第8章 脂类代谢.ppt

第8章脂类代谢 信号作用 被LPL识别 chylomicronparticle乳糜微粒 胆固醇 磷脂 胆固醇酯 三酰甘油酯 Glycolysis 脂类 不溶于水 但能溶于非极性有机溶剂 脂类 脂肪 可变脂 磷脂 糖脂 固醇 基本脂 脂肪 三酰甘油 1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯 脂肪酸 饱和脂肪酸 软脂酸 16C 硬脂酸 18C 不饱和脂肪酸 含1个双键 油酸 含2个双键 亚油酸 含3个双键 亚麻酸 含4个双键 花生四烯酸 第 节脂肪的分解代谢 脂肪 甘油 脂肪酸 脂肪酶 一 脂肪的消化和吸收 CH2 O C R1 R2 C O CH CH2OH 限速步骤 磷酸化的脂肪酶有活性 动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中 而植物的脂肪酶存在脂体 油体及乙醛酸循环体中 二 甘油的代谢 甘油激酶存在于肝脏细胞 甘油激酶 磷酸酯酶 NAD NADH H 磷酸甘油脱氢酶 异构酶 磷酸丙糖 糖异生 葡萄糖 EMP 乙酰COA TCA CO2 H2O 糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮或3磷酸甘油醛联系起来 动物的脂肪细胞中无甘油激酶 则甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解 三 脂肪酸的分解代谢 饱和脂肪酸的氧化分解不饱和脂肪酸的氧化分解 氧化作用 氧化作用 氧化作用 单不饱和脂肪酸的氧化分解多不饱和脂肪酸的氧化分解 奇数C原子脂肪酸的氧化分解 一 氧化作用 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下 羧基端的 位C原子发生氧化 碳链在 位C原子与 位C原子间发生断裂 每次生成一个乙酰CoA和较原来少二个碳单位的脂肪酸 这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为 氧化 脂肪酸在氧化分解时 碳链的断裂发生在脂肪酸的 与 位之间 脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子 偶数或奇数碳 饱和或不饱和脂肪酸的主要分解方式 氧化在线粒体中进行 b b a a 1 脂肪酸的活化 脂肪酸进入细胞后 首先在线粒体外或胞浆中被活化 形成脂酰CoA 然后进入线粒体基质进行氧化 总反应 脂酰CoA合成酶 2 脂酰CoA转运入线粒体 载体 肉碱脂酰CoA合成酶和脂酰肉毒碱转移酶I是脂肪酸氧化的限速酶 氧化在线粒体基质中进行 而脂肪酸第一步活化在胞液中 脂酰CoA 10C以上 不能进入线粒体 后面的步骤发生在线粒体中 所以涉及特殊的转运机制来帮助跨膜 3 氧化的反应过程 脱氢 水化 再脱氢 硫解四步反应 反应产物 1分子乙酰CoA少2个碳的脂酰CoA反复进行 直至全部变成乙酰CoA 脱氢 脂酰CoA 烯脂酰CoA 水合 烯脂酰CoA L 羟脂酰CoA 2 再脱氢 此脱氢酶具有立体专一性 只催化L 羟脂酰CoA的脱氢 羟脂酰CoA 酮脂酰CoA 硫解 氧化是重点 氧化对象是脂酰 脱氢加水再脱氢 硫解切掉两个碳 产物乙酰CoA 最后进入TCA 记忆方法 氧化的反应历程 RCH2CH2COOH RCH2CH2CO SCOA 脂酰COA 2反式烯脂酰COA L 羟脂酰COA 酮脂酰COA R C SCOA CH3 C SCOA 继续 氧化 脂酰CoA脱H酶 3种 脂肪酸 氧化最终的产物为乙酰CoA NADH和FADH2 生成的ATP数量为 以软脂酸 16C 为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数 4 脂肪酸 氧化产生的能量 经过7次循环 产生7个NADH 7个FADH2 8分子乙酰CoA 5 脂肪酸 氧化的生理意义 1 为机体供能脂肪酸的完全氧化为机体生命活动提供比糖氧化更多的能量 2 为生物合成提供原料 氧化的产物乙酰CoA可以作为合成脂肪酸 酮体和某些氨基酸的原料 3 为机体供水 氧化产生大量的水可供陆生动物对水的需要 二 脂肪酸的其它氧化方式 氧化 动物体肝脏的微体或某些细菌中 C10或C11脂肪酸的碳链末端碳原子 碳原子 可以先被氧化 形成二羧酸 二羧酸进入线粒体内后 可以从分子的任何一端进行 氧化 氧化 脂肪酸的 碳被氧化成羟基 生成 羟基酸 羟基酸可进一步脱羧 氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸 三 不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸的氧化顺 反烯脂酰CoA异构酶 多不饱和脂肪酸的氧化顺 反烯脂酰CoA异构酶 羟脂酰CoA差向异构酶 乙酰COA的可能去路 1 TCACO2 H2O 能量2 乙醛酸循环糖异生生糖3 脂肪酸 固醇等合成的原料4 生成酮体在动物肝 肾脏中有可能产生乙酰乙酸 D 羟丁酸和丙酮 酮体 酮体 ketonebodies 乙酰乙酸 acetoacetate 羟丁酸 hydroxybutyrate 丙酮 acetone 代谢定位 生成 肝细胞线粒体利用 肝外组织 心 肾 脑 骨骼肌等 线粒体合成原料 脂肪酸 氧化产物乙酰CoA 一是进入三羧酸循环氧化供能 二是在肝细胞中生成酮体 四 酮体代谢 过多的乙酰CoA形成酮体 乙酰乙酸 羟丁酸和丙酮统称酮体 记忆方法 酮体一家兄弟三 丙酮还有乙乙酸 再加 羟丁酸 生成部位是在肝 肝脏生酮肝不用 体小易溶往外送 容易摄入组织中 氧化分解把能供 酮体的作用 1 某些器官的主要燃料分子 2 水溶性的乙酰基单位的可转运形式 3 具有调节作用 一 磷酸甘油的生成甘油酯水解甘油 磷酸甘油磷酸二羟丙酮 甘油激酶 磷酸甘油脱氢酶 NADH H 第2节脂肪的合成代谢 1 来自脂肪的水解 2 来自EMP途径 二 脂肪酸的生物合成 一 饱和脂肪酸的合成 二 脂肪酸碳链的延长 三 不饱和键的形成 过程 一 饱和脂肪酸从头合成 动物 细胞质植物 叶绿体和前质体碳源 乙酰CoA 合成场所 1 乙酰CoA的转运 乙酰CoA的来源 糖分解代谢 丙酮酸氧化脱羧 氨基酸氧化脂肪酸降解反刍动物瘤胃中的乙酸 丁酸等转变乙酰CoA的转运 柠檬酸穿梭 柠檬酸 草酰乙酸 丙酮酸 H2OATPCO2 乙酰辅酶A 丙酮酸羧化酶 线粒体内膜 线粒体基质 胞液 三羧酸载体 柠檬酸 草酰乙酸 乙酰CoA ATP CoASH ADP Pi 柠檬酸裂解酶 苹果酸 丙酮酸 NADH H NAD NADP NADPH H CO2 丙酮酸氧化脂肪酸 氧化氨基酸氧化 苹果酸 脂肪酸合成 苹果酸酶 草酰乙酸 2 丙二酸单酰CoA的形成乙酰CoA 合成原料二碳单位的直接供体 丙二酸单酰CoA乙酰CoA羧化酶 大肠杆菌 生物素羧化酶 BC 生物素载体蛋白 BCCP 羧基转移酶 CT 乙酰CoA羧化酶 脂肪酸合成的限速酶 ADP Pi 乙酰CoA羧化酶 作用机制 柠檬酸正调节 软脂酰CoA变构抑制 ATP HCO3 BCCP 生物素羧化酶 BCCP CO2 ADP BCCP CO2 羧基转移酶 HOOC CH2 C SCOA BCCP BCCP biotincarboxylcarrierprotion 生物素羧基载体蛋白 O HCO3 生物素 酶 CO2 生物素 酶 biotincarboxylase Trans carboxylase 丙二酸单酰CoA 3 脂肪酸合酶系统 FAS 6种酶 以无活性的ACP为中心合成过程的中间产物以共价键与ACP相连 ACP SH 脂酰基载体蛋白 ACP SH ACP 脂酰基转移酶丙二酸单酰COA ACP转移酶 酮脂酰 ACP合酶 酮脂酰 ACP还原酶 羟脂酰 ACP脱水酶烯脂酰 ACP还原酶 酰基载体蛋白 ACP 巯基乙胺 对热稳定的蛋白质 分子量较小 在其丝氨酸残基结合一个4 磷酸泛酰巯基乙胺 起着传递酰基的作用 AT ACP转酰基酶 ER 烯脂酰 ACP还原酶 HD 羟脂酰 ACP脱水酶 KR 酮脂酰 ACP还原酶 MT 丙二酸单酰CoA ACP转酰基酶 KS 酮脂酰 ACP合成酶 乙酰ACP 转移到KS的半胱氨酸 丙二酸单酰ACP D 羟丁酰 ACP 丁烯酰 ACP 丁酰 ACP 4 反应历程 1 起始反应 CH3 C SACP O ACP SH 酮脂酰 ACP合酶 CH3 C S 合酶 O 2 丙二酸单酰基转移反应 COA SH ACP SH ACP脂酰基转移酶 3 缩合反应 CH3 C S 合酶 O 酮脂酰 ACP合酶 合酶 SH CO2 4 还原反应 NADPH H 酮脂酰 ACP还原酶 NADP D 羟丁酰 ACP 5 脱水反应 C 羟脂酰 ACP脱水酶 H2O 2反式丁烯酰 ACP 巴豆酰 ACP 6 再还原反应 32 NADPH H 烯脂酰 ACP还原酶 CH3 CH2 CH C SACP O NADP 丁酰 ACP 丁酰 ACP与丙二酸单酰 ACP重复缩合 还原 脱水 再还原的过程 直至生成软脂酰 ACP 缩合反应 CH3 C S 合酶 O 酮脂酰 ACP合酶 合酶 SH CO2 由于缩合反应中 酮脂酰 ACP合酶是对链长有专一性的酶 仅对14C及以下脂酰 ACP有催化活性 故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰 ACP 软脂酰 ACP 硫酯酶水解 ACP 软脂酸 棕榈酸 7 释放 H2O 反应特点 合成过程主要分为四步 缩合 加氢 脱水 再加氢 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 最终释出软酯酸 8 软脂酸合成的总反应式 那么这个过程与糖代谢有一定关系 原料 乙酰辅酶A 来源羧化反应中消耗的ATP可由EMP途径提供还原力NADPH从哪来 CH3COSCoA 7HOOCCH2COSCoA 14 NADPH H CH3 CH2 14COOH 7CO2 6H2O 8HSCoA 14NADP 反应中所需的NADPH H 约有40 来自PPP途径 其余的60 可由EMP中生成的NADH H 间接转化提供 NADH H 草酰乙酸 苹果酸脱氢酶 苹果酸 NAD 苹果酸 NADP 苹果酸酶 丙酮酸 CO2 NADPH H 总反应 NADH H NADP 草酰乙酸 丙酮酸 CO2 NADPH H NAD 奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物 逐加入的二碳也是丙二酸单酰ACP 饱和脂肪酸的从头合成与 氧化的比较 区别要点从头合成 氧化 细胞内进行部位胞液线粒体酰基载体ACP SHCOA SH二碳单位参与或断裂形式丙二酸单酰ACP乙酰COA电子供体或受体NADPH H FAD NAD 羟酰基中间物的立体构型D型L型对HCO3 和柠檬酸的需求需要不需要所需酶7种4种 P209 能量需求或放出消耗7ATP及14NADPH H 产生129ATP 二 脂肪酸碳链的延长 线粒体延长系统 C16 C18植物内质网 碳链的进一步延长 三 不饱和脂肪酸的合成 通过脱饱和酶作用第一个双键 C9 C10第二个双键 植物 第一个双键至甲基端动物 第一个双键至羧基端亚油酸和亚麻酸为哺乳动物必需脂肪酸哺乳动物缺乏催化脂肪酸12 13和15 16碳之间形成双键的酶 不能合成亚油酸和亚麻酸 1 需氧途径 动物 有 4 5 8 9去饱和酶 镶嵌在内质网上 植物 有 9 12 15去饱和酶 亚油酸的合成 存在于厌氧微生物中 只能生成单不饱和脂肪酸 2 厌氧途径 三酰甘油的生物合成 脂酰 CoA RCH2CH2CH2COOH 脂酰 CoA合成酶 CoASH ATP AMP PPi RCH2CH2CH2CO SCoA 合成过程磷脂酸的生成 CH2O C R1 HO CH CH2O P O O O R2 C SCOA O COA SH 溶血磷脂酸 磷脂酸 二酰甘油的生成 磷脂酸 磷酸酶 二酰甘油 三酰甘油的生成 二酰甘油 O O 三酰甘油 脂肪代谢的调节 脂肪分解的调节 脂酰CoA转移酶 丙二酸单酰CoA抑制能荷调节 脂肪合成的调节 乙酰CoA羧化酶 柠檬酸激活 软脂酰CoA抑制能荷调节 脂肪酸的 氧化与从头合成的区别 酰基载体不同合成 ACP氧化 CoA反应历程不同合成 缩合 脱水 还原氧化 水合 氧化 裂解参与反应的辅因子不同合成 NADPH氧化 FAD NAD 细胞定位不同合成 细胞液氧化 线粒体基质 本章小结 脂类概述脂肪的分解脂肪的合成 脂肪与类脂 脂肪酸 饱和 不饱和 必需 脂肪酸的 氧化 酮体 乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA脂肪酸的从头合成 1 在脂肪酸的 氧化中 不生成的化合物是A NADH H B H2OC FADH2D 乙酰CoAE 脂烯酰CoA2 可作为乙酰CoA羧化酶的辅酶的维生素是A VB1B VB2C VppD 生物素E VB63 参与长链脂酰CoA进入线粒体的化合物是A 磷酸甘油B 苹果酸C 酰基载体蛋白D 肉碱E 泛醌 4 属于酮体的化合物A 羟丁酸B 草酰乙酸C 苹果酸D 丙酮酸E 异柠檬酸5 人体不能合成的脂肪酸是A 软脂酸B 硬脂酸C 油酸D 亚油酸E 棕榈酸6 硬脂酸 18碳的饱和脂肪酸 彻底氧化为CO2和水净生成ATP数A 146B