《脂类代谢化学系》PPT课件.ppt

第九章 脂类代谢 Metabolism of Lipids 第一节 概 述 Introduction 一、脂类的一般概念 1.脂类（lipids）亦称脂质 2.分类 v简单脂质甘油三酯（脂肪）、甘油二酯 甘油单酯和蜡等 v复合脂质磷脂、鞘脂、糖脂 v异戊二烯类脂质萜类、类固醇及其衍生物 甘油三脂 X X = 胆碱、水、乙 醇胺、 丝氨酸、甘 油、肌醇、磷脂酰 甘油等 甘油磷脂 甘油 鞘 脂 鞘磷脂 鞘糖脂 FA 鞘氨醇 FA PiX 鞘氨醇 FA 糖 鞘氨醇 3.脂类的功能： (1)储存能量、防止热量散失：脂肪 (2)供能：脂肪 39kj/g (3)生物膜的组分：磷脂、鞘脂、胆固醇等 (4)其他： v胆固醇：转变为类固醇激素、维生素D3、胆汁 酸盐等。 v磷脂酰肌醇：第二信使。 v必需脂肪酸： 必需脂肪酸是指动物机体不能自身合成， 必需从食物摄取的多不饱和脂肪酸。包括亚油 酸(18:29,12)、亚麻酸(18:39,12,15)和花生四烯酸 (20:45,8,11,14)等。 vA grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada. 二、脂类的消化吸收： 第二节 脂肪的分解代谢 关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) 一、体内甘油三酯的分解代谢 脂肪酶 脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、 去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素 (adrenocorticotropic hormone, ACTH)及促甲 状腺激素(thyroid-stimulating hormone, TSH) 等。 对抗脂解激素因子 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、 烟酸等。 脂肪动员过程 脂解激素-受体G蛋白 AC ATP cAMP PKA + + + HSLa(无活性) HSLb(有活性) TG 甘油二酯 （DG） 甘油一酯 甘 油 FFA FFA FFA 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶 u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶 二、甘油的代谢 v在肝脏进行 v磷酸二羟丙酮 可异生为糖或 进行有氧氧化 。 甘油激酶 磷酸甘油 脱氢酶 甘油 三、脂肪酸的分解代谢 （一）脂肪酸的转运 1.组织间的转运 2.进入线粒体的转运 (1)脂肪酸的活化脂酰CoA的生成:线粒体外 进行. 脂酰CoA 合成酶 脂酰腺苷酸 (2)转运机制 v需肉碱（carnitine, L-羟-三甲氨基丁酸)的转 运: v由肉碱脂酰转移酶(关键酶）、和肉碱脂酰肉 碱转位酶催化。 （二）饱和脂肪酸的-氧化 1.-氧化的发现: v1904年，Franz Knoop提出脂肪酸的-氧 化学说。 2. -氧化的过程 脱氢 加水 再脱氢 硫解 脂酰CoA L(+)-羟脂酰CoA 酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA 脂酰CoA 脱氢酶 反2-烯酰CoA L(+)-羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ 2-烯脂酰CoA 水化酶 H2O FAD FADH2 酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH 脂酰CoA 脱氢酶 L(+)-羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ -烯酰CoA 水化酶 2 H2O FAD FADH2 酮脂酰CoA 硫解酶CoA-SH 脂酰CoA 合成酶 肉碱转运载体 ATP CoASH AMP PPi H2O 呼吸链 1.5ATP H2O 呼吸链 2.5ATP 线 粒 体 膜 TAC 3.能量生成： 以软脂酸（16C）为例： 7次-氧化,产生 (1)7 FADH271.5 = 10.5 ATP (2)7 (NADH+H+) 72.5 17.5 ATP (3) 8 CH3COSCoA8 10 = 80 ATP 总计 108 ATP. 净生成: 1082 106 ATP 四、酮体的代谢 v酮体(ketone bodies)的 概念 酮体是指乙酰乙 酸、-羟丁酸和丙酮 的统称,为脂肪酸在肝 分解氧化时特有的中 间代谢物。 丙酮 乙酰乙酸 -羟丁酸 CO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羟丁酸 脱氢酶 HMGCoA 合酶 乙酰乙酰CoA 硫解酶 HMGCoA 裂解酶 1. 酮体的生成 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰CoA 琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨 骼肌的线粒体） 乙酰乙酰CoA 硫激酶 （肾、心和脑 的线粒体） 乙酰乙酰CoA硫解 酶（心、肾、脑及 骨骼肌线粒体） 2.酮体的利用： 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀酸 酮体的生成和利用的总示意图 2乙酰CoA 3.酮体生成的生理意义： (1)为肝输出能源的一种形式； (2)为肌肉、脑组织的重要能源，长期饥饿时 尤其如此。 第三节 脂肪的合成代谢 一、脂肪酸的生物合成 （一）饱和脂肪酸的合成 *部位： 肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺和 脂肪组织的胞液。 *原料： 乙酰CoA（主要来自糖代谢）、 CO2 、 ATP、NADPHH和Mn2。 线 粒 体 膜 胞液 线粒体基质 丙酮酸 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 柠檬酸 乙酰CoA NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶 CoA 乙酰乙酰CoACoA ATP AMP PPi 柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 苹果酸 CO2 CO2 乙酰CoA的转运柠檬酸-丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle) 1.丙二酸单酰CoA的合成： 由乙酰CoA羧化酶(关键酶)催化，辅酶为生 物素。 2.脂肪酸合成 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸， 是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。 * 软脂酸合成酶 大肠杆菌由7种酶蛋白构成多酶体系 脂肪酰基转移酶（AT） 丙二酰CoA酰基转移酶（MT） 酮脂肪酰合成酶（KS） 酮脂肪酰还原酶（KR） 羟脂酰基脱水酶（DH） ,-脂烯酰还原酶（ER） 硫酯酶（TE） 高等动物 7种酶活性都在一条多肽链上，属多 功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为 两相同亚基首尾相连组成的二聚体。 酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)，其 辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫 醇， 是脂酰基载体。 AT（脂酰 转移酶） MT（丙二酰 转酰基酶） （1）底物进入 （2）合成步骤： 缩合： 由-酮酯酰合 成酶（ -ketoacyl synthase, KS） 催化。 还原： 由-酮酯酰还原酶（ -ketoacyl reductase, KR）催化。 脱水： 由脱水酶（ dehydratase， DH）催化。 还原： 由,-稀酯酰 还原酶（ ,enoy reductase, ER）催 化。 缩合 CO2 还 原 NADPH+H+ NADP+ 脱水 H2O 再还原 NADPH+H+ NADP+ * 转 位： 丁酰基由ACP转移至 Cys（KS上） 经过7轮循环反应，每次 加上一个丙二酰基，增加两个 碳原子，最终在硫酯酶的作用 下释出软酯酸。 (3)脂肪酸的延长： v部位： 内质网膜的胞质一侧。 v原料： 丙二酸单酰CoA。 v过程： 与软脂酸合成途径相同，但酰基载体为辅 酶A。 n n 调节：调节： （二）不饱和脂酸的合成 动物：有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内 质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递 系统参与。 植物：有9、12、15 去饱和酶 H+NADH NAD+ E-FAD E-FADH2 Fe2+ Fe3+ Fe2+ Fe3+ 油酰CoA+2H2O 硬脂酰CoA+O2 NADH-cytb5 还原酶 去饱和酶 Cytb5 二、甘油三酯的合成 v部位： 肝（最强）、脂肪组织和小肠。 v原料： 1.glucose脂肪酸、甘油。 2.食物脂肪脂肪酸。 v基本过程： 甘 油 二 酯 途 径 酯酰CoA 转移酶 CoA R1COCoA 酯酰CoA 转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸 磷酸酶 Pi 酯酰CoA 转移酶 CoA R3COCoA * 3-磷酸甘油主要来自糖代谢： 甘油激酶 （肝、肾） 3-磷酸甘油脱氢酶 第四节 磷脂和鞘脂的代谢 一、磷脂的代谢 组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物 结构： 功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜 的磷脂双分子层。 常为花生四烯酸 X X = 胆碱、水、乙醇胺 、 丝氨酸、甘油、肌 醇、磷脂酰甘油等 （一）甘油磷脂的组成、分类及结构 分类 （1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）： （2）磷脂酰乙醇胺： （3）磷脂酰丝氨酸： （4）磷脂酰肌醇： PLA1 PLA2 PLC PLD PLB2 PLB1 磷脂酶 (phospholipase , PL) v甘油磷脂的分解代谢： 溶血磷脂2 溶血磷脂1 n n 甘油磷脂的合成代谢：甘油磷脂的合成代谢： 1. CDP-甘油二酯合成途径:见于原核生物 （1）CDP-甘油二酯的合成: 磷脂酸 （2）磷脂酰Ser的合成： （3）磷脂酰肌醇的合成： v甘油二酯的生成： 2. 2.甘油二酯合成途径：甘油二酯合成途径： 见于哺乳动物肝细胞 溶血磷脂酸磷脂酸 磷脂酰酰胆碱 的合成： 胆碱胆碱 3.甘油磷脂间的 相互转变： 三、鞘脂的代谢 v结构： 鞘脂(sphingolipid)是指含鞘氨醇（ sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。 鞘磷脂含磷酸胆碱 鞘脂 鞘糖脂含糖基。 1.鞘氨醇与二氢鞘氨醇的结构: 神经酰胺 鞘磷脂 葡萄糖 脑苷脂 乳糖神经酰胺 神经节苷脂 Glc葡萄糖 Gal半乳糖 Neu5Ac 唾液酸 GalNAc 乙酰半乳糖胺 2. 鞘脂 和糖脂 的结构 ： 合 成 过 程 二氢鞘氨醇二氢鞘氨醇 GlcGlc- -葡萄糖葡萄糖 n鞘脂的 分解： 1.过程： N-乙酰氨 基己糖酶A Gal-Gal-半乳糖半乳糖 GlcGlc- -葡萄糖葡萄糖 GalNAcGalNAc-N-N-乙酰半乳糖胺乙酰半乳糖胺 Neu5AC唾液酸 2.泰萨氏幼年黑朦白痴症（ Tay-Sachs disease ）： (1) A 1-year-old infant with Tay-Sachs disease. (2) Electron micrograph of a portion of an affected brain cell, showing the abnormal ganglioside deposits in the lysosomes. 第五节 胆固醇的代谢 一、胆固醇的生物合成一、胆固醇的生物合成 n胆固醇的生物 合成分为四个 阶段： 二羟甲基戊酸 异戊烯焦磷酸 鲨烯 1.二羟甲基戊酸 （MVA）的生 成： HMG-CoA还原 酶（关键酶,内质网） 硫解酶 （胞液） HMG-CoA合 酶（胞液） 2.异戊烯醇焦磷 酸酯（IPP）的 生成： 3.鲨烯（Squalene）的生成： 异戊二烯 基转移酶 焦磷酸 牻牛儿酯 4.胆固醇 的生成： 麦角固醇 豆固醇 羊毛固醇 n胆固醇酯 的生成： n胆固醇合成的调节： 二、胆固醇的去路 长醇 叶绿醇 类胡罗卜素 v合成胆汁酸： 胆酰CoA 牛磺胆酸 鹅脱氧 胆酰CoA 石胆酸 甘氨胆酸 脱氧胆酸 v衍