脂类的代谢.ppt

本章主要介绍脂类 主要是脂肪 物质在生物体的分解及合成代谢 要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径 氧化和从头合成途径 了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径 脂类代谢 第九章 目录 第一节脂类在体内的消化吸收和转运第二节脂肪的分解代谢第三节脂肪的生物合成第四节磷脂的代谢第五节胆固醇的代谢 生物体内的脂类 脂类 单纯脂类 复合脂类 非皂化脂类 酰基甘油酯 蜡 磷脂 糖脂 硫脂 萜类 甾醇类 含有脂肪酸 不含脂肪酸 酰基甘油酯 几种糖脂和硫酯 2 3 双酰基 1 D 葡萄糖 D 甘油 6 亚硫酸 6 脱氧 葡萄糖甘油二酯 硫酯 2 3 双酰基 1 D 半乳糖基 1 6 D 半乳糖基 D 甘油 一 脂类的消化和吸收 1 脂类的消化2 脂类的吸收 二 脂类的转运和脂蛋白的作用 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 脂类的消化吸收和运转 脂类的运输脂类物质在体内是以脂蛋白 lipoprotein 的形式进行运输的 脂蛋白是由疏水脂类为核心围绕着极性脂类及载脂蛋白 apoprotein 组成 根据密度大小一般分为乳糜微粒 CM 极低密度脂蛋白 VLDL 低密度脂蛋白 LDL 和高密度脂蛋白 HDL 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白 目前已发现18种之多 有7种主要的载脂蛋白 APOA APOA APOA APOB4S APOB100 APOC APOE 它们在肝脏及小肠中合成 并分泌到细胞外 可以使疏水脂类溶解 并且具有信号 调控及转移功能 使动员的脂类进入或运至特异的靶细胞和组织 第二节脂肪的分解代谢 一 脂肪的水解二 甘油的转化三 脂肪酸的分解代谢四 酮体的代谢 脂肪的酶促水解 甘油的转化 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 三 脂肪酸的分解代谢 氧化作用 氧化作用 氧化作用 2 不饱和脂肪酸的氧化3 奇数碳链脂肪酸的氧化 1 饱和脂肪酸的氧化分解途径 1 饱和脂肪酸的 氧化作用 2 氧化过程 1 氧化作用的概念及试验证据 脂肪酸的活化和转运 氧化的生化过程 氧化过程中能量的释放及转换效率 氧化作用的概念及试验证据 概念 试验证据1904年F Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果 推导出了 氧化学说 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的 碳原子上进行氧化 碳链逐次断裂 每次断下一个二碳单位 即乙酰CoA 该过程称作 氧化 脂肪酸的活化和转运 a 脂肪酸的活化 OR C OH CoA SH 脂酰CoA合成酶 氧化的生化历程 a 脱氢 b 水化 c 再脱氢 R CH CH C SCoA R CH2 CH2C SCoA OHOR CH CH2C SCoA OOR C CH2C SCoA d 硫解 氧化的主要生化反应 脂酰CoA脱氢酶 2 烯酰CoA水化酶 羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶 H2O CoASH 氧化的生化历程 乙酰CoA RCH2CH2CO SCoA 脂酰CoA脱氢酶 脂酰CoA 烯脂酰CoA水化酶 羟脂酰CoA脱氢酶 酮酯酰CoA硫解酶 RCHOHCH2CO ScoA RCOCH2CO SCoA RCH CH CO SCoA CH3CO SCoA R CO ScoA 乙酰CoA 氧化过程中能量的释放及转换效率 净生成 108 2 106ATP 例 软脂酸 7次 氧化 8乙酰CoA CH3 CH2 14COOH 7NADH 7FADH2 10ATP 2 5ATP 1 5ATP 108ATP 油酰基的 氧化作用 油酰基CoA 918 1 CH3 CH2 7CH CH CH2 CH2 6CO CoA 6CH3 CO CoA 氧化 三次循环 烯酯酰CoA异构酶 烯酯酰CoA水化酶 再开始 氧化 脂肪酸的 氧化作用 脂肪酸氧化作用发生在 碳原子上 分解出CO2 生成比原来少一个碳原子的脂肪酸 这种氧化作用称为 氧化作用 RCH2COOH RCH OH COOH RCOCOOH RCOOH CO2 O2 NAD NADH H NAD NADH H 羟化 脂肪酸的 氧化作用 脂肪酸的 氧化指脂肪酸的末端甲基 端 经氧化转变成羟基 继而再氧化成羧基 从而形成 二羧酸的过程 酯酰CoA进入线粒体基质示意图 肉毒碱 CoASH OR C OH 线粒体内膜 内侧 外侧 载体 ATP CoASH 丙酸的代谢 甲基丙二酸单酰CoA 琥珀酰CoA 硫激酶 羧化酶 变位酶 ATP CO2生物素 CoB12 酮体的代谢 酮体的生成 酮体的分解 生成酮体的意义 脂肪酸 氧化产物乙酰CoA 在肌肉中进入三羧酸循环氧化供能 然而在肝细胞中还有另一条去路 乙酰CoA可在肝细胞形成乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮 这三种物质统称为酮体 酮体的生成 羟甲基戊二酸单酰CoA HMGCoA 硫解酶 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合成酶 CH3COSCoA CoASH CoASH 酮体的分解 乙酰乙酰CoA 硫解酶 转硫酶 琥珀酰CoA CoASH 氧化 乙酰乙酸 脱氢酶 NADH H NAD 乙酰CoA 2 羟丁酸 琥珀酸 酮体分解中重要的酶 琥珀酰CoA转硫酶乙酰乙酸CoA硫解酶乙酰乙酸硫激酶 酮体的意义 酮体在正常情况下在体内是恒定的 但当有下列情况时可打破此平衡 1 饥饿将糖原耗尽时 2 膳食中糖供应不足时 3 有糖尿病而缺乏氧化糖的能力时 4 糖代谢受阻 丙酮酸缺乏 引起草酰乙酸减少 从而减少了乙酰辅酶A与柠檬酸的结合 更减少了酮体的去路 结果是产生酮血症或酮尿症 导致酸中毒 另因脑组织不能利用脂肪酸供能 所以利用酮体作为大脑的能量来源是非常有意义的 第三节脂肪的生物合成 一 脂肪酸的生物合成 二 磷酸甘油的生物合成 三 三酰甘油的生物合成 脂肪酸的生物合成 1 十六碳饱和脂肪酸 软脂酸 的从头合成 2 线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长 3 不饱和脂肪酸的合成 软脂酸的从头合成 1 脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白 acylcarrierprotein ACP 2 乙酰CoA运转 柠檬酸循环 3 乙酰CoA活化 丙二酸单酰ACP的形成 4 脂肪酸生物合成的反应历程 脂肪酸合成酶系结构模式 ACP 乙酰CoA ACP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 脂酰基载体蛋白 ACP 的辅基结构 辅基 4 磷酸泛酰巯基乙胺 丙二酸单酰ACP的形成 ATP HCO3 ADP Pi 乙酰CoA羧化酶生物素 脂肪酸从头合成的生化历程 OCH3C SACP CH3 CH CH C SACP CH3 CH2 CH2 C SACP OHOCH3 C CH2 C SACP CO2 H 软脂酸合成的反应流程 进位 链的延伸 水解 脂肪酸生物合成的反应历程 羟丁酰ACP脱水酶 酮丁酰ACP还原酶 CoASH OOHO C CH2C S ACP 丙二酸单酰 ACP 烯丁酰ACP还原酶 缩合酶 总反应式 8CH3 C SCOA O 7ATP 14NADPH 14H CH3 CH2 14COOH 14NADP 8CoASH 7ADP 7Pi 6H2O 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 乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转 羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图 线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长 1 线粒体脂肪酸延长酶系 延长短链脂肪酸 其过程是 氧化逆过程 2 内质网脂肪酸延长酶系 延长饱和或不饱和长链脂肪酸 其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似 不饱和脂肪酸的合成 1 需氧途径 2 厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式 发生在脂肪酸从头合成的过程中 当生成 羟葵酰 ACP时 由专一的脱水酶催化脱水 生成 稀葵酰 ACP 再继续参入二碳单位 就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸 动 细胞色素b5zh植 铁硫蛋白 动植物中不饱和脂肪酸合成的比较 甘油的合成 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 三酰甘油的生物合成 磷酸甘油酯酰转移酶 磷酸甘油酯酰转移酶 二酰甘油酯酰转移酶 磷酸酶 脂肪酸的 氧化和从头合成的异同 脂肪酸的 氧化和从头合成 第四节磷脂的降解与合成 一 磷脂的结构及降解二 磷脂的生物合成 组成 甘油 脂酸 磷脂 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 X 胆碱 水 乙醇胺 丝氨酸 甘油 肌醇 磷脂酰甘油等 甘油磷脂的组成 分类及结构 磷脂酰胆碱 磷脂酸 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰甘油 磷脂酶的作用部位 磷脂酶 phospholipase 乙醇胺和胆碱的活化 HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N CH3 3 OCH2CH2NH2 磷酸乙醇胺 CDP OCH2CH2NH2 CDP 乙醇胺 乙醇胺激酶 CTP 磷酸乙醇胺胞苷转移酶 ATPADP CTPPPi 胆碱激酶 ATPADP OCH2CH2N CH3 3 CDP OCH2CH2N CH3 3 CDP 胆碱 CTP 磷酸胆碱胞苷转移酶 CTPPPi 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成 CDP 乙醇胺CMP 葡萄糖 3 磷酸甘油 1 2 甘油二酯磷脂酸 1 2 甘油二酯 CDP 胆碱CMP 2RCOCoA2CoA Pi 转酰酶 磷酸酯酶 转移酶 磷脂酰胆碱 CH3 3N CH2 CH3 O 磷脂酰乙醇胺 H3N CH2 CH3 O 甘油二酯 甘油二酯 第五节胆固醇的代谢 一 胆固醇的合成二 胆固醇的转化三 胆固醇的排泄 胆固醇的合成肝脏是合成胆固醇的场所 可占全身合成总量的3 4 肝脏不仅合成胆固醇的速度快 而且又能快速地以脂蛋白的形式输送到血液中 其他组织如肠壁组织 皮肤 肾上腺皮质 性腺 甚至动脉管壁也能合成少量胆固醇 每日合成胆固醇量约为1 1 5克 其中约0 8克转变为胆酸和脱氧胆酸 胆汁中的胆酸盐经胆管输入十二指肠 在脂类的消化过程中起重要作用 肠道内胆固醇经细菌作用转变为粪固醇排出体外 每日随粪便排出约0 4克的胆固醇 合成原料 乙酰CoA 分五步 二羟甲基戊酸的 MVA 的生成异戊烯醇焦磷酸酯 IPP 的生成鲨烯的生成羊毛脂固醇的生成胆固醇的生成 胆固醇合成 同位素示踪实验证明 复杂的胆固醇分子能在动物体内由小分子物质乙酸缩合而成 乙酰CoA为合成胆固醇的原料 胆固醇的转化 动物体内胆固醇可转变成类固醇如 孕酮 肾上腺皮质激素 雌激素 VitD3胆酸等 胆固醇的转变1 胆固醇是胆酸的前体 哺乳动物和人类胆汁酸 bileacid 主要有胆酸 脱氧胆酸 石胆酸 鹅胆酸等游离胆酸及它们与牛磺酸或甘氨酸形成的结合胆酸即牛磺胆酸或甘氨酸组成 胆酸在辅酶A ATP 和镁离子存在下合成胆酰 辅酶A 再与牛磺酸或甘氨酸结合形成胆汁盐 它对油脂消化和脂溶性维生素的吸收有重要作用 2 从胆固醇可衍生出类固醇激素 胆固醇在肾上腺皮质和性腺等组织可合成各种类固醇激素 如糖皮质激素 盐皮质激素及雌雄激素 3 胆固醇可转变成维生素D3 4 胆固醇可转变成胆固醇酯 5 胆固醇也可