脂类代谢 (9)

1、关于脂类代谢 (9)第一页，共71页幻灯片1. 1. 概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与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。第二页，共71页幻灯片2. 分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯）真脂或中性脂肪（甘油三酯） 类脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂脑磷脂脂质脂质第三页，共71页幻灯片3. 脂类的功能脂类的功能贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料

2、的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。脂肪组织储存脂肪,约占体重10-20%、 1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g糖彻底氧化仅供能16.7KJ.合理饮食 脂肪氧化供能占20-30%空腹 脂肪氧化供能占50%以上禁食1-3天 脂肪氧化供能占85%饱食、少动 脂肪堆积，发胖第四页，共71页幻灯片3. 脂类的功能脂类的功能 提供给机体必需脂成分（1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键； 亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2）生物活性物质 激素、胆固醇等。第五页，共71页幻灯片 生物体结构物质 （1）作为细胞膜的主

3、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。 用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。第六页，共71页幻灯片1 1）、）、 脂类的消化脂类的消化小肠上段小肠上段是主要的消化场所是主要的消化场所 脂类脂类微团微团胆汁酸盐乳化胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、辅脂酶等水解胰脂肪酶、辅脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等长链脂肪酸、胆固醇等混合微团混合微团乳化乳化4 脂类的消化吸收第七页，共71页幻灯片在在十二指肠下段十二

4、指肠下段及及空肠上段空肠上段吸收吸收混合混合微团微团扩散扩散小肠粘膜小肠粘膜细胞内细胞内重新酯化重新酯化载脂蛋白结合载脂蛋白结合乳糜微粒乳糜微粒门静脉门静脉肝脏肝脏2）、 脂类的吸收第八页，共71页幻灯片血脂血脂与与血浆脂蛋白血浆脂蛋白血脂血脂 血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。血脂与磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。血脂与血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物-血浆脂蛋血浆脂蛋白白。 由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释 放入血浆；放入血浆；血

5、脂来源：血脂来源：肠道中食物脂类的消化吸收；肠道中食物脂类的消化吸收；储存脂肪动员释放入血浆。储存脂肪动员释放入血浆。5 血浆脂蛋白第九页，共71页幻灯片进入脂肪组织储存；进入脂肪组织储存；构成生物膜；构成生物膜；氧化供能；氧化供能；转变为其他物质。转变为其他物质。血脂的去路：第十页，共71页幻灯片第十一页，共71页幻灯片 1 1）甘油的分解）甘油的分解 第十二页，共71页幻灯片2 2）脂肪酸的氧化分解（）脂肪酸的氧化分解（-氧化）氧化）饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位位C C原子发生氧化原子发生氧化，碳链在，碳链在位位C C原子与原子与位位C C

6、原原子间子间发生断裂，每次生成一个乙酰发生断裂，每次生成一个乙酰COACOA和较原来和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为脂肪酸氧化过程称为-氧化氧化. .R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH饱和脂肪酸饱和脂肪酸-氧化氧化的实验证据：的实验证据：第十三页，共71页幻灯片19041904年，年，F.KnoopF.Knoop的的标记标记实验：实验： 实验前提：实验前提：已知动物体内不能降解苯环已知动物体内不能降解苯环 实验方案：实验方案：用用苯基苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物标记的饱和脂肪酸饲喂动物 马马尿酸尿酸苯乙尿酸苯乙

7、尿酸第十四页，共71页幻灯片 在高等植物中，乙酰在高等植物中，乙酰CoA还可以作为生物还可以作为生物合成的前体。合成的前体。 脂肪酸彻底氧化要三步，一是长链脂肪酸脂肪酸彻底氧化要三步，一是长链脂肪酸降解为乙酰降解为乙酰CoA，该过程要发生脱，该过程要发生脱H氧化；氧化；二是乙酰二是乙酰CoA进入进入TCA循环释放出循环释放出CO2；三是脱三是脱H产生的电子经电子传递链产生产生的电子经电子传递链产生ATP。 原核细胞脂肪酸的分解在细胞质中进行，原核细胞脂肪酸的分解在细胞质中进行，真核细胞脂肪酸的分解在线粒体基质中进真核细胞脂肪酸的分解在线粒体基质中进行。行。第十五页，共71页幻灯片2 2）脂肪酸

8、的氧化分解（）脂肪酸的氧化分解（-氧化）氧化） 脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 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。 反应不可逆反应不可逆H2O2Pi第十六页，共71页幻灯片 穿膜（脂酰穿膜（脂酰CoACoA进入线粒体）进入线粒体）( (限速酶限速酶) ) 脂肪酸活化在细胞液中进行，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。 第十七页，共71页幻灯片在肉碱（在肉碱（carnitine）的协助下。）的协

9、助下。第十八页，共71页幻灯片第十九页，共71页幻灯片 脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化 长链脂酰长链脂酰CoACoA的的氧化是在线粒体脂肪氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰二碳单位的乙酰CoACoA，再经，再经TCATCA循环完全氧循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙氧化最终全部生成乙酰酰CoACoA。 脂酰脂酰CoACoA的的氧化反应过程如下：氧化反应过程如下： 第二十页，共71页幻灯片（1 1）脱氢）脱氢 脂酰脂酰CoACoA经脂酰

10、经脂酰CoACoA脱氢酶催化，脱氢酶催化，在其在其和和碳原子上脱氢，生成碳原子上脱氢，生成2 2反烯脂反烯脂酰酰CoACoA，该脱氢反应的辅基为，该脱氢反应的辅基为FADFAD。（2 2）加水（水合反应）加水（水合反应） 2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA在在2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA水合酶催化下，在双键水合酶催化下，在双键上加水生成上加水生成L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA。第二十一页，共71页幻灯片（3 3）脱氢）脱氢 L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA在在L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶催化下，脱去脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原碳原子与羟基上的氢原子生成子生成-酮脂酰

11、酮脂酰CoACoA，该反应的辅酶为，该反应的辅酶为NADNAD+ +。（4 4）硫解）硫解 在在-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶催化下，硫解酶催化下，-酮脂酰酮脂酰CoACoA与与CoACoA作用，硫解产生作用，硫解产生 1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和比原来少两个碳原子的脂酰和比原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。第二十二页，共71页幻灯片第二十三页，共71页幻灯片4. 脂肪酸脂肪酸-氧化氧化的能量生成的能量生成第二十四页，共71页幻灯片脂肪酸脂肪酸-氧化本身氧化本身并不生成能量。只能生并不生成能量。只能生成乙酰成乙酰CoA和供氢体，和供氢体，它们必须分别进入三羧它们必须分别进入三羧酸循

12、环和氧化磷酸化才酸循环和氧化磷酸化才能生成能生成ATP。第二十五页，共71页幻灯片 脂肪酸氧化的放能脂肪酸氧化的放能 以软脂酸为例：以软脂酸为例： 1个软脂酰个软脂酰CoA 8个乙酰个乙酰CoA+7FADH2 TCA +7NADH 8个乙酰个乙酰CoA 810ATP10ATP 7FADH2 7 7FADH2 71.5=10. 5ATP1.5=10. 5ATP 7NADH 7 7NADH 72.5=17.5ATP2.5=17.5ATP共产生共产生108ATP108ATP，减去脂肪酸活化时消耗的，减去脂肪酸活化时消耗的2 2个个ATPATP，净产生，净产生106106个个ATPATP。第二十六页，

13、共71页幻灯片3）不饱和脂肪肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化油酸的油酸的氧化氧化 3 3顺顺- -2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA异构酶（改变双键位置异构酶（改变双键位置和顺反构型）和顺反构型）少了一次脂酰少了一次脂酰-CoA-CoA脱氢酶的作用，少了脱氢酶的作用，少了1 1个个FADHFADH2 2第二十七页，共71页幻灯片第二十八页，共71页幻灯片多不饱和脂酸的氧化多不饱和脂酸的氧化亚油酸的亚油酸的氧化（氧化（1818碳脂肪酸，含两个不饱和碳脂肪酸，含两个不饱和键）键）3 3顺顺2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA异构酶（改变双键位置异构酶（改变双键位置和顺反构型）和顺反

14、构型）-羟脂酰羟脂酰CoACoA差向酶（改变差向酶（改变-羟基构型：羟基构型：DLDL型）型） 第二十九页，共71页幻灯片第三十页，共71页幻灯片4 4）奇数碳脂肪酸的）奇数碳脂肪酸的氧化氧化奇数碳脂肪酸经过反复的奇数碳脂肪酸经过反复的氧化可以产生丙氧化可以产生丙酰酰CoACoA，丙酰，丙酰CoACoA有两条代谢途径：有两条代谢途径：第三十一页，共71页幻灯片（1 1） 丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA，进入，进入TCATCA。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。第

15、三十二页，共71页幻灯片（2 2） 丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA，进入，进入TCA TCA 这条途径在植物、微生物中较普遍。第三十三页，共71页幻灯片5 5）脂酸的其它氧化途径）脂酸的其它氧化途径-氧化 19561956年，在植物种子、叶和动物脑、肝中年，在植物种子、叶和动物脑、肝中发现，在细胞微粒体中含发现，在细胞微粒体中含-氧化必需的氧化必需的-羟酸氧化脱羧酶系。羟酸氧化脱羧酶系。 此在降解此在降解支链脂肪酸、奇数链脂肪酸、过支链脂肪酸、奇数链脂肪酸、过分长链脂肪酸分长链脂肪酸有重要作用。有重要作用。Cn脂肪酸 -羟脂酸 -酮酸 C(n-1)脂肪酸CO2第三十四页，

16、共71页幻灯片饱和脂肪酸的饱和脂肪酸的-氧化作用氧化作用（12C12C以下的脂肪酸）以下的脂肪酸） 在动物体内，在动物体内，1212碳以上的脂肪酸是通碳以上的脂肪酸是通过过-氧化进行分解作用；少于氧化进行分解作用；少于1212碳的脂碳的脂肪酸可在微粒体中经肪酸可在微粒体中经-氧化作用分解，氧化作用分解，其在脂肪酸分解代谢中不占主要地位。其在脂肪酸分解代谢中不占主要地位。第三十五页，共71页幻灯片 概概 念念 脂肪酸在酶催化下，其脂肪酸在酶催化下，其碳（末端甲基碳（末端甲基C C）原子发生氧化，先生成原子发生氧化，先生成-羟脂酸，继而羟脂酸，继而氧化成氧化成,-,-二羧酸的反应过程，称为二羧酸的

17、反应过程，称为-氧化。氧化。第三十六页，共71页幻灯片6) 6) 乙乙 酰酰 CoA CoA 的的 可可 能能 去去 路路 TCA COTCA CO2 2+H+H2 2O+O+能量能量 糖异生糖异生 糖糖 脂肪酸、固醇等合成的原料脂肪酸、固醇等合成的原料 在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、在动物肝、肾脏中有可能产生乙酰乙酸、D-D- - -羟丁酸和丙酮（酮体）。羟丁酸和丙酮（酮体）。第三十七页，共71页幻灯片7 7）酮体的生成与代谢）酮体的生成与代谢A A、生酮作用：、生酮作用：脂肪酸脂肪酸-氧化产生过量的氧化产生过量的乙酰乙酰CoACoA在肝脏中生成酮体的过程。在肝脏中生成酮体的过程。第三

18、十八页，共71页幻灯片B、酮体代谢：1 1）酮体：）酮体： D- D- - -羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮合称羟丁酸、乙酰乙酸、丙酮合称酮体酮体。2 2）病理：）病理： 糖尿病人，乙酰乙酸形成速度分解，糖尿病人，乙酰乙酸形成速度分解， 血中出现大量酮体。血中出现大量酮体。第三十九页，共71页幻灯片C）肝的作用： 肝细胞线粒体中有生酮作用的所有酶， 乙酰CoA时，酮体为肝的正常代谢产物； 肝中氧化酮体的酶活低，故酮体入血到肝外组织。第四十页，共71页幻灯片 2CH3COSCoA硫解酶HSCoAHMG-CoA合酶 HSCoAHMG-CoA乙酰CoA裂解酶乙酰乙酸NAD+NADH+H+-羟丁酸脱氢酶-羟丁

19、酸CO2丙酮CH3COCH2COSCoACH3COSCoAHOOCCH2-C-CH2COSCoAOHCH3CH3COCH2COOHCH3COCH3CH3CHOHCH2COOH酮体乙酰乙酰CoA乙酰CoA第四十一页，共71页幻灯片D）酮体的利用： 在心、肾、脑、骨骼肌在心、肾、脑、骨骼肌中进行。中进行。 乙酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoA CoA 乙酰乙酰CoACoA -羟丁酸羟丁酸乙酰乙酸乙酰乙酸 乙酰乙酰CoACoA 丙酮丙酮 丙酮酸或乳酸丙酮酸或乳酸糖异生糖异生 在这些细胞中，酮体进一步分解成在这些细胞中，酮体进一步分解成 乙酰乙酰CoATCACoATCA，产生，产生ATPATP。第四

20、十二页，共71页幻灯片 肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶） -羟丁酸乙酰乙酸乙酰乙酰CoA2乙酰CoA琥珀酰CoA 琥珀酰CoA转硫酶琥珀酸乙酰乙酸 硫激酶HSCoA ATPAMP+PPi第四十三页，共71页幻灯片E）酮体的作用：1）是肝输出能源的一种形式；2）酮体是小分子，溶于水，可通过血脑屏 障和毛细血管，是肌肉、脑、心、肾的 能源分子； 3）正常血液中0.3-5mg/dl，体内可分解之； 饥饿、糖尿病时，脂肪动员，酮体，引 起酮症酸中毒。 第四十四页，共71页幻灯片脂肪酸的生物合成在肝、脂肪组织、小肠进行。为多步酶促反应，有二种方式：(1）从无到有途

21、径： 全合成途径，在胞质进行；(2）碳链延长途径： 在已有脂肪酸链上加2碳物，酶系在线 粒体和微粒体中。第四十五页，共71页幻灯片a）概述： 碳源：乙酰CoA（ 来自-氧化、丙酮酸氧化脱羧、生酮aa）在线粒体中； 酶：脂肪酸合成酶系(多功能酶系统)在胞质； NADPH为还原剂 脂酰载体蛋白（acyl carrier protein,ACP-SH）：脂肪酸合成时以共价键连接其上。(1)、从无到有途径第四十六页，共71页幻灯片脂酰载体蛋白（ACP） 脂肪酸合成酶系统有7种蛋白质参加反应，以无酶活性的ACP为中心。ACP以磷酸泛酰巯基乙胺为辅基，通过辅基上SH基的酯化，携带脂肪酸合成的中间物从一酶到

22、另一酶的活性中心上。第四十七页，共71页幻灯片(b）乙酰CoA进入细胞质： 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸，进入胞质后再经裂解酶裂解。第四十八页，共71页幻灯片(c）乙酰-丙二酰ACP的合成乙酰CoA + HCO3-+ H+ATP ADP + PiMn2+乙酰CoA羧化酶 （生物素）丙二酰CoA柠檬酸、异柠檬酸长链脂酰CoA胰高血糖素胰岛素丙二酰丙二酰CoA的合成：的合成： 乙酰乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。羧化酶是脂酸合成的限速酶。第四十九页，共71页幻灯片脂肪酸合酶催化的反应 脂肪酸合成可分脂肪酸合成可分7个步骤：个步骤：1、启动：乙酰、启动：乙酰CoA在乙酰在乙酰CoA：ACP转

23、移酶作用下首转移酶作用下首先形成乙酰先形成乙酰ACP，再将乙酰基转移到酶分子上。，再将乙酰基转移到酶分子上。 O乙酰乙酰CoA+HS-ACP CH3-C-S-ACP+HSCoA O OCH3-C-SACP+HS-合酶合酶 CH3-C-S-合酶合酶 +ACP 第五十页，共71页幻灯片第五十一页，共71页幻灯片 2、装载：、装载： 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP此步在丙二酸单酰此步在丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶。转酰酶。3、缩合：、缩合：CH3-CO-S-合酶合酶 + 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP 缩合酶缩合酶 CO2 CH3-CO-CH2-CO-S-ACP 乙酰乙酰乙酰乙

24、酰ACP第五十二页，共71页幻灯片 4、还原、还原 乙酰乙酰乙酰乙酰ACP+NADPH+H+ -羟丁酰羟丁酰ACP催化该步反应的是催化该步反应的是-酮酰酮酰ACP还原酶。还原酶。 5、脱水、脱水 脱水酶脱水酶-羟丁酰羟丁酰ACP a，-反式反式-丁烯酰丁烯酰ACP第五十三页，共71页幻灯片 6、还原、还原 a，-反式反式-丁烯酰丁烯酰ACP +NADPH +H+ 丁酰丁酰ACP7、释放、释放 形成的丁酰形成的丁酰ACP再转移到合酶分子上形成丁再转移到合酶分子上形成丁酰酰-S-合酶，完成乙酰合酶，完成乙酰-S-合酶到丁酰合酶到丁酰-S-合合酶的一次循环，酶的一次循环，C链增加了两个链增加了两个C

25、单位。丁单位。丁酰酰-S-合酶再与丙二酸单酰合酶再与丙二酸单酰ACP缩合，再经缩合，再经过还原、脱水和还原形成增加过还原、脱水和还原形成增加2C的脂酰的脂酰ACP。第五十四页，共71页幻灯片 乙酰乙酰ACP 乙酰合酶乙酰合酶第五十五页，共71页幻灯片 对于动物细胞，形成软脂酰（对于动物细胞，形成软脂酰（16C）ACP时，链的延伸就终止，软脂酰时，链的延伸就终止，软脂酰ACP在软脂在软脂酰酰ACP硫酯酶作用下，水解形成软脂酸和硫酯酶作用下，水解形成软脂酸和ACP。 以软脂酸合成为例：以软脂酸合成为例：乙酰乙酰CoA4-+7丙二酸单酰丙二酸单酰CoA5-+14NADPH+20H+ 软脂酸软脂酸-+

26、7CO2+14NADP+8CoA4-+6H2O第五十六页，共71页幻灯片 7个丙二酸单酰个丙二酸单酰CoA形成的反应式：形成的反应式： 7乙酰乙酰CoA4-+7CO2+7ATP4-+7H2O 7丙二酸单酰丙二酸单酰CoA5-+7ADP3-+7pi2-+14H+软脂酸合成的总反应式：软脂酸合成的总反应式： 8乙酰乙酰CoA4-+7ATP4-+14NADPH+6H+H2O 软脂酸软脂酸-+14NADP+8CoA4-+7ADP3-+7pi2-NADPH来源于戊糖磷酸途径和来源于戊糖磷酸途径和“三羧酸转运三羧酸转运”。第五十七页，共71页幻灯片(2)、碳链延长： 在在线粒体、内质线粒体、内质网网中进行

27、；中进行； 在在16C16C基础上以基础上以乙酰乙酰CoACoA、丙二、丙二酰酰CoACoA为为2C2C供体；供体； 反应可看作反应可看作-氧化逆反应。氧化逆反应。 每次加每次加2C2C，可，可至至2222、24C24C， 多为多为18C18C。脱氢 还原水合 脱水脱氢 还原硫解分裂 缩合丙二酰-第五十八页，共71页幻灯片脂肪酸合成途径与-氧化的比较 1、两条途径发生的场所不同，脂肪酸合、两条途径发生的场所不同，脂肪酸合成位于细胞质中，脂肪酸的降解发生在线成位于细胞质中，脂肪酸的降解发生在线粒体中。粒体中。 2、两条途径都要与载体形成中间体进、两条途径都要与载体形成中间体进行合成或分解，降解途径中载体是行合成或分解，降解途径中载体是CoASH；合成途径中的载体是；合成途径中的载体是ACP。第五十九页，共71页幻灯片 3、两条途径都有转运机制，合成时所、两条途径都有转运机制，合成时所用的转运机制是用的