脂肪酸的分解代谢

脂类代谢,脂类lipid,脂肪（fat)-,甘油三酯（triglycerides,TG),类脂-,磷脂（phospholipid),糖脂,胆固醇(cholesterol,ch),胆固醇酯(cholesterolester,CE),甘油,脂肪酸,人体所需能量约40来自脂肪。,第一节脂的消化、吸收和转运,消化：主要小肠中进行。胆汁盐乳化，形成微团。胰脂肪酶和辅脂肪酶降解脂。胰磷脂酶催化磷脂的水解。吸收：小肠粘膜细胞吸收，吸收形式有三种：完全水解、部分水解和完全不水解。经淋巴系统进入血液循环。,运送血浆脂蛋白,血浆脂蛋白由血脂与载脂蛋白结合而形成，溶于水，运行于血。按密度分为乳糜微粒、极低、低、和高密度脂蛋白四种。,四种血浆脂蛋白及其功能,CM：小肠合成，转运外源性脂类到肝内；VLDL：肝脏合成，转运内源性脂类到肝外；LDL：血管中合成，转运内源性胆固醇和磷脂至肝外；HDL：肝/肠/血浆中合成，和LDL作用反，收集肝外胆固醇和磷脂到肝内。,（4）脂肪的动员,食物中的脂肪（外源性脂肪）经消化吸收（为碳链长短与饱和度的改造过程）后，贮存于脂肪组织（内源性脂肪）。脂库中贮存的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸，并转移到肝脏的过程称为动员。过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。,第二节脂肪酸氧化,肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是-氧化。动物实验证实。脂肪酸的分解发生在原核生物的细胞质及真核生物的线粒体基质中。,一）脂肪酸的活化细胞液中进行,脂肪酸的活化形式是脂酰CoA，由脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)催化。消耗1ATP中的两个高能键。,二）脂酰CoA转运入线粒体,催化脂肪酸-氧化的酶系在线粒体基质中，但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜，要进入线粒体基质就需要载体转运，这一载体就是肉碱(carnitine)。肉碱脂酰转移酶催化。,三）-氧化,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减少了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。,脱氢,脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。,R,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,O,S,C,oA,F,A,D,F,A,D,H,2,R,C,H,2,C,C,H,H,C,O,S,C,oA,脂酰CoA脱氢酶,水化,在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-羟脂酰CoA。,再脱氢,在-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)-羟脂酰CoA的脱氢。,硫解,由酮硫解酶催化，酮酯酰CoA在和碳原子之间断链，加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。,-氧化的反应历程总结,RCH2CH2COOH,RCH2CH2COSCOA,（脂酰COA）,-,（2反式烯脂酰COA）,-,（L-羟脂酰COA）,（-酮脂酰COA）,R-CSCOA+CH3-CSCOA,继续-氧化,H,H,-,-氧化记忆口诀,-氧化是重点，氧化对象是脂酰，脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳，产物乙酰COA，最后进入三循环。,-氧化产生的能量,如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA。每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADHH+。8乙酰COA彻底氧化12ATP128=96ATP7FADH227=14ATP7NADH+7H+37=21ATP共961421131ATP活化消耗了2个高能键，所以应为131-2=129ATP。,五不饱和脂肪酸的氧化,a.顺式双键需异构为反式双键进行催化b.同等链长的脂肪酸，产生ATP数较少。（少产生1FADH2)c.多不饱和脂肪酸还需另外的酶参与。其余同-氧化。,六、奇数碳脂肪酸的氧化,先按-氧化降解，最后剩下丙酰CoA。丙酰CoA羧化成琥珀酰CoA或脱羧形成乙酰CoA，进入TCA循环。,七、脂肪酸的-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。对降解支链脂肪酸，奇数脂肪酸有重要作用。,八、-氧化：,12C以下脂肪酸的氧化形式。甲基碳原子（-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可直接进入三羧酸循环。,第三节酮体的代谢,当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入TCA循环，乙酰CoA还有另一条代谢途径进入肝脏，合成酮体。乙酰CoA可形成乙酰乙酸(30)-羟丁酸(70)丙酮(acetone，微量)。这三种物质统称酮体。主要在肝脏线粒体中进行。,一、肝脏中酮体的形成,酮体的生成途径总结,CoA乙酰CoA2乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMGCoAC2C4C6加氢-羟丁酸(C4)乙酰乙酸乙酰CoAC4CO2丙酮(C3),二、酮体的氧化,肝脏中缺少分解酮体的酶。酮体是水溶性物质，在肝脏生成后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液，转运至肝外组织利用（脑、骨胳肌）。分解：转化成乙酰CoA，进入TCA循环彻底氧化。,肝内生酮肝外用,三、酮体生成的意义,（1）正常：酮体是肝脏正常的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时，酮体可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是脑组织，提供有用的能源。（2）异常：饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会使酮体代谢加强，造成酮症酸中毒酮血症酮尿症,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能功。,第四节脂肪酸的合成,原料：乙酰CoA1mol乙酰CoA：直接参与脂肪酸的合成其余乙酰CoA:羧化成丙二酸单酰CoA酶：脂肪酸合酶系特点：细胞液中进行，消耗ATP和NADPH，重复4步进行碳链延长反应，首先生成软脂酸16:0，经过加工生成各种脂肪酸。部位：肝脏和脂肪组织,乙酰CoA的来源和去路,来源：糖代谢,酸肪酸,去路：酮体TCA，生成脂肪酸,柠檬酸循环,一、软脂酸的合成,1.乙酰CoA的转移：线粒体内细胞液。穿越线粒体内膜。经由三羧酸运送体系柠檬酸丙酮酸循环。制备部分NADPH。,线粒体基质,丙酮酸羧化酶,脂肪酸氧化,柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）,反应中所需的NADPH+H+约有40%来自戊糖磷酸途径，其余的60%可由EMP中生成的NADH+H+间接转化提供,NADH+H+草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸+NAD+,苹果酸+NADP+,苹果酸酶,丙酮酸+CO2+NADPH+H+,总反应：,NADH+H+NADP+草酰乙酸,丙酮酸+CO2+NADPH+H+NAD+,还原力的准备,2.丙二酰CoA的生成,关键酶：乙酰CoA羧化酶（生物素）+-柠檬酸、异柠檬酸、长链脂肪酸-酮戊二酸,3.脂肪酸合酶系,原料乙酰CoA和丙二酰CoA准备好后，即在脂肪酸合酶系的催化下开始合成脂肪酸。是一个由6种不同功能的酶与酰基载体蛋白ACP聚合成的复合体。即以ACP为核心，在它周围有次序的排列着合成脂肪酸的各种酶，随着ACP的转动，依次发生脂肪酸合成的各步反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物，因此，效率极高。,（1）启动,（2）装载,（3）碳链延长：重复4步反应,丁酰ACP再与丙二酰ACP缩合，重复脱羧缩合加氢脱水再加氢四步，每一次使碳链延长两个碳，共7次重复，最终生成生成软脂酰ACP。合成停止。丁酰ACP丙二酰ACP丁酰乙酰ACP己酰ACPC4C3C6C6软脂酰ACP经硫酯酶催化成游离软脂酸。,合成软脂酸的反应式,每加一个二碳单位，需2(NADPH+H+),1ATP。14(NADPH+H+)14NADP+8乙酰CoA软脂酸8CoA7ATP7(ADP+Pi),脂肪酸合成和分解的比较,脂肪酸合成过程不是-氧化的逆过程，它们的细胞定位，转移载体，酰基载体，加入或减去的二碳单位、限速酶，激活剂，抑制剂，供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。,饱和脂肪酸的合成与-氧化的比较,区别要点从头合成-氧化,细胞内进行部位细胞质线粒体酰基载体ACP-SHCOA-SH转运机制三羧酸转运机制肉碱载体系统二碳单位参与或断裂形式丙二酸单酰ACP乙酰COA电子供体或受体NADPH+H+FAD,NAD-羟酰基中间物的立体构型不同D型L型对HCO3-和柠檬酸的需求需要不需要所需酶7种4种能量需求或放出消耗7ATP及14NADPH+H+产生129ATP,二、脂肪酸碳链的延长和去饱和,三、脂肪酸代谢的调节,ATP（胞液）重新合成脂肪长链脂肪酸脂酰CoA降解（线粒体）脂酰CoA的转运：肉碱脂酰转移酶催化。丰富燃料分子如丙二酰CoA。脂肪酸合成的控制：限速酶：乙酰CoA羧化酶。高能荷状态刺激酶活。,四、三脂酰甘油的合成,脂肪的来源有二：食物中脂肪糖的转化。前体：甘油3磷酸和脂酰CoA。甘油3磷酸的合成：磷酸二羟丙酮甘油3磷酸甘油脂肪酸CoA脂酰CoA,甘油三脂的合成,1脂酰CoA1脂酰CoA甘油3磷酸单脂酰甘油磷酸H2OPi1脂酰CoA二脂酰甘油磷酸甘油二脂甘油三酯,第五节磷脂的代谢,磷脂是生物膜的主要成份。分解代谢为磷脂酶A1：磷脂酶A2磷脂酶C磷脂酶D产物的去路：甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA循环；脂肪酸-氧化；氨基醇氨基酸或参加磷脂的再合成。,磷脂的生物合成,CTP是必需的活化因子。1脂酰CoA1脂酰CoA甘油3磷酸单酰甘油磷酸二酰甘油磷酸(溶血磷脂酸）(磷脂酸)X-基团的加入：需CTP。,溶血磷脂-是磷脂酶A1或A2的水解产物，强大的表面活性剂，可使RBC(红细胞,redbloodcell)破裂溶血毒蛇咬伤、急性胰腺炎溶血磷脂的消除-磷脂酶B,B1OCH2-O-C-RHO-CHOCH2-O-P-O-XOH,第六节胆固醇的合成代谢,来源：食物和生物合成。合成场所：肝脏细胞的内质网和细胞液。关键酶：HMGCoA还原酶。合成原料：乙酰CoA。合成1分子胆固醇需消耗18分子乙酰CoA、36分子ATP和16分子NADPH。,胆固醇的合成过程,胆固醇合成过程比较复杂，有近30步反应，整个过程可根据为5个阶段。关键步骤：羟甲基戊二酰CoA(HMGCoA)的生成。酮体生成3乙酰CoAHMGCoA合成胆固醇,二羟甲基戊酸(mevalonicacid，MVA)的生成,HMGCoA在HMGCoA还原酶催化下，消耗2（