脂类代谢PPT课件

1,.,一、脂类概述,1.概念脂类是指脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或类脂。脂类是广泛存在于自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。,2,.,2.分类,单纯脂质真脂或中性脂（甘油三酯）和蜡复合脂质磷脂(卵磷脂、脑磷脂)糖脂衍生脂质取代烃、甾醇、萜类、其它,3,.,贮藏物质/能量物质真脂和蜡是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。提供给机体必需脂成分必需脂肪酸P88亚油酸18碳脂肪酸，含两个不饱和键（9，12）；亚麻酸18碳脂肪酸，含三个不饱和键（6，9，12）；花生四烯酸20碳脂肪酸，含四个不饱和键（5，8，11，14）；生物活性物质激素、胆固醇、维生素等。,3.脂类的生物学作用,4,.,生物体结构物质（1）作为细胞膜的主要成分几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。（2）保护作用脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。,5,.,4.天然脂肪酸(fattyacid,FA)P8288A、种类：饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸（单、多）B、结构特点：表示方法：十八烷酸（硬脂酸）18：0十八二烯酸（亚油酸）18：2图示：P86C、性质：溶解度、熔点；氧化、加氢等D、脂肪酸盐与乳化作用：离子型去污剂乳化作用是指在去污剂作用下，油滴形成亲水性乳胶的过程。,6,.,E、脂肪酸的生物学功能：P230a、组成磷脂和糖脂；b、膜蛋白定位；c、燃料分子；d、激素和其它信号分子。,7,.,二、脂肪的分解代谢,8,.,1.脂肪的水解脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由磷脂酶水解成甘油和脂肪酸。,9,.,甘油的分解,10,.,2.脂肪酸的氧化分解（-氧化）-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。,11,.,脂肪酸的活化脂酰CoA的生成长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。细胞中有两种活化脂肪酸的酶：内质网脂酰CoA合成酶，活化12C以上的长链脂肪酸；线粒体脂酰CoA合成酶，活化410C的中、短链脂肪酸。,12,.,穿膜（脂酰CoA进入线粒体）脂肪酸活化在细胞溶胶中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。肉（毒）碱穿梭P234,13,.,脂肪酸的氧化长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰CoA（Knoop实验），再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。脂酰CoA的氧化反应过程如下：,14,.,（1）氧化（脱氢）脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成反式2烯脂酰CoA，该脱氢反应的辅基为FAD。（2）加水（水合反应）烯脂酰CoA在反式2烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。,15,.,（3）氧化（脱氢）L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。（4）断裂（硫解）在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,16,.,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,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,小结,17,.,18,.,总结：脂肪酸-氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2，需2个ATP参与活化。假如碳原子数为Cn的脂肪酸进行-氧化，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/21）个NADH和（n/21）个FADH2；1个乙酰-CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放10个ATP，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的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：,19,.,3.脂肪酸的其它氧化分解方式奇数碳原子脂肪酸的分解丙酰CoA转变成琥珀酰CoA（TCA）脂肪酸的-氧化脂肪酸的-氧化不饱和脂肪酸的分解异构酶、还原酶,20,.,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,丙酰CoA的两条代谢途径,21,.,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,22,.,植物种子、叶子、动物的脑、肝细胞，每次氧化从脂酸羧基端失去一个C原子。RCH2COOHRCOOH+CO2氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中C22、C24）有重要作用。,植烷酸的氧化,23,.,24,.,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。,脂肪酸的氧化作用,25,.,动物体内多数是12C以上的羧酸，它们进行氧化，但少数的12C以下的脂酸可通过氧化途径，产生二羧酸，如11C脂酸可产生11C、9C、和7C的二羧酸（在生物体内并不重要）。氧化涉及末端甲基的羟基化，生成一级醇，并继而氧化成醛，再转化成羧酸。氧化在脂肪烃的生物降解中有重要作用。泄漏的石油，可被细菌氧化，把烃转变成脂肪酸，然后经氧化降解。,26,.,4.乙酰CoA的去路进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP、合成胆固醇、合成脂肪酸。生成酮体参与代谢（动物体内）脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。,27,.,（1）酮体的生成A.2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1分子的CoASH。B.乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA），并释放1分子CoASH。C.HMGCoA在HMGCoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成-羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。,28,.,（2）酮体的分解肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。,29,.,酮体生成的生理意义,酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常情况下，血中酮体小于3mg/100ml。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症、酸（乙酰乙酸、羟丁酸）中毒，引起酮尿。,30,.,A.乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。B.乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进入三羧酸循环。C.-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。D.丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。,31,.,1.脂肪酸的生物合成生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物合成是在细胞溶胶中进行，需要CO2和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。,三、脂肪的生物合成,32,.,CoA转酰酶,33,.,合成过程可以分为三个阶段：（1）原料的准备乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基：,生物素羧化酶（BC）生物素羧基载体蛋白（BCCP）羧基转移酶（CT）,34,.,乙酰CoA的穿膜转运：柠檬酸穿梭系统P259,35,.,（2）合成阶段以软脂酸（16碳）的合成为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种活性酶参与反应，以没有酶活性的脂酰基