第八章脂代谢

第八章脂代谢,概念：脂类是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的一大类物质的总称，包括脂肪和类脂。,脂类,脂肪：又称三酯酰甘油或甘油三脂,类脂,固醇类：如胆固醇(cholesterol),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipides),(triglyceride,TG),（一）储能和供能的主要物质,1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g糖彻底氧化仅供销能16.7KJ,脂肪组织储存脂肪,约占体重1020%.,合理饮食脂肪氧化供能占1525%,空腹脂肪氧化供能占50%以上,禁食13天脂肪氧化供能占85%,饱食、少动脂肪堆积，发胖,脂类的主要生理功能,(二)参与代谢调控,花生四烯酸,前列腺素等生物活性物质,磷脂酰肌醇,三磷酸肌醇、甘油二酯,胆固醇,类固醇激素、VD3,(三)生物膜的重要结构成分,(四)防止机械损伤或热量散失,第二节脂肪的分解代谢,一、脂肪动员二、甘油代谢三、脂肪酸的氧化四、酮体代谢,返回,一、脂肪动员,概念：储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂肪酸和甘油，释放入血供其它组织利用的过程，称脂肪动员。,激素对脂代谢的调节,甘油三脂,脂肪动员激素（肾上腺素、生长激素等）,激素敏感性脂酶（有活性）,脂肪酸+甘油,（第一信使）,（第二信使）,甘油三酯激素敏感脂肪酶脂肪酸+甘油二酯甘油二酯酶脂肪酸+甘油一酯甘油一酯酶脂肪酸+甘油,激素敏感脂肪酶(HSL)：甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活性受多种激素调节，故名。,脂解激素：促进脂肪动员的激素如肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素等。,抗脂解激素：抑制脂肪动员的激素如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,甘油二酯,磷脂,二、甘油代谢,三、脂肪酸的氧化,（一）饱和脂肪酸的氧化（二）不饱和脂肪酸的氧化,（一）饱和脂肪酸的氧化,过程：活化（腺粒体外膜）转运（进入腺粒体）氧化（腺粒体）(脱氢、水化、再脱氢、硫解),1.脂肪酸活化为脂酰CoA（胞液）,位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。,RCOOH,+,CoASH,RCOSCoA,脂酰CoA合酶/硫激酶,ATP,AMP+PPi,Mg2+,H2O,2Pi,脂肪酸,脂酰CoA,2.脂酰CoA进入线粒体,脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰CoA（12C以上）却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱(carnitine，L-羟-三甲氨基丁酸)结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉碱脂酰转移酶,反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-ll)催化：,此过程为脂肪酸-氧化的限速步骤，CAT-是限速酶，丙二酸单酰CoA是强烈有竞争性抑制剂。,肉碱转运脂酰辅酶A进入线粒体,Knoop的重要发现:,3.脂酰CoA的-氧化过程,脂酰CoA进入线粒体基质后，经脂肪酸-氧化酶系的催化作用，在脂酰基,-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应，使脂酰基在与-碳原子间断裂，生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA,具体步骤如下:,脂酰CoA的-氧化过程,-氧化（1）,(1)脱氢,(2)加水,2ATP,呼吸链,-氧化（2）,(3)再脱氢,(4)硫解,（1）（2）（3）（4）,CoA-SH,-酮脂酰CoA硫解酶,3ATP,呼吸链,重复反应,4.脂肪酸-氧化的能量生成,1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰CoA经7次-氧化.总反应式如下:,软脂酰CoA+7FAD+7NAD+7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+),1分子软脂酸彻底氧化共生成:(27)+(37)+(128)=131分子ATP,减去脂肪酸活化时消耗ATP的2个高能磷酸键净生成129分子ATP。,（二）不饱和脂肪酸的氧化,体内不饱和脂肪酸约占脂肪酸总量的一半以上。也在线粒体中进行-氧化。当遇到双键后，还需要另一个特异性的酶：3-顺，2-反烯酰CoA异构酶催化：如油酸=18:19如下图所示,1.单不饱和脂肪酸的氧化,单不饱和脂肪酸的氧化,2.多不饱和脂肪酸的氧化,多不饱和脂肪酸如亚油酸(18:29,12)的氧化需要增加两个酶：3-顺，2-反烯酰CoA异构酶2,4-二烯酰CoA还原酶.,HHH|H3C-(CH2)7-C=C-CH2COSCoAH3C-(CH2)7-CH2-C=C-COSCoA4321|H4321,氧化-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可直接进入三羧酸循环。-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。,（三）酮体的代谢,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,CoASH,1.合成,2.分解,乙酰乙酰CoA,硫激酶,转硫酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羟丁酸,琥珀酸,酮体的利用利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）,心、肾、脑、骨骼肌细胞,心、肾、脑细胞,当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成24分子ATP，-羟丁酸可净生成27分子ATP；而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成22分子ATP，-羟丁酸可净生成25分子ATP。,酮体生成及利用的生理意义,(1)在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；(2)在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。,特点:肝脏内合成肝脏外利用,第三节脂肪酸的合成,一、甘油合成二、脂肪酸合成三、甘油三脂合成,一、甘油合成两种途径,肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。,原料：乙酰辅酶A、ATP部位：肝、脂肪组织、乳腺细胞器：细胞质供氢体：NADPHH（来源）关键酶：乙酰辅酶A羧化酶载体：酰基载体蛋白（ACP）,二、脂肪酸合成,1.乙酰辅酶A的转运2.丙二酸单酰辅酶A的合成：3.乙酰-ACP？和丙二酰-ACP合成4.脂肪酸合成步骤：四步，基本上是分解的逆过程参与酶：脂肪酸合成酶,过程：,1.乙酰辅酶A的转运,脂肪酸合酶系结构模式,乙酰CoA:ACP转移酶丙二酸单酰CoA:ACP转移酶-酮脂酰-ACP合酶-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶,软脂酸合成的反应流程,进位,链的延伸,水解,脂肪酸的合成,原料为乙酰CoA，直接产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；经柠檬酸-丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙酰CoA运至胞液。在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶受柠檬酸和异柠檬酸的变构激活，受长链脂酰CoA的变构抑制。合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖,C16:0(软脂酸),-2H,去饱和,C18:0(硬脂酸),9-C18:1(油酸),11-C20:1,6，9-C18:2,8，11-C20:2,5，8