H RCH2- CH-COOH O OOH 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 H2O2 RCH2CH2COOH 脂肪酸过氧化物酶 - （α-氢过氧脂肪酸） CO2 NADH+H+ NAD+ RCH2COOH = 醛脱氢酶 （少一个C的脂肪酸） （少一个C的脂肪醛） • α-氧化对于降解支链脂肪酸、奇数脂肪酸或过分长链脂肪酸有重要作用。

  37. RCH2COOH H2O2 O2 过氧化 羟化 RCH(OOH)COOH RCH(OH)COOH H2O CO2 NADP + NADPH +H+ RCHO RCOCOOH NAD + NADH +H+ NAD + NADH +H+ RCOOH CO2 2-脂肪分解-脂肪酸的分解

  38. 氧化位置不同 酶存在的部位不同 底物要求不同 产物不同 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 α-氧化与β-氧化的不同点

  39. 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 (四)脂肪酸的ω氧化作用（12C以下的脂肪酸） • 在动物体内，12碳以上的脂肪酸是通过β-氧化进行分解作用；少于12碳的脂肪酸可在微粒体中经ω-氧化作用分解，其在脂肪酸分解代谢中不占主要地位。 • 概念：脂肪酸在酶催化下，其ω碳（末端甲基C）原子发生氧化，先生成ω-羟脂酸，继而氧化成α,ω-二羧酸的反应过程，称为ω-氧化。

  40. CH3(CH2)n COOH O2 混合功能氧化酶 NADPH+H+ NAPD + HOCH2(CH2)n COOH NAD(P) + 醇酸脱氢酶 NAD(P)H+H+ OHC(CH2)n COOH NAD(P) + 醛酸脱氢酶 NAD(P)H+H+ HOOC(CH2)n COOH 2-脂肪分解-脂肪酸的分解 ω-氧化反 应 历 程 • ω-氧化后，可从脂肪酸两端进行β-氧化 • ω-氧化加速了脂肪酸的降解速度。 （海洋中浮游细菌降解海面浮油）

  41. γ β α 2-脂肪分解-酮体代谢 四 酮体的代谢 1、酮体的概念： 脂肪酸β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能，然而在肝肾中还有另一条去路。乙酰CoA可在肝肾中形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮，这三种物质统称为酮体。

  42. CH3COCH2COOH 乙酰乙酸 脱羧酶 脱氢酶 NADH+H+ CO2 NAD+ CH3CHOHCH2COOH CH3COCH3 D---羟丁酸 丙酮 2-脂肪分解-酮体代谢 2、酮体的合成 硫解酶 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA 乙酰-CoA CoASH 反应部位：肝线粒体 CH3COSCoA 限速酶 HMGCoA合成酶 乙酰-CoA CoASH HMGCoA裂解酶 OH | HOOCCH2-C-CH2COSCoA 乙酰-CoA | CH3 β羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）

  43. 2-脂肪分解-酮体代谢 3、酮体的分解利用: 在肝外组织中 脱氢酶 NAD+ 乙酰乙酸 NADH+H+ --羟丁酸 转移酶 琥珀酰CoA 琥珀酸 硫解酶 2 乙酰CoA CoASH 乙酰乙酰CoA

  44. 它是肝为肝外组织提供的一种能源物质，是肌肉和大脑等组织的重要能源；它是肝为肝外组织提供的一种能源物质，是肌肉和大脑等组织的重要能源； 正常情况下血中仅含少量酮体，但饥饿、高脂低糖或糖尿病时，酮体生成过多，可引起酮血症(ketonemia)、酮尿症(ketonuria)或酮症酸中毒(Ketoacidosis) 2-脂肪分解-酮体代谢 4、酮体生成的生理意义

  45. （一）概述： 脂肪酸合成的直接产物是软脂酸(或C16以下)，其他脂肪酸在其基础上衍生而成。 细胞定位：细胞质 不是β-氧化过程的逆反应，由复杂的合成酶系催化。 脂肪酸的合成过程包括：饱和脂肪酸的从头合成，脂肪酸的碳链的延长，不饱和脂肪酸的形成 3-脂肪合成 第三节 脂肪的生物合成 一、脂肪酸的生物合成

  46. 3-脂肪合成－脂肪酸合成 （二）饱和脂肪酸的从头合成 • 1、合成部位： • 肝脏、小肠及脂肪组织,细胞定位：细胞质 • 2、合成原料及来源： • 乙酰CoA的来源： • 糖酵解的产物：在线粒体中 • 脂肪酸的β-氧化：在线粒体中 • 氨基酸的氧化 • 乙酰CoA的转运：从线粒体向细胞质 • 动物体借助柠檬酸－丙酮酸穿梭系统（三羧酸转运体系）完成

  47. 线粒体内膜 胞质 三羧酸载体 线粒体基质 柠檬酸 柠檬酸 ATP，CoASH ADP＋Pi，柠檬酸裂解酶 乙酰CoA 草酰乙酸 NADH 乙酰辅酶A NAD＋苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 苹果酸 CO2 NADP＋ H2O 丙酮酸羧化酶 ATP NADPH 脂肪酸合成 CO2 CO2 丙酮酸脱氢酶 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA从线粒体内至胞质的运转

  48. 丙二酸单酰CoA的合成： ATP ADP+Pi O CH3C-S~CoA O HOOC-CH2-C-S-CoA + HCO3-＋H+ || || 乙酰CoA羧化酶生物素 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA 3-脂肪合成－脂肪酸合成 • 乙酰CoA羧化酶： 是复合体，由两个酶和一个生物素羧基载体蛋白（ biotin carboxyl carrier protion，BCCP）组成，两个酶是生物素羧化酶和羧基转移酶。是脂肪酸合成的限速酶。

  49. 乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节 蛋白质磷酸酶 Pi P 乙酰-CoA羧化酶 多聚体 乙酰-CoA羧化酶单体 （有活性） （无活性） cAMP—依赖蛋白质激酶 ADP ATP

  50. HCO3- COO- 3-脂肪合成－脂肪酸合成 羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图

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