《脂肪酸降解》PPT课件

1、1,脂肪酸降解代谢脂肪的消化、动员和转运脂肪酸氧化酮体代谢,LW-1,Orca,Ruby-throatedhummingbird,Goldenplover,Camels,2,17-1,胆汁盐乳化食脂成混合微团,小肠脂肪酶分解甘油三酯,FA等降解产物被小肠黏膜吸收并重新转化成甘油三酯,甘油三酯与胆固醇和载脂蛋白结合成乳糜微粒,乳糜微粒经由淋巴和血液转运到周边组织,被载脂蛋白C-II激活的脂蛋白脂肪酶释放出FA和甘油,FA进入细胞,FA被氧化用作燃料或重新被酯化用于贮存,食脂在小肠吸收,1.脂肪的消化、动员和转运,(cf.p401),3,17-2,载脂蛋白,磷脂,甘油三酯和胆固醇酯,胆固醇,可激活

2、位于毛细血管壁上的脂蛋白脂肪酶,-表面为一层磷脂，头部与水接触-甘油三酯螯合在内部，占总质量的80%以上-凸出的载脂蛋白(B-48,C-III和C-II)均为乳糜微粒组分的吸收和代谢信号,乳糜微粒chylomicron(直径100500nm),自学,(cf.Fig.15-2),4,17-3,激素触发储脂动员,=低血糖通过肾上腺素和胰高血糖素对脂肪细胞腺苷酰环化酶的级联放大作用而促进储存甘油三酯的降解,-激素经由GS蛋白激活环化酶生成cAMP,-被cAMP激活的蛋白激酶A将激素敏感脂酶和脂滴相关蛋白磷酸化，使脂酶接近脂滴以水解其甘油三酯,-游离FA经由血清白蛋白转运至肌细胞,-FA氧化并释出AT

3、P供肌肉收缩等耗能代谢,自学,(cf.Fig.15-3),5,17-4,甘油可进入糖酵解(肝、肾),L-甘油-3-P,二羟丙酮-P,D-G3P,loweractivityinmyocyte,6,17-5,(长链)FA活化后才能进入线粒体,-活化态为酯酰-CoA-酯酰-CoA合成酶-消耗两个高能磷酸键(1ATP),羧酸酯离子取代ATP的&磷酰基(=腺苷酰化),CoA-SH对酶结合的混合酸酐亲核攻击，取代AMP形成(硫)酯酰-CoA,总反应高度放能而不可逆,保留有ATP的部分能量,(cf.p406),7,17-6,酯酰-CoA进入线粒体(肉碱穿梭),-在外膜的肉碱酯酰基转移酶作用下，酯酰基被转移给

4、肉碱-OH(1st转酯基)-酯酰-肉碱酯经由跨内膜的酯酰-肉碱/肉碱转运蛋白易化扩散进入基质-在内膜内表面的肉碱酯酰基转移酶作用下，酯酰基被转移给线粒体CoA(2nd转酯基),CoAISIC=OIR,转酯基,(cf.Fig.15-4),=-氧化限速酶,8,17-7,可以分为三个阶段-长链FA经由重复的4步反应氧化成乙酰-CoA(=-氧化)以软脂酸(16C)为例，经7轮-氧化后可得8个乙酰-CoA-乙酰基经由柠檬酸循环氧化生成CO2-阶段1&2释出的e经由线粒体呼吸链传递给O2，同时提供能量以氧化磷酸化方式合成ATP,2.脂肪酸氧化,9,苯乙酸,苯甲酸,G24.5,生物化学经典实验苯环化合物示踪

5、法(FranzKnoop,1905),以苯环标记FA末端-甲基，饲喂动物后分析其尿液中的代谢产物并发现：-偶数碳FA总是得到苯乙酸/苯乙尿酸-奇数碳FA则总是得到苯甲酸/马尿酸结论：体内的FA氧化分解是由羧基末端的C开始、每次均断裂2C单位方式进行的,1875-1946,-氧化方式,自学,18C,17C,(cf.Tab.15-2),10,17-8a,饱和脂肪酸的-氧化,酯酰-CoA在其脱氢酶作用下氧化成反式-2-烯酯酰-CoA(=CC之间脱氢生成反式双键)-三种同工酶分别专一作用于短、中及长链酯酰-CoA在烯酯酰-CoA水合酶作用下，反式-2-烯酯酰-CoA水合形成3-羟酯酰-CoA(L-羟酯

6、酰-CoA)在羟酯酰-CoA脱氢酶作用下，3-羟酯酰-CoA转化成3-酮酯酰-CoA(-酮酯酰-CoA)在酯酰-CoA乙酰基转移酶/硫解酶作用下，另一CoA与C羰基连接，将3-酮酯酰-CoA硫解断裂成乙酰-CoA和缩短了2C单位的酯酰-CoA，后者随即进入下一轮反应,机制琥珀酸脱氢酶,机制延胡索酸酶,机制苹果酸脱氢酶,肉豆蔻酰-CoA,脱氢,(反式)水合,再脱氢,硫解,两侧羰基的存在使CC不稳定：C羰基更容易被亲核攻击,(cf.Fig.15-5),11,17-8b,C16(软脂酸),Acetyl-CoA,8acetyl-CoAs,-FA经过一轮-氧化后可得：乙酰-CoA(2Cunit)2pai

7、rsofe4H+软酯酰-CoA+CoA+FAD+NAD+H2O肉豆蔻酰-CoA+乙酰-CoA+FADH2+NADH+H+-肉豆蔻酰-CoA随即进入下一轮反应，重复七轮后最终将软酯酰-CoA氧化成八个乙酰-CoA-总反应：软酯酰-CoA+7CoA+7FAD+7NAD+7H2O8乙酰-CoA+7FADH2+7NADH+7H+,-氧化的重复进行,12,t17-1,软酯酰-CoA彻底氧化产能结算,*以1.5ATP/FADH2和2.5ATP/NADH计算所得,柠檬酸循环中底物水平磷酸化得到的GTP,净得106ATP(2ATP/酯酰基活化)6.6ATP/C(vs.55.3ATP/CforGlc),-氧化,

8、柠檬酸循环+氧化磷酸化,13,17-9,不饱和脂肪酸的氧化,单不饱和脂肪酸的氧化如油酸(18:19)-前三轮-氧化后形成12C的顺式-3-烯酯酰-CoA，其C3=C4双键妨碍在C2-C3间形成新的双键-需要烯酰-CoA异构酶使该双键由顺式-3转化为反式-2后才能继续后五轮-氧化-这一双键顺-反式转化绕过了1st步由酯酰-CoA脱氢酶产生FADH2的反应，因而要比同C数饱和脂肪酸少生成1.5ATP,(=处理不能被烯酯酰-CoA水合酶作用的顺式双键),十二烯酰-CoA,转化成反式底物,14,17-10,多不饱和脂肪酸的氧化如亚油酸(18:29,12)还需要有2,4-二烯酰-CoA还原酶的参与(cf

9、.Fig.15-6),前三轮反应后得到的cis-3,cis-6-十二烯酰-CoA不能用作-氧化酶系的底物：其双键不仅为顺式，而且位置也不同，但通过烯酰-CoA异构酶和2,4-二烯酰-CoA还原酶的联合作用仍可使该中间物重新进入正常的-氧化途径,C2和C5位加H,自学,15,17-11,奇数碳脂肪酸的氧化(反刍类的细菌作用等),前几轮反应与偶数碳FA的相同，但最后一轮会将剩余的5C戊酰-CoA裂解出3C的丙酰-CoA，后者要再通过另外三种酶作用才能转化为琥珀酰-CoA：-丙酰-CoA在其羧化酶作用下生成D-甲基丙二酰-CoA-D-甲基丙二酰-CoA在其差向异构酶作用下转化成L型差向异构物-L-甲

10、基丙二酰-CoA再由其变位酶作用生成琥珀酰-CoA，使相邻C上的两个取代基团相互换位,L-甲基丙二酰-CoA,琥珀酰-CoA,丙酰-CoA,D-甲基丙二酰-CoA,自学,(cf.Fig.15-7),16,辅酶B12作用机制(cf.Fig.15-9)(=C2位的-CO-S-CoA基团与C3位的H互换),甲基丙二酰-CoA,琥珀酰-CoA,b17-2,甲基丙二酰-CoA变位酶,该被移位的H不会与溶剂H2O中的相混,自学,17,17-12,脂肪酸降解的调控,=反向协调肉碱酯酰基转移酶和乙酰-CoA羧化酶(ACC)活性,丙二酸单酰-CoA是FA合成的1st个中间物,自学,18,17-13,过氧化物体和

11、乙醛酸循环体也可进行-氧化,-植物的-氧化主要发生在过氧化物体,与线粒体-氧化的主要差别为：-1st步脱氢反应的e直接传递给O2生成H2O2-2nd步脱氢生成的NADH不能在过氧化物体/乙醛酸循环体中被再氧化，需经由胞液进入线粒体-氧化生成的乙酰-CoA亦进入胞液用作合成前体(eg.种子萌发时),自学,19,17-14,三酯酰甘油在萌发种子中被转化为Glc而用作各种生物合成前体,自学,20,17-16,脂肪酸的-氧化(少量，非产能性),-氧化酶系仅分布在肝、肾细胞内质网中，优先底物多为1214C的中链FA,-由FA的C开始经由三步连续氧化及脱氢生成二羧酸中间物，后者任一端与CoA缩合后转入线粒

12、体继续-氧化而生成相应的二羧酸(precursorsforotherbiomolecules),月桂酸,己二酸,自学,21,17-17,植烷酸的-氧化,=消除分支FA的C-CH3以继续-氧化,-酶系存在于过氧化物体,C羟化,降植烷酸,降植烷醛,三甲基十三烷醇,丙酰-CoA,植烷酰-CoA,-羟-植烷酰-CoA,脱羧成少1C的醛,醛再氧化成C无-CH3的羧酸,自学,22,LW-2,来自-氧化的乙酰-CoA超过柠檬酸循环所需量时，即可经由生酮作用转化成酮体：丙酮、乙酰乙酸和-羟丁酸-乙酰-CoA进入柠檬酸循环的流量要取决于草酰乙酸的可利用量-草酰乙酸来自于酵解产物丙酮酸的羧化，即依赖于酵解的进行和

13、碳水化合物的供应-当机体摄入高脂肪、低碳水化合物或不能利用血糖(如糖尿病)或碳水化合物摄入量长期偏低则乙酰-CoA草酰乙酸,在肝细胞线粒体基质转化成酮体,ketonebodies,3.酮体代谢,23,17-18,肝细胞内的酮体生成,-2个乙酰-CoA缩合成乙酰乙酰-CoA)(=-氧化中硫解酶的逆反应)-乙酰乙酰-CoA再与1个乙酰-CoA在HMG-CoA合酶作用下生成HMG-CoA(-羟-甲戊二酸单酰-CoA)-HMG-CoA随即在其裂合酶作用下断裂成乙酰乙酸和乙酰-CoA-乙酰乙酸可被脱氢酶还原为-羟丁酸，亦可经由其脱羧酶或缓慢自发脱羧成丙酮(血液中，具有挥发性甜味)-乙酰乙酸和-羟丁酸可经由血液循环至肝外组织用作燃料-虽然有3分子乙酰-CoA参与，但生成的酮体仅由1st和3rd个乙酰-CoA构成,胆固醇合成起点,24,17-19,-羟丁酸在其脱氢酶作用下被氧化成乙酰乙酸-乙酰乙酸与琥珀酰-CoA反应生成乙酰乙酰-CoA(-酮酰-CoA转移酶)-乙酰乙酰-CoA再被硫解酶裂解成2个乙酰-CoA进入柠檬酸循环-心肌和肾皮质等组织利用-羟丁酸和乙酰乙酸为能源要比Glc更为优先-在饥饿和糖尿病时，脑组织也可转变为优先利用乙酰乙酸(3/4),酮体在肝外组织用作燃料,25,LW-3,小结：脂肪酸降解,-氧化为四步连续反应，即经由脱氢、水合、再脱氢和硫解以乙