生物化学——脂代谢【材料参考】

生物化学脂代谢【材料参考】 第六章脂肪代谢?第一节概述?第二节甘油三酯的合成?第三节甘油三酯的分解?第四节磷脂的代谢?第五节胆固醇的代谢?第六节脂类在体内的转运1参考档案第一节概述 一、脂类脂肪及类脂的总称酯脂酸与醇结合脂肪:甘油三酯（triglyceride）脂肪酸（fatty Acids）带有烃链的羧酸（多为为12-24C）类脂:固醇、磷脂（phosphoglycerides）等衍生脂类甘油、脂肪酸及脂溶性维生素等结合脂类糖脂或脂蛋白2参考档案3参考档案4参考档案5参考档案? 二、不饱和脂肪酸的命名?饱和脂肪酸CH3（CH2）n COO?传统命名亚油酸、亚麻酸?系统命名C原子数和双键的数量及位置(delta)编码体系从羧基端编号亚油酸（盐）C182，9，12或n编码体系从甲基碳编号亚油酸（盐）C182，-6，96参考档案软油酸（C161，-7）油酸（C181，-9）亚油酸(C182，-6，9):-亚麻酸(C18:3，-3，6，9)花生四烯酸（C20:4，-6，9，12，15）DHA甘二碳六烯酸（C226，-3，6，9，12，15，18）7参考档案 三、脂类的主要功能?1.细胞的结构成分膜脂?2.能量的贮存形式脂肪?In vertebratesadipocytesstore largeamounts oftriacylglycerols asfat dropletsthat nearlyfill thecell.?Triacylglycerols arealso storedas oilsin theseeds ofmany typesof plants,providing energyand biosyntheticprecursors duringseed germination（发芽）.?8参考档案?Two significantadvantages tousing triacylglycerolsas storedfuels,rather thanpolysaharides:?First，oxidation oftriacylglycerols yieldsmore thantwice asmuch energy,gram forgram,as theoxidation ofcarbohydrates.?Second,the organismthat carriesfat asfuel doesnot haveto carrythe extraweight ofwater ofhydration thatis associatedwith storedpolysaharides(2g waterper gramof polysaharide).9参考档案?3.生理调节作用激素（性激素）、第二信使（甘油二酯）?4.共价修饰蛋白质脂蛋白?5.其他重要生理功能脂溶性V；胆汁酸盐（乳化作用）；?6.保温作用隔热?warm-blooded polaranimalsSeals,walruses（海象）,penguins,and others.?warm-blooded hibernatinganimals bears.10参考档案第二节甘油三酯的合成 一、合成的主要部位肝肝合成（肝外组织）脂肪组织贮存小肠脂肪消化产物再合成 二、合成原料甘油（甘油-3-磷酸）脂肪酸11参考档案 三三、甘油三酯的合成小肠甘油一酯途径肝、脂肪组织甘油二酯途径1.脂肪酸的活化HS-CoA+ATP AMP+PPi R-COO-R-CSCoA脂酰CoA合成酶O12参考档案2.甘油-3-磷酸的生成甘油甘油-3-磷酸磷酸二羟丙酮甘油激酶（肝、肾）甘油-3-磷酸脱氢酶酶13参考档案3.甘油三酯的合成甘油-3-磷酸脂酰CoA1-脂酰-3-磷酸甘油1-脂酰-3-磷酸甘油脂酰CoA磷脂酸磷脂酸1，2甘油二酯磷脂酸磷酸酶1，2甘油二酯脂酰CoA甘油三酯酶脂酰CoA转移酶磷脂酸磷酸酶14参考档案15参考档案 四、脂肪酸的合成（P116)（一）器官肝、脂肪、乳腺、脑等区域胞液（but inthe Chloroplastsstroma ofPlants）（二）原料乙酰CoA、NADPH+H+、HCO3-?消耗ATP（三）产物主要为C16饱和脂肪酸16参考档案（四）乙酰CoA的转运?1.柠檬酸丙酮酸转运系统?线粒体胞质2.共5步反应?柠檬酸合成酶?柠檬酸裂解酶（消耗1ATP）?苹果酸脱氢酶（消耗1NADH+H+)?苹果酸酶（生成NADPH+H+）?丙酮酸羧化酶（消耗1ATP)17参考档案柠檬酸裂解酶柠檬酸合成酶苹果酸脱氢酶苹果酸酶丙酮酸羧化酶18参考档案?Citrate:?The precursorof cytosolicacetyl-CoA?an allostericactivator ofacetyl-CoA carboxylase（乙酰CoA羧化酶).19参考档案（五）合成过程 1、乙酰CoA+CO2+ATP丙二酸单酰CoA+ADP+Pi?乙酰CoA羧化酶(生物素)关键酶?消耗1ATP?合成一分子16c的棕榈酸需要7分子丙二酸单酰CoA20参考档案 2、脂肪链的合成?脂肪酸合酶（二聚体）:多功能酶（哺乳类-7种种酶活性）21参考档案乙酰转移酶（AT)转酰基酶(MT)酮脂酰合成酶(KS)酮脂酰还原酶(KR)羟脂酰脱水酶(HD)，烯脂酰还原酶(ER)硫解酶(TE)22参考档案酰基载体蛋白ACP辅基4-磷酸泛酰氨基乙硫醇23参考档案乙酰转移酶（AT)转酰基酶(MT)酮脂酰合成酶(KS)酮脂酰还原酶(KR)羟脂酰脱水酶(HD)，烯脂酰还原酶(ER)硫解酶(TE)24参考档案（ （1）乙酰CoA+E乙酰-E+CoA乙酰转移酶（AT)25参考档案丙二酸单酰CoA+ACP丙二酰-ACP+CoA酰基转移酶(MT)26参考档案酮脂酰合成酶(KS)酮脂酰还原酶(KR)2）缩合-加氢-脱水-加氢的反应乙酰乙酰-ACP-羟脂酰ACP丙二酰-ACP27参考档案羟脂酰脱水酶(HD),烯脂酰还原酶(ER)反式丁烯酰-ACP丁酰-ACP-羟脂酰ACP28参考档案酮脂酰合成酶（KS)29参考档案30参考档案The simplecondensation oftwo acyl groups(two acetyl-CoA molecules,for example)is highlyendergonic.The useof activatedmalonyl groupsrather thanacetyl groupsis whatmakes thecondensation reactionsthermodynamically favorable.31参考档案3）重复缩合、加氢、脱水、加氢的合成过程，重复一次，增加一个二碳单位?4)H2O棕榈酰-ACP棕榈酸HS-ACP硫解酶32参考档案?All thereactions inthe syntheticprocess arecatalyzed bya multienzymeplex,fatty acidsynthase.?Although thedetails ofenzyme structurediffer inprokaryotes suchas Escherichiacoli andin eukaryotes,the four-step processof fatty acid synthesisis thesame inall organisms.33参考档案?2.合成1分子棕榈酸共消耗8乙酰CoA，15（8+7）ATP,14NADPH+H+34参考档案3.合成的调节乙酰CoA羧化酶是关键酶 (1)变构调节激活剂-柠檬酸、异柠檬酸抑制剂-脂酰CoA（饥饿、高脂肪膳食)棕榈酰CoA (2)激素调节下的共价修饰蛋白质磷酸酶2A磷酸化（失活）去磷酸化（有活性）蛋白激酶胰岛素激活乙酰CoA羧化酶（蛋白质磷酸酶2A被被激活）?胰高血糖素、肾上腺素和生长激素抑制乙酰CoA羧化酶（蛋白激酶被激活）35参考档案糖原合成酶活性的调节磷蛋白磷酸酶PP1糖原合成酶b b糖原合成酶a a（磷酸化，低活性）糖原合成酶激酶（去磷酸化，高活性）36参考档案?（ （3）诱导调节调节乙酰CoA羧化酶的合成?高糖膳食乙酰CoA羧化酶合成?胰岛素乙酰CoA羧化酶合成37参考档案 4、碳链的延长和去饱和（ （1）脂肪酸碳链的延长肝细胞脂酸碳链延长酶系1）内质网（18C,24C)二碳供体丙二酰CoA,还原氢NADPH+H+酰基载体辅酶A2）线粒体（18C,26C)乙酰-CoA，NADPH+H+反应缩和-加氢-脱水-再加氢38参考档案（ （2）去饱和滑面型内质网去饱和酶（4，5，8，9）（脂酸氧合酶）软油酸（161，9）和油酸（181，9）?Mammals cannotsynthesize linoleate(亚油酸）,18:2(9,12),orlinolenate（亚麻酸）,18:3(9,12，15).?Linoleate andlinolenate areessential fattyacids formammals.39参考档案?脂肪的动员提供能量?Adipocytes andgerminating seedscontain lipases,enzymes thatcatalyze thehydrolysis ofstored triacylglycerols,releasing fattyacids forexport tosites wherethey arerequired asfuel.第三节甘油三酯的分解40参考档案 一、甘油三酯的水解甘油三酯甘油二酯FFA激素敏感脂酶（HSL)甘油二酯脂酶甘油一酯FFA甘油FFA甘油一酯脂酶组织脂肪细胞区域胞浆FFA与载脂蛋白结合-血液运送41参考档案激素敏感脂酶（HSL)1.限速酶共价修饰磷酸化（活性）去磷酸化（失活）2.受激素调控 （1）胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素等等-（脂解激素）饥饿、禁食或交感神经兴奋 （2）胰岛素、前列腺素-（抗脂解激素）42参考档案G蛋白AC受体ATPcAMP脂解激素PKAHSLHSLPHSLPPPPPTGFFA脂肪细胞血液CO2ATP氧化分解脂酸转运体清蛋白肌细胞脂周蛋白储脂颗粒甘油脂肪动员43参考档案 二、甘油的去向?甘油直接运至肝、肾、肠等组织。 主要在肝、肾进行糖异生。 ?脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。 甘油甘油激酶ATP ADP-磷磷酸甘油NAD+NADH+H+-磷磷酸甘油脱脱氢酶磷酸二羟丙酮糖异生肝（肝、肾、肠）糖酵解CH2OHC HCH2HOOHCH2OHC HCH2HOO P44参考档案脂肪酸在血中由清蛋白运输。 主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。 大脑不能摄取45参考档案 三三、脂肪酸的氧化?（一）脂肪酸的活化?（二）脂酰CoA的的转运?（三）脂肪酸的-氧化?（四）三羧酸循环和氧化磷酸化脑组织不能利用脑外的脂肪酸46参考档案（一）脂肪酸的活化ATPCoASH AMP+PPi脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA合成酶脂酰CoA合成酶内质网及线粒体外膜能量消耗2ATP47参考档案（二）脂酰CoA进入线粒体1.由由肉碱(L-羟三甲氨基丁酸）携载2.转运过程1）脂酰CoA肉碱脂酰肉碱肉碱脂酰转移酶I（线粒体外膜）2）由由肉碱-脂酰肉碱转位酶（线粒体内膜）转运3）脂酰肉碱脂酰CoA肉碱肉碱脂酰转移酶II（线粒体基质-内膜内侧）48参考档案胞液线粒体膜间隙脂酰肉碱肉碱SHCoASHCoA脂酰CoA脂酰CoA肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰肉碱肉碱-脂酰肉碱转位酶49参考档案?3.转运调节?肉碱脂酰转移酶I脂肪酸氧化的限速酶?激活饥饿、高脂低糖膳食?抑制剂丙二酸单酰CoA（why？）（liver）?4.肉碱?食物?肝脏、肾脏合成-Lys、Met?缺乏-骨骼肌的肌无力?心肌及骨骼肌中含量最高50参考档案（三）脂肪酸的氧化1.部位线粒体2.产物乙酰辅酶A，FADH2,NADH+H+3.氧化每次脂酰基羧基端C被氧化为酮基，裂解一分子的乙酰辅酶A,因此脂肪酸的氧化称为氧化。 ?51参考档案1）脱氢FAD FADH2脂酰CoA2反烯脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶?脂酰CoA脱氢酶该酶基因突变严重疾病（肝脏脂肪沉积、低血糖等）?（1:40,1:10000，北欧和美国）52参考档案2）水化2反烯脂酰CoA L-羟脂酰CoA烯脂酰CoA水化酶53参考档案?3）再脱氢NAD+NADHH+?L-羟羟脂酰CoA-酮酮脂酰CoA-羟脂酰CoA脱氢酶抑制剂NADHH+54参考档案4）硫解CoASH-酮脂酰CoA乙酰CoA+脂酰CoA（少两C)-酮脂酰CoA硫解酶硫解酶的抑制剂乙酰CoA55参考档案脱氢水化再脱氢硫解56参考档案?以软脂酸(16C)为例?71.5+72.5+810-2=？（新版本）?72+73+812-2=129（旧版本）软脂酸软脂酰酰CoA-氧氧化7次次8乙乙酰酰CoA+7FA+7NADH+7H+DH2活化-22TAC琥珀酸氧化呼吸链NADH氧氧化呼吸链4脂酸氧化的能量生成57参考档案?奇数碳脂肪酸-乙酰CoA和和1分子的丙酰coA?丙酰CoA-琥珀酰CoA58参考档案?不饱和脂肪酸的氧化?需要烯脂酰CoA异构酶59参考档案 四、酮体的生成及利用酮体（Ketone bodies）:脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物（乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮）(一）酮体的生成1.部位肝（肾）细胞的线粒体基质2.原料乙酰CoA（脂肪酸氧化）3.生成过程60参考档案2乙酰CoA硫解酶乙酰乙酰CoA+乙酰CoA HMG CoA合成酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰CoA（HMG CoA）HMG CoA裂解酶乙酰乙酸+乙酰CoA-羟丁酸脱氢酶(NADH)-羟丁酸丙酮CO261参考档案(二）酮体的利用1.部位肝外组织（除肝脏和红细胞）2.区域线粒体脑饥饿和患糖尿病（75）62参考档案1.乙酰乙酸乙酰CoA（ （1）乙酰乙酸琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA琥珀酸酸琥珀酰CoA转硫酶（肝外组织）乙酰乙酰CoA2乙酰CoA硫解酶CoA-SH?（ （2）乙酰乙酸乙酰乙酰CoA?乙酰乙酸硫激酶（肾、心和脑）63参考档案2.-羟丁酸NAD+NADH+H+?-羟丁酸乙酰乙酸-羟丁酸脱氢酶3.丙酮转变为丙酮酸或乳酸64参考档案（三）酮体生成的生理意义?1.酮体是肝输出能源的一种形式?2.是肌肉、脑组织的重要能源酮体溶于水，分子小，易扩散，氧化步骤少少?酮体过量酮症酸中毒/酮尿长期饥饿长期高脂低糖膳食患糖尿病正常人的40多倍65参考档案第四节甘油磷脂的代谢? 一、磷脂的种类?磷脂含磷酸的脂类1.甘油磷脂（甘油为骨架）2.鞘鞘磷脂（鞘氨醇为骨架）66参考档案67参考档案? 二、甘油磷脂的结构1.由由甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物等（如丝氨酸）组成2.基本结构68参考档案CH2OC HCH2OOCCPR1R2OOOOOHX甘油脂酰基脂酰基含氮化合物甘油磷脂的结构Glycerol骨架fatty acylgroup Nitrogenousbase fattyacylgroup69参考档案3.特点?第第2位脂酸通常是花生四烯酸?是一种两性化合物4.甘油磷脂的主要功能?构成生物膜脂质双分子层?作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运70参考档案CH2CHCH2O POCH2OHO CHOCOR2CH2OCOR1OHHOHOHHHOH HHOHHHOX-OH X取代基甘油磷脂的名称水水H磷脂酸胆碱CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱（卵磷脂）乙醇胺CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）丝氨酸CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸甘油CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油（心磷脂）肌醇磷脂酰肌醇CH2CHCH2O POCH2OHO CHOCOR2CH2OCOR1OHHOHOHHHOH HHOHHHO5.甘油磷脂的分类71参考档案鞘磷脂1分子氨基醇或衍生物1分子脂肪酸（酰胺键）1个极性头部（糖苷键或磷脂键连接）72参考档案乳糖神经酰胺神经节苷脂神经鞘磷脂神经酰胺73参考档案1.合成部位滑面内质网表面（肝、肾、肠最活跃）。 线粒体内膜上2.合成原料?脂酸、甘油由糖代谢提供?多不饱和脂酸从植物油摄取?磷酸盐由ATP提供?含氮化合物从食物摄取或体内合成?CTP构成活化的中间物 三、磷脂（甘油磷脂）的合成代谢74参考档案 3、合成途径75参考档案?（ （1）CDP-甘油二酯途径（肌醇磷脂、丝氨酸磷脂）甘油二酯被CDP激活?CTP PPiX-OH CMP磷脂酸CDP-甘油二酯X-磷脂磷脂酰胞苷转移酶76参考档案?（ （2）甘油二酯途径（乙醇胺、胆碱）X基团被CDP活化ATP ADPCTP PPiX-OH磷酸O-X CDP-X激酶胞苷转移酶CMP1，2-甘油二酯X-磷脂77参考档案? (1)synthesis ofthe backbonemolecule(glycerol orsphingosine)；? (2)attachment offattyacid(s)to thebackbone throughan esteror amidelinkage;? (3)addition ofa hydrophilichead group to thebackbone througha phosphodiester(磷脂键）linkage;and,in somecases,? (4)alteration orexchange ofthe headgrouptoyield thefinal phospholipidproduct.磷脂（甘油磷脂）的合成代谢78参考档案 四、甘油磷脂的分解代谢?甘油磷脂在各种磷脂酶（phospholipase，PL）的作用下水解。 CCH2OC HCH2OOCPR1R2OOOOOXA2A1C DCH2OC HCH2HOOCPR1OOOOXB1CH2OHC HCH2OOCPR2OOOOXB2溶血磷脂1溶血磷脂279参考档案80参考档案溶血磷脂-是是磷脂酶A1或A2的水解产物，能使RBC破裂溶血毒蛇（A1)溶血磷脂的消除-磷脂酶B B1O CH2-O-C-R1HO-CH OCH2-O-P-O-X OH81参考档案第五节胆固醇代谢胆固醇只存在真核细胞环戊烷多氢菲82参考档案1.合成器官肝:主要2.原料乙酰CoA，NADPH+H+，ATP3.部位胞浆、内质网4.过程 一、胆固醇的合成代谢83参考档案 （11）以乙酰CoA为原料合成甲基二羟戊酸（MVA）（胞液）; （22）甲基二羟戊酸转化为活化的异戊二烯（胞液） （33）66个异戊二烯聚合成鲨烯（30C)（胞液，内质网） (4)鲨烯环化形成羊毛脂固醇（30C），经系列反应生成胆固醇（27C，内质网）甲基切除、脱羧、双键转移、双键还原84参考档案?以乙酰CoA为原料合成甲基二羟戊酸（MVA）（胞液）85参考档案 5、胆固醇合