脂肪代谢教案

1、脂肪代谢教案 本章主要介绍脂类（主要是脂肪）物质在生物体的分解及合成代谢。重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径-氧化和酮体的生成作用，了解脂类的功能和其他的氧化分解途径脂 类 代 谢思考1.奇数C与不饱和C脂肪酸的氧化2.酮体的生成与利用学习目的与要求：重点：难点：1.脂肪酸的氧化2.酮体的生成与利用3.脂肪酸的合成1.脂肪酸的氧化2.酮体的生成3脂肪酸的氧化与脂肪酸的合成的差异生物体内的脂类（triglycerides) 功能 血酯 脂肪的分解代谢 脂肪酸的功能 脂肪酸的代谢 甘油(glycerol)的代谢脂类的生理功能组成细胞的必要成分氧化供能，储存能量保持体温保护固定内脏供给人体必需脂

2、肪酸促进脂溶性维生素吸收生 物 体 内 的 脂 类脂类单纯脂类复合脂类非皂化脂类酰基甘油酯蜡磷脂糖脂、硫脂萜 类甾醇类含有脂肪酸不含脂肪酸单 纯 脂 类1.概念单纯脂类是由脂肪酸和醇形成的酯2.种类(2) 蜡（1）酰基甘油酯复 合 脂 类1.概念2.种类复合脂是指除脂肪酸与醇组成的酯外,分子内还含有其它成分的脂类。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂磷脂酰胆碱磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油几种糖脂和硫酯2,3-双酰基-1-D-吡喃-D-甘油6-亚硫酸-6-脱氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-双酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油非 皂 化 脂 类1.

3、概念2. 种类 即异戊二烯脂类, 不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2） 萜类化合物血酯概念：血液中的酯质的总称。甘油酯、固醇以及磷脂和游离的脂肪酸等，含量没有血糖稳定,是血和蛋白的结合物，血液中的脂类越少越好载脂蛋白：能够和脂结合的蛋白。脂蛋白是储存和运输脂的方式 血液是运输脂质的要道. 主要有:甘油脂（单、二、三、酰甘油）、磷脂、胆固醇及固醇脂和游离的脂肪酸。 血脂含量不如血糖恒定，随膳食条件和各种生理条件的影响血脂的含量和成分均有一定变化。 血浆中的脂类并非以游离状态存在，常以脂蛋白的形式存在（蛋白质部分称为载脂蛋白）。脂蛋白是运输和储存脂的主要形式，不同的脂蛋白运输的脂类

4、不同。一、脂类的消化、吸收和运转1、脂类的消化2、脂类的吸收二、脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类脂类的消化吸收和运转脂 肪酶脂 肪酶脂 肪酶脂肪的消化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，甘油一酯进由另一种脂酶水解成甘油和脂肪酸。脂肪的酶促水解脂肪的吸收在动物和人体中,小肠既能吸收完全水解的脂肪,也能吸收部分水解或者未经水解的脂肪.吸收后,大多由淋巴细胞系统进入血液循环,一小部分直接经门静脉进肝脏。未被

5、吸收的脂肪进入大肠被细菌分解.未被水解的脂肪也能直接被吸收.但需高度乳化为脂肪微粒. 完全水解后生成的甘油可以和水溶物一起被肠黏膜吸收；脂肪酸需与胆汁按比例结合成可溶于水的复合物被吸收；单脂酰甘油和二脂酰甘油可直接被吸收后再合成脂肪通过淋巴系统进入血液循环. 甘 油 的 转 化 肝中甘油激酶的催化下，转变为-磷酸甘油。（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶PP氨基酸,脂肪ATP +甘油的去路甘油的来源蛋白质糖类脂肪 甘油不能直接参与脂肪的合成，必须转化为磷酸甘油后才可以。脂 肪 的 分 解 代 谢三、脂肪酸的分解代谢-氧化作用-氧化作用-氧化作用一、脂 肪 的

6、 水 解二、甘 油 的 转 化不饱和及奇数碳链脂肪酸的氧化四、酮体的代谢CH3-(CH2)n - CH2 - CH2 -COOH 脂肪的分解 当机体需要时，贮存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸 （free fatty acid，FFA ）和甘油并释放入血液被其他组织氧化利用，这一过程称为脂肪动员。脂肪酶为激素调节酶，在禁食、饥饿或交感神经兴奋时，肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等分泌增加并使它促进脂肪动员。胰岛素等则使其活性抑制，具有对抗脂肪动员的作用。脂肪组织贮存的甘油三酯的动员脂肪酸的功能形成糖酯和磷脂通过共价键和糖蛋白的蛋白质部分连接燃料分子脂肪酸衍生物起激素的作用和细

7、胞内第二信使的作用必需脂肪酸由于动物机体缺乏脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，而必须从食物中获得（植物和微生物可以合成）,这类不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸（essential fatty acid）。 必需脂肪酸主要有 亚油酸（18：2，9,12） 亚麻油酸（18：3，9,12,15） 花生四烯酸（20：4，5,8,11,14饱和脂肪酸的-氧化作用（3） -氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程1、-氧化作用的概念及试验证据（1） 脂肪酸的活化和转运（2） -氧化的生化过程-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

8、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，既乙酰CoA，该过程称作-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：Knoop的重要发现 1904年，Franz Knoop将末端碳连有苯基的一些奇数碳和偶数碳脂肪酸衍生物喂狗，然后分离狗尿中的苯化合物。Knoop发现，当奇数碳脂肪酸衍生物被降解时，尿中检测出的是马尿酸（苯甲酸和甘氨酸的结合物）；如果是偶数碳，则尿中排出的是苯乙尿酸（苯乙酸和甘氨酸的结合物）。因此Knoop认

9、为，脂肪酸的氧化发生在-碳原子上，即每次从脂肪酸链上降解下来的是2碳单位，也就是后来所谓的脂肪酸-氧化。脂肪酸-氧化发生在线粒体中。脂肪酸的分解代谢部位：原核生物的溶胶和真核生物的线粒体基质中。活化：消耗能量，反应不可逆运输机制：长链的酯酰辅酶A不易通过线粒体内膜，需要运输机制。脂肪酸的活化和转运a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的运转 肉毒碱的作用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。 脂

10、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。 脂酰CoA进入线粒体- 肉毒碱穿梭脂肪酸的-氧化作用通常是在线粒体的基质中进行的，中、短链脂肪酸可直接穿过线粒体内膜，而长链脂肪酸需依靠肉碱（也叫肉毒碱，Carnitine）携带，以脂酰肉碱的形式跨越内膜而进入基质，故称肉碱转运。 肉毒碱是季胺类化合物，是一种人体必需的营养素，有着重要的生物学功能和临床应用价值。近年来肉毒碱在心脑血管疾病、消化疾病、儿童疾病的预防和治疗，以及血液透析病人的营养支持和运动医学等领域已得到广泛的研究和应用。肉碱（也叫肉毒碱，Carnitine）结构E1E

11、2脂酰CoA进入线粒体- 肉毒碱穿梭其中的肉碱脂酰转移酶和是一组同工酶。前者在线粒体外催化脂酰CoA上的脂酰基转移给肉碱，生成脂酰肉碱；后者则在线粒体内将运入的脂酰肉碱上的脂酰基重新转移至CoA，游离的肉碱被运回内膜外侧循环使用。-氧化的生化历程 a、脱氢b、水化c、再脱氢 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2CO-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+|d、硫解|-氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA OR-CSc

12、oA脂酰CoA OCH3CSCoA 乙酰CoA|+2-烯酰CoA水化酶 -羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶H2O CoASHNAD +NADHFAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA-羟脂酰CoA| O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA|乙酰CoA氧化的生化历程 乙酰CoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-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RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH2O CoASHTC

13、A 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoAATPH20呼吸链H20呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：108 2 = 106 ATP例：软脂酸7次-氧化8 乙酰CoACH3(CH2)14COOH7 NADH7 FADH210 ATP 2.5 ATP 1.5 ATP 80 ATP17.5 ATP10.5 ATP108（131） ATP乙酰CoA: 9*10=9032+90-2=120ATP2.生物合成的原料：-氧化的产物乙酰CoA可作酮体和氨基酸合成的原料-氧化过程产生大量的水可供陆生动物对水的需求。脂肪酸的-氧化生理意义 以C18 -氧化:

14、8*(2.5+1.5)=321.提供能量：3. 提供大量的水脂肪酸的-氧化作用 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。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD +NADH +H+过氧化羟化脂肪酸的-氧化作用 哺乳动物组织可以把绿色植物的叶绿醇首先降解为植烷酸，然后通过-氧化继续将植烷酸降解。脂肪酸的氧化作用 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

15、羧酸的过程。CH3(CH2)n COO-HOCH2(CH2)n COO-OHC(CH2)n COO-OOC(CH2)n COO-O2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶-氧化 动物体内也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，它们通过-氧化途径进行氧化分解。 -氧化在脂肪酸分解代谢中并不重要，不过一些海洋浮游细菌采用-氧化方式快速分解溢出到海面上的石油，在防止海洋污染方面有应用价值。 脂肪代谢和糖代谢的关系延胡索酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循环乙醛酸循环甘油乙酰 CoA三酰甘油脂肪酸氧化 糖原

16、（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物1.CH3CH2COSCoACH3CHCOSCoA COOH丙酰CoA羧化酶生物素ATPCO2ADPPi例:C17CH3(CH2)15COSCOACH3CH2COSCoA7CH3COSCoA+7次-氧化丙酰CoA奇数饱和碳原子脂肪酸经过多次-氧化后,余下一分子三碳化合物-丙酰CoA.奇数饱和碳原子脂肪酸的氧化3.琥珀酸辅酶A三羧酸循环4.彻底氧化琥珀酸辅酶A草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环2.CH2COSCoACH2COOHCH3CHCOSCoA COOH变位酶B12ATP、CoASH丙酸的代谢甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰Co

17、A硫激酶羧化酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2 生物素CoB12（1）动物体内丙酸的来源 纤维素在反刍动物瘤胃中发酵产生的丙酸 ：纤维素在反刍动物瘤胃中发酵产生的主要是乙酸（70），其次是丙酸 （20）和丁酸（10）； 许多氨基酸脱氨后生成奇数碳原子脂肪酸； 长链奇数碳原子的脂肪酸经过-氧化最后生成的丙酰 CoA。 丙酸代谢的意义 反刍动物体内的葡萄糖，约有50来自丙酸的异生作用，其余的大部分来自氨基酸的糖异生，丙酸代谢对于反刍动物是非常重要的。丙酸代谢中还需要维生素 B12，因此反刍动物对这种维生素的需要量比其他动物大，不过瘤胃中的微生物能够合成并提供足量的维生素 B12 。 C9为例分析能量

18、变化 3次-氧化 甲基丙二酸单酰CoA的生成 丙酮酸生成 乙酰CoA的生成 最终4分子乙酰CoA油酸：顺-9-C18CH3（CH2）7-CH=CH-（CH2）7COSCoACH3（CH2）7-CH=CH-CH2-COSCoACH3（CH2）8-CH=CH-COSCoACH3（CH2）8-CH-CH2COSCoA OH OHCH3（CH2）8-CH-CH2COSCoA 6CH3COSCoA3次-氧化3CH3COSCoA顺-3,4-C12反-2,3-C12D-羟-C12L-羟-C125次-氧化烯脂酰COA异构酶水合酶H2O表构酶不饱和脂肪酸的-氧化不饱和偶数碳原子脂肪酸的降解特点比饱和脂肪酸多了2

19、种酶 异构酶和表构酶多一个双键，少一次FAD脱氢乙酰辅酶A的结局进入柠檬酸循环彻底氧化分解作为类固醇的前体生成胆固醇作为脂肪酸合成的前体转化为酮体酮体的代谢酮体的生成酮体的分解生成酮体的意义 脂肪酸-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，在肝细胞中可形成乙酰乙酸、D-羟丁酸、丙酮等中间产物。这三种物质统称为酮体。2.酮体的生成乙酰CoA乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸-羟丁酸丙酮HMG CoA裂解酶硫解酶CoASH脱氢酶-羟-甲戊二酰CoA HMG CoA脱羧酶乙酰CoAHMG CoA合成酶CoASHH2OCO2酮体的生成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3CO

20、CH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮-羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH酮体生成的全套酶系位于肝细胞线粒体的内膜或基质中，其中HMGCoA 合成酶是此途径的限速酶。肝脏中酮体的生成酮体的合成主要是肝脏的功能酮体中丙酮的生成量较小，产生后即被吸收；乙酰乙酸和-羟丁酸随血液进入肝外组织氧化，为组织供应能量。脑组织一般使用葡萄糖供给能量，当葡萄糖供给不足时，也可由乙酰乙酸和-羟丁酸供应

21、能量。在肝脏线粒体中，决定乙酰辅酶A去向的是草酰乙酸。 OHCH3CHCH2COOH OCH3CCH2COOH OCH3CCH2COSCOA 2 CH3COSCOA脱氢酶硫解酶CoASHNAD+ NADH+H+琥珀酰CoA转硫酶琥珀酰CoA琥珀酸丙酮呼出丙酮酸或乳酸3.酮体的分解肝脏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。酮体的危害 严重饥饿或糖尿病人体内可产生大量的乙酰乙酸。上述情况下，血液中出现大量丙酮（有毒物质）。丙酮具有挥发性和特

22、殊气味。血液中出现乙酰乙酸和-羟丁酸，使血液的pH降低，发生酸中毒尿中酮体升高发生酮病。血液或尿液中酮体过高导致昏迷或死亡。人体对葡萄糖的需求人脑以葡萄糖作为主要燃料，对其有高度依赖性。成人每日需要葡萄糖160g，脑每日需要葡萄糖120g。红细胞也需要葡萄糖如果肌体处于饥饿或剧烈运动状态必须由非糖物质转化为葡萄糖肌体只有维持一定的血糖水平，才能保证器官的葡萄糖供给肝外组织用酮体作为燃料酮体的分解乙酰乙酰CoA硫解酶转移酶琥珀酰CoACoASH-氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2-羟丁酸琥珀酸C磷脂的代谢鞘脂类的代谢甾醇的代谢磷脂和糖脂的降解与合成1、磷脂的降解2、磷脂的生物合

23、成3、糖脂的合成与分解磷脂的分解代谢(一). 磷脂的水解 CH2O COR1 R2CO OCH O OH CH2O P O-CH2CH2N(CH3)3 OH1234磷脂酶A: 凡是作用于磷脂中一个脂肪酰基的酶统称为磷脂酶A(溶血作用) A1-1, A2 -2(蜂毒,蛇毒,蜥毒,某些细菌，动物中酶原)磷脂酶B: A1与A2的混合物。既作用于A1的产物;又作用于A2的产物。 B酶作用产物为甘油磷酸胆碱（胺）磷脂酶C： 微生物，蛇毒，动物脑中。水解键-3磷脂酶D：高等植物中，作用于键-4磷脂酶的作用部位磷脂酶 C磷脂酶 D磷脂酶 A2(B2)磷脂酶 A1(B1)乙醇胺和胆碱的活化HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶ATPADPCTPPPi胆碱激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP- OCH2CH2N(CH3)3CDP-胆碱CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CTPPPiPP磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）CDP-乙醇胺CMP磷脂酰胆碱（卵磷脂）葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1，2-甘油二酯脂