生物化学-第08章-脂代谢.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,第 十 章,脂 类 代 谢,第 八,章,脂 类 代 谢,Lipid Metabolism,脂肪酸：,Fatty acids,甘油三酯,(triglyceride TG),磷脂,（,Phospholipids,）,胆固醇,Cholesterol,一、脂肪的消化、吸收和转运,胆汁酸盐的乳化作用,脂肪酸、甘油一脂、,甘油等,乳化,吸收,肠粘膜细胞,乳糜微粒,(CM),+,重新酯化,一、脂肪的消化、吸收和转运,脂肪,微团,micelles,胆汁酸盐乳化,脂肪酶水解,甘油三酯,磷脂，胆固醇脂,+,载脂蛋白,脂蛋白脂肪酶,组织毛细血管,脂肪酸,+,甘油,转 运,淋巴 血管,二、脂类的贮存和动员,脂肪的动员：,储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为,脂肪酸及甘油,，脂肪酸与,血浆清蛋白,结合后，运至各组织中氧化利用的过程。,关键酶：,激素敏感性脂肪酶,(hormone-sensitive lipase,HSL),受激素控制的内源性脂肪动员,三、磷脂的消化吸收,四、脂蛋白和脂类的运输,脂蛋白（,lipoprotein,）：,脂类在血液中存在和运输形式。,结构：,疏水核心,+,亲水表面,乳麋微粒（,CM,）,极低密度脂蛋白,VLDL,低密度脂蛋白,LDL,高密度脂蛋白,HDL,脂蛋白的种类,（按密度大小分）,脂蛋白的分类：按密度大小,脂蛋白分类：电泳分离法,脂蛋白种类,1.CM (,Chylomicron,CM),2.,-lipoproteins,(,low density,lipoproteins,LDL),3.,Pre,-lipoproteins,(,Very low density,lipoproteins,VLDL),4.,lipoprotein (,high density,lipoproteins,HDL),脂蛋白的类别,密度法,电泳法,CM,VLDL,LDL,HDL,-Lp,-Lp,pre,-Lp,CM,化学组成（,%,）,Pr,TG,PL,生 理 功 能,12 8095 27 69,Ch,510,5070,1015,1015,2025 10 4550 20,4050,5,2022,30,转运外源性,TG,转运内源性,TG,转运,Ch,转运,PL,、,Ch,脂蛋白的分类、组成及功能,第 十 章,脂 类 代 谢,第 二 节,脂肪的分解代谢,一、脂肪的水解,脂肪酶,+3 H,2,0,+,R1COOH,R2COOH,R3COOH,甘油,脂肪酸,场所：,细胞质内（主要是脂肪组织）,关键酶：,脂肪酶（限速酶）,调控：,激素,功能：,水解产物可进一步氧化分解,二、甘油的氧化分解与转化,乙酰,CoA,CO,2,+H,2,O,+ATP,三、脂肪酸的氧化分解,（,1,）脂肪酸的活化：,线粒体外,（,2,）脂酰,-,CoA,的转运：,肉碱载体运至线粒体内,（,3,）脂肪酸的,-,氧化,脱氢,水化,再脱氢,硫解,（,1,）,脂肪酸的活化,脂肪酸首先在线粒体外或胞浆中被活化形成脂酰,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,：,脂酰,CoA,合成酶,R-COOH,AMP+PPi,HSCoA+ATP,R-CO,SCoA,（,1,）脂肪酸的活化反应机理,在线粒体外生成的脂酰,CoA,需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由,肉碱（肉毒碱,carnitine,）,来携带脂酰基。,（,2,）脂酰,CoA,转运入线粒体,（脂肪酸氧化的限速步骤,）,脂酰,-CoA,的跨线粒体内膜的转运,（,3,）脂肪酸的,-,氧化,1,、定义要点：,Knoop,发现，脂肪酸是从羧基端每次除去,1,个二碳单位进行降解。,F.Lynen,和,E.,Reichart,证明,2-C,单位是乙酰,-,CoA,，不是游离的乙酸。,Albert,Lehninger,证明氧化发生在线粒体,由于,-C,被氧化成羰基，故被称为,-,氧化,。,（,3,）一轮,-,氧化循环的四步反应,C,16,乙酰,-CoA,3,、偶数碳饱和脂肪酸,-氧化,能量计算,1.,1,分子,16C,的软脂酸，,7,轮,-,氧化循环：,CH,3,(CH,2,),14,C0CoA,7FAD,7NAD,7H,2,O8CH,3,C0-CoA,7FADH,2,7NADH,H,2.,三羧酸循环：,CH,3,COCoA+3NAD,+FAD+GDP+Pi+2H,2,O2CO,2,+3NADH+FADH,2,+GTP+3H,+HSCoA,3.FADH,2,氧化呼吸链：,FADH,2,+1/2O,2,+2ADP+2Pi,FAD+2ATP+3H,2,0,电子传递,氧化磷酸化,NADH+H,+,+,1/2O,2,+3ADP+3Pi,NADH,氧化,呼吸链：,电子传递,氧化磷酸化,NAD,+,+3ATP+4H,2,0,与,ATP,产生有关的酶,NADH,或,FADH,2,产生的量,最终产生,ATP,的数目,脂酰,-CoA,合成酶,2,脂酰,-CoA,脱氢酶,7 FADH,2,72,14,羟脂酰,-CoA,脱氢酶,7 NADH,73,21,异柠檬酸脱氢酶,8 NADH,83,24,-,酮戊二酸脱氢酶,8 NADH,83,24,琥珀酰,-CoA,合成酶,8 GTP,8 ATP,琥珀酸脱氢酶,8 FADH,2,82,16,苹果酸脱氢酶,8 NADH,83,24,总量,129,3,、偶数碳饱和脂肪酸,-氧化,能量计算,1,分子,FADH2,可生成,2,分子,ATP,，,1,分子,NADH,可生成,3,分子,ATP,，故一次,-,氧化,循环可生成,5,分子,ATP,。,1,分子乙酰,CoA,经三羧酸循环彻底氧化分解可生成,12,分子,ATP,。,1,分子,16C,的软脂酸，彻底氧化共可得,131,分子,ATP,，减去活化时消耗的,2,分子,ATP,，故软脂酸彻底氧化分解可净生成,129,分子,ATP,。,18C,硬脂酸彻底氧化净生成多少分子,ATP,？,4,、,-,氧化的功能,产生,ATP,，其产生,ATP,的效率要高于葡萄糖。,产生大量的,H,2,O,。这对于某些生活在干燥缺水环境的生物十分重要，像骆驼已将,-,氧化作为获取水的一种特殊手段。,5,、,-,氧化的挑战,不饱和脂肪酸的氧化,烯脂酰,CoA,异构酶,2,4-,二烯脂酰,CoA,还原酶,奇数脂肪酸的氧化,丙酰,-,CoA,的氧化是将它转变为偶数的琥珀酰,-,CoA,即可,CH,3,CH,2,COCoA,HOOC-CH,2,CH,2,COCoA,TCA,单不饱和脂肪酸（油酸）,的,-,氧化,L-,甲基丙二酸单酰,CoA,异构酶,变位酶,5,-,脱氧腺苷钴胺素,琥珀酰,CoA,奇数碳脂肪酸,CH,3,CH,2,COCoA,-,氧化,丙酰,CoA,羧化酶,（生物素）,ADP+Pi,D-,甲基丙二酸单酰,CoA,ATP+CO,2,经三羧酸循环途径彻底氧化分解生成,CO,2,+H,2,O,三、奇数碳脂肪酸的氧化,四、脂肪酸其他氧化方式,-,氧化,:,脑组织和神经细胞的微粒体,-,氧化：肝微粒体,R,C,OOH+CO,2,R,C,H,2,COOH,单加氧酶,脱氢酶,C,H,3,(CH,2,),n,COOH,单加氧酶,HO-,C,H,2,-(CH2)nCOOH,HOOC-(CH2)nCOOH,脱氢酶,五、酮 体,酮体：脂肪酸在肝脏中，不完全氧化，分解生成丙酮、乙酰乙酸和,D-,羟丁酸,在肝细胞的线粒体基质，以乙酰,CoA,为原料合成,酮体是肝脏输出能源的一种形式,在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等重要器官提供必要的能源。,CHCH,3,CH,COOH,OH,2,D(-)-,-,羟丁酸,酮体,酮体的形成,酮体的利用,第 十 章,脂 类 代 谢,第 三 节,脂肪的合成代谢,一、脂肪酸的合成代谢,1.,合成部位：,组 织：,肝（主要）、脂肪等组织,亚细胞：,胞液：合成,16,碳的软脂酸,肝线粒体、内质网：碳链延长,2.,合成原料：乙酰,CoA,、,ATP,、,HCO,3,、,NADPH,、,Mn,2+,（,1,）乙酰,CoA,的来源,糖酵解、脂肪酸的,-,氧化、氨基酸的氧化,柠檬酸,-,丙酮酸跨膜穿梭系统,（,2,）乙酰,CoA,转运：柠檬酸,-,丙酮酸穿梭,（,3,）乙酰,-CoA的活化,：,丙二酸单酰,CoA,的,合成,乙酰,CoA,羧化酶,(acetyl CoA carboxylase),是脂酸合成的,限速酶,，存在于胞液中，其辅基是,生物素,，,Mn2+,是其激活剂。,乙酰,-CoA,羧化酶的活性调节,3.,合成历程,活化的“二碳单位”的装载,引发反应,缩合,还原,-,脱水,-,再还原,循环,-,软脂酸的硫解释放,脂肪酸合酶：,7,种酶和,1,分子脂酰基载体蛋白（,acyl,carrier protein,ACP,）,活化的“二碳单位”的装载,HOOC-CH,2,-C,SCOA,+ACP-SH,HOO,C,-CH,2,-C,SACP,O,=,+,COA-SH,丙二酸单酰,CoA-,ACP,转移酶,=,O,COA-SH,ACP-SH,乙酰,CoA-ACP,转移酶,CH,3,-C,SCOA,=,O,CH,3,-C,S-ACP+,=,O,HOO,C,-CH,2,-C,SACP,O,=,-,酮脂酰合酶,CH,3,-C-CH,2,-C,SACP,O,=,O,=,CH,3,-C,SACP,引发反应：,缩合反应：,还原,-,脱水,-,再还原,-,酮脂酰,-ACP,还原酶,(D-,羟丁酰,-ACP),CH,3,-,C,-,CH,2,-C,SACP,O,=,O,=,CH,3,-,C,H,-,CH,2,-C,SACP,O,-,OH,=,-,羟脂酰,-ACP,脱水酶,CH,3,-,C,=,CH-C,SACP,（,2,反式丁烯酰,-ACP,）,烯脂酰,-ACP,还原酶,CH,3,-CH,2,-,CH-C,SACP,O,=,（丁酰,-ACP,）,NADPH+H,+,NADPH+H,+,NADP,+,CH,3,-,C,H,-,CH,2,-C,SACP,O,-,OH,=,H,-,-,H,CH,3,-,C,=,CH-C,SACP,-,H,H,-,NADP,+,丁酰,-ACP,与丙二酸单酰,-ACP,重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰,-ACP,，最后通过硫酯酶作用，脱去,ACP,生成软脂酸。,合成一分子软脂酸的总反应式,4,、脂肪酸的延伸反应,NADPH,5,、脂肪酸的去饱和反应,4.,饱和脂肪酸的从头合成与,-,氧化的比较,区别要点 从头合成,-,氧化,细胞内进行部位 胞液 线粒 体,酰基载体,ACP-SH COA-SH,二碳单位参与或断裂形式,丙二酸单酰,ACP,乙酰,COA,电子供体或受体,NADPH+H,+,FAD,NAD,-,羟酰基中间物的立体构型不同,D,型,L,型,对,HCO,3,-,和柠檬酸的需求 需要 不需要,所需酶,7,种,4,种,能量需求或放出,消耗,7ATP,及,14NADPH+H,+,产生,129,1,由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：,3-,磷酸甘油脱氢酶,NADH+H,+,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油,NAD,+,二、甘油的活化,-3-,磷酸甘油的生成,2,由脂肪分解形成的甘油,甘油磷酸激酶,甘油,ATP,3-,磷酸甘油,ADP,磷酸甘油转酰基酶,CoA,R,1,CO,CoA,溶血磷脂酸转酰基酶,CoA,R,2,CO,CoA,磷脂酸,磷酸酶,Pi,脂酰,CoA,转移酶,CoA,R,3,CO,CoA,三、脂肪的生物合成,第 十 章,脂 类 代 谢,第 四 节,类 脂 代 谢,合成过程所需甘油二酯以,CDP-,甘油二酯,的活性形式提供。,磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸,和,心磷脂,通过此途径合成。,1,CDP-,甘油二酯合成途径：,一、甘油磷脂的合成代谢,磷脂酸,转胞苷酸酶,CTP,PPi,CDP,-,甘油二酯,肌醇,磷脂酰肌,醇合成酶,CMP,磷脂酰肌醇,磷脂酰丝氨酸,CMP,丝氨酸,磷脂酰丝氨,酸合成酶,心磷脂,CMP,心磷脂,合成酶,磷脂酰甘油,CDP-,甘油二酯合成途径,2,甘油二酯合成途径：,合成过程中所需胆碱及乙醇胺以,CDP-,胆碱或,CDP-,乙醇胺,的形式提供。,磷脂酰胆碱,(PC),和,磷脂酰乙醇胺（,PE,）,通过此代谢途径合成。,一、甘油磷脂的合成代谢,A2,A1,CH,2,O,P,O,X,CH,2,O,CO,R,R”,CO,O,CH,OH,O,甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再进一步降解。,D,C,A1,A2,（三）甘油磷脂的分解代谢,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,D,环戊烷,多氢菲,14,三、胆固醇的合成,（一）胆固醇结构,胆固醇合成部位主要是在,肝,和,小肠,的,胞液,和,内质网,。其合成所需,原料为乙酰,CoA,。,乙酰,CoA,经,柠檬酸,-,丙酮酸穿梭,转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。,每合成一分子的胆固醇需,18,分子乙酰,CoA,，,36,分子,ATP,和,10,分子,NADPH,。,（二）胆固醇合成的部位和原料,合成胆固醇,的限速酶,1.,甲羟戊酸,的合成,（二）胆固醇合成过程,2.,鲨烯的合成,3.,胆固醇的合成,目 录,鲨烯结合在胞液的,固醇载体蛋白（,sterol carrier protein,SCP,）,上，由内质网酶进行催化，经一系列反应环化为,27,碳胆固醇。,甲羟戊酸生成活化的异戊二烯，,6,个活化的异戊二烯单位反应生成鲨烯,（,二）转化为胆汁酸,四、胆固醇的代谢转变,（,三）转化为类固醇激素,（四）转化为维生素,D,3,（,一）胆固醇的酯化,本章小结,三种脂肪酶：,Lipase,LPL,HSL,脂肪动员的定义,脂蛋白的定义、分类、组成和功能：,CM,VLDL,LDL,HDL,脂肪酸的活化、转运、,-,氧化的概念、发生的场所、反应步骤、能量计算。,酮体的概念、生成过程、,利用和生理意义,脂肪酸生物合成的原料，场所，步骤,磷脂的合成,胆固醇合成,