生物化学脂类代谢PPT课件.ppt

第十章脂类代谢 10 1概述 10 2三脂酰甘油代谢 10 3类脂 10 4血浆脂蛋白代谢 10 5脂类代谢的紊乱 10 1 1脂的分类 脂类lipids 脂肪 室温固态脂 液态油 油脂 类脂lipoids 除醇类 脂肪外 还有其他物质胆固醇及其胆固醇酯磷脂糖脂脂蛋白 10 1概述 10 1 2脂类的重要性 脂类是生物体的重要能源 脂质是生物膜的主要成分 许多类脂及其衍生物具有重要生理作用 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 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 10 1 3脂类的消化 吸收 转运和贮存 1 脂肪的消化 2 脂肪的吸收脂肪吸收的方式 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 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 完全不水解 小部分脂肪可不经过水解直接被吸收 3 脂类在体内的运输血浆中所含的脂质统称为血脂 甘油三酯及少量的甘油二酯和甘油一酯 磷脂 胆固醇和胆固醇酯 游离脂肪酸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 高密度脂蛋白 HDL 脂蛋白 低密度脂蛋白 LDL 脂蛋白 极低密度脂蛋白 VLDL 前 脂蛋白 乳糜微粒 CM 4 脂类在体内的贮存和动用脂肪组织是贮存脂肪的主要场所 以皮下 肾周围 肠系膜和大网膜等处贮存最多 称为脂库 脂库中贮存的脂肪常有一部分经脂肪酶的水解作用而释放出脂肪酸与甘油 称为脂肪的动员 10 2三脂酰甘油代谢 10 2 1三脂酰甘油的分解代谢10 2 2三脂酰甘油的合成代谢 10 2 1 1脂肪动员 三脂酰甘油脂肪酶起决定作用 是脂肪动员的限速酶 10 2 1三脂酰甘油的分解代谢 三脂酰甘油脂肪酶的活性受到激素的调节激素敏感甘油三酯脂肪酶 hormonesensitivetriglyceridelipase HSL 当禁食 饥饿或交感神经兴奋时肾上腺素去甲肾上腺素分泌激活蛋白激酶A胰高血糖素HSL磷酸化而活化促进脂肪动员 能促进脂肪动员的激素称为脂解激素胰岛素能抑制脂肪动员 称为抗脂解激素 部位 胞液 线粒体 肝脏 原料 甘油产物 乳酸 ATP 无氧氧化 H2O CO2 ATP 有氧氧化 G 糖异生 生理意义 氧化放能 补充血糖 10 2 1 2甘油的代谢 脂肪动员产生的甘油直接由血液运送至肝 肾 肠等组织 主要是在甘油激酶的作用下发生代谢转变 甘油有氧氧化产生多少ATP 10 2 1 3脂肪酸的氧化分解 部位 除脑组织外 大多数组织 1 FFA的活化 胞液 2 氧化 线粒体 限速酶 脂酰CoA肉碱酰基转移酶 原料 FFA产物 乙酰CoA CO2 H2O 能量 软脂酸 129ATP 1 脂肪酸的活化 脂酰CoA的生成 FFA在氧化前必须转变为活泼的脂酰CoA 反应由内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶催化 需ATP CoASH Mg2 参与 1分子FFA的活化实际上消耗了2个高能磷酸键 ATP 2 脂酰基进入线粒体 脂酰CoA肉碱酰基转移酶 是FFA氧化分解的主要限速酶 当饥饿 高脂低糖膳食或糖尿病时 体内主要以FFA氧化供能 这时脂酰CoA肉碱酰基转移酶 活性增加 饱食时 脂肪合成增加 丙二酸单酰CoA通过抑制脂酰CoA肉碱酰基转移酶 的活性抑制了FFA的氧化 3 脂酰CoA的 氧化 脂酰CoA在线粒体基质中 氧化酶系的催化下 由脂酰基的 碳原子开始氧化 经脱氢 加水 再脱氢 硫解四个连续的反应 产生1分子乙酰CoA和比原来少2个碳原子的脂酰CoA 1 脱氢 脂酰CoA脱氢酶以FAD为辅基 催化脂酰CoA分子中的 和 碳原子上各脱去1个氢原子 生成反 2 烯脂酰CoA 2 加水 反 2 烯脂酰CoA在反 2 烯脂酰CoA水化酶的催化下 加水生成L 羟脂酰CoA 3 再脱氢 L 羟脂酰CoA脱氢酶以NAD 为辅酶 催化L 羟脂酰CoA 碳原子上脱去2个氢原子 生成 酮脂酰CoA 4 硫解 酮脂酰CoA在 酮脂酰CoA硫解酶的作用下 与 碳原子间发生断裂 1分子CoASH参与反应 生成1分子乙酰CoA和比原来少2个碳原子的脂酰CoA FFA是人及哺乳动物的主要能源物质 除脑组织外 大多数组织都能氧化FFA 以肝脏和肌肉最为活跃 四个阶段 脂肪酸的活化 脂酰CoA的生成脂酰基进入线粒体脂酰CoA的 氧化三羧酸循环和氧化磷酸化 能量计算 FFA氧化是体内重要能量来源 大于G Pr一倍多 氧化次数 软脂酸 16C 7次循环 7 5 NADH FADH2 8分子乙酰CoA 8 12 TAC 131ATP 活化消耗的2ATP 129ATP 硬脂酸 18C 146ATP 天然不饱和脂肪酸的双键均为顺式 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 因此需要烯脂酰辅酶A异构酶的参加 油酸 18 1 9 10 2 1 4不饱和脂肪酸的氧化 10 2 1 5奇数碳脂肪酸的 氧化 奇数碳脂肪酸经 氧化后 除乙酰辅酶A外 还要产生丙酰辅酶A 10 2 1 6脂肪酸氧化的其他方式 氧化 在 碳原子部位进行的氧化作用 植物种子 叶组织及动物肝脏和脑中存在 以游离脂肪酸为底物 每次氧化只失去一个碳原子 RCH2CH2COOH RCH2COOH CO2对降解带甲基的支链脂肪酸 奇数碳原子脂肪酸及长链脂肪酸有重要作用 氧化 在酶的催化下 脂肪酸的烷基端碳先氧化成羟基 再氧化成羧基 最后生成 二羧酸的反应 12碳以下的脂肪酸通过 氧化降解 CH3 CH2 n COOH HOOC CH2 n COOH 10 2 1 7酮体代谢 FFA经 氧化生成的乙酰CoA在肝外组织中能彻底氧化 而在肝细胞中因具有活性较强的合成酮体 ketonebody 的酶系 可转变为酮体 酮体是FFA代谢特有的中间产物 包括乙酰乙酸 占30 羟丁酸 占70 和丙酮 微量 1 酮体的生成 部位 肝细胞线粒体原料 乙酰CoA产物 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA硫解酶 2乙酰CoA乙酰乙酰CoACoASH羟甲基戊二酸单酰CoA合成酶 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 羟基 甲基戊CoA二酸单酰CoA HMG CoA HMG CoA 羟丁酸脱氢酶 羟丁酸NAD 乙酰乙酸NADHCO2丙酮 HMG CoA裂解酶 羟甲基戊二酸单酰CoA乙酰乙酸乙酰CoA 2 酮体的氧化 部位 肝外组织 心 肾 脑及骨骼肌 原料 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮产物 乙酰CoA 生理意义 酮体是脂肪酸在肝脏正常代谢的中间产物 是肝脏输出能源的一种形式 肝内生成 肝外利用 酮体分子小 水溶性大 易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁 是脑组织和肌肉组织的重要能源 饥饿 高脂低糖膳食 糖尿病时 脂肪动员加强 酮体生成增加 超出了肝外组织利用酮体的能力 血中酮体含量升高 造成酮症酸中毒 称为酮血症 若尿中酮体增多则称为酮尿症 正常情况下 血中酮体含量很低 为0 03 0 5mmol L 脂肪甘油三脂 甘油 糖代谢中间物进入酵解途径磷酸二羟丙酮3 磷酸甘油醛 脂肪酸 乙酰CoA进入三羧酸循环 氧化分解 合成 酮体 肝 肝外 糖异生 10 2 2三脂酰甘油的合成代谢 人体内的三脂酰甘油来源于食物和体内合成 合成三脂酰甘油涉及脂肪酸和甘油的合成 10 2 2 1软脂酸的生物合成 合成部位 胞液 合成原料 乙酰CoA NADPH ATP CO2产物 脂肪酸限速酶 乙酰CoA羧化酶 1 乙酰CoA的转运 2 丙二酸单酰CoA的合成 胞液中以乙酰CoA为原料合成脂肪酸的过程不是 氧化的逆过程 而是以丙二酸单酰CoA为基础的一种缩合反应 反应需CO2 生物素 Mg2 或Mn2 参与 乙酰CoA羧化酶是关键酶 辅基是生物素 包括三个亚基 生物素羧基载体蛋白 BCCP 生物素 生物素羧化酶 BC 羧基转移酶 CT 3脂肪酸的生物合成脂肪酸合成酶系乙酰辅酶A羧化酶乙酰转酰基酶 AT 丙二酰转酰基酶 MT 脂酰 丙二酰 ACP缩合酶 KS 酮脂酰 ACP还原酶 KR 羟脂酰 ACP脱水酶 HD 烯酰基 ACP还原酶 ER 脂肪酸合成酶系是由7种酶蛋白和酰基载体蛋白 ACP 组成的多酶复合体 ACP 酰基载体蛋白的辅基 4 磷酸泛酰巯基乙胺 和脂肪氧化中的CoASH作用相同 是脂肪酸合成过程中的脂酰基载体 每循环一次 增加两个碳原子 经7次循环 生成16C的软脂酰 ACP 经硫酯酶的水解作用 生成软脂酸 总反应 4 脂肪酸碳链的延长 试比较脂肪酸的合成与降解的不同点 在真核细胞中 将双键引入脂肪酸链的机制 10 2 2 2不饱和脂肪酸合成 1 氧化脱氢途径 细胞色素b5还原酶 细胞色素b5 脱饱和酶 2 氧化 脱水途径 10 2 2 3脂肪的合成 合成部位 胞浆 肝 脂肪组织 小肠粘膜 储存部位 脂肪组织产物 甘油三酯乙酰CoA糖原料 脂酰CoA食物中脂肪分解3 磷酸甘油糖 生糖氨基酸 甘油 甘油二酯途径 肝 脂肪组织G3 磷酸甘油甘油糖异生 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸 TCA 柠檬酸 草酰乙酸 乙酰CoA FFA 脂酰CoA 肉碱脂酰CoA 脂酰CoA 线粒体 胞液 苹果酸 丙酮酸 PEP G 6 P G PPP 酵解 线粒体膜 羧化 氧化脱羧 异生 脂肪酸的合成 活化 氧化 苹果酸 Asp Asp 酮体 肝糖原 肝 10 3类脂 lipoids 磷脂 PL 糖脂 GL 胆固醇 Ch 胆固醇酯 ChE 10 3 1磷脂的代谢 磷脂 含有磷酸的脂类 phospholipids 按核心结构和主链的不同 可分为 10 3 1 1磷脂的结构 根据X的不同 可将甘油磷脂分为六类 10 3 1 2甘油磷脂的降解 作用的酶类 磷脂酶分别作用于甘油磷脂分子中不同的酯键 A1 A2 C D 10 3 1 3甘油磷脂的合成 合成部位 内质网 以肝 肾 肠等组织最为活跃 合成原料 脂肪酸甘油不饱和脂肪酸 糖代谢 植物油中摄取 合成的基本过程 CDP 甘油二酯合成途径 10 3 2胆固醇的代谢 化学结构 环戊烷多氢菲 10 3 2 1胆固醇的合成 合成部位 胞液及内质网 合成原料 乙酰CoA 合成胆固醇的唯一碳源 NADPH H ATP 关键酶 HMG CoA还原酶 1 甲羟戊酸的合成 HMG CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶 2 鲨烯的合成 3 胆固醇的合成 MVA 2IPP DPP 10 3 2 2胆固醇合成的调节 各种因素对胆固醇合成的调节主要是通过对合成过程的关键酶HMG CoA还原酶活性的调节 2 胆固醇 负反馈抑制7 羟胆固醇 25 羟胆固醇 10 3 2 3胆固醇的转化 胆固醇的母核在体内不能被降解 侧链可被氧化 还原 或降解转变位其他生理活性化合物 参与代谢调节或排出体外 1 转变为胆汁酸 这是胆固醇在体内代谢的主要去路 2 转变为类固醇激素 肾上腺皮质细胞 胆固醇 3 转化为维生素D3和其它固醇 胆固醇 7 脱氢胆固醇 前维生素D3 维生素D3 1 25 OH 2 D3 10 4血浆脂蛋白代谢 10 4 1血脂定义 血浆中所含的脂类组成 甘油三酯 磷脂 胆固醇 胆固醇酯及游离脂肪酸 20 神经鞘磷脂 70 卵磷脂 10 脑磷脂 来源 外源性 从食物中摄取经消化吸收进入血液 内源性 由肝 脂肪细胞以及其他组织合成后释放入血 特点 受膳食 年龄 性别 职业及代谢等因素的影响 波动范围大 10 4 2血浆脂蛋白 1 组成 血脂 蛋白质 载脂蛋白 主要有 蛋白质 甘油三酯 磷脂 胆固醇及其酯各类脂蛋白中的组成比例及含量不同 2 结构 内核 甘油三酯 胆固醇酯 表面 载脂蛋白 磷脂 胆固醇 3 分类 1 电泳法 根据不同脂蛋白的表面电荷不同 2 超速离心法 根据密度的大小不同 CM VLDL LDL HDL 10 4 3载脂蛋白 apolopoprotein apo 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白目前已分离出18种载脂蛋白 分为apoA B C D E五类 每一类还有亚类不同脂蛋白含有不同的载脂蛋白HDL主要含apoAI和apoAII LDL主要含apoB VLDL含apoB100 apoCI CII CIII E和apoAI等 CM含apoAI apoB等 载脂蛋白的功能 结合 转运脂质稳定脂蛋白的结构参与调节脂蛋白的代谢参与脂蛋白受体的识别 10 5脂类代谢的紊乱 肥胖症酮血症和酮尿症饥饿 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 高脂血症和动脉粥样硬化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 上限 成人空腹12 14小时 甘油三酯 200mg 100ml 胆固醇 240mg 100ml 脂肪肝脂肪在肝中堆积 10 时为脂肪肝 结石症结石 胆固醇 胆色素 胆酸 脂肪酸钙 碳酸钙等组成 提要 部位 胞浆 线粒体 肝脏 原料 甘油产物 乳酸 ATP 无氧氧化 ATP CO2 H2O 有氧氧化 G 糖异生 生理意义 氧化放能 补充血糖 甘油的代谢 脂肪酸的氧化分解 部位 除脑组织外 大多数组织 1 FFA的活化 胞液 2 氧化 线粒体 限速酶 脂酰CoA肉毒碱酰基转移酶 原料 FFA产物 乙酰CoA CO2 H2O 能量 软脂酸 129ATP 能量计算 FFA氧化是体内重要能量来源 大于G Pr一倍多 氧化次数 软脂酸 16C 7次循环 7 5 NADH FADH2 8分子乙酰CoA 8 12 TAC 131ATP 活化消耗的2ATP 129ATP 酮体的生成 部位 肝细胞线粒体原料 乙酰CoA产物 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮 酮体的氧化 部位 线粒体 肝外组织 心 肾 脑及骨骼肌 原料 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮产物 乙酰CoA 软脂酸的生物合成 合成部位 胞液 合成原料 乙酰CoA NADPH ATP产物 脂肪酸限速酶 乙酰CoA羧化酶 脂肪的合成 合成部位 胞浆储存部位 脂肪组织产物 甘油三酯乙酰CoA糖原料 脂酰CoA食物中脂肪分解3 磷酸甘油糖 生糖氨基酸 甘油 练习题 1 胰岛素可促进脂肪动员 2 人体可以合成亚油酸和油酸 3 脂肪酸合成时 加入的二碳单位来自乙酰CoA 4 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 5 脂肪酸合成是脂肪酸分解的逆反应 6 酮体