第七章 脂类代谢1.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七章 脂类代谢,第一节,生物体内的脂类,第二节,脂肪的分解代谢,第三节,脂肪的生物合成,第一节 生物体内的脂类,一、概念及分类,（一）,脂类的定义：,脂类（,lipid）,亦译为脂质或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。,（二）脂类,单纯脂,复合脂,衍生脂类,脂酰甘油酯（最丰富的为,甘油三酯,、,三酰甘油),蜡（16-16,C,以上的长链脂肪酸和,16-30,C,的一元醇或固醇）,磷脂（磷酸和含氮碱）,糖脂（糖）,硫脂（硫酸）,萜类：天然色素、香精油、天然橡胶,固醇类：固醇（甾醇、性激素、,肾上腺皮质激素）,其他脂类：维生素,A、D、E、K,等。,O=,CH,2,O CR,1,O=,R,2,COCH,CH,2,O CR,3,O=,R,1、,R,2、,R,3,可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，,R,2,多是不饱和的。,重要脂类：甘油三酯,甘 油 三 酯,甘 油 磷 脂,CH,R,2,C,CH,P,CH,2,P,-,X,C,R,1,X,=H,磷脂酸,（,PA）,X,=CH,2,CH,2,N,+,(CH,3,),3,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,（,PC,）,X,=CH,2,CH,NH,2,磷脂酰丝氨酸（脑磷脂）,（,PS）,COOH,X=-CH,2,-CH,2,-NH,3,+,磷脂酰乙醇胺,（脑磷脂）（,PE）,X=,甘油 磷脂酰甘油（,PG）,X=,肌酸 磷脂酰肌酸（,PI）,o,o,o,o,o,o,CH,2,O,O,1,、供能和贮能,2,、参与细胞膜组成,3,、转变为生理活性分子,4,、抗寒、固定内脏,5,、促脂溶性维生素的吸收,二、生理功能,第二节 脂肪的分解代谢,一、脂肪,脂肪酶,甘油,+,脂肪酸,CH,2,-O-C-R,1,R,2,-C-O-CH,CH,2,OH,-,-,CH,2,-O-C-R,1,R,2,-C-O-CH,CH,2,-O-C-R,3,O=,O=,O=,H,2,O,R,3,COOH,三酰甘油脂肪酶,O=,O=,-,-,-,CH,2,OH,HCOH,CH,2,OH,CH,2,OH,R,2,-C-O-CH,CH,2,OH,O=,-,-,H,2,O,R,1,COOH,二酰甘油脂肪酶,H,2,O,R,2,COOH,单酰甘油脂肪酶,-,-,限速步骤，磷酸化的,脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在,于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。,二、甘油的分解,CH,2,OH,CH,CH,2,OH,HO,甘油,ATP,ADP,甘油激酶,CH,2,OH,C,H,CH,2,O,H,O,3-,磷酸甘油,P,磷酸二羟丙酮,CH,2,OH,C,CH,2,O,O,P,NADH+H,+,NAD,+,磷酸甘油脱氢酶,葡萄糖,3-,磷酸甘油醛,CHO,CH,CH,2,O,HO,P,磷酸丙糖异构酶,糖异生,EMP,与有氧氧化,CO,2,三、脂肪酸的分解代谢,脂肪酸,饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸,脂肪酸的分解代谢,-,氧化,-,氧化,-,氧化,（一）脂肪酸的,-,氧化,1,、,Knoop,实验,b,a,b,a,结论：,1,）,FA,的分解氧化是从羧基端,-,碳原子开始,2,）碳链逐次断裂，,2,个,2,个分解,2,、,-,氧化的过程,（,1,）概念,脂肪酸分解氧化时，首先,-,碳原子被氧化，,-,碳,与,-,碳原子间的键断裂，每次分解出一分子乙酰,CoA,和比原来少两个碳原子的脂酰,CoA,的过程，称为脂肪酸的,-,氧化。,（,2,）场所：,线粒体基质,（,3,）过程,脂肪酸的活化,脂酰,CoA,的转运,-,氧化：脱氢、水合、再脱氢、硫解,脂酰,CoA,合成酶,位于内质网和线粒体外膜上,在胞液中转变为脂酰,CoA,消耗,2,个高能键。,RCO,OH,脂肪酸,+,CoAS,H,脂酰,CoA,合成酶,RCOSCoA,脂酰,CoA,ATP,AMP+,PPi,H,2,O,2Pi,脂肪酸的活化,脂酰,COA,的转运,肉碱脂酰转移酶,I,（关键酶）,肉碱脂酰转移酶,II,（内侧）,脂酰肉碱转移酶,脂酰肉碱转移酶,脂酰,CoA,的,-,氧化过程,烯脂酰,CoA,水合酶,重复,烯脂酰,CoA,-L-,羟脂酰,CoA,-,酮脂酰,CoA,脂酰,CoA,n/2-1,次,-,氧化，生成,n/2,乙酰,CoA,+,（,n/2-1,）（,FADH,2,+NADH+H,+,）,需要一次活化，此过程消耗,1,个,ATP,分子的,2,个高能键，其活化在胞质脂酰,-,CoA,合成酶的催化下完成。,活化的长链脂酰,-,CoA,需经肉毒碱携带，并在肉毒碱脂酰转移酶的作用下进入线粒体。,肉碱脂酰转移酶,I,是限速酶，受,丙二酸单酰,CoA,的,强烈抑制。,脂肪酸,-,氧化的酶都在线粒体内。包括脱氢、水化、脱氢、硫解,4,个步骤。,每经过一次,-,氧化有两次脱氢过程和消耗,1,分子,H,2,O,，生成,1,分子,FADH,2,和,1,分子,NADH+H,+,。,（,4,）,-,氧化作用的特点,（,5,）脂肪酸彻底氧化的能量计算,软脂酸（16碳）为例：,C,16,H,31,COSCoA+7,CoA,-SH+7 FAD,+,+,7NAD,+,+7 H,2,O,8 CH,3,COSCoA+7 FADH,2,+7 NADH+7 H,+,因此,1,分子软脂酸完全氧化产生的能量为：,7x2.5+7x1.5+8 x10,2=106,个,ATP,1,分子,软脂酰,CoA,经,7,次,-,氧化,，生成,7FADH,2,7NADH,，,8,乙酰,COA,。即：,脂肪酸的活化消耗,-2ATP;,1,分子,乙酰,COA,经,TCA,循环生成,10,分子,ATP,（,6,）奇数碳脂肪酸的氧化,脂肪酸的活化,脂酰,CoA,的转运,-,氧化：脱氢、水合、再脱氢、硫解,产物为,乙酰,CoA,和丙酰,CoA,，,乙酰,CoA,经,TCA,循环,被彻底氧化，,丙酰,CoA,转化为琥珀酰,CoA,进入,TCA,循环。,丙酰,CoA,的代谢,丙酰,COA,CO,2,+H,2,O+ATP,ADP+Pi,甲基丙二酸单酰,COA,甲基丙二酸单酰,CoA,变位酶,VB,12,丙酰,COA,羧化酶,1.,-,氧化：,在动物体中，,C,12,以下的脂肪酸碳链末端碳原子（,-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行,-氧化，最后生成的琥珀酰,CoA,可直接进入,TCA。,（二）脂肪酸的其它氧化方式,CH,2,RCOSCoA,HOOCRCOSCoA,1.,-,氧化：,脂肪酸氧化分解时，首先,-碳被氧化成羟基，生成,-羟基酸。,-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。,RCH,2,C,OOH,O,2,，NADPH+H,+,单加氧酶,Fe,2+,，,抗坏血酸,R-CH-COOH,OH,-,（,L-,羟脂肪酸）,NAD,+,NADH+H,+,脱氢酶,R-C-COOH,O,=,（,-,酮脂酸）,ATP，NAD,+,，,抗坏血酸,脱羧酶,RCOOH+,C,O,2,（少一个,C,原子）,脂肪酸的,氧化,脂肪酸的,-,氧化,（12,C,以下）,C,H,3,(CH,2,),n,COOH,NADPH+H,+,NADP,+,混合功能氧化酶,HO,C,H,2,(CH,2,),n,COOH,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,醇酸脱氢酶,OH,C,(CH,2,),n,COOH,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,醛酸脱氢酶,HOO,C,(CH,2,),n,COOH,从脂肪酸两端进行,-,氧化（海洋中浮游细菌降解海面浮油）,-,氧化加速了脂肪酸的降解速度。,（三）不饱和脂肪酸的氧化,不饱和脂肪酸,单不饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸氧化基本相同，但单不饱和脂肪酸需要,烯酰,CoA,异构酶,的参与；多不饱和脂肪酸,烯酰,CoA,异构酶与烯酰,CoA,还原酶,的参与,。,油酰,CoA,3,-,顺,-12,-,烯酰,CoA,烯酰,CoA,异构酶,2,-,反,-12,-,烯酰,CoA,单不饱和脂肪酸的分解,烯酰,CoA,异构酶,烯酰,CoA,还原酶,多不饱和脂肪酸,（四）乙酰,-,CoA,的去路,乙酰,-,CoA,三羧酸循环彻底氧化成,CO,2,和,H,2,O,并释放能量,用作合成脂肪酸,在人和动物肝脏中合成酮体,在植物（如发芽的油料种子,蓖麻）和微生物体内通过乙醛酸循环转化为糖,1,、酮体的生成和利用,（,2,）概念：,乙酰,CoA,在肝脏累积转化为,乙酰乙酸、,-,羟丁酸和丙酮,，这三种化合物统称为酮体。,在肝脏中生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。,（,1,）产生的原因：,机体缺乏葡萄糖，脂肪酸分解加快，生成的乙酰,CoA,大量累积。,关键酶：,-,羟-,-,甲基戊二酸单酰,CoA（HMGCoA,）,合成酶,（,仅限于肝,）,硫解酶,HMGCOA,合成酶,HMGCOA,裂解酶,脱氢酶,（,3,）酮体的生成（生酮作用）,（,4,）酮体的生理意义,1）缺糖或饥饿大脑的供能物质,血糖水平下降，大脑利用酮体，节约葡萄糖；肌肉运动，糖原消耗，,FA,分解，产生酮体，供利用；,动物在禁食、缺糖或糖的有氧氧化受阻时，由于脂肪的大量动员，脂肪酸氧化加剧，酮体生成也显著增加。,2）、便于利用（分子小，便于转运）,由于肝内缺乏硫解酶，酮体的分解需在肝外组织中进行，最终转变成乙酰,CoA,进入三羧酸循环途径氧化供能。,-,羟丁酸脱氢酶,琥珀酰,CoA,转移酶,硫解酶,（,5,）酮体的利用,（,6,）酮病,反刍动物由于碳水化合物和挥发性脂肪酸代谢障碍，发生以血酮增高和血糖降低为主征的代谢病。,2,、乙醛酸循环,（,1,）概念：,乙酰,CoA,在植物乙醛酸体内经乙醛酸合成,G,的过程。,（,2,）过程,：,2,乙酰,CoA,苹果酸,+,CoA,（,3,）乙醛酸循环生理意义,乙醛酸循环在,植物种子萌发过程中,具有特别重要的意义。它将贮存在种子中的脂肪通过乙酰,CoA,转变为葡萄糖，提供了最初光合暗反应中固定,CO,2,的糖载体；提供了合成蛋白质、核酸等重要物质的碳架。,苹果酸合成酶,异柠檬酸裂解酶,CH,2,CO,SoA,(,乙酰辅酶A,),异柠檬酸,H,2,O,SHCoA,柠檬酸合酶,柠檬酸,HOOCCHO,乙醛酸,琥珀酸,苹果酸,苹果酸,CH,2,CO,SoA,(,乙酰辅酶A,),G,糖异生,H,2,O,乙醛酸循环,第三节 脂肪的合成代谢,脂肪,-,磷酸甘油,脂酰,CoA,CH,2,OH,C=O,CH,2,O-P,-,-,3,磷酸甘油脱氢酶,NAD,+,NADH+H,+,CH,2,OH,HO-CH,CH,2,O-P,-,-,2,、来自脂肪的水解,1,、来自,EMP,途径,一、,-,磷酸甘油的来源与合成,脂肪,脂肪酶,脂肪酸,CH,2,OH,CH,CH,2,OH,HO,甘油,ATP,ADP,甘油激酶,CH,2,OH,C,H,CH,2,O,H,O,3-,磷酸甘油,二、长链脂肪酸的合成（饱和）,（一）合成场所,胞液合成,C,以下,内质网或线粒体延长过程,（二）合成原料,乙酰,CoA,草食动物来源于瘤胃发酵的低级脂肪酸,杂食动物来自葡萄糖,其它,丙酮酸氧化,脂肪酸的,氧化,氨基酸的氧化降解,乙酰,COA,线粒体基质 内膜 胞液,HSCoA,柠檬酸,草酰乙酸,柠檬酸合酶,H,2,O+,乙酰,CoA,HSCoA,+,ATP,柠檬酸裂解酶,草酰乙酸,乙酰,CoA,+ADP+Pi,丙酮酸,NADH+H,+,苹果酸脱氢酶,苹果酸,NAD,+,柠檬酸,苹果酸酶,NADP,+,NADPH+H,+,+CO,2,丙酮酸,（三）乙酰,CoA,转运,（柠檬酸丙酮酸循环）,ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,ATP,+CO,2,（四）乙酰,COA,的羧化,乙酰,CoA,羧化酶,生物素,丙二酸单酰,C0A,参与脂肪酸链合成的二碳单位的直接供体,柠檬酸,异柠檬酸,长链脂酰,COA,+,-,生物素羧化酶（,BC,），生物素羧基载体蛋白（,BCCP),，转羧基酶（,CT,）。,CH,3,COSCoA,COOH,CH,2,COS,CoA,乙酰,CoA,ATP+,CO,2,ADP+Pi,（五）脂肪酸合成酶系统,-,酮脂酰,-ACP,还原酶,丙二酰单酰,CoA:ACP,转移酶,HS,-,ACP,-,酮脂酰,-ACP,合酶,-,SH,-,羟脂酰,-ACP,脱水酶,-,烯脂,酰,ACP,还原酶,乙酰,CoA:ACP,转移酶,E3,E4,E5,E6,E2,E1,长链脂,酰硫解酶,E7,酰基载体蛋白（,ACP-SH）,磷酸泛酰巯基乙胺是活性基团，通过磷酸酯键与肽链,Ser,上的-,OH,相连，也写成,ACP-SH,，,脂肪酸合成中的酰基载体,。,脂肪酸分解中的酰基载体,（六）饱和脂肪酸的生物合成过程,CH,3,COSCoA,CoASH,乙酰,CoA:ACP,转移酶,ACPSH,CH,3,COSACP,ESH,ACPSH,-,酮脂酰,-ACP,合酶,CH,3,COSE,1,、起始反应,2,、丙二酸单酰基转移反应,COOH,CH,2,COSCoA,CoASH,丙二酸单,酰,CoA:ACP,转移酶,ACPSH,COOH,CH,2,COSACP,丙二酸单酰,CoA,丙二酸单酰,ACP,乙酰,CoA,乙酰,ACP,乙酰,-E,3,、缩合反应,CH,3,COSE,COOH,CH,2,COSACP,丙二酸单酰,ACP,乙酰,-E,CH,2,COSACP,CH,3,CO,乙酰乙酰,-ACP,（,-,酮脂酰,-ACP,）,CO,2,+ESH,-,酮脂酰,-ACP,合酶,CH,2,COSACP,CH,3,CH,OH,D-,-,羟脂（丁）酰,-ACP,NADPH+H,+,NADP,+,-,酮脂酰,-ACP,还原酶,4,、还原反应,5,、脱水反应,-,烯脂酰,-ACP,-,羟脂酰,-ACP,脱水酶,H,2,O,CHCOSACP,CH,3,C,H,6,、再还原反应,NADPH+H,+,NADP,+,-,烯脂酰,-ACP,CH,2,COSACP,CH,3,CH,2,CHCOSACP,CH,3,C,H,脂（丁）酰,-ACP,-,烯脂酰,ACP,还原酶,经,n/2-1,次循环,C,n/2,的脂酰,SACP,7,、水解反应,CH,2,COSACP,CH,3,(CH,2,),13,硫酯酶,H,2,O,ACPSH,CH,2,COOH,CH,3,(CH,2,),13,软脂酸,软脂酰,-ACP,脂肪酸的生物合成过程,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,（,6,）,（,7,）,（,1,）,HSACP,乙酰,ACP,酶,-SH,缩合反应中，,-,酮脂酰,-ACP,合酶,对链长有专一性，仅对,14C,及以下脂酰,-ACP,有催化活性,，故从头合成只能合成,16C,及以下饱和脂酰,-ACP,。,1,、起始,2,、丙二酸单酰基转移,3,、缩合、还原、脱水、再还原,4,、水解或硫解,8CH,3,-C,SCOA,=,O,+,7ATP,+,14NADPH,+,+14H,+,CH,3,(,CH,2,),14,COOH,+,14NADP,+,+8CoASH+,7ADP,+7Pi+,6H,2,O,以软脂酸为例的总反应式：,脂肪酸合成与糖代谢的联系,：,还原力（,NADPH,）,40%,由,PPP,提供,原料（,乙酰辅酶,A,）,羧化反应中消耗的,ATP,由,EMP,提供,（七）饱和脂肪酸,从头合成与,-,氧化的比较,区别要点 从头合成,-,氧化,细胞内发生场所 胞液 线粒体,酰基载体,ACP-SH,CoA,-SH,电子供体或受体,NADP FAD,、,NAD,转运体系 柠檬酸系统 肉碱转运,二碳单位供体,/,断裂形式 丙二酸单酰,ACP,乙酰,COA,-,羟酰基中间物立体构型,D,型,L,型,能量 耗能及,NADPH,产生,ATP,（八）脂肪酸碳链的延长和脱饱和,人和动物碳链的延长的酶系存在于肝细胞的,）微粒体系统（内质网）,）线粒体,类似于,软脂酸合成,以软脂酸为基础,以,丙二酸单酰,COA,为,C,供体,以,COA,为酰基载体,NADPH,供氢,经缩合、还原、脱水、再还原循环往复，延长,C,18,-C,24,的脂肪酸,类似于,氧化的逆过程,以软脂酰,COA,为基础,以,乙酰,COA,为,C,供体,以,COA,为酰基载体,NADPH,供氢,经缩合、还原、脱水、再还原循环往复，延长,C,24,-C,26,的脂肪酸,1.,脂肪酸碳链的延长,2.,脂肪酸的脱饱和合成,动物细胞的微粒体系统有,4,、,5,、,8,、,9,脱饱和酶，只能合成,单不饱和,FA,。,多不饱和脂肪酸只能从植物中摄取,油酸,(C18,9,),去饱和,棕榈酸,(C16,9,),硬脂酸,C18,去饱和,软脂酸,C16,延长,必需脂肪酸,多个双键的不饱和脂肪酸必需从食物中来，称为必需脂肪酸，包括,亚油酸（,18,：,2,9,，,12,）,亚麻油酸（,18,：,3,9,，,12,，,15,）,花生四烯酸（,20,：,4,5,，,8,，,11,，,14,）,三、脂肪（甘油三酯）的合成,（一）甘油二酯途径（主要途径）,肠黏膜细胞内，以甘油一酯形式吸收进来,（二）甘油一酯途径,写出生物体内糖与脂肪的联系：,一、以糖为原料合成脂肪,G,EMP,磷酸二羟丙酮,-,磷酸甘油,EMP,丙酮酸,PPP,NADPH+H,+,乙酰,CoA,饱和脂肪酸从头合成,脂肪酸,活化,脂酰,CoA,丙酮酸脱氢酶,脂肪,二、以脂肪为原料合成糖,脂肪,甘油,脂肪酸,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,G,糖异生,-,氧化,乙酰,CoA,TCA,CO,2,乙醛酸循环（植物体内,）,G,脂肪酶,甘油激酶,-,磷酸甘,油脱氢酶,第二节脂肪的分解代谢：甘油的代谢；脂肪酸的,氧化（定义、细胞定位、限速酶、反应过程能量计算）；脂肪酸的,氧化、,氧化的概念。,第三节脂肪的合成代谢：,磷酸甘油的合成；饱和脂肪酸的从头合成（原料与来源、细胞定位、二碳单位的供体、限速酶、基本的反应过程，与,氧化的区别）。,*,糖与脂肪之间的联系,本章重点,