第十一章 脂代谢1ppt课件

单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 *1 第十一章 脂代谢 脂类的重要性 n脂类是生物体的重要能源； n每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和 蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。 n磷脂是生物膜的主要成分； n许多类脂及其衍生物具有重要生理作用； n脂类代谢的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等 的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作 用。 n人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮 尿症等都与脂类代谢紊乱有关。 11.1 脂类的消化、吸收、转运和贮存 n1. 脂肪的消化 n 2. 脂肪的吸收 n 脂肪吸收的方式： n 部分水解：50%的脂肪在小肠中水解为脂肪酸、甘油 二酯和甘油一酯。 n 完全水解：40%的脂肪经脂肪酶和胆汁酸盐的作用， 完全水解为脂肪酸和甘油； n 完全不水解：小部分脂肪可不经过水解直接被吸收。 n3. 脂类在体内的运输 n血浆中所含的脂质统称为血脂。 n甘油三酯及少量的甘油二酯和甘油一酯； n磷脂； n胆固醇和胆固醇酯； n游离脂肪酸 n脂蛋白是脂类在血浆中的存在形式，也是脂类在血液 中的运输形式。 n高密度脂蛋白（HDL，-脂蛋白） n低密度脂蛋白（LDL， -脂蛋白） n极低密度脂蛋白（VLDL，前 -脂蛋白） n乳糜微粒（CM） 前 CM 乳糜微粒极低密度脂蛋白低密度脂蛋白高密度脂蛋白 来 源 在小肠上皮细胞 合成 糖在肝细胞中转 化而来 由VLDL转化而来由肝脏合成 成 分 含有大量脂肪， 蛋白质含量少 主要成分为脂肪脂肪含量少，胆固 醇，磷脂含量高 蛋白质含量最 多 作 用 外源性脂肪的主 要运输形式 内源性脂肪的主 要运输形式 转运胆固醇 Lipids are transported as various lipoprotein particles in vertebrate plasma 乳腺、肌肉、脂肪组织等 n 2. 甘油的代谢 n 在肝细胞中进行 甘油 甘油磷 酸激酶 甘油-3-磷酸 磷酸二羟丙酮 甘油磷酸 脱氢酶 糖代谢 3-磷酸甘油醛 3. 脂肪酸的氧化分解 n（1）饱和的偶数碳原子脂肪酸的氧化 Franz Knoops labeling Experiments (1904): fatty acids are degraded by oxidation at the carbon n When dogs were fed with odd-numbered fatty acids attached to a phenyl group, Benzoate（安息香酸盐） was excreted; and when fed with even-numbered, Phenylacetate （乙酸苯酯） was excreted. n -氧化假说：体内的脂肪酸的分解是在细胞的 线粒体中进行的，氧化作用在脂肪酸的-碳开始 ，使脂肪酸逐步氧化断裂为二碳单位的乙酰辅酶A ，再经过三羧酸循环而彻底氧化为二氧化碳和水 ，并释放出大量的能量。 脂肪酰CoA 合成酶 脂酰腺苷酸 焦磷酸酶 脂酰CoA 脂肪酸 + CoA + ATP 脂酰CoA + AMP + 焦磷酸 n 一分子脂肪酸活 化，实际消耗两个 高能磷酸集团。 n 线粒体外进行 n 脂肪酸的活化 n 脂酰辅酶A转运入线粒体 n脂酰CoA需要借助一种特殊的载体肉碱(3-羟基-4-三甲 氨基丁酸)才能转运到线粒体内。 脂酰肉碱 E1：肉碱脂酰基转移酶I（限速酶 ） E2：肉碱脂酰基转移酶II E1 E2 n 脂肪酸的-氧化 n包括四个循环的步骤： na、脂酰辅酶A的脱氢作用 脂酰CoA 反式,-烯脂酰CoA n b、 ,-烯脂酰CoA的水化 L-羟脂酰CoA n 烯脂酰CoA水合酶只作用于反式烯脂酰CoA。 nc、-羟脂酰CoA的脱氢 -酮脂酰CoA 羟脂酰CoA脱氢酶 n 羟脂酰CoA脱氢酶具有立体专一性，只催化L-羟脂酰CoA的脱氢。 n d、 -酮脂酰CoA的硫解 少了两个碳原 子的脂酰CoA 乙酰CoA 一部分用于合成新的脂肪酸和其 它生物分子，大部分进入三羧酸 循环完全氧化 重复脱氢、加水、脱 氢及硫解四个反应至 完全分解成乙酰CoA Three similar reactions Between the -oxidation and Citric acid cycle 脂酰CoA脱氢酶 反式,- 烯脂酰CoA 烯脂酰CoA 水化酶 L-羟脂酰CoA 羟脂酰CoA 脱氢酶 -酮脂酰CoA 硫解酶 脱氢 加水 脱氢 n 脂肪酸-氧化的四个要点 n 脂肪酸仅需一次活化，需消耗一个 ATP分子的两个高能键；活化的脂酰 辅酶A合成酶在线粒体外； n 长链脂酰辅酶A需经肉碱携带，在肉碱转 移酶的催化下进入线粒体氧化； n 脂肪酸的-氧化在线粒体进行； n -氧化包括脱氢、水化、脱氢和硫解四 个重复步骤。 脂肪酸-氧化产生的能量 n脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。 n以软脂酸（含16碳）为例： n 1分子软脂酸完全氧化净生成 129 个ATP。 n 试计算：三硬脂酸甘油酯分解代谢提供的能量？ （2） 奇数碳脂肪酸的-氧化 n奇数碳脂肪酸经-氧化 后，除乙酰辅酶A外，还要 产生1mol的丙酰辅酶A。 nPropionyl- CoA（丙酰辅酶 A ）can be converted to succinyl-CoA（琥珀酰辅酶A） via a carboxylation（羧化作 用）, an epimerization and an intramolecular group shifting. 丙酰辅酶A 甲基丙二酸单酰CoA 丙酰辅酶A 羧化酶 琥 珀 酰 辅 酶 A 立体异构作用 分子内部基团重排 变位酶 n天然不饱和脂肪酸的 双键均为顺式。 n烯脂酰辅酶A水化酶及 羟脂酰辅酶A脱氢酶均 具有高度立体异构专 一性，因此需要异构 酶的参加。 油脂酰CoA 3-顺-烯 脂酰CoA 2-反-烯 脂酰CoA 异构酶 油酸（18：19） （3）不饱和脂肪酸的氧化 （4）脂肪酸氧化的其他方式 n-氧化 n植物种子、叶组织及动物肝脏和脑中存在。 n以游离脂肪酸为底物，每次氧化只失去一个碳 原子。 nRCH2CH2COOH RCH2COOH + CO2 n-氧化 n12碳以下的脂肪酸通过-氧化降解。 nCH3-（CH2）n-COOH HOOC-（CH2）n-COOH 4. 酮体的代谢 n酮体（Ketone bodies）： 乙酰乙酸、-羟丁酸 和丙酮三种物质的 总称。 n 肝脏是酮体 生成的主要场 所。 乙酰乙酰CoA 乙酰硫解酶 -羟基- -甲基戊 二酸单酰CoA （HMG- CoA） HMG- CoA合成酶 乙酰乙酸 HMG- CoA裂解酶 -羟丁酸 丙酮酮体 -羟丁酸 -羟丁酸脱氢酶 乙酰乙酸 -酮脂酰转移酶 琥珀酸 乙酰乙酰CoA 硫解酶 酮体的分解 n 酮体分解在肝外组织 进行，所以酮体是联系 肝脏和肝外组织（如肌 肉、肾脏等）的一种特 殊运输形式。 n 酮体是肌肉组织，尤 其是脑组织的重要能源 。 11.2.2 脂肪的合成代谢 n体内脂肪的主要来源:将糖转变为脂肪 n脂肪组织和肝脏是合成脂肪的主要场所。 n合成脂肪的原料：磷酸甘油和脂肪酸 n11.2.2.1 磷酸甘油的生物合成 11.2.2.2 脂肪酸的生物合成 n1. 饱和脂肪酸的生物合成 n脂肪酸的合成在细胞质中进行 n脂肪酸合成的碳源：乙酰辅酶A n 乙酰辅酶A的转运 n线粒体内的乙酰辅酶A通过柠檬酸丙酮酸循环 进入胞浆。 柠檬酸丙酮酸循环 草酰乙酸 柠檬酸 苹果酸 丙酮酸 丙酮酸 柠檬酸 草酰乙酸 n 丙二酸单酰辅酶A的合成 n二碳单位：丙二酸单酰辅酶A n 该步反应为脂肪酸合成的限速步骤 n 乙酰辅酶A 羧化酶活性高时，产生大量丙二酸单酰 CoA：为脂肪酸合成提供充足原料； n 丙二酸单酰辅酶A抑制肉碱酰基转移酶I的活性，使 脂肪酸的氧化分解停止。 n 脂酰基载体蛋白（ACP） n在脂肪酸合成过程中，不同长度的脂肪酸中间产物是 在脂酰基载体蛋白（ACP）的携带下进行逐步延长的 。 n 脂肪酸的生物合成 n 脂肪酸合成酶系 n乙酰辅酶A羧化酶 n乙酰转酰基酶（AT） n丙二酰转酰基酶（MT） n脂酰-丙二酰-ACP缩合酶？（KS） n-酮脂酰-ACP还原酶（KR） n-羟脂酰-ACP脱水酶（HD） n烯酰基-ACP还原酶（ER） 脂 肪 酸 的 生 物 合 成 缩合反应 乙酰ACP 丙二酸 单酰ACP 乙酰乙酰ACP 第一次还原 D- -羟丁酰ACP 脱水反应 烯丁酰ACP 第二次还原 丁酰ACP 奇数碳的脂肪酸 起始物为两个丙 二酸单酰-ACP 线粒体和内质网中脂肪酸的延长 起始物二碳单位来源途径共同点 胞浆乙酰CoA丙二酸单酰CoA柠檬酸转运；以ACP为载体 ；需多酶体系 以NADPH + H+ 作 为氢 的 供体 线粒体C12-C16脂酰CoA乙酰CoA-氧化逆转 内质网长链脂酰CoA丙二酸单酰CoA与胞浆相似；以CoA为载体 n试比较脂肪酸的合成与脂肪酸的降解的不同点 。 2. 不饱和脂肪酸的合成 n去饱和作用在内质网上进行 n不饱和脂肪酸的合成是在去饱和酶的作用下，在 原有饱和脂肪酸中引入双键的过程。 n人体含有的不饱和脂肪酸主要有： n棕榈油酸16：19 n油酸18：19 n亚油酸18：2 9，12 n亚麻酸18：39，12，15 3-磷酸甘油 甘油磷酸激酶 甘油磷酸脱氢酶 脂肪酰CoA 合成酶 脂酰CoA 不饱和 饱和 磷脂酸 甘油磷酸 脂酰转移酶 甘油磷酸 脂酰转移酶 肝脏和脂肪组织是合 成三脂酰甘油的场所 。 合成前体： L-3-磷酸甘油 脂酰辅酶A 磷脂酸磷 酸酯酶 甘油二酯 甘油三酯 11.2.2.3 脂肪的生物合成 11.3 磷脂的代谢 n1. 磷脂的分解代谢 n体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类， 分别作用于甘油磷脂分子中不同的酯键。 n磷脂在小肠中大部分被完全水解成脂肪酸、甘 油、磷酸及其他成分。 n脂肪酸：进入-氧化；或再利用合成脂肪； n甘油：进入酵解或糖异生途径； n磷酸：进入糖代谢或钙、磷代谢； n含氮化合物：进入各自的代谢途径或合成新的磷脂 。 溶血磷脂2脂肪酸R1 脂肪酸R2溶血磷脂1 甘油磷酸含氮化合物 + 脂肪酸 甘油二酯磷酸含氮化合物 磷脂酸含氮化合物 n2. 磷脂的合成代谢 n原料：甘油、脂肪酸、 磷酸、胆碱或胆胺等。 n不同的磷脂合成途径不 同，但都以胞嘧啶核苷 酸（CTP）为载体。 n以卵磷脂的合成为例 胆碱 磷酸胆碱激酶 磷酸胆碱 CDP-胆碱 甘油二酯 磷酸胆碱 转移酶 磷脂酰胆碱（卵磷脂） 磷酸胆碱 胞苷酸转移酶 11.4 胆固醇的代谢 n1. 胆固醇的生物合成 n合成场所：肝脏细胞的胞 液及内质网中 n合成原料：乙酰辅酶AHMG-CoA 还原酶 3-甲基-3，5-二羟戊酸（MVA） 乙酰CoA乙酰 基转移酶 HMG-CoA 合成酶 乙酰乙酰CoA -羟-甲基戊 二酸单酰CoA （HMG-CoA） 存在于胞液 合成胆固 醇及酮体 的重要中 间产物 HMG-CoA还原酶的调节： a、胆固醇反馈抑制； b、高糖、高脂膳食后，活性 增强； c、激素的影响 3-磷酸-5- 焦磷酸MVA 异戊烯焦 磷酸酯（IPP） 二甲基丙烯 焦磷酸（DPP） IPPDPP 二甲基辛二烯 焦磷酸酯（GPP） IPP 三甲基十二碳 三烯焦磷酸酯（FPP ） FPP FPP 鲨烯 n3-甲基-3，5-二羟戊 酸（MVA）的合成 n鲨烯的合成 n胆固醇的合 成 n2. 胆固醇的降解和转变 n胆固醇合成胆酸； n胆固醇衍生物为类固醇激素； n胆固醇衍生为维生素D； n胆固醇转变为其他固醇 11.5 脂类代谢的调节及紊乱 n11.5.1 脂类代谢的调节 n1.激素对脂类代谢的调节 n胰岛素和前列腺素抑制脂肪动员和脂解作用； n肾上腺素、胰高血糖素、生长素、促肾上腺皮质激素 、甲状腺素、促甲状腺素等促进脂肪的动员和脂解作 用。 n2. 代谢物调节脂肪酸的合成 n进食高脂肪食物，或饥饿而脂肪动员加强时，抑制体 内脂肪酸的合成； n进食糖类，糖代谢加强时，有利于脂肪酸的合成。 11.5.2 脂类代谢的紊乱 n肥胖症 n酮血症和酮尿症 n饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂肪动员加强，酮 体生成过多，超过肝外组织利用的能力，血中酮体浓 度增高，为酮血症（Ketonemia）；患者随尿液排出大 量酮体，为酮尿症（Ketonuria） n高脂血症和动脉粥样硬化 n空腹血浆胆固醇或甘油三酯的浓度持续超出正常上限 ，为高脂血症。 n上限：成人空腹12-14小时，甘油三酯160mg/100ml； 胆固醇260mg/100ml 正常血管高血脂血管 n脂肪肝 n脂肪在肝中堆积（ 10%）时为脂肪肝。 n胆结石 n结石：胆固醇、胆色素、胆酸、脂肪酸钙 、碳酸钙等组成。 n先天遗传缺陷性脂类沉积症 练 习 题 n胰岛素可促进脂肪动员。 n人体可以合成亚油酸和油酸。 n脂肪酸合成时，逐加的碳原子来自乙酰CoA。 n奇数碳原子脂肪酸经-氧化后除生成乙酰CoA外还有乙 酰乙酰CoA。 n脂肪酸合成是脂肪酸分解的逆反应。 n不饱和脂肪酸是原有饱和脂肪酸在去饱和酶系的作用 下引入双键而成的。 n酮体主要是由肝脏产生并加以利用的。 n胆固醇在体内可彻底氧化分解为二氧化碳和水。 n脂肪酸的合成前体是 ，它主要存在于 ，需 要通过 跨膜传递机制进入 参加脂肪酸 的合成。 n酮体包括 、 和 。 n脂肪酸的分解（-氧化）是在 中进行的，脂肪酸的合 成是在 中进行的。 n人体合成胆固醇的主要场所是 ，胆固醇合成的前体是 。 n脂肪酸合成过程中，逐加的二碳来自 。 n脂肪酸合成过程中，不同长度的脂肪