脂类代谢课件

脂类代谢

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。要求学生重点掌握脂肪酸在生物体内的氧化分解途径—β-氧化和从头合成途径，了解脂类物质的功能和其他的氧化分解途径。脂类代谢返回思考

1可编辑课件PPT目录第一节生物体内的脂类第二节脂肪的分解代谢第三节脂肪的生物合成第四节磷脂和糖脂的代谢第五节胆固醇的代谢2可编辑课件PPT第一节生

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3可编辑课件PPT一、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）酰基甘油酯二、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)糖脂和硫脂酰基甘油酯COR1COR2COR3磷脂酰胆碱（卵磷脂）

控制脂肪代谢防止脂肪肝磷脂酸磷脂酰乙醇胺(脑磷脂）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-半乳糖基-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.概念2.种类即异戊二烯脂类,它不含脂肪酸,不能进行皂化。（1）甾醇类（固醇）（2）萜类化合物(一)脂类的消化和吸收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脂蛋白的种类三、脂类的消化吸收和运转

1、脂肪的消化食物中的脂肪微团乳化消化酶产物甘油三酯胰脂酶2-甘油一酯＋2FFA11可编辑课件PPT磷脂酶的作用部位磷脂酶C磷脂酶D磷脂酶A2(B2)产物为溶血磷酯磷脂酶A1(B1)12可编辑课件PPT2、脂肪的吸收部分水解物进入肠粘膜细胞后再合成甘油三酯，经淋巴系统进入血液循环完全水解物，甘油和脂肪酸（脂肪酸与胆盐结合）进入小肠粘膜细胞经门静脉入肝，重新合成脂肪完全不水解物，经乳化后进入小肠粘膜细胞经淋巴系统进入血液循环。13可编辑课件PPT乳麋微粒（CM）

由小肠粘膜细胞合成，TG80%--95%,Ch2%-7%,PL6%-9%,Pr0.8%-2.5%,运输外源性TG和CE极低密度脂蛋白VLDL

主要由肝细胞合成，TG50%-70%,Ch10%-15%,PL10%-15%,Pr5%-10%,运输内源性TG低密度脂蛋白LDL由VLDL转变而来，TG10%,Ch45%,PL20%,Pr25%，转运肝合成的内源性Ch高密度脂蛋白HDL主要由肝细胞合成,TG5%,Ch20%,PL36%,Pr45%-50%,将肝外组织的Ch转运至肝中。脂蛋白的种类(二)脂类的转运和脂蛋白的作用TG-甘油三酯Ch-胆固醇PL-磷脂Pr-蛋白质CE-胆固醇酯第二节脂肪的分解代谢

（三）脂肪酸的分解代谢β-氧化作用α-氧化作用ω-氧化作用（一）脂肪的水解（二）甘油的转化（四）不饱和及奇数碳链脂肪酸的氧化（五）酮体的代谢CH3-(CH2)n-

CH2-

CH2-COOH

一、脂肪的酶促水解注意甘油三酯脂肪酶为限速酶，此酶对激素极为敏感故又称为激素敏感性脂肪酶激活：肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺素等。抑制：胰岛素、前列腺素等二、甘油的转化（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）甘油激酶甘油磷酸酶甘油磷酸脱氢酶异构酶三、脂肪酸的分解代谢

(一)饱和脂肪酸的β-氧化作用

（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率2、氧化过程1、β-氧化作用的概念及试验证据（1）

脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程1、β-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实验结果，推导出了β-氧化学说。

脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-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β-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：2、氧化过程（1）

脂肪酸的活化和转运（2）β-氧化的生化过程（3）β-氧化过程中能量的释放及转换效率1）、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酯酰CoA进入线粒体基质示意图

N+(CH3)3CH2HO-CH2COO-肉毒碱酯酰肉毒碱

OR-CN+(CH3)3CH2-O-CH2COO-酯酰肉毒碱CoASH

OR-C-SCoA

OR-C-OHATPCoASHADP+PPiCoASH肉毒碱

OR-C-SCoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体2)β-氧化的生化历程a、脱氢b、水化c、再脱氢

ＯR-CH=CH-C-SCoA

ＯR-CH2

CH2C-SCoA

OHOR-CH-CH2C~SCoA

OOR-C-CH2C~SCoA

OR-C~ScoA

OCH3C~SCoA||+||d、硫解||||β-氧化的主要生化反应酯酰CoA脱氢酶脂酰CoA

ＯRCH2CH2CSCoAＯRCH=CH-C-SCoAβ-烯脂酰CoAOR-C~ScoA脂酰CoAOCH3C~SCoA乙酰CoA||||+△2-烯脂酰CoA水化酶要求底物为反式构型，产物为L-构型

β-羟脂酰CoA脱氢酶只作用于L-构型

硫解酶H2OCoASHNAD+NADHFADFADH2

OHORCHCH2C~ScoAβ-羟脂酰CoA||OORCCH2C-SCoAβ-酮酯酰CoA||

氧化的生化历程

乙酰CoAFADFADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羟脂酰CoA脱氢酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

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CoA3)β-氧化过程中能量的释放及转换效率净生成：131–2=129ATP例：软脂酸7次β-氧化8

乙酰CoACH3(CH2)14COOH7

NADH7

FADH212ATP

3ATP

2ATP

96ATP21ATP14ATP131ATP能量转换率

403、脂肪酸β-氧化作用小结

1)脂肪酸β-氧化时仅需活化一次，其代价是消耗1个ATP的两个高能键2)长链脂肪酸(12C以上)由线粒体外的脂酰CoA合成酶活化，经肉毒碱运到线粒体内；中、短链脂肪酸(4-10C)直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合成酶活化。3)β-氧化包括脱氢(FAD)、水化、再脱氢(NAD+)、硫解4个重复步骤4)β-氧化的产物是乙酰CoA，可以进入TCA28可编辑课件PPT(二)脂肪酸的其他氧化作用

1、脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用发生在α-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α-氧化作用。α—氧化对于降解支链脂肪酸、奇数碳脂肪酸、过分长链脂肪酸（如脑中C22、C24）有重要作用RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD+NADH+H+过氧化羟化2、脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成α，ω-二羧酸的过程。少数的12C以下的脂酸可通过ω—氧化途径

CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-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(三

不饱和脂肪酸的β氧化油酰基CoA（

918：1）CH3(CH2)7CH=CH-CH2(CH2)6CO-CoAOHCH3(CH2)7CH2-C-CH2-CO-CoAH6CH3-CO-CoACH3(CH2)7CH2-C=CH-CO-CoAHH

2-反-十二碳烯酰CoAβ-氧化,三次循环烯酯酰CoA异构酶烯酯酰CoA水化酶再开始β-氧化CH3(CH2)7-C=C-CH2-

CO-CoA

3-顺-十二碳烯酯酰CoA

HHATP、CoASH(四)丙酸的代谢（奇数脂肪酸的氧化）甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰CoA硫激酶羧化酶变位酶三羧酸循环ATP、CO2生物素CoB12四、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β-氧化产物乙酰CoA,在肌肉中进入三羧酸循环，然后在肝细胞中可形成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮这三种物质统称为酮体。1、酮体的生成

羟甲基戊二酰CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮--羟丁酸脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶CoASH酮体的合成发生在肝细胞的线粒体内

2、酮体的分解乙酰乙酰CoA硫解酶转硫酶琥珀酰CoACoASH--氧化乙酰乙酸脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2--羟丁酸琥珀酸心、肾、脑、骨骼肌等的线粒体中

肝中无琥珀酰CoA转硫酶，因此酮体在肝中不能分解丙酮的去路随尿排出

从肺部呼出丙酮

氧化丙酮酸CO2＋H2O

转化甲酰基或乙酰基36可编辑课件PPT酮体生成的生理意义

酮体是肝内正常的中间代谢产物，是肝输出能量的一种形式。酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是心、脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。正常情况下，血中酮体0.2-0.9mg/100ml。在饥饿、高脂低糖膳食时，酮体的生成增加，当酮体生成超过肝外组织的利用能力时，引起血中酮体升高，导致酮症酸（乙酰乙酸、β—羟丁酸）中毒，引起酮尿。37可编辑课件PPT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（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第三节脂肪的生物合成

一、脂肪酸的生物合成二、磷酸甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成39可编辑课件PPT一、脂肪酸的生物合成1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的从头合成2、线粒体和内质网中脂肪酸碳链的延长3、不饱和脂肪酸的合成（自学)40可编辑课件PPT所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。A.从头合成（乙酰CoA）——在胞液中（16碳以下）B.延长途径——在线粒体或微粒体中高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。41可编辑课件PPT(一)软脂酸的从头合成（3）乙酰CoA运转——柠檬酸循环（1）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白(acylcarrierprotein,ACP)（2）脂肪酸生物合成的反应历程42可编辑课件PPT1、脂肪酸合成酶系结构模式

细菌、植物(多酶复合体)

动物(多功能酶)p288①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP转移酶②丙二酰CoA:ACP转移酶③β-酮脂酰-ACP合酶④β-酮脂酰-ACP还原酶

⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶

脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构CH2-Ser-ACPHS辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺2、脂肪酸从头合成的生化历程b、缩合c、还原d、脱水a、丙二酸单酰ACP的形成

OR-C~SACP

OCH3C~SACP||+||e、还原

OHOR-CH-CH2C~SACP

OOR-C-CH2-

C~SACP

ＯR-CH=CH-C-SACP

||

ＯR-CH2-

CH2-

C-SACP||1）丙二酰ACP的形成：||

OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酰CoA

OCH3C-S~CoA

乙酰CoA

||+ATPHCO3-ADP+Pi||

OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酰ACPACPCoA乙酰CoA

羧化酶生物素乙酰CoA羧化酶此酶催化反应不可逆，是脂肪酸合成的关键酶，也是限速酶。柠檬酸是该酶的别构激活剂，促进无活性的单体聚合成有活性的多聚体高糖饮食能使此酶的活性增高，促进糖转变成脂肪酸。长链脂酰CoA及高脂饮食抑制此酶的活性47可编辑课件PPT羧基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图CO2COO-软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH

OCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA

①丙二酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位启动链的延伸水解

OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH2）脂肪酸生物合成的反应历程β-烯丁酰ACPCH3COCH2C0-SACP

丁酰ACPCH3CH(OH)CH2C0-SACP

CH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACP

β-酮丁酰ACPβ-羟丁酰ACPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNADP+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP丁酰CoA

ＯCH3CH2CH2C-SACPOCH3COCH2C-SACPβ-酮丁酰ACP||OCH3C~SACP乙酰ACP||+β-羟丁酰ACP脱水酶

β-酮丁酰ACP还原酶

NADP+NADPHCoASHOOHO-C-CH2C-S-ACP

丙二酰-ACP||||OHOCH3-CH-CH2-C-S-ACPβ-羟丁酰-ACPD型β羟丁酰-ACP，而脂肪酸分解氧化时形成的是L型。

||||OCH3CHCH-C-S-ACP=α,β-烯丁酰ACP||H2Oβ-烯丁酰ACP还原酶NADP+NADPH缩合酶3)脂肪酸合成的化学计量（从乙酰CoA开始）

以合成软脂酸为例：（8个乙酰CoA）14NADPH，7ATP14*3+7=49ATP52可编辑课件PPT3、乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转

苹果酸酶柠檬酸激活此酶(二)线粒体和微粒体中脂肪酸碳链的延长（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是β-氧化逆过程。（2）微粒体脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位动物植物线粒体微粒体叶绿体、前质体微粒体加入的碳单位酯酰基载体电子供体乙酰CoA丙二酸单酰CoA丙二酸单酰CoACoACoAACPNAD(P)HNADPHNADPH不明确54可编辑课件PPT(三)不饱和脂肪酸的合成(1)需氧途径（2）厌氧途径

是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、-羟葵酰-ACP时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-稀葵酰-ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。NADPH+H+NADP+FAD2Fe去饱和酶RCH2-CH2-RCH＝CH-2e2e2e2eO2+4H+2H2O4e（黄素蛋白）动：细胞色素b5zh植：铁硫蛋白四、脂肪酸代谢调节

1、β-氧化的调节⑴脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪氧化。⑵[NADH]/[NAD+]比率高时，抑制β-羟脂酰CoA脱氢酶。⑶乙酰CoA浓度高时；可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰CoA有两条去路：①氧化。②合成甘油三酯）56可编辑课件PPT2、脂肪酸合成的调节

1、酶浓度调节(酶量的调节或适应性控制)乙酰CoA羧化酶(产生丙二酸单酰CoA)脂肪酸合成酶系苹果酸酶(产生还原NADPH+)饥饿时，这几种酶浓度降低3-5倍，进食后，酶浓度升高。喂食高糖低脂膳食，这几种酶浓度升高，脂肪合成加快。2、酶活性的调节乙酰CoA羧化酶是限速酶。1)别构调节：柠檬酸激活、长链脂肪酸或脂酰CoA抑制。2)聚合与解聚：原体无活性，聚合体有活性。柠檬酸促进聚合。长链脂肪酸或脂酰CoA促进解聚。3)共价调节：磷酸化失活、脱磷酸化复活胰高血糖素可使此酶磷酸化失活，胰岛素可使此酶脱磷酸化而恢复活性。57可编辑课件PPT脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同从头合成β－氧化场所细胞基质线粒体酶系7种酶多酶复合体4种酶分散存在酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酸单酰CoA乙酰CoA电子供体（受体）NADPHFAD、NAD中间产物β-羟脂酰基构型D型L型HCO3及柠檬酸参与否参与不参与过程乙酰CoA→软脂酸缩合-还原-脱水-还原软脂酸→乙酰CoA-脱氢-水化-脱氢-硫解能量变化(软脂酸)消耗7个ATP及14个NADPH产生（7FADH2+7NADH-2ATP）33ATP59可编辑课件PPT四、三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酶溶血磷脂酸磷脂酸二酰甘油61可编