07脂类代谢.2010.11.23.1946

1、7 脂类代谢,7.1 概述 7.2 脂肪的分解代谢（脂肪酸-氧化） 7.3 脂肪的合成代谢（脂肪酸从头合成） 7.4 类脂代谢（磷脂代谢、胆固醇代谢） 7.5 血浆脂蛋白代谢 7.6 脂类代谢紊乱 7.7 与脂类代谢有关的疾病,7.1.1 脂类的主要生理功能 良好的能源 细胞质和细胞膜的重要组分 溶解必需脂肪酸、脂溶性维生素等 防止机械损伤与防止热量散失 与细胞识别、免疫有密切关系 增加饱腹感（在胃内停留时间较长，不易感到饥饿）,7.1 糖与生命活动的关系,7.1.2 脂的消化、吸收和转运 （1） 脂类的消化（十二指肠） 胰腺分泌的脂类水解酶： 三酰甘油脂肪酶（水解三酰甘油C1、C3酯键） 磷

2、脂酶A2（水解磷脂，产生溶血磷酸和脂肪酸） 胆固醇脂酶（水解胆固醇酯，产生胆固醇和脂肪酸） 辅脂酶（Colipase）（和胆汁共同激活胰脏分泌的脂肪酶原）,（2） 脂类的吸收 甘油单脂、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂可与胆汁酸乳化成混合微团（20nm），被肠粘膜的拄状表面细胞吸收。 被吸收的脂类，在柱状细胞中重新合成甘油三酯，结合上蛋白质、磷酯、胆固醇，形成乳糜微粒（CM），经胞吐排至细胞外，再经淋巴系统进入血液。,贮脂的动用 皮下脂肪在脂肪酶作用下分解，脂肪酸经血 浆白蛋白运输至各组织细胞中。 促进： 肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素。 抑制： 胰岛素,7.2 脂肪的分解代谢 7.2.1 脂肪

3、的酶促水解 组织中有三种脂肪酶，分步将甘油三酯水解成甘油二酯、甘油单酯，最终产生3分子脂肪酸和1分子甘油。 三种酶：脂肪酶（限速酶）、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶。,图 甘油三酯的水解-1,图 甘油三酯的水解-2,7.2.2 甘油的分解代谢 在脂肪细胞中，没有甘油激酶，无法利用脂 解产生的甘油。 甘油进入血液，转运至肝脏后才能被甘油激 酶磷酸化，生成3-磷酸甘油，再经磷酸甘油脱氢 酶氧化成磷酸二羟丙酮，进入糖酵解途径或糖异生途径。,甘油代谢生成的磷酸二羟丙酮将脂代谢与糖代谢联系起来。 作业：1分子甘油彻底氧化分解产生多少个ATP ？,7.2.3 脂肪酸的分解代谢 氧化概念 饱和脂肪酸在一系列

4、酶的作用下，羧基端的位C原子发生氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化.,R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH,实验证据： 1904年，Franz Knoop。 实验前提：已知动物体内不能降解苯环 用苯基标记含奇数碳原子的脂肪酸，喂饲动物， 尿中是苯甲酸衍生物马尿酸。 用苯基标记含隅数碳原子的脂肪酸，喂饲动物， 尿中是苯乙酸衍生物苯乙尿酸。 结论：脂肪酸的氧化是从羧基端-碳原子开始，每次分解出一个二碳片断，故称为脂肪酸氧化。,7.2.3.1 脂肪酸的活化 长链脂肪酸首先在胞质中被活化，形成

5、脂酰CoA，然后进入线粒体或在其它细胞器中进行氧化。 在脂酰CoA合成酶(硫激酶)催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：,总反应式：,7.2.3.2 脂肪酸转入线粒体 （以脂酰肉碱形式转运至线粒体内）。,长链脂肪酸活化在胞质中进行，而-氧化发生在线粒体基质中，脂酰CoA（10C以上）不能进入线粒体，需特殊的 转运机制来帮助跨膜。 酰基肉碱载体（-羟基-三甲基氨基丁酸 ）以脂酰肉碱形式将脂酰CoA转运至线粒体内。,*,线粒体外膜：肉碱脂酰转移酶（限速酶）催化，脂酰CoA将脂酰基转移给肉碱的羟基，生成脂酰肉碱。 线粒体内膜： 肉碱/脂酰肉碱移位酶将脂酰肉碱移入线粒体内，并将肉碱移出线

6、粒体。 线粒体内膜: 肉碱脂酰转移酶催化，使脂酰基又转移给CoA，生成脂酰CoA和游离肉碱。,7.2.3.3 线粒体内的-氧化过程 脂酰CoA脱氢生成-反式烯脂酰CoA（脱氢） 脂酰CoA脱氢酶，以FAD为辅基。,2反式烯脂酰CoA水化生成L-羟脂酰CoA（水化） -烯脂酰CoA水化酶。,L-羟脂酰CoA脱氢生成-酮脂酰CoA（再脱氢） L-羟脂酸CoA脱氢酶，辅酶为NAD。,-酮脂酰CoA硫解 (硫解) 酮脂酰硫解酶 生成乙酰CoA和（n-2）脂酰CoA。,*,以16C的软脂酸为例,脂肪酸-氧化小结 （1）脂肪酸-氧化时仅需活化一次，消耗两个 高能键相当于2 个ATP，生成脂酰CoA 。 （

7、2）长链脂肪酸由线粒体外的脂酰CoA合成酶活 化，经肉碱运到线粒内；中、短链脂肪酸 直接进入线粒体，由线粒体内的脂酰CoA合 成酶活化。 （3）-氧化包括脱氢、水化、再脱氢、硫解4个 重复步骤。,7.2.3.4 脂肪酸-氧化过程中的能量变化（以16C的软脂酸为例） 活化消耗2ATP，生成软脂酰CoA（胞质中） 脂酰CoA脱氢，FADH2产生1.5 ATP。 -羟脂酰CoA脱氢，NADH产生2.5 ATP。 -酮脂酰CoA硫解：乙酰CoA TCA，10 ATP (n-2)脂酰CoA 第二轮氧化 经过7次循环，产生7个NADH，7个FADH2， 8分子乙酰COA。 活化消耗： 2ATP 氧化产生：

8、 7（1.5 + 2.5）ATP 28 8个乙酰CoA： 810 ATP 80 净生成： 108 2106 ATP,-氧化的调节 脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤，长链脂 肪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 肪酸氧化。 NADH/NAD+比率高时，-羟脂酰CoA脱氢酶受抑制。 乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，抑制氧化。,7.2.3.5 奇数碳脂肪酸的-氧化 先经-氧化途径，得到乙酰CoA和丙酰CoA 丙酰CoA在羧化酶和变位酶催化下转化成琥珀酰CoA，进入TCA。 动物体内存在这条途径，因此，在动物肝脏中奇 数碳脂肪酸最终能够异生为糖。,7.2

9、.4 酮体代谢 在动物肌肉中乙酰COA可以进入TCA； 在动物肝、肾脏线粒体内乙酰CoA可以生成丙酮、乙酰乙酸、D-羟丁酸，这三种物质称酮体。 注意：酮体的三种化合物中D-羟丁酸不是酮。,7.2.4.1 酮体的生成（肝、肾细胞的线粒体内） 肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径（生成 酮或进入TCA ），主要取决于草酰乙酸的可利用 性。 饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生葡萄糖。只有少量乙酰CoA进入TCA，大多数 乙酰CoA用于合成酮体。 酮体的生成过程：,1、2乙酰-CoA 乙酰乙酰-CoA 2、乙酰乙酰-CoA 乙酰-CoA HMG-CoA 3、 HMG-CoA 乙酰-CoA+乙酰乙

10、酸 HMG-CoA：-羟-甲基戊二酸单酰-CoA,7.2.4.2 酮体的分解 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，酮体在肝外组织（如心肌、脑等）中作为能源物质进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。,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,乙酰乙酰CoA被硫解酶裂解成乙酰CoA进入三羧酸循环。 -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进入TCA。 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。,7.2.4.3 酮体生成的意义 酮体是肝输出能量的一种形式，生成酮体的 目的是将肝中脂肪酸氧化产生的

11、大量的乙酰CoA 转移出去。 酮体分子小，溶于水，能通过血脑屏障及肌 肉毛细管壁。脑组织细胞不能氧化脂肪酸，但能 利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以 代替葡萄糖，成为脑及肌肉的重要能源。 酮体生成过量及危害（P161）,7.3 脂肪的合成代谢 7.3.1 甘油的生物合成 （P161 略） 7.3.2 脂肪酸的合成 脂肪酸合成不是脂肪酸分解步骤（-氧化）的简单逆过程。 从头合成（乙酰CoA） 在胞质中（16碳以下） 延长途径 在线粒体或微粒体中（延长酶系）,饱和脂肪酸的从头合成 乙酰CoA是脂肪酸合成的起始（引）物， 丙二酸单酰CoA是链的延长中2C供体。 合成的原料：乙酰CoA（糖酵解

12、、 -氧化、aa氧化） NADPH（ 40%磷酸戊糖途径、 60%苹果酸酶反应） ATP和HCO3-,（1）. 乙酰CoA的转运（线粒体细胞质） 乙酰CoA的来源： EMP 丙酮酸 乙酰CoA 脂肪酸氧化 乙酰CoA 氨基酸氧化 乙酰CoA 转运方式： 柠檬酸-丙酮酸循环,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,H2O ATP CO2,乙酰CoA,丙酮酸羧化酶,线粒体内膜,线粒体基质,胞液,三羧酸载体,柠檬酸,草酰乙酸,乙酰CoA,柠檬酸裂解酶,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,NAD+,NADP+,NADPH+H+,CO2,脂肪酸合成,苹果酸酶,苹果酸,糖酵解,苹果酸脱氢酶,苹果酸脱氢酶,（2）.丙二酸单酰

13、CoA的生成（供体活化） 乙酰CoA羧化酶：是脂肪酸合成的限速酶，不可逆。 辅基是生物素 别构酶：柠檬酸激活，脂肪酸抑制。,（3）脂肪酸合成酶复合体： E.coli，6种酶和1种脂酰基载体蛋白（ACP）。 4-磷酸泛酰巯基乙胺是ACP的组成和活性部位。 脂肪酸合成过程中， ACP辅基上的-SH基以共价键与脂酰基相连。ACP辅基就象一个“摇臂”，携带脂酰基由一个酶转到另一个酶的活性位点上。,脂肪酸合成酶复合体结构示意图 6种酶和1种脂酰基载体蛋白（ACP),AT :ACP转酰基酶 KS:-酮脂酰ACP合酶 MT:丙二酸单酰ACP-转移酶 KR:-酮脂酰ACP还原酶 HD:羟脂酰-ACP脱水酶 E

14、R:烯脂酰-ACP还原酶,（1）启动反应 （priming） 乙酰-CoA : ACP转酰基酶（AT） -酮脂酰ACP合酶（KS）,4.脂肪酸从头合成步骤,乙酰-CoA : ACP 转酰基酶（AT） -酮脂酰ACP合酶（KS）,（2）装载（loading） 丙二酸单酰ACP-转移酶（MT） 生成丙二酸单酰-S-ACP。,丙二酸单酰基与ACP相连。 乙酰基 (脂酰基)与-酮脂酰-ACP合成酶（KS）相连。 为下一步缩合准备了两个底物。,（3）缩合反应（condensation） -酮脂酰ACP合成酶（KS）,释放的CO2来自形成丙二酸单酰CoA时所羧化的HCO3-,乙酰乙酰-S-ACP,（4）还

15、原反应（reduction，第一次) -酮脂酰ACP还原酶（KR）/ NADPH 生成D-羟丁（脂）酰-ACP。,（5）脱水反应 (dehydration) 羟脂酰-ACP脱水酶（HD） 生成-烯丁（脂）酰-S-ACP。,（6）还原反应 (reduction，第二次） 烯脂酰-ACP还原酶（ER）/ NADPH 形成了多2个C的丁酰-ACP或脂酰-ACP。,第二次循环,以软脂酸为例： 由乙酰-CoA合成软脂酸的总反应： 8乙酰CoA + 14NADPH + 14H+ + 7ATP + H2O 软脂酸 + 8CoASH + 14NADP+ + 7ADP + 7Pi 7ATP用于合成7个丙二酸单酰

16、CoA。1个乙酰CoA起始。 7次循环，每1次循环有2次还原反应（14NADPH）。 耗能：14NADPH，7ATP 14 2.5 + 7 = 42 ATP,奇数碳原子饱和脂肪酸合成是怎样的呢？,奇数碳原子饱和脂肪酸合成是以丙二酸单酰ACP为起始引物，逐加的二碳也是以丙二酸单酰ACP作为供体。 多数生物仅限于形成软脂酸（16C）。-酮脂酰ACP合成酶不能接受16C脂酰基。,5.延长阶段（在线粒体和微粒体中进行） 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。 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

17、过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。,6. 脂肪酸氧化与合成途径的比较 自行总结下（5 min）,二、甘油三酯的合成 动物肝脏、脂肪组织及小肠粘膜细胞中合成大量的三脂酰甘油，植物也能大量合成三脂酰甘油，微生物合成较少。 合成原料：3-磷酸甘油和脂酰CoA（酰基转移酶） 3-磷酸甘油的来源： 磷酸二羟丙酮(糖酵解产物)还原生成3-磷酸甘油 甘油磷酸化（甘油激酶，只在肝脏中有。）,脂肪代谢的主要途径,总结,三、脂代谢与糖代谢的关系 1.甘油磷酸二羟丙酮糖异生 糖磷酸二羟丙酮甘油甘油脂 2.植物及微生物 脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖异生 3.动物 奇数碳脂肪酸丙酰CoA琥珀酰CoA糖异生 糖乙酰CoA脂

18、肪酸,7.4 类脂代谢 7.4.1磷脂合成代谢 磷脂是生物膜的重要组成成分。 人类获得磷脂的方式： 食物 自行合成肝脏是磷脂合成最活跃的器官。 从头合成：丝氨酸胆胺胆碱卵磷脂（脑磷脂）,7.4.2 胆固醇代谢 合成代谢 体内胆固醇主要由机体内源合成，每日1g左右，多于普通膳食中胆固醇的吸收量。 肝脏合成作用最强，占7080%；其次是小肠，约10%。 碳原子全部来源于乙酰CoA（自己看，不作要求）,分解代谢： 转变成胆汁酸，7580%的胆固醇在肝脏中转变为胆酸，胆酸再与甘氨酸或牛磺酸结合成胆汁酸。（消胆胺的作用机理抑制胆酸的重吸收、一般95%胆盐循环回到肝脏） 转变成类固醇激素 转变成7-脱氢胆固醇，在紫外线照射后生成维生素D，促进钙磷的吸收和骨骼钙化。 直接由肠道排出胆道阻塞，血中胆固醇含量会显著升高，胆汁中胆固醇含量过高，胆固醇容易结晶沉淀，导致胆结石。,7.5 血浆脂蛋白代谢 7.5.1 血浆脂蛋白的分类及组成（脂类化学中提过）按密度分类