脂类代谢教学课件

脂类代谢,第八章,MetabolismofLipid,本章主要内容,脂类的生理功能脂肪的分解代谢脂肪的合成代谢脂肪代谢的调控类脂的代谢脂类在体内运转的概况,第一节脂类的生理功能,一、概念及分类,脂类（lipid）不溶或微溶于水而易溶于有机溶剂，并能被机体利用的一类有机化合物。分为脂肪和类脂两大类脂肪(fat)：三脂酰甘油，也称为甘油三酯（Triglyceride,TG）类脂(lipoid):指除脂肪以外的其他脂类，包括磷脂类、糖脂、胆固醇及其酯。它们各具不同的生理功能。,1、供能和贮能,2、参与细胞膜组成,3、转变为生理活性分子,4、抗寒、固定内脏5、促脂溶性维生素的吸收,二、生理功能,三、脂酸的来源及必需脂酸,来源有二,自身合成（饱和和单不饱和脂酸）食物供给（各种脂酸）,必需脂酸：某些不饱和脂肪酸，动物机体自身不能合成，须从食物中摄取。包括亚油酸，亚麻油酸和花生四烯酸,五、脂类的消化与吸收,消化部位：主要在小肠上段,吸收部位：十二指肠下段和空肠上段,第二节脂肪的分解代谢,甘油和脂肪酸在生物体内将沿着不同途径进行代谢,一、脂肪的动员(adipokineticaction）指脂肪组织中的脂肪被激素敏感脂酶水解为脂肪酸和甘油并释放入血供其他组织利用的过程。,激素敏感脂酶（hoemone-sensitivetrigliyceridelipase,HSL）是脂肪分解的限速酶，受多种激素调控,激素敏感脂酶,二、甘油的代谢,甘油激酶磷酸甘油脱氢酶磷酸丙糖异构酶磷酸酶实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成,三、脂肪酸的分解代谢,（一）脂肪酸的-氧化,1、Knoop实验,结论：1）FA的分解氧化是从羧基端-碳原子开始2）碳链逐次断裂，2个2个分解,2、-氧化的过程,在线粒体基质中进行在脂肪酸的位进行,什么是-氧化？,脂肪酸分解氧化时，长碳链逐步降解，生成许多二碳化合物（即乙酰COA）和比原来少两个碳原子的脂酰COA的过程，由于此过程主要发生在-碳原子上故名。,在胞液中转变为脂酰CoA,消耗2个高能键,代谢途径,(1)脂肪酸的活化,催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分解。,肉碱(L-3-羟基-4-三甲氨基丁酸),肉碱转移酶I(外侧关键酶)肉碱转移酶II（内侧）,2、转运-脂酰COA进入线粒体,在肉碱参与下脂肪酸转入线粒体的简要过程,脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA少2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。,3、-氧化的反应过程,脂肪酸氧化的能量计算,软脂酸（16碳）为例,C16H31COSCoA+7CoA-SH+7FAD+7NAD+7H2O8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H+,1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生131个ATP1分子软脂酸完全氧化净生成1312=129个ATP,1分子软脂酸经7次-氧化，生成7FADH27NADH，8乙酰COA,（二）酮体的生成和利用,酮体（ketonebody）,为一类小分子能源物质，是脂肪酸在肝分解氧化时产生的特有的中间代谢物，即乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，统称为酮体。在肝脏中生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。,1、酮体的生成（生酮作用）,场所：肝脏线粒体原料：乙酰COA,关键酶：-羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（仅限于肝）,由于肝内缺乏硫解酶，酮体的分解需在肝外组织中进行，最终转变成乙酰CoA进入三羧酸循环途径氧化供能。,-羟丁酸脱氢酶,琥珀酰COA转移酶,硫解酶,2、酮体的利用,3、酮体的生理意义,1）缺糖或饥饿大脑的供能物质血糖水平下降，大脑利用酮体，节约葡萄糖肌肉运动，糖原消耗，FA分解，产生酮体，供利用,2）、便于利用（分子小，便于转运）,动物在禁食、缺糖或糖的有氧氧化受阻时，由于脂肪的大量动员，脂肪酸氧化加剧，酮体生成也显著增加。,4、酮病,反刍动物由于碳水化合物和挥发性脂肪酸代谢障碍，发生以血酮增高和血糖降低为主征的代谢病,（三）丙酸的代谢,反刍动物葡萄糖的主要来源,1、不饱和脂肪酸的氧化,烯脂酰COA异构酶,羟脂酰COA变位酶,（四）脂肪酸的其它氧化方式,2、-氧化：在动物体中，C10或C11脂肪酸的碳链末端碳原子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接进入TCA。海洋污染方面有价值。3、-氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。,第三节脂肪的合成代谢,一、长链脂肪酸的合成,（一）合成场所,胞液合成C以下内质网或线粒体延长过程,（二）乙酰CoA原料,草食动物来源于瘤胃发酵的低级脂肪酸,杂食动物来自葡萄糖,其它,丙酮酸氧化,脂肪酸的氧化,氨基酸的氧化降解,乙酰COA,葡萄糖,丙酮酸,丙酮酸,乙酰COA,丙酮酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰COA,草酰乙酸,苹果酸,丙酮酸,柠檬酸合酶,丙酮酸羧化酶,NADP,NADPH2+CO2,苹果酸酶,NAD,NADH,CO2,ATP,ATP柠檬酸裂解酶,ADP+Pi,ATP+HSCOA,胞液,线粒体,（三）乙酰CoA的转运（柠檬酸丙酮酸循环）,（四）丙二酰单酰COA的生成,乙酰COA羧化酶,生物素,丙二酸单酰COA,乙酰COA羧化酶:限速酶主要受变构调控柠檬酸,异柠檬酸（+）长链脂酰COA(-),（五）酰基载体蛋白（ACP-SH）,是一种含有磷酸泛酰巯基乙胺辅基的蛋白质，其活性基团Ser上的-OH与其相连，也写成ACP-SH（AcylCarrierProtein）,（六）脂肪酸的生物合成过程,1、起始2、丙二酸单酰基转移3、缩合、还原、脱水、再还原,4、水解或硫解,水解或硫解,CH3(CH2)14C-SACP+H2O,O,CH3(CH2)14COOH+HS-ACP,硫酯酶,软脂酸合成总反应式,CH3C-SCOA+7COOHCH2C-SCOA+14NADPH,O,O,CH3(CH2)14COOH+7CO2+8HSCOA+14NADP+,（七）哺乳动物的脂肪酸合成酶系,脂肪酸合成酶复合体6个酶个酰基载体蛋白,乙酰转移酶（AT）,丙二酰基转移酶（MT）,缩合酶（CEKS）,烯脂酰还原酶（ER）,水合酶（DH）,酮脂酰还原酶(KR),由一个基因编码的具有种酶活性的多功能酶M为250kD,两条相同肽链的二聚体。每条肽链折叠为三个结构域,动物脂肪酸合成酶模式图,高等动物,(八)脂肪酸碳链的延长和脱饱和,人和动物碳链的延长的酶系存在于肝细胞的,）微粒体系统（内质网系）,）线粒体,类似于软脂酸合成,以软脂酸为基础以丙二酸单酰COA为C供体以COA为酰基载体NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原循环往复，延长C18-C24的脂肪酸,类似于氧化的逆过程,以软脂酰COA为基础以乙酰COA为C供体以COA为酰基载体NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原循环往复，延长C24-C26的脂肪酸,1.脂肪酸碳链的延长,2.脂肪酸的脱饱和合成,动物细胞的微粒体系统有4、5、8、9脱饱和酶，只能合成单不饱和FA。,硬脂酸的脱饱和过程,必需脂肪酸（essentialfattyacid）,多个双键的不饱和脂肪酸必需从食物中来，称为必需脂肪酸，包括亚油酸（18：29，12）亚麻油酸（18：39，12，15）花生四烯酸（20：45，8，11，14）,二-磷酸甘油的合成,三脂肪（甘油三酯）的合成,（一）甘油二酯途径（主要途径）,肝细胞和脂肪细胞主要按此途径合成甘油三酯,（二）甘油一酯途径,肠黏膜细胞内，以甘油一酯形式吸收进来,第五节类脂的代谢,磷脂：含磷酸的类脂,甘油磷脂,鞘磷脂,一、磷脂的代谢,以甘油为骨架的磷脂,磷脂酸磷脂酰胆胺（脑磷脂）磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油,1、甘油磷脂,一）甘油磷脂的生物合成,2、合成过程,1）前体产生SAM,2）活化,3）合成,二）甘油磷脂的分解,磷脂酶A1:作用于甘油磷脂位酯键A2：作用于甘油磷脂位酯键B1：作用于溶血磷脂位酯键B2：作用于溶血磷脂位酯键C：作用于位磷酸酯键D：作用于磷酸取代基间酯键的酶,产物甘油二酯，磷脂酸，FA,二、胆固醇的合成代谢及转变,胆固醇（cholesterol）是动物体中最重要的一种以环戊烷多氢菲为母核的固醇类化合物。,1、分布,原核生物中少见，低等菌类中含量很低。食物中来源很少，由动物自身合成，多存在于内脏，以神经组织中含量最高,（一）胆固醇的合成,合成部位肝70-80(主要部位)小肠：10场所：胞液和内质网,基本过程1、甲羟戊酸的合成2、鲨烯的合成3、胆固醇的合成,（二）胆固醇的生物转变,胆固醇,生物膜组成,7-脱氢胆固醇,VitD3,肾上腺皮质激素,睾酮等,雌二醇等,孕酮,胆酸,牛黄鹅胆酸,胆汁酸,食物（少量）肝合成（主要）,第六节脂类在体内运转的概况,一、血脂和血浆脂蛋白的结构与分类（一）血脂：血液中的脂质.均不溶于水甘油三酯（TG）磷脂(PL)胆固醇(CL)及其酯(CLE)游离脂肪酸(FFA)来源：外源-食物消化吸收内源-储脂动员合成的脂类,由TG，磷脂和胆固醇及其酯与载脂蛋白结合而成的复合物。血脂在血液中的运输形式。,（二）血浆脂蛋白（liproprotein）的结构,1、脂蛋白结构,组成与结构内核:疏水的TG，胆固醇酯外层（单分子层）：磷脂、胆固醇和载脂蛋白,2、脂蛋白的分类,电泳分类法：乳糜微粒，-脂蛋白，前-脂蛋白和-脂蛋白,密度分类法：乳糜微粒（CM），极低密度脂蛋白（VLDL），低密度脂蛋白（LDL），高密度脂蛋白（HDL）,3、载脂蛋白（apolipoprotein,apo）,特点：均具有双性-螺旋的结构种类：A、B、C、D、E五类。有20余种。功能：结合和运转脂质参与脂蛋白代谢关键酶活性的调节参与脂蛋白受体的识别,二血浆脂蛋白的主要功能,（一）乳糜微粒,组成：TG，磷脂，胆固醇，apoB48,A-I,A-II合成部位：小肠黏膜细胞，经淋巴系统进入血液生理功能：转运外源性TG和CL,CM,心、肌肉脂肪组织,脂蛋白脂肪酶(LPL),TG水解（甘油、FA）,胆固醇（肝中代谢）,（二）极低密度脂蛋白（VLDL）,组成：TG，磷脂，胆固醇，apoB100,apoE合成部位：肝细胞生理功能：转运内源性TG,LDLreceptorsarerecycledtothecellsurfaces,1）细胞膜摄取或转化2）抑制HMGC