脂代谢PPT医学课件.ppt

脂代谢,本章重点脂肪的分解和合成脂肪在供能和贮能过程中的作用联系脂代谢和糖代谢，两者如何互相转化,第一节脂肪的营养、消化与吸收作用,一、脂肪的营养作用1、供能：1克脂肪-9.3千卡1克葡萄糖-4.1千卡1克蛋白质-4.4千卡脂肪产更多的能量脂肪以无水形式贮存，糖、蛋白质具有极性，结合水，-脂肪体积比糖、蛋白质小动物在长期进化过程中选择脂肪作为主要的贮能物质,2.防止热量散发，保护脏器3.脂溶性维生素吸收4.必需脂肪酸的来源：亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸5.磷脂是生物膜的主要成分6.类固醇化合物：胆固醇、类固醇激素、维生素D等,二、脂肪的消化与吸收胰脂酶脂肪-甘油二酯-甘油一酯-甘油,第二节脂肪的分解代谢,在哺乳动物体内，脂肪主要集中在脂肪组织中。脂肪-脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶-水解-甘油和脂肪酸甘油和脂肪酸分别氧化分解，提供能量,一、甘油的氧化,甘油3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛糖无氧氧化：乳酸+能量（少）3-磷酸甘油醛糖有氧氧化：CO2+H2O+能量（多）糖异生：葡萄糖或糖原,甘油激酶磷酸甘油磷酸丙糖脱氢酶异构酶,二、脂肪酸的氧化作用,脂肪酸是生物体的重要燃料，也是许多结构脂质的基本构件。脂肪酸：饱和：C16：0，C18：0不饱和：C16：1，C18：1，C18：2，C18：3C20：4，C20：5，C22：6偶数、奇数碳原子直链、支链饱和、偶数碳原子、直链脂肪酸为主,1、饱和、偶数碳原子脂肪酸-氧化作用,脂肪酸的氧化作用：每次从羧基端开始切下一个二碳化合物氧化从脂肪酸的位开始-氧化作用-氧化作用如何提出？,结论,用苯基标记的带奇数碳原子的脂肪酸-尿中排出的是苯甲尿酸（苯甲酰-N-甘氨酸，马尿酸）用苯基标记的带偶数碳原子的脂肪酸-尿中排出的是苯乙尿酸（苯乙酰-N-甘氨酸）,每次切下一个或三个碳原子都是不符合实验结果的脂肪酸在体内氧化时每次切下一个二碳物，1904年Knoop提出-氧化作用，后经同位素实验证实,偶数,奇数,苯乙尿酸,苯甲尿酸,脂肪酸在体内氧化时每次降解一个二碳单元物，氧化是从羧基端的-位置碳原子开始，释放出一个乙酸单元。,切掉的两个碳原子单元是乙酰辅酶A，而不是乙酸分子；反应系列中的中间产物全部结合在辅酶A分子上；降解的起始需要ATP的水解。,现时的观点,Knoop假设,-氧化作用的步骤第一步、脂肪酸的活化,场所：细胞液中进行酶：脂酰辅酶A合成酶焦磷酸（PPi）为焦磷酸酶水解，保证反应由左向右进行参与脂肪酸分解代谢的酶不能直接作用于脂肪酸，只能特异地催化脂酰辅酶A耗能：2个高能磷酸键（-2ATP）,长链脂酰辅酶A：细胞液线粒体肉碱肉碱脂酰转移酶I，II细胞液侧线粒体基质侧,脂酰肉碱,脂酰肉碱,肉碱,肉碱,酶I,酶II,脂酰辅酶A,脂酰辅酶A,第二步氧化脱氢反应,脂酰辅酶A，-反烯脂酰辅酶A,脂酰辅酶A脱氢酶（FAD）,第三步水合反应,，-反烯脂酰辅酶AL-羟脂酰辅酶A烯脂酰辅酶A水化酶,L-羟脂酰辅酶AL-酮脂酰辅酶AL-羟脂酰辅酶A脱氢酶（NAD+）（高度立体异构专一性，只对L型作用）,第四步氧化脱氢反应,第五步硫解反应,-酮脂酰辅酶A脂酰辅酶A乙酰辅酶A-酮脂酰辅酶A硫解酶,细胞液：第一步脂肪酸活化-2ATP线粒体：第二步氧化脱氢反应FADH第三步水合反应第四步氧化脱氢反应NADH+H第五步硫解反应乙酰辅酶A，脂酰辅酶A（比原来少2个碳原子）2，3，4，5步反应不断重复，直到完全生成乙酰辅酶A生成的乙酰辅酶A参加TCA循环,2,1,5,4,3,4,3,2,5,2、3、4、5步反应不断重复，直到完全生成乙酰辅酶A,脂肪酸氧化三大步骤,-氧化,氧化磷酸化,三羧酸循环,脂肪酸-氧化小结,1脂肪酸仅需活化一次，消耗1molATP的两个高能磷酸键，活化的酶在线粒体膜外；2脂酰辅酶A（长链）需经肉碱运输才能进入线粒体内，有肉碱脂酰转移酶I、II；3参加脂肪酸-氧化的酶在线粒体内；4.-氧化每一次循环产生1mol乙酰辅酶A、1molFADH2和1mol(NADH+H+)。5.产生的乙酰辅酶A进入TCA，最终生成H2O和CO2。FADH2和NADH+H+经电子呼吸链传递产生H2O和ATP。,关于能量代谢的补充说明,传统的能量代谢认为,有机物脱下的H经氧化呼吸链传递时,1molFADH2可生成2molATP,1molNADH+H+可产生3molATP。现在普遍接受这样的观点，呼吸链递氢和递电子所产生的能量并不完全用于ATP的生成，1molFADH2只生成1.5molATP,1molNADH+H+只产生2.5molATP。,脂肪酸氧化能量计算,脂肪酸活化：-2ATP2，3，4，5步反应每循环一次，产生FADH2和NADH+H+各1分子，1分子乙酰辅酶A和少了2个碳原子的脂酰辅酶A。C16：0（软脂酸，十六碳饱和脂肪酸）为例完全分解为乙酰辅酶A（几个？），要经？次-氧化7FADH2+7NADH+H+7（1.5+2.5）=28个ATP（7+1）mol乙酰辅酶A：810=80个ATPC16：0彻底氧化,净产生：-2+28+80=106个ATP,高度的放能过程！,8,7,2.饱和、奇数碳原子脂肪酸的氧化作用,-氧化作用每次循环产生乙酰辅酶A，但最后得到丙酰辅酶A丙酰辅酶A的氧化：,丙酰CoA,丙酰CoA羧化酶,D-甲基丙二酸单酰CoA,琥珀酰CoA,L-甲基丙二酸单酰CoA,甲基丙二酸单酰CoA变位酶,3.不饱和脂肪酸的氧化,-氧化作用，但需要其它酶（异构酶、还原酶）参加。油脂氧化:食品-氧气、日光、微生物、酶等作用，脂肪酸尤其是不饱和脂肪酸氧化，形成一系列醛、酮类化合物，进一步发生反应，产生不愉快气味、苦涩、甚至具有毒性。-自动氧化-光敏氧化-酶促氧化,脂肪酸还可以经-氧化，-氧化作用氧化分解,三、酮体的生成和利用,在肝脏，乙酰辅酶A除直接参加三羧酸循环进行氧化外，还能两两缩合生成乙酰乙酰辅酶A，再经水解生成乙酰乙酸。乙酰乙酸还原生成-羟丁酸，脱羧生成丙酮。酮体：乙酰乙酸，-羟丁酸，丙酮。,酮体的生成（肝脏内）,-羟丁酸乙酰乙酸丙酮（很少）,-羟基-甲基戊二酰辅酶A,硫解酶,裂解酶,合成酶,脱氢酶,酮体的利用（肝外组织）,肝脏中形成的-羟丁酸、乙酰乙酸血液循环肝外组织：心脏、肾脏、脑、肌肉中进行三羧酸循环，彻底氧化。丙酮-对健康人，量很少，主要随尿排出或肺部呼出.,酮体的生成（肝脏内）,1）-羟丁酸脱氢酶2）乙酰乙酸硫解酶（肝脏缺乏）3）琥珀酰辅酶A转硫酶（肝脏缺乏）4）乙酰乙酰辅酶A-乙酰辅酶A,1）,4）,3）,2）,酮体包括乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种成分，它们是脂肪在肝脏内分解的产物。正常情况下，酮体随着血液运送到心脏、肾脏和骨骼肌等组织，作为能量来源被利用。意义：肝脏内脂肪氧化旺盛，产生大量乙酰辅酶A，并进一步形成酮体。脂肪酸在血液中运输要依靠血清清蛋白，而酮体是水溶性的，运输方便，并能透过血脑屏障，进入大脑。血中浓度很低，一般不超过3.0mg/dl，尿酮排泄量125mg/24h。,但当体内糖原耗尽、膳食中糖供应不足或胰岛素不足，脂肪分解过多时，酮体浓度增高，超过肝外组织氧化能力。一部分酮体可通过尿液排出体外，形成酮尿。严重酮病（未治疗糖尿病）血酮达到90mg/dl，尿酮排泄量达到5000mg/24h。血液中产生大量丙酮（有毒），丙酮有挥发性和特殊气味，可从患者的气息嗅到。-诊断酮体是酸性物质，在血液中积蓄过多时，可使血液变酸，引起酸中毒。-昏迷，死亡。,糖尿病与酮血症（酮尿症）并发,肝脏内酮体生成量增加：糖尿病，糖利用能力下降，脂肪氧化分解作用加强，肝脏内酮体生成量增加；肝外组织利用酮体能力下降：转变为乙酰CoA，乙酰CoA氧化需要草酰乙酸。糖代谢不足，草酰乙酸的量不足，影响乙酰CoA进入三羧酸循环。产生酮体速度利用酮体速度，血酮堆积，出现大量尿酮。,第三节脂肪的合成,水解产物：甘油，脂肪酸但合成时并不是将游离甘油和游离脂肪酸结合。合成原料：-磷酸甘油脂酰CoA,一、-磷酸甘油的合成,1.甘油激酶2.磷酸甘油脱氢酶磷酸二羟丙酮可以来自于糖代谢,二、脂肪酸的合成,直接原料：乙酰CoA糖乙酰CoA脂肪酸脂肪，贮存能量脂肪酸合成方式：1、全程合成-从无到有，细胞液中进行，是脂肪酸合成的主要途径.2、链的延长：在已有的脂肪酸链上加上C2物，使碳链延长，线粒体或微粒体中进行.,全程合成-从无到有途径,过去一直认为是-氧化的逆反应1957年分离出两个有关酶系，确定脂肪酸合成并不是-氧化作用的逆过程。主要区别如下：1）部位不同:-氧化-线粒体合成-细胞液2）酰基载体不同：-氧化-CoA合成-酰基载体蛋白（ACP）3）酶系不同4）递氢体不同：-氧化-FAD，NAD+合成-NADPH+H+,全程合成-从无到有途径C16：0为例,1.乙酰CoA的转运丙酮酸脱羧，氨基酸氧化，脂肪酸氧化乙酰CoA：线粒体乙酰CoA不能任意穿过线粒体内膜到达细胞液中，需要借助其它方式进入细胞液。,乙酰CoA的转运:线粒体胞液,2、丙二酸单酰CoA的形成,乙酰CoA是合成脂肪酸的引物，以C16：0为例，所需的8个乙酰CoA单位中，只有1个以乙酰CoA的形式参加，其余7个均以丙二酸单酰CoA的形式参与合成。每次延长均需丙二酸单酰CoA（更适合链的延长）丙二酸单酰CoA由乙酰CoA羧化形成,丙二酸单酰CoA的形成乙酰CoA羧化酶（生物素）限速酶,乙酰CoA羧化酶（生物素）,变构调节：变构激活剂：柠檬酸变构抑制剂：脂酰CoA共价修饰调节：磷酸化/脱磷酸化抑制/激活1）胰岛素：促进该酶合成，促进脂肪合成。使其脱磷酸化，提高活性。2）胰高血糖素、肾上腺素：使其保持无活性的磷酸化状态，抑制脂肪酸的合成。3）ATP、AMP：能量不足时，AMP浓度升高，使磷酸化而失活，抑制脂肪酸合成,脂酰基载体蛋白（ACP）,脂肪合成酶系：以酰基载体蛋白ACP为中心，合成过程中的中间产物以共价键与ACP辅基上的-SH相连。在脂肪酸合成中，中间产物（脂酰基）与ACP上的-SH基酯化，使酰基中间体从一个酶的活性中心到达另一个酶的活性中心，依次进行反应。,脂肪酸合成酶系,ACP-酰基ACP-丙二酸转移酶单酰转移酶，-烯脂酰SH-Pn-ACP-酮脂酰ACP还原酶ACP合成酶-羟脂酰-酮脂酰ACP脱水酶ACP还原酶,3、乙酰CoA乙酰ACP乙酰基转移到-酮脂酰ACP合成酶上乙酰ACP+HS-合成酶ACP+乙酰-S-合成酶,ACP-酰基转移酶,4、丙二酸酰基的转移反应,丙二酸单酰CoA丙二酸单酰ACP,ACP丙二酸单酰转移酶,5、缩合反应,丙二酸单酰ACP+乙酰-S-合成酶乙酰乙酰ACP,-酮脂酰ACP合成酶,6、还原反应,乙酰乙酰ACP-羟丁酰ACP,-酮脂酰ACP还原酶,7、脱水反应,-羟丁酰ACP-烯丁酰ACP,-羟脂酰ACP脱水酶,8、还原反应,-烯丁酰ACP丁酰ACP,，-烯脂酰ACP还原酶,丁酰ACP代替乙酰ACP，与丙二酸单酰ACP缩合，还原，脱水，还原，反应重复进行，最后生成软脂酰ACP，软脂酰ACP水解形成软脂酸。上述四步反应每重复一次，就利用一个丙二酰残基，使脂酰ACP延长2个碳原子，并释放一个CO2乙酰CoA+7丙二酸单酰CoA+14（NADPH+H+）软脂酸+8CoASH+14NADP+7CO2+6H2O,奇数碳脂肪酸的合成？,三、脂肪的合成：脂肪组织和肝脏最为活跃,脂肪合成需解决三种原料,-磷酸甘油：磷酸二羟丙酮脂肪酸：乙酰辅酶A供氢体：NADPH+H