脂质及脂代谢

第六章 脂质及脂代谢 本章内容 第一节脂类化合物概述第二节脂类的分解代谢第三节脂类的合成代谢 第一节 脂质化合物概述 一 脂质的概念 定义 脂类 lipids 是脂肪 fat 和类脂 lipoid 的总称 即生物体中的脂肪 类似脂肪及能够被有机溶剂抽提出来的化合物统称脂质类 特点 具有脂溶性 能溶于有机溶剂而不溶于水 二 脂质的分类 根据化学结构和组分 可分三大类 1 单纯脂质 1 脂肪 脂肪酸甘油酯 2 蜡 脂肪酸高级一元醇酯 2 复合脂质 1 磷脂 甘油磷脂和神经鞘磷脂 2 糖苷脂 脂肪酸与鞘氨醇糖苷所成的脂 3 异戊二烯系的脂质 1 多萜类 2 固醇和类固醇 三 脂质在生物体中的存在和功能 一 存在及含量 1 体脂质形式2 贮存脂形式动物皮下结缔组织 10 20 细菌 酵母等微生物 约40 某些植物的种子 约30 二 主要生理功能 构成组织如生物膜重要的储存能源物质 9 3千卡 g 润滑剂和防寒剂是脂溶性物质的良好溶剂供给必需脂肪酸作为激素或维生素直接和间接地参加代谢 四 油脂的化学结构及种类 一 结构通式C H2OCOR1 R2OCO C H C H2OCOR3L 脂肪 甘油三酯 二 种类 单纯甘油酯 R相同 甘油三单脂 混合甘油酯 R不同 甘油三杂脂 三 油脂的分子组成特点及营养价值1 植物油 不饱和脂肪酸含量高于70 动物脂 不饱和脂肪酸含量低含有不饱和脂肪酸多的脂肪一般营养价值较高 三 油脂的分子组成特点及营养价值2 必需脂肪酸 EssentialFattyAcid 哺乳动物需要 但自身不能合成 必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸 主要有 亚油酸 18 2 亚麻酸 18 3 花生四烯酸 20 4 二十碳五烯酸 20 5 二十二碳六烯酸 22 6 四 脂肪酸 1 饱和脂肪酸棕榈酸 软脂酸 C16 硬脂酸 C18 花生酸 C20 2 不饱和脂肪酸油酸 C18 1 9 或C18 1 9 亚油酸 C18 2 9 12 或C18 2 9 12亚麻酸 C18 3 9 12 15 或C18 3 9 12 15花生四烯酸 C20 4 5 8 11 14 或C20 4 5 8 11 14 命名 四 脂肪酸 3 天然脂肪酸的特点 1 多为偶数碳 奶油中脂肪酸种类多且低碳脂肪酸多 半固态 陆地动 植物脂肪较多16 18碳水产动物中不饱和脂肪酸占绝大多数 其中淡水18碳多 海水20 22多 2 一般都是顺式结构cis 3 双键一般在9 10 12 13 15 16 五 油脂的理化性质 一 物理性质1 气味与色泽 无色无味2 溶解性 脂溶性3 比重 小于14 熔点与凝固点 与脂肪酸组成有关 熔点高于凝固点5 具有折光性和多晶现象6 油腻性和粘度较大 二 化学反应1 脂肪的水解 在酸 脂酶或蒸汽作用下水解产生甘油和三分子脂肪酸 2 脂肪的碱水解 皂化 脂肪与碱作用产生甘油和脂肪酸盐 皂 皂化价 皂化一克脂肪所需KOH的毫克数3 乳化作用 肥皂去污是脂肪的乳化作用4 脂肪与碘加成 100克脂肪吸收碘的克数称碘价5 氢化或硬化作用 不饱和脂肪酸加氢成为饱和脂肪酸 6 氧化反应 脂类的干化7 油脂的酸败 自动氧化为主 六 磷脂 一 甘油磷脂结构磷脂酸的衍生物 二 神经鞘磷脂结构非甘油磷脂 含有磷酸 胆碱 神经鞘氨醇 二氢神经鞘氨醇及脂肪酸 三 生物膜1 生物膜的组成模型蛋白质 外周膜蛋白 整合膜蛋白脂质 磷脂是生物膜的重要组成成分2 膜结构磷脂双分子层生物膜的流动镶嵌结构模型 三 生物膜 3 生物膜的功能物质转运信息传递能量转换 线粒体膜 七 糖脂 一 糖脂 含有糖基的脂质化合物 1 鞘糖脂脂酰鞘氨醇的糖苷 包括脑苷脂和神经节苷脂结构2 甘油糖脂为二脂酰基甘油的糖苷 二 糖脂的主要生物功能主要行使细胞膜的受体 识别 特异性及细胞的生长分化有关的功能 八 萜类和固醇 一 萜类由二个以上异戊二烯构成的化合物 如胡萝卜素 叶绿醇 二 固醇环戊烷多氢菲的衍生物 如胆固醇 动物固醇 和麦角固醇 植物固醇 为激素和维生素D的前体物 三 类固醇氧化程度较高的固醇 如胆酸 甾类激素 如一些性激素和皮质激素 蜕皮激素等 胆固醇的结构及其酯化 A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 D 环戊烷多氢菲 14 第二节脂肪分解代谢 一 脂肪的消化吸收与水解二 甘油的代谢三 脂肪酸的分解代谢 甘油三酯的分子结构 一 脂肪的消化吸收与水解 一 参与脂类消化的酶酯酶和脂酶 脂肪酶 磷脂酶 二 脂肪的吸收与转运 脂肪动员过程1 脂肪的吸收部分水解完全水解反应式完全不水解2 脂肪的转运血脂 HDL LDL VLDL CM 二 甘油的分解代谢 由甘油激酶和 磷酸甘油脱氢酶完成1分子甘油 1ATP 1NADHH 反应式思考题 1分子甘油彻底氧化成CO2和H2O可以净生成多少个ATP 三 脂肪酸的分解代谢 一 脂肪酸的 氧化作用 二 脂肪酸的 氧化 三 脂肪酸的 氧化 一 脂肪酸的 氧化作用 1 氧化作用简图在脂肪酸的 位氧化成羟基 再形成酮基 最后裂解下两个碳单位 依次逐步进行下去 是饱和的 偶数碳的脂肪酸的主要代谢途径 2 氧化反应历程 线粒体中 过程脂肪酸的活化反应式需要辅酶A和ATP的参与 活化地点 细胞质脂酰辅酶A的氧化脱氢 FADH2 2ATP反应式水化反应氧化脱氢 NADH H 3ATP硫解反应1轮 氧化 产生1分子乙酰辅酶A NADH H FADH2 乙酰CoA彻底氧化 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量 并生成ATP 一 脂肪酸的 氧化作用 3 氧化作用的起始物终产物起始物 脂酰CoA或 酮脂酰CoA 终产物 乙酰辅酶A4 氧化作用的特点首先在 位氧化 降解一个长链脂肪酸只需活化一次 活化在细胞质中进行 在线粒体中进行 一 脂肪酸的 氧化作用 5 能量计算能量消耗 2ATP能量产生 1次 氧化 2ATP FADH2 3ATP NADH H 5ATP乙酰辅酶A FADH2 3NADH H ATP 12ATP一个长链完全氧化成CO2和H20产生能量 经 氧化产生ATP数 乙酰辅酶A氧化产生ATP数 消耗ATP数 5 氧化次数 12 乙酰辅酶A数量 2 5 C数 2 1 12 C数 2 2 一 脂肪酸的 氧化作用 5 能量计算例题 一分子硬脂酸完全氧化成CO2和H20产生多少个ATP 146个特殊情况 若分子中含有双键 一个双键少2个ATP 若分子中含有羟基 一个羟基少2个ATP 若分子中含有酮基 一个酮基少5个ATP 一 脂肪酸的 氧化作用 7 奇数碳脂肪酸的分解代谢反应式8 天然不饱和脂肪酸的分解代谢反应式顺反烯脂酰辅酶A异构酶D 羟脂酰CoA表构酶 差向异构酶 与饱和脂肪酸相比 产能相对少些 二 脂肪酸的 氧化反应式 三 脂肪酸的 氧化游离脂肪酸为底物 不需活化 加单氧酶 NAD 脱氢酶 NAD O2加单氧酶OH脱氢酶O脱羧酶RCH2COOHRCHCOOHRCCOOHRCOOHNADH2NADH2ATPCO2 四 酮体的代谢 1 酮体 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮2 酮体生成的基本过程 幻灯片3 酮体的氧化幻灯片4 引起酮体生成的原因 饮食中脂肪多 饮食脂肪 糖比例不适 糖代谢 脂代谢紊乱 脂代谢主要途径示意 脂肪甘油脂肪酸糖磷酸丙糖 氧化丙酮酸动物体CoASH乙酰乙酰CoA乙酸乙酰CoAH2O乙酰乙酸TCACO2能量丙酮 羟丁酸 第三节脂肪的合成代谢 一 磷酸甘油的合成二 脂肪酸的合成 一 全程合成途径 非线粒体系统 二 延伸合成途径 线粒体系统 三 不饱和脂肪酸的延伸合成途径 微粒体系统 三 脂肪的合成 一 磷酸甘油的合成 一 由糖代谢途径产生反应式G 磷酸二羟丙酮 磷酸甘油 二 由脂代谢途径产生磷酸甘油激酶甘油 ATP 磷酸甘油 ADP 二 脂肪酸的合成 一 脂肪酸合成的碳源1 糖代谢 丙酮酸 乙酰CoA 线粒体 2 脂肪酸分解代谢 乙酰CoA 线粒体 3 氨基酸氧化分解 乙酰CoA以上来源作为机体乙酰CoA代谢库 研究表明 脂肪酸合成的前体为乙酰CoA 二 细胞浆中合成 全程合成途径 1 合成部位 细胞质中2 合成产物 软脂酸 十六碳饱和脂肪酸 3 碳源 乙酰CoA 多存在于线粒体 4 合成原料的准备 1 乙酰辅酶A的穿膜运送反应式肉毒碱系统示意图柠檬酸系统示意图 2 乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA 3 酰基转换 形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP 2 乙酰辅酶A成羧化丙二酸单酰CoA 反应式 3 酰基转换 形成乙酰ACP和丙二酸单酰ACP 乙酰CoA反应式 3 转酰基酶 ACPSH乙酰 S ACP CoASH乙酰CoA CO2 ATP 2 乙酰CoA羧化酶丙二酸单酰 S CoA ADP Pi 3 丙二酸单酰CoA转酰基酶 ACPSH丙二酸单酰 S ACP乙酰辅酶A 脂肪酸合成的引物 碳源 丙二酰ACP 脂肪酸合成的直接原料 5 脂肪酸生物合成的过程中间产物 ACPSH的衍生物 即ACPSH为酰基载体 1 缩合形成 酮脂酰 S ACP 2 还原形成 羟脂酰 S ACP 3 脱水形成烯脂酰 S ACP 4 还原生成脂酰 S ACP 长两个碳单位 合成阶段 从丙二酸单酰ACP合成长两个碳的脂酰 S ACP乙酰 S ACP 丙二酸单酰 S ACP 1 脂酰 丙二酸单酰 S ACP缩合酶乙酰乙酰 S ACP CO2 ACPSH 酮丁酰 S ACP 2 酮脂酰 S ACP还原酶 NADPH 羟丁酰 S ACP NADP 3 羟脂酰 S ACP脱水酶烯丁酰 S ACP H2O 4 烯脂酰 S ACP还原酶 NADPH丁酰 S ACP NADP 6 终产物软脂酸的合成由乙酰CoA为引物 以丙二酸单酰 S ACP为原料 重复反应1 4 每次加长两个碳单位 经7次循环 可形成软脂酰 S ACP 经水解即可形成软脂酸 中间产物水解可形成长度不同偶数碳饱和脂肪酸 总反应式 CH3CO S ACP 7HOOCCH2CO S ACP 14NADPH H CH3 CH2 14 COOH 14NADP 7CO2 8ACPSH 6H2O若合成奇数碳脂肪酸 应以丙酰CoA为引物 若合成支链脂肪酸 应以异丁酰CoA为引物 7 关键酶 1 合成酶系 脂肪酸合成酶系 包括7个酶 以酰基载体蛋白 ACPSH 为中心嵌合而成 其中一个酶脱落则全无活性 还需要ATP CO2 Mn2 NADPH和生物素 2 柠檬酸合成酶 3 乙酰CoA羧化酶 变构酶以生物素为辅酶 在ATP作用下CO2与生物素形成羧基 生物素 柠檬酸有激活作用 8 能量变化 由8乙酰CoA 软脂酸 1 合成消耗7ATP 14NADPH 2 柠檬酸转移也耗ATP 9 全合成途径的要点 1 合成产物 2 碳源 3 合成部位 4 合成酶系及辅酶 5 中间产物和酰基载体 6 乙酰CoA转移系统的酶及辅酶 7 关键酶 三 延伸合成途径 饱和脂肪酸 线粒体系统 1 反应部位 线粒体2 合成原料 乙酰CoA3 引物 12 14 16碳脂酰CoA4 酰基载体 CoASH5 递氢辅酶 NADH NADPH6 延伸方式 每次延长两个碳单位7 终产物 最长24碳脂肪酸8 酶系 与 氧化略有不同 用烯脂酰还原酶而不是脂酰CoA脱氢酶 9 反应历程 不完全为 氧化的逆过程 脂酰CoA 乙酰CoA 1 酮脂酰CoA硫解酶 酮脂酰CoA CoASH 2 羟脂酰CoA脱氢酶 NADHL 羟脂酰CoA NAD 3 L 羟脂酰CoA水合酶反 烯脂酰CoA H2O 4 烯脂酰CoA还原酶 NADPH脂酰CoA NADP水解产生相应碳数的脂肪酸 CH3 CH2 14 CO SCoA CH3 CO SCoA 1 酮脂酰辅酶A硫解酶CH3 CH2 14 CO CH2 CO SCoANADH 2 羟脂酰辅酶A脱氢酶酶NADCH3 CH2 14 CH OH CH2 CO SCoA 3 L 羟脂酰辅酶A水合酶CH3 CH2 14 CH CH CO SCoA H2ONADPH 4 烯脂酰辅酶A还原酶NADPCH3 CH2 14 CH2 CH2 CO SCoA 三 延伸合成途径 饱和脂肪酸 微粒体系统 1 以丙二酸单酰CoA为原料2 需要NADPH3 延长方式可能与全合成途径相似4 引物可以是饱和或不饱和脂肪酸 四 不饱和脂肪酸的延伸合成途径 微粒体系统 1 由饱和脂肪酸氢形成不饱和脂肪酸CH3 CH2 14CO SCoA NADPH O2 双功能氧化酶CH3 CH2 5CH CH CH2 7CO SCoA 2H2O2 先经 氧化 脱水形成双键 再延长碳链 三 脂肪的合成 CH2OH HO C H 2RCO SCoA CH2OPO3H2 磷酸甘油 磷酸甘油转脂酰基酶CH2OCOR1 R2OCO C H 2CoASH CH2OPO3H2L 磷酸甘油二酯 磷脂酸磷酸酯酶 H2OCH2OCOR1 R2OCO C H H3PO4 CH2OHL 磷酸甘油二酯RCO SCoA 脂酰基转移酶CH2OCOR1 R2OCO C H CoASH CH2OCOR3L