《生物化学》教学课件：12 脂质代谢

1、第12章 脂质代谢,龙中儿 生命科学学院,第12章 脂质代谢,脂质的消化、吸收和转运,脂肪的分解代谢,酮体的代谢,脂肪的合成代谢,膜脂的代谢,胆固醇的代谢,第一节 脂质的消化吸收和转运,脂质的消化,脂质的吸收,脂质的转运,脂质,脂肪,类脂,甘油三酯/三酯酰甘油,固醇及其酯,磷脂,糖脂,脂质是不溶于水而易溶于有机溶剂、并能为机体利用的一类有机化合物。,第一节 脂质的消化吸收和转运,一、脂质的消化,第一节 脂质的消化吸收和转运,一、脂质的消化,脂质不溶于水,在胆汁酸盐的作用下乳化成细小微团,第一节 脂质的消化吸收和转运,一、脂质的消化,胆汁和胰液均分泌进入十二指肠,是脂质消化的主要场所,第一节 脂

2、质的消化吸收和转运,一、脂质的消化,脂质的水解酶,脂肪酶,辅脂肪酶（colipase）,胆固醇酯酶,磷脂酶,第一节 脂质的消化吸收和转运,二、脂质的吸收,脂质的消化产物,游离脂肪酸,胆固醇,2-单酰甘油,甘油,磷脂（少量）,空肠、回肠黏膜的上皮细胞,前糜微粒 (含三脂酰甘油),乳糜微粒,细胞间液,小肠黏膜细胞,淋巴系统,血液,第一节 脂质的消化吸收和转运,三、脂质的转运,脂质在血浆中与蛋白质结合成复合体运输,游离脂肪酸与清蛋白结合运输,甘油三酯与胆固醇酯在体内与血浆中的一类特殊的运载蛋白载脂蛋白结合，以脂蛋白形式运输,第一节 脂质的消化吸收和转运,三、脂质的转运,第二节 脂肪的分解代谢,脂肪的

3、动员,甘油的命运,脂肪酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,一、脂质的动员,储存在动物脂肪组织中的甘油三酯在组织脂肪酶的作用下，逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血，供其他组织摄取和利用的过程。,肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素,第二节 脂肪的分解代谢,一、脂质的动员,肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素,脂解激素,抗脂解激素,第二节 脂肪的分解代谢,胰岛素、前列腺素E2,第二节 脂肪的分解代谢,二、甘油的命运,脂肪动员时释放出的甘油可直接溶于血浆而运输至肝、肾、肠等组织中,肝、肾、肠,糖代谢途径,脂肪组织和骨骼肌中的活性较低,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,1. 脂肪酸-氧化学说,1

4、904年德国化学家Knoop发现,2. 脂肪酸的活化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,细胞质中进行,脂酰CoA合成酶,2. 脂肪酸的活化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,脂酰CoA合成酶,存在于内质网和线粒体外膜,存在于线粒体基质中,可催化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸活化,可催化具有410个碳原子的中、短链脂肪酸的活化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,3. 脂酰CoA的转运,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,3. 脂酰CoA的转运,肉碱脂酰转移酶,肉碱脂酰转移酶,肉碱-脂酰肉缄转移酶,4. 脂酸的-氧化反应历程,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,脂酰基的

5、氧化,加水,脱氢,硫解,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,脂酰基的氧化,4. 脂酸的-氧化反应历程,反式2-烯脂酰CoA,脂酰CoA脱氢酶,加水,4. 脂酸的-氧化反应历程,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,烯脂酰CoA水合（化）酶,L(+)- -羟脂酰CoA,脱氢,4. 脂酸的-氧化反应历程,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,-羟脂酰CoA脱氢酶,-酮脂酰CoA,硫解,4. 脂酸的-氧化反应历程,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,硫解酶,4. 脂酸的-氧化反应历程,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,脂肪酸活化：-2ATP,一轮-氧化： 1FADH2，1NADH，

6、1乙酰CoA,5. 脂酸-氧化所产生的能量,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,(1.5ATP) (2.5ATP) (TCAcycle: 10ATP),问题：棕榈酸（i.e.软脂酸 C15H31COOH）彻底氧化产生多少ATP,6. 奇数碳原子脂酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,奇数FA,n CH3COSCoA,CH3CH2COSCoA,-OX,甲基丙二酸单酰CoA途径,或,-羟丙酸支路,6. 奇数碳原子脂酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,甲基丙二酸单酰CoA途径,丙酰CoA羧化酶,甲基丙二酸单酰CoA差向酶,甲基丙二酸单酰CoA变位酶,6. 奇数碳原子脂酸

7、的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,6. 奇数碳原子脂酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,-羟丙酸支路,TCA,第二节 脂肪的分解代谢,7. 不饱和脂酸的氧化,三、脂肪酸氧化,单不饱和脂酸的氧化,多不饱和脂酸的氧化,单不饱和脂酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,7. 不饱和脂酸的氧化,三、脂肪酸氧化,烯脂酰CoA异构酶,多不饱和脂酸的氧化,7. 不饱和脂酸的氧化,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,8. 脂酸的其他氧化途径,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,-氧化,-氧化,-氧化,首先在植物中观察到，后来在动物组织，特别是脑、肝组织中也存在-氧化。,要点,8.

8、 脂酸的其他氧化途径,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,存在,-氧化,8. 脂酸的其他氧化途径,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,意义,带甲基的支链FA、奇数FA或过长的长链FA,例:,叶绿素,叶绿醇,氧化,植烷酸 （带甲基的支链FA）,降植烷酸,第二节 脂肪的分解代谢,三、脂肪酸氧化,8. 脂酸的其他氧化途径,-氧化,CH3(CH2)9COOH,HOH2C(CH2)9COOH,- 2H,OHC(CH2)9COOH,- 2H,HOOC(CH2)9COOH,脂肪,甘油,脂酸,按糖分解代谢进行,有不同的代谢途径 （其中最重要的是-OX）,产生大量 CH3COSCoA,彻底氧化,第二节

9、脂肪的分解代谢,四、小结,合成酮体,合成脂酸,合成固醇,第三节 酮体的代谢,酮体的概念,酮体的生成,酮体的氧化,酮体生成的生理和病理意义,第三节 酮体的代谢,一、酮体的概念,肝细胞中脂肪酸氧化产生的中间产物丙酮、乙酰乙酸和-羟基丁酸三种物质统称为酮体,第三节 酮体的代谢,二、酮体的生成,乙酰辅酶A乙酰转移酶 （硫解酶）,HMG-CoA合酶,HMG-CoA裂解酶,第三节 酮体的代谢,二、酮体的生成,-羟基丁酸脱氢酶,乙酰乙酸脱羧酶,第三节 酮体的代谢,二、酮体的生成,肝脏线粒体内含有各种合成酮体的酶 （尤其是HMG-CoA合酶）,合成酮体是肝特有的功能,第三节 酮体的代谢,三、酮体的氧化,酮体在

10、肝脏合成,肝内酮体氧化的酶活性很弱,酮体透出细胞膜,肝外组织,氧化（利用）,血循环,酮体氧化的过程,第三节 酮体的代谢,三、酮体的氧化,-羟基丁酸脱氢酶,硫解酶,-酮脂酰CoA转移酶,第三节 酮体的代谢,三、酮体的氧化,呼吸或随尿排出,丙酮酸或乳酸,氧化分解或异生为葡萄糖,第三节 酮体的代谢,四、酮体生成的生理或病理意义,第四节 脂肪的生物合成,脂肪酸的生物合成,甘油三酯的合成,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,动物体内的脂肪酸来源,机体自身合成，主要以脂肪的形式储存在脂肪组织,从食物中摄取,饱和脂肪酸和某些（多）不饱和脂肪酸,必需脂肪酸：,动物机体自身不能合成，需从植物油中摄取的

11、脂肪酸,植物和微生物体内的脂肪酸主要依赖自身合成,亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,1. 脂肪酸合成的场所,动物体内脂肪酸合成的主要场所是肝脏和脂肪组织。,细胞内合成脂肪酸的场所主要在线粒体外，由胞液中的脂肪酸合成酶系催化合成,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,2. 脂肪酸合成的原材料,乙酰辅酶A,ATP,NADPH,HCO3-,Mn2+,脂肪酸合成酶系（脂肪酸合酶）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,3. 乙酰CoA的跨膜转运,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,3. 乙酰CoA的跨膜转运,柠檬酸丙酮酸循环,第四节 脂

12、肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,4. NADPH的来源,主要来源为磷酸戊糖途径,苹果酸氧化脱羧产生,柠檬酸丙酮酸循环过程中产生,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,5. 脂肪酸合成酶系,1分子无酶活性的载体（蛋白）,6个活性酶,脂肪酸合成最少需要,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,5. 脂肪酸合成酶系,例如：大肠杆菌细胞胞浆中的脂肪酸合酶,乙酰CoAACP转酰基酶（AT）,-酮脂酰ACP合酶（ KS）,丙二酰CoAACP转酰基酶 （MT）,-酮脂酰ACP还原酶 （KR）,-羟脂酰ACP脱水酶 （HD）,烯脂酰ACP还原酶（ER）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生

13、物合成,5. 脂肪酸合成酶系,酰基载体蛋白：,ACP的磷酸泛酰巯基乙胺基,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,软脂酸中碳原子的来源：,CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH,乙酰CoA,丙二酸单酰CoA,起始物（引物）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,丙二酸单酰CoA的形成,乙酰（脂酰）基转移反应,丙二酰基转移反应,缩合反应,还原反应,脱水反应,再还原反应,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,丙二酸单酰CoA的形成,乙酰CoA羧化酶,第四节 脂肪的

14、生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,丙二酸单酰CoA的形成,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,乙酰（脂酰）基转移反应,乙酰（脂酰）转移酶,-酮脂酰ACP合酶（KS）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,丙二酰基转移反应,丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶 （MT）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,缩合反应,-酮脂酰ACP合酶 （KS）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,还原反

15、应,-酮脂酰ACP还原酶 （KR）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,脱水反应,-羟脂酰ACP脱水酶 （HD）,反2-烯丁酰-S-ACP,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,再还原反应,烯脂酰ACP还原酶 （ER）,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,启动,装载,缩合,加氢,脱水,加氢,经7轮cycle合成了软脂酰-S-ACP,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,CH3(CH2)14CO-S-ACP,6. 胞浆中饱和脂酸的生物合成历程,CH3(C

16、H2)14COOH +ACP-SH,CH3(CH2)14COSCoA +ACP-SH,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,7. 胞浆中饱和脂酸生物合成总反应式,以软脂酸为例 :,CH3(CH2)14COOH+7CO2+8CoASH,CH3COSCoA+7HOOCCH2COSCoA+ 14NADPH + 14H+,脂酸的合成：,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,8. 胞浆中饱和脂酸的生物合成总结,启动,装载（丙二酸单酰基的转移）,缩合,还原,脱水,还原,8. 胞浆中饱和脂酸的生物合成总结,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,乙酰CoAACP转酰基酶 （AT） -酮

17、脂酰ACP合酶 （KS） 丙二酰CoAACP转酰基酶（ MT） -酮脂酰ACP还原酶（ KR） -羟脂酰ACP脱水酶 （HD） 烯脂酰ACP还原酶（ER）,8. 胞浆中饱和脂酸的生物合成总结,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,乙酰CoAACP转酰基酶 （AT） -酮脂酰ACP合酶 （KS） 丙二酰CoAACP转酰基酶（ MT） -酮脂酰ACP还原酶（ KR） -羟脂酰ACP脱水酶 （HD） 烯脂酰ACP还原酶（ER）,8. 胞浆中饱和脂酸的生物合成总结,ACPSH ：ACP磷酸泛酰巯基乙胺上的SH（中央巯基）,CysSH：-酮脂酰ACP合酶上半胱氨酸的SH（外围巯基）,第四节 脂肪

18、的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,8. 胞浆中饱和脂酸的生物合成总结,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,脂酸合成和脂酸降解的比较,9. 脂酸碳链的延伸,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,-酮脂酰ACP合成酶,接受14碳脂酰基的活力较强，但不能接受更长碳链的脂酰基,更长碳链的脂肪酸是对16C脂肪酸的加工，使其碳链延长,线粒体脂肪酸碳链延长酶系,内质网脂肪酸碳链延长酶系,9. 脂酸碳链的延伸,线粒体酶系延长脂酸的途径,基本上是-氧化的逆转,脂酰CoA的 -OX,线粒体酶系延长脂酸,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,9. 脂酸碳链的延伸,线粒体酶系延长脂酸的途径,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,9. 脂酸碳链的延伸,内质网酶系延长脂酸的途径,可延长饱和FA，也可延长不饱和FA,引物：脂酰CoA,2C单位：来自丙二酸单酰CoA,载体：CoA,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,9. 脂酸碳链的延长,第四节 脂肪的生物合成,一、脂肪酸的生物合成,10. 不饱和脂酸的合成,重要的不饱和脂酸,一个双键（单不饱和）的脂酸,油酸（十八碳-烯酸），18:1 9,二个、三个、四个双键（多不饱和）的脂酸,亚油酸（十八碳二烯酸），18:2 9,12,亚麻酸（十八碳三