《脂类代谢副本》PPT课件

1、第八章脂类代谢,脂类代谢概述脂肪的分解代谢第28章脂肪的生物合成第29章,目录,1脂肪的分解代谢：脂肪的消化吸收，甘油的氧化，脂肪酸的-氧化，不饱和脂肪酸的氧化，酮体的代谢；2脂肪的合成代谢：-磷酸甘油的合成，软脂酰COA的合成，脂肪的生物合成。,主要内容：,教学重点：,教学难点：,1脂肪酸的-氧化；2酮体的代谢；3脂肪酸的从头合成代谢。,1脂肪酸的-氧化；2脂肪酸的从头合成代谢。,8.1脂类代谢概述,脂类,8.1.1生物体内的脂类,1、脂类的消化部位：小肠上段消化因素胆汁酸盐：乳化作用辅脂酶：帮助胰脂酶起作用脂肪酶：水解三酰甘油酰基2、脂类的吸收部位：肠,8.1.2脂类的消化、吸收和运转,3

2、、脂类的转运,8.2脂肪的分解代谢,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，甘油一酯进一步由另一种酯酶水解成甘油和脂肪酸。,8.2.1脂肪的水解,返回,8.2.2甘油的分解,脂肪酸氧化的化学步骤可以分为三步：一是长链脂肪酸降解为两个碳原子单元，即乙酰CoA。二是乙酰CoA经过柠檬酸循环氧化成CO2。三是从还原的电子载体到线粒体呼吸链的电子传递。,8.2.3脂肪酸的氧化分解,8.2.3.1脂肪酸的-氧化,1、脂肪酸的活化脂酰CoA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

3、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。,2、穿膜（脂酰CoA进入线粒体）,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。,3、脂肪酸的氧化,长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的，每次氧化断去二碳单位的乙酰CoA，再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。,脂酰CoA的氧化反应过程如下：,（1）氧化脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化，在其和碳原子上脱氢，生成2反式烯脂酰CoA，该

4、脱氢反应的辅基为FAD。,（2）水化（水合反应）2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。,（3）氧化L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA，该反应的辅酶为NAD+。,（4）硫解在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoASH作用，硫解产生1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。,ATPCoASH,-2H(FAD),H2O,-2H(NAD+),CoASH,+,-C2,-C2,-C2,-C2,CH2,CH2,脂肪酸-氧化循环,脂肪酸氧化最终的产物为乙酰CoA、NADH和FADH2。假如

5、碳原子数为Cn的饱和脂肪酸进行氧化，则需要作（n/21）次循环才能完全分解为n/2个乙酰CoA，产生（n/21）个NADH和（n/21）个FADH2；生成的乙酰CoA通过TCA循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADH和FADH2则通过呼吸链传递电子生成ATP。至此可以生成的ATP数量为：,总结,以软脂酸（16C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：,-氧化的调节,（1）脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂酸生物合成的第一个前体丙二酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶，限制脂肪氧化。（2）NADH/NAD+比率高时，-羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。（3）乙酰CoA浓度高时；

6、可抑制硫解酶，抑制氧化（脂酰CoA有两条去路：氧化，合成甘油三酯）。,1、不饱和脂肪酸的分解（-氧化）一个不饱和双键烯脂酰CoA异构酶二个以上不饱和双键异构酶和还原酶,8.2.3.2脂肪酸的其它氧化分解方式,不饱和脂肪酸完全氧化生成CO2和H2O时提供的ATP少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。,动物体内约有1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸的双键都是顺式的，它们活化后进入-氧化时，生成顺烯脂酰CoA，此时需要烯脂酰CoA异构酶催化使其生成反烯脂酰CoA以便进一步反应。如果有两个或以上的双键则还需要2,4-二烯脂酰CoA还原酶催化再继续进行-氧化。,2、奇数

7、碳原子脂肪酸的分解羧化变位,少数奇数碳原子脂肪酸也可进入-氧化途径进行代谢。所不同在于偶数碳脂肪酸的最终产物为2分子乙酰CoA,而奇数碳为1分子丙酰CoA,和1分子乙酰CoA。,3、脂肪酸的-氧化,脂酸的位碳被氧化成羟基，产生-羟脂酸，进一步脱羧，氧化成为少一个碳原子的脂酸。由单氧化酶催化，需O2，Fe2+和抗坏血酸参加。,4、脂肪酸的-氧化,可以在碳链烷基端碳位上氧化成二羧酸,从两端开始-氧化。细胞色素作为电子载体参加作用。,进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。生成酮体参与代谢（动物体内）。脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏

8、及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。,8.2.4乙酰CoA的去路,A.2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA，并释放1分子的CoASH。B.乙酰乙酰CoA与另一分子乙酰CoA缩合成羟甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA），并释放1分子CoASH。C.HMGCoA在HMGCoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟丁酸脱氢酶作用下，生成-羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。,8.2.4.1肝脏中酮体的生成,酮体的危害：1、血液中出现大量丙酮，可引起中毒。2、血液中乙酰乙

9、酸和-羟丁酸过多，使得血液pH值降低，引起“酸中毒”。3、同时尿液中酮体增高。,“酮血症”“酮尿症”,肝脏是生成酮体的器官，但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（饥饿时）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。,8.2.4.2肝外组织酮体的分解,A.-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。B.乙酰乙酸在肌肉线粒体中经-酮脂酰CoA转移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。C.乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰Co

10、A进入三羧酸循环。D.丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。,(1)酮体易运输：长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载体。(2)易利用：脂肪酸活化后进入-氧化，每经4步反应才能生成一分子乙酰CoA，而乙酰乙酸活化后只需一步反应就可以生成两分子乙酰CoA，-羟丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步氧化反应。因此，可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。,8.2.4.3酮体的生物学意义,(3)节省葡萄糖供脑和红细胞利用：肝外组织利用酮体会生成大量的乙酰CoA，大量乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢

11、酶系活性，限制糖的利用。同时乙酰CoA还能激活丙酮酸羧化酶，促进糖异生。肝外组织利用酮体氧化供能，就减少了对葡萄糖的需求，以保证脑组织、红细胞对葡萄糖的需要。脑组织不能利用长链脂肪酸，但在饥饿时可利用酮体供能，饥饿5周时酮体供能可多达70%。,(4)肌肉组织利用酮体，可以抑制肌肉蛋白质的分解，防止蛋白质过多消耗，其作用机理尚不清楚。(5)酮体生成增多常见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病等情况下。低糖高脂饮食也可使酮体生成增多。,8.2.5脂肪代谢与糖代谢的关系,8.3脂肪的生物合成,8.3.1甘油的生物合成,合成脂肪所需要的L-磷酸甘油可通过以下途径生成：,生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在

12、高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰CoA。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物合成是在细胞液中进行，需要CO2和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。据证明：生物体首先合成饱和脂肪酸，通过脱氢、脱水等反应生成不饱和双键。,8.3.2脂肪酸的生物合成,细胞质中,部位：,饱和脂肪酸从头合成（16C以内）,乙酰CoA、NADPH、ATP,原料：,8.3.2.1饱和脂肪酸的生物合成,以软脂酸为例：,1、乙酰CoA的转运,HOOCCH2CO-SCoA+ADP+Pi丙二酸单酰CoA,ATP+HCO3+CH3CO-SCoA,乙酰CoA羧化酶,2

13、、乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA活化形式,上述过程在细胞液中进行，由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应，此酶为脂肪酸从头合成的限速酶。乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基：,乙酰-S-CoA,ACP-SH,乙酰转酰基酶,乙酰-S-ACP,ACP-SH,乙酰CoA羧化酶,丙二酸单酰-S-CoA,ATPADP,丙二酰转酰基酶,丙二酸单酰-S-ACP,3、合成过程,方向：甲基羧基,合成在ACP上进行,ACP,ACP,ACP,ACP,ACP,酮酰-ACP合酶,酮酰-ACP还原酶,羟酰-ACP脱水酶,烯酰-ACP还原酶,脂酰ACP,硫酯酶,脂肪酸+ACP-SH,4、脂酰ACP的水解,

14、+,硫酯酶,至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、再还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过6次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫酯酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。,脂肪酸合成途径与-氧化的异同比较,线粒体脂肪酸延长酶系以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合，恰恰是脂酸降解的逆途径。内质网脂肪酸延长酶系用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体，中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。,8.3.2.2脂肪