第09章脂类代谢(化学系).ppt

1、第九章,脂类代谢 Metabolism of Lipids,第一节,概述 Introduction,一、脂类的一般概念 1.脂类（lipids）亦称脂质 2.分类 简单脂质甘油三酯（脂肪）、甘油二酯 甘油单酯和蜡等 复合脂质磷脂、鞘脂、糖脂 异戊二烯类脂质萜类、类固醇及其衍生物,甘油三脂,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,甘油,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,3.脂类的功能： (1)储存能量、防止热量散失：脂肪 (2)供能：脂肪 39kj/g (3)生物膜的组分：磷脂、鞘脂、胆固醇等 (4)其他： 胆固醇：转变为类固醇激素、维生素D3、胆汁酸盐等。 磷脂酰肌醇：第

2、二信使。,必需脂肪酸： 必需脂肪酸是指动物机体不能自身合成，必需从食物摄取的多不饱和脂肪酸。包括亚油酸(18:29,12)、亚麻酸(18:39,12,15)和花生四烯酸(20:45,8,11,14)等。,A grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada.,二、脂类的消化吸收：,第二节,脂肪的分解代谢,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),一、体内甘油三酯的分解代谢,脂肪酶,脂解激素 能促进脂肪动员的激素

3、，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)及促甲状腺激素(thyroid-stimulating hormone, TSH)等。,对抗脂解激素因子 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HSLb(有活性),TG,甘油二酯 （DG）,甘油一酯,甘 油,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,二、甘油的代谢,在肝脏进行 磷酸二羟丙酮可异生为糖或进行有氧氧化。,甘油激酶,磷酸甘油 脱氢酶,甘油,三、脂肪酸的分解代谢,（一）脂肪酸的转运

4、 1.组织间的转运,2.进入线粒体的转运 (1)脂肪酸的活化脂酰CoA的生成:线粒体外 进行.,脂酰CoA 合成酶,脂酰腺苷酸,(2)转运机制 需肉碱（carnitine, L-羟-三甲氨基丁酸)的转运:,由肉碱脂酰转移酶(关键酶）、和肉碱脂酰肉碱转位酶催化。,（二）饱和脂肪酸的-氧化 1.-氧化的发现: 1904年，Franz Knoop提出脂肪酸的-氧化学说。,2. -氧化的过程,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,肉碱转运载体,线粒体膜,3.能量生成： 以软脂酸（16C）为例： 7次-氧化,产生 (1)7 FADH271.5

5、 = 10.5 ATP (2)7 (NADH+H+) 72.5 17.5 ATP (3) 8 CH3COSCoA8 10 = 80 ATP 总计 108 ATP. 净生成: 1082 106 ATP,四、酮体的代谢,酮体(ketone bodies)的概念 酮体是指乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮的统称,为脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物。,丙酮,乙酰乙酸,-羟丁酸,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1. 酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,

6、CoASH,琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）,乙酰乙酰CoA硫激酶 （肾、心和脑的线粒体）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）,2.酮体的利用：,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,3.酮体生成的生理意义： (1)为肝输出能源的一种形式； (2)为肌肉、脑组织的重要能源，长期饥饿时尤其如此。,第三节,脂肪的合成代谢,一、脂肪酸的生物合成,（一）饱和脂肪酸的合成 *部位： 肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺和 脂肪组织的胞液。 *原料：

7、乙酰CoA（主要来自糖代谢）、 CO2 、 ATP、NADPHH和Mn2。,线 粒 体 膜,胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,苹果酸,乙酰CoA的转运柠檬酸-丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle),1.丙二酸单酰CoA的合成： 由乙酰CoA羧化酶(关键酶)催化，辅酶为生物素。,2.脂肪酸合成,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。,各种生物合成脂酸的过程基本相似。,* 软脂酸合成酶,大肠杆菌由7种酶蛋白构成多酶体系 脂肪酰基转移酶（AT） 丙二酰CoA酰基转移酶（MT） 酮脂肪酰合成酶

8、（KS） 酮脂肪酰还原酶（KR） 羟脂酰基脱水酶（DH） ,-脂烯酰还原酶（ER） 硫酯酶（TE）,高等动物 7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体。,AT（脂酰 转移酶）,MT（丙二酰 转酰基酶）,（1）底物进入,（2）合成步骤： 缩合： 由-酮酯酰合成酶（ -ketoacyl synthase, KS） 催化。,还原： 由-酮酯酰还原酶（ -ketoacyl reductase, KR）催化。,脱水： 由脱水酶（

9、dehydratase， DH）催化。,还原： 由,-稀酯酰 还原酶（ ,enoy reductase, ER）催 化。,* 转 位：,丁酰基由ACP转移至 Cys（KS上）,经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终在硫酯酶的作用下释出软酯酸。,(3)脂肪酸的延长： 部位： 内质网膜的胞质一侧。 原料： 丙二酸单酰CoA。 过程： 与软脂酸合成途径相同，但酰基载体为辅酶A。,调节：,（二）不饱和脂酸的合成,动物：有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。,植物：有9、12、15 去饱和酶,二、甘油三酯的合成 部位： 肝（最强）、脂肪组织和

10、小肠。 原料： 1.glucose脂肪酸、甘油。 2.食物脂肪脂肪酸。 基本过程：,甘油二酯途径,* 3-磷酸甘油主要来自糖代谢：,甘油激酶 （肝、肾）,3-磷酸甘油脱氢酶,第四节,磷脂和鞘脂的代谢,一、磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,分类 （1）磷脂酰胆碱（卵磷脂）：,（2）磷脂酰乙醇胺：,（3）磷脂酰丝氨酸：,（4）磷脂酰肌醇：,磷脂酶 (phospholipase , PL),甘油磷脂的分解代谢：,溶血磷脂2,

11、溶血磷脂1,甘油磷脂的合成代谢：,1. CDP-甘油二酯合成途径:见于原核生物 （1）CDP-甘油二酯的合成:,磷脂酸,（2）磷脂酰Ser的合成：,（3）磷脂酰肌醇的合成：,甘油二酯的生成：,2.甘油二酯合成途径： 见于哺乳动物肝细胞,溶血磷脂酸,磷脂酸,磷脂酰胆碱 的合成：,胆碱,3.甘油磷脂间的 相互转变：,三、鞘脂的代谢 结构： 鞘脂(sphingolipid)是指含鞘氨醇（sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。 鞘磷脂含磷酸胆碱 鞘脂 鞘糖脂含糖基。,1.鞘氨醇与二氢鞘氨醇的结构:,神经酰胺,鞘磷脂,葡萄糖 脑苷脂,乳糖神经酰胺,神经节苷脂,Glc葡萄糖 Gal半乳糖,Neu5A

12、c 唾液酸,GalNAc 乙酰半乳糖胺,2. 鞘脂 和糖脂的结构：,合成过程,二氢鞘氨醇,Glc-葡萄糖,鞘脂的 分解： 1.过程：,N-乙酰氨 基己糖酶A,Gal-半乳糖,Glc-葡萄糖,GalNAc-N-乙酰半乳糖胺,Neu5AC唾液酸,2.泰萨氏幼年黑朦白痴症（Tay-Sachs disease ）： (1) A 1-year-old infant with Tay-Sachs disease. (2) Electron micrograph of a portion of an affected brain cell, showing the abnormal ganglioside

13、deposits in the lysosomes.,第五节,胆固醇的代谢,一、胆固醇的生物合成,胆固醇的生物 合成分为四个 阶段：,二羟甲基戊酸,异戊烯焦磷酸,鲨烯,1.二羟甲基戊酸 （MVA）的生 成：,HMG-CoA还原 酶（关键酶,内质网）,硫解酶 （胞液）,HMG-CoA合 酶（胞液）,2.异戊烯醇焦磷 酸酯（IPP）的 生成：,3.鲨烯（Squalene）的生成：,异戊二烯 基转移酶,焦磷酸 牻牛儿酯,4.胆固醇 的生成：,麦角固醇,豆固醇,羊毛固醇,胆固醇酯 的生成：,胆固醇合成的调节：,二、胆固醇的去路,长醇,叶绿醇,类胡罗卜素,合成胆汁酸：,胆酰CoA,牛磺胆酸,鹅脱氧 胆酰CoA,石胆酸,甘氨胆酸,脱氧胆酸,衍生为维生素D3：,孕烯醇酮,孕酮,睾丸酮,雌二醇,皮质醇,