《脂类代谢副本》PPT课件.ppt

第八章 脂类代谢 脂类代谢概述脂类代谢概述 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 第第2828章章 脂肪的生物合成脂肪的生物合成 第第2929章章 1脂肪的分解代谢：脂肪的消化吸收，甘油的氧 化，脂肪酸的-氧化，不饱和脂肪酸的氧化， 酮体的代谢； 2脂肪的合成代谢：-磷酸甘油的合成，软脂酰 COA的合成，脂肪的生物合成。 主要内容 ： 教学重点 ： 教学难点 ： 1脂肪酸的-氧化；2酮体的代谢；3脂肪酸 的从头合成代谢。 1脂肪酸的-氧化；2脂肪酸的从头合成代谢 。 8.1 8.1 脂类代谢概述脂类代谢概述 脂类 单脂 复脂 类脂 酰基甘油酯 蜡 磷脂 糖脂 萜类 甾醇类 含有脂肪酸 不含脂肪酸 8.1.1 8.1.1 生物体内的脂类生物体内的脂类 1、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：水解三酰甘油酰基 2、脂类的吸收 部位：肠 8.1.2 8.1.2 脂类的消化、吸收和运转脂类的消化、吸收和运转 3、脂类的转 运 乳麋微粒（CM） 极低密度脂蛋白VLDL 低密度脂蛋白LDL 高密度脂蛋白HDL 脂蛋白的种类 8.2 8.2 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁 经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰 脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪 酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘 油一酯进一步由另一种酯酶水解成甘油和脂肪 酸。 8.2.1 脂肪的水解 返回 （实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)） 甘油激酶 磷酸甘油 脱氢酶 异构酶 磷酸酶 8.2.2 甘油的分解 脂肪酸氧化的 化学步骤可以分为 三步：一是长链脂 肪酸降解为两个碳 原子单元，即乙酰 CoA。二是乙酰CoA 经过柠檬酸循环氧 化成CO2。三是从还 原的电子载体到线 粒体呼吸链的电子 传递。 8.2.3 脂肪酸的氧化分解 8.2.3.1 脂肪酸的-氧化 1、脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在 线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰 CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催 化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 2、穿膜（脂酰CoA进入线粒体） 脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸 氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂 酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。 3、脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶 系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰 CoA，再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并 释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全 部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反应过程如下： （1）氧化 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和 碳原子上脱氢，生成2反式烯脂酰CoA，该脱氢 反应的辅基为FAD。 （2）水化（水合反应） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催 化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。 （3）氧化 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催 化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成- 酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。 （4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰 CoA与CoASH作用，硫解产生 1分子乙酰CoA和比 原来少两个碳原子的脂酰CoA。 ATP CoASH -2H(FAD) H2O -2H(NAD+) CoASH + -C2-C2-C2-C2 CH2 CH2 脂肪酸-氧化循环 脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2 。假如碳原子数为Cn的饱和脂肪酸进行氧化，则需要作 （n/21）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生 （n/21）个NADH和（n/21）个FADH2；生成的乙酰 CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量 ，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。 至此可以生成的ATP数量为： 总结 以软脂酸（16C）为例计算其完全 氧化所生成的ATP分子数： -氧化的调节 （1）脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链 脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓 度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪氧 化。 （2）NADH/NAD+比率高时，-羟脂酰CoA脱 氢酶便受抑制。 （3）乙酰CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧 化（脂酰CoA有两条去路： 氧化，合成甘油 三酯）。 1、不饱和脂肪酸的分解（-氧化） 一个不饱和双键 烯脂酰CoA异构酶 二个以上不饱和双键 异构酶和还原酶 8.2.3.2 脂肪酸的其它氧化分解方式 不饱和脂肪酸完全氧化生成CO2和H2O时提 供的ATP少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。 动物体内约有1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪 酸，食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和 脂肪酸的双键都是顺式的，它们活化后进入-氧 化时，生成顺烯脂酰CoA，此时需要烯脂酰CoA 异构酶催化使其生成反烯脂酰CoA以便进一步 反应。如果有两个或以上的双键则还需要2,4-二 烯脂酰CoA还原酶催化再继续进行-氧化。 2、奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化 变位 少数奇数碳原子脂肪酸也可进入-氧化途径 进行代谢。所不同在于偶数碳脂肪酸的最终产物 为2分子乙酰CoA,而奇数碳为1分子丙酰CoA,和1分 子乙酰CoA。 3、脂肪酸的-氧化 脂酸的位碳被氧化成羟基，产生-羟脂酸，进 一步脱羧，氧化成为少一个碳原子的脂酸。由单氧 化酶催化，需O2，Fe2+和抗坏血酸参加。 4、脂肪酸的-氧化 可以在碳链烷基端碳位上氧化成二羧酸,从两端 开始-氧化。细胞色素作为电子载体参加作用。 进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以 及大量的ATP。 生成酮体参与代谢（动物体内） 。 脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞 中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏 及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙 酸、D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。 8.2.4 乙酰CoA的去路 A. 2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶 的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1分子的 CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲基戊二 酸单酰CoA（HMG-CoA），并释放1分子CoASH。 C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙酰 乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟丁酸脱氢 酶作用下，生成-羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下 脱羧而成为丙酮。 8.2.4.1 肝脏中酮体的生成 酮体的危害： 1、血液中出现大量丙酮，可引起中毒。 2、血液中乙酰乙酸和-羟丁酸过多，使得 血液pH值降低，引起“酸中毒”。 3、同时尿液中酮体增高。 “酮血症” “酮尿症” 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一 步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA 经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤 其是肾、心肌、脑（饥饿时）等组织中主要以 酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步 分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。 8.2.4.2 肝外组织酮体的分解 A.-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙 酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。 B.乙酰乙酸在肌肉线粒体中经-酮脂酰CoA转移酶催化， 能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。 C.乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进 入三羧酸循环。 D.丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异 生成糖。 (1)酮体易运输：长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒 碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸 白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需 要载体。 (2)易利用：脂肪酸活化后进入-氧化，每经4步反应才能 生成一分子乙酰CoA，而乙酰乙酸活化后只需一步反应 就可以生成两分子乙酰CoA，-羟丁酸的利用只比乙酰 乙酸多一步氧化反应。因此，可以把酮体看作是脂肪酸 在肝脏加工生成的半成品。 8.2.4.3 酮体的生物学意义 (3)节省葡萄糖供脑和红细胞利用：肝外组织利用酮体会生 成大量的乙酰CoA，大量乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶系活 性，限制糖的利用。同时乙酰CoA还能激活丙酮酸羧化 酶，促进糖异生。肝外组织利用酮体氧化供能，就减少 了对葡萄糖的需求，以保证脑组织、红细胞对葡萄糖的 需要。脑组织不能利用长链脂肪酸，但在饥饿时可利用 酮体供能，饥饿5周时酮体供能可多达70%。 (4)肌肉组织利用酮体，可以抑制肌肉蛋白质的分 解，防止蛋白质过多消耗，其作用机理尚不清 楚。 (5)酮体生成增多常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿 病等情况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增 多。 8.2.5 脂肪代谢与糖代谢的关系 8.3 8.3 脂肪的生物合成脂肪的生物合成 8.3.1 甘油的生物合成 合成脂肪所需要的L-磷酸甘油可通过以下 途径生成： 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别 是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。 脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA 。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪 酸的生物合成是在细胞液中进行，需要CO2和柠檬 酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。 据证明：生物体首先合成饱和脂肪酸，通过脱 氢、脱水等反应生成不饱和双键。 8.3.2 脂肪酸的生物合成 细胞质中 部位： 饱和脂肪酸从头合成（16C以内） 乙酰CoA、NADPH 、ATP 原料： 8.3.2.1 饱和脂肪酸的生物合成 以软脂酸为例： 1、乙酰CoA的转运 HOOCCH2CO-SCoA + ADP + Pi 丙二酸单酰CoA ATP + HCO3 + CH 3CO-SCoA 乙酰CoA羧化酶 2、乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA活化形式 上述过程在细胞液中进行，由乙酰CoA羧化酶 催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应，此 酶为脂肪酸从头合成的限速酶。 乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基： 生物素羧化酶生物素羧化酶（BCBC） 生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白（BCCPBCCP） 羧基转移酶羧基转移酶（CTCT） 乙酰乙酰-S-S- CoACoA ACP-SH 乙酰转酰基酶 乙酰乙酰-S-ACP-S-ACP ACP-SH 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶 丙二酸单酰-S-CoA ATP ADP 丙二酰转 酰基酶 丙二酸单酰-S-ACP-S-ACP 3、合成过程 缩合 CO2 还原 NADPH+H+ NADP+ 脱水 H2O 再还原 NADPH+H+ NADP+ 方向：甲基羧基 合成在ACP上进行 ACP ACP ACP ACP ACP 酮酰-ACP合酶 酮酰-ACP还原酶 羟酰-ACP脱水酶 烯酰-ACP还原酶 脂酰ACP 硫酯酶 脂肪酸 + ACP-SH 4、脂酰ACP的水解 + 硫酯酶 至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多 了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到 -酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、 还原、脱水、再还原4步反应，每次重复增加两 个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子 NADPH，经过6次重复后合成软脂酰-ACP，最 后经硫酯酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳） 。 脂肪酸合成途径与-氧化的异同比较 比较项较项 目合成途径-氧化 发发生场场所细细胞质质线线粒体 转转运机制三羧羧酸转转运机制肉毒碱载载体系统统 酰酰基载载体ACP-SHCoA-SH 二碳单单元递递加递递减 反应类应类 型缩缩合、还还原、脱水、还还原氧化、水合、氧化、硫解 反应应方向甲基羧羧基羧羧基甲基 辅辅助因子NADPHFAD，NAD+ 线粒体脂肪酸延长酶系 以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂 酰 CoA与乙酰CoA直接缩合，恰恰是脂酸降解的逆途径 。 内质网脂肪酸延长酶系 用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H 的 供体，中间过