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第十二章脂质代谢 学习脂质代谢的意义 血脂检查常见指标 1血脂 血液中所含脂质成分的总称 如胆固醇 脂肪酸 磷脂 甘油三酯等 2载脂蛋白 胆固醇等脂质在血液中运输载体 包括五类ApoA B C D E 不同脂蛋白结合的载体不同 3总胆固醇 血液中胆固醇与载脂蛋白和磷脂结合 脂蛋白携带胆固醇总量为总胆固醇 血脂升高的原因 脂肪来源于体内和体外两个途径 前者主要在肝内合成 而后者从饮食中摄取 脂肪主要通过肝脏代谢清除 所以体内脂肪来源过多和肝脏清除减少都可导致血脂升高 1遗传因素或肝胆疾病 肾病综合症等2环境因素 如生理因素 饮食不当等3不良生活方式 酗酒 焦虑等 胆固醇酯 泡沫细胞 坏死细胞 结晶胆固醇 巨噬细胞 血栓 血脂升高给人体带来的影响 冠状动脉粥样硬化 冠心病 脂肪肝的分类及处理 插入图片 Maturitas熟西红柿有助预防高血脂和心脑血管疾病 1 脂肪的消化 吸收与转运 胆囊 Emulsification digestion absorption 毛细血管中 激素敏感甘油三酯脂肪酶激活 2 脂肪的分解代谢 重点 脂肪的分解 血液中出现葡萄糖缺乏的信号 肾上腺素和胰高血糖素和脂肪细胞表面上的受体结合 激活脂肪酶 释放的脂肪酸通过清蛋白被运载到需要能量的组织 脂肪的分解 脂肪动员 储存在动物脂肪组织中的甘油三酯 在组织脂肪酶的作用下 逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血 供其他组织摄取和利用 该过程称为脂肪动员 激素敏感甘油三酯脂肪酶为脂肪动员的限速酶 其活性可受多种激素的调控 肾上腺素 胰高血糖素促进酶活性 而胰岛素 前列腺素抑制该酶活性 一 甘油代谢 甘油 脂肪组织贮存的甘油三酯的动员 腺苷环化酶 甘油 脂肪细胞 血浆中清蛋白 脂肪的分解代谢 一 脂肪的降解CH2OCOR1CH2OHR1COOH 脂肪酶 CHOCOR2CHOH R2COOH 3H2O CH2OCOR3CH2OHR3COOH 甘油 a 磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 糖原 CO2 H2O ATP ADP NAD NADH H a 磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 磷酸二羟丙酮 磷酸二羟丙酮 磷酸二羟丙酮是联系甘油代谢和糖代谢的关键物质 甘油的命运 二脂肪酸代谢 重点 生物体内脂肪酸的氧化分解存在不同的途径 包括有 氧化 氧化和 氧化途径 苯甲酸 苯乙酸 氧化的发现 假说 脂肪酸无论长短 其降解都从羧基C开始 每次分解一个2C单位 碳原子被氧化 每一轮的氧化反应伴随着两碳单位被降解 脂肪酸的氧化 2脂肪酸的活化与转运 1 脂肪酸的活化脂肪酸 HS CoA ATP 脂酰CoA合成酶 脂酰CoA PPi AMP A每活化1分子脂肪酸 需1分子ATP AMP 在体内PPi易发生水解 使反应正向进行 不可逆 B细胞中两种脂酰CoA合成酶 内质网脂酰CoA合成酶 硫激酶 活化12C以上的脂肪酸 线粒体脂酰CoA合成酶 活化4 10C 中短链 的脂肪酸 Fattyacyl CoAisformedfromfattyacidsandcoenzymeAviaafattyacyl AMPintermediate Fattyacyl CoAisformedfromfattyacidsandcoenzymeAviaafattyacyl AMPintermediate 脂肪酸 2脂肪酸的活化与转运 2 脂肪酸的转运脂肪酸的 氧化通常是在线粒体的基质中进行 中 短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜 长链脂肪酸需依靠肉碱携带 以脂酰肉碱的形式跨越内膜进入基质 故称肉碱转运 2脂肪酸的活化与转运 2 脂肪酸的转运a肉碱结构如下 红颜色羟基为连接脂酰CoA的地方 b脂酰肉碱的形成过程 脂酰 CoA 肉碱 脂酰肉碱 肉碱脂酰基转移酶1 限速酶 肉碱脂酰基转移酶2 试解释为什么缺乏肉碱 软脂酰转移酶II的个体会感到肌肉无力 为什么当饥饿时这种症状更严重 患这种病的个体影响肌糖原的有氧代谢吗 2脂肪酸的活化与转运 活化的脂酰辅酶A由肉碱带进线粒体脂酰 CoA进入线粒体是脂肪酸氧化的限速反应 当饥饿时 机体不能利用糖 需脂肪酸供能 肉碱脂酰转移酶 活性增加 脂肪酸氧化加强 饱食时 脂肪合成增加 抑制肉碱脂酰转移酶 活性 因而脂肪酸的氧化被抑制 3 氧化 脂肪酸乙酰辅酶A 1 脂肪酸的活化 2 脂肪酸的转运 3 氧化 氧化 脂肪酸的 氧化 氧化 水合 氧化 硫解 脂肪酸的 氧化途径可分为四步 第一次氧化 byFAD 脂酰CoA脱氢酶 电子传递链 1 2O2H2O 1 5ADP1 5ATP 反式 2 烯酰CoA 新生儿一夜间突然死亡至少10 表现为中长链脂酰脱氢酶的缺欠 导致葡萄糖和脂肪酸氧化发生不平衡而产生的后果 水合 hydration 反式 2 烯酰CoA 烯酰 CoA水合酶具有立体异构特异性 L 羟脂酰 CoA 再氧化 byNAD L 羟脂酰 CoA脱氢酶具有立体异构专一性 L 羟脂酰 CoA 酮脂酰 CoA 断裂 硫解 byHS CoA 酮脂酰 CoA硫解酶 酮脂酰 CoA 下一轮 氧化 TCA循环 烯脂酰CoA水合酶 脂酰CoA脱氢酶 羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶 2 氧化的化学计量 试计算1分子软脂酸彻底氧化分解产生的ATP 脂肪酸的 氧化 线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大步骤 软脂酸 脂肪酸氧化的高度放能 软脂酸 每次 氧化产生 1NADH 1FADH2软脂酸经7次 氧化共产生 8CH3CO SCoA 8 10 80ATP 7NADH 7 1 5 10 5ATP 7FADH2 7 2 5 17 5ATP Total 108ATP 减去脂肪酸活化消耗的2个高能磷酸键 Net 106ATP 不饱和脂肪酸的氧化 不饱和脂肪酸的氧化也发生在线粒体中 它的活化与跨膜与饱和脂肪酸一样 也是经过氧化而降解 但它需要另外二个酶的参与 烯酰CoA异构酶 参与单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的氧化 2 4 二烯酰CoA还原酶 仅参与多不饱和脂肪酸的氧化 单不饱和脂肪酸的氧化 棕榈油酰CoA 经过3次 氧化后 3 顺 十烯酰CoA 3 顺 十烯酰CoA异构酶 2 反 十烯酰CoA 先经烯酰CoA水合酶后经 氧化 5CH3CO SCoA 少一次脂酰CoA脱氢酶的脱氢反应 少生成1FADH2 它不是脂酰CoA脱氢酶的底物 因此需要异构化成反式的2位烯酰CoA 还原酶 还原酶将一反式 2 顺式 4结构转化成反式 3结构反式 3结构再进一步被异构酶转化成反式 2结构 2 4二烯酰 CoA还原酶 多不饱和酸的 氧化 异构酶和还原酶都需要 亚油酰 CoA 经过3次 氧化后 经过1次 氧化 不饱和脂肪酸的氧化产生的ATP数目比同碳数的饱和脂肪酸产生的ATP数目少 每多一个双键 氧化就少一步以FAD为辅酶的脱氢反应 少产生1 5个ATP 所以亚油酸C18比同碳原子数饱和脂肪酸硬脂酸C18少生成3个ATP Tips 奇数碳原子脂肪酸的氧化 大多数哺乳动物中奇数碳原子的脂肪酸是罕见的 但在反刍动物中如牛中 也提供约25 能量 17个碳的直链脂肪酸经 氧化后产生7个乙酰CoA和1个丙酰CoA 丙酰 CoA去路包括两条 甲基丙二酸单酰CoA途径 即 经3步酶促反应转化为琥珀酰 CoA进入TCA循环 羟丙酸支路 即5步反应生成乙酰CoA 丙酰 CoA 琥珀酰 CoA经3步反应 3 2 变位酶 差向酶 丙酰CoA羧化酶 羟丙酸支路 5步 乙酰CoA的去路 丙酮乙酰乙酸 羟基丁酸 9 4酮体的合成与分解 一 肝脏中乙酰CoA的去路 乙酰CoA的去向 1 TCA循环 2 合成胆固醇 3 脂肪酸合成 4 酮体决定去向的关键物质就是草酰乙酸 二酮体氧化的生理和病理意义 1酮体是脂肪酸在肝正常的中间代谢产物 是肝脏输出能源的一种形式 特别在饥饿 禁食等糖供应不足时 成为肌肉尤其是脑组织的主要能源 2正常情况下 肝脏产生的酮体被肝外组织迅速利用 当饥饿 禁食 糖尿病等情况下 脂肪酸分解加强 酮体生成增多 会出现酮尿 酮血症以及酮症酸中毒 乙酰乙酸 羟基丁酸等 三酮体的生成 5 1 硫解酶 三酮体的生成 5 2 调控步骤 三酮体的生成 5 3 乙酰乙酸 三酮体的生成 5 4 丙酮 羟基丁酸 Acety CoAcanbeconvertedtoketonebodiesinliverunderfasting 禁食 anddiabetic 糖尿病 conditions 肝内合成肝外分解 四肝外组织中 酮体的氧化 3 1 3 2 羟基丁酸 乙酰乙酸 乙酰乙酰 CoA 四肝外组织中 酮体的氧化 3 3 在肝外组织 extrahepatictissues 酮体 Ketonebodies 被转化成乙酰 CoA 注意 羟基丁酸可以按照上述途径进行分解丙酮可通过呼吸或随尿排出 部分丙酮可在一系列酶作用下生成丙酮酸或乳酸 进一步氧化分解或异生为葡萄糖肝是生成酮体的器官 但不能利用酮体 肝外组织中不能生成酮体 但却可以利用酮体