生物化学-第十章-脂类代谢.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,*,第10章 脂代谢,Metabolism of Lipids,本章主要内容：,脂类的生理功能,脂肪的分解代谢,脂肪的合成代谢,脂肪代谢的调节,类脂的代谢,脂类在体内的转运,小胖子卢志豪,思 考 题,第10章,1.什么是脂肪动员？脂肪动员与糖代谢有什么关系？,2.计算1摩尔软脂酸通过氧化，最终分解成CO,2,和H,2,O所产生,的ATP摩尔数。3.为什么说脂肪酸的生物合成途径并非是脂肪酸氧化的逆过程，比较两者的异同之处。4.简要说明磷脂和胆固醇的代谢转变特点。5.简述血浆中各类脂蛋白性质和功能上的区别。,动物机体的脂类（lipids）分为脂肪和类脂两大类,脂肪指甘油三酯（Triglyceride,TG)，主要是储脂,类脂是指除脂肪以外的其他脂类，包括磷脂、糖脂、胆固醇及其酯（是组织脂的主要成分），还有其他的脂溶性分子,1、脂类的生理功能,脂肪的氧化分解为动物机体提供能量来源，脂肪也是动物的贮能方式，其储量与营养状况有关,.,脂肪还有抵,御寒,冷和,固定,、,保护,内脏的作用,类脂是细胞膜的组成成分，也称组织脂，其组成与营养状况无关,一些脂类分子是重要的生理活性分子如,必需脂肪酸,（,essential fatty acids,）,为多不饱和脂肪酸，动物机体自身不能合成，须从食物中摄取，如,亚油酸,（,18,：,2,），,亚麻油酸,（,18,：,3,）和,花生四烯酸,（,20,：,4,）等,可以转变为细胞膜的成分，以及前列腺素，白三烯和血栓素等活性分子。,肌醇磷酸、甘油二酯等又是第二信使。,2.,1 脂肪的动员,(adipokinetic action）,脂肪组织中的脂肪在,激素敏感脂酶,作用下水解为脂肪酸和甘油并释放入血液供其他组织利用的过程。激素敏感脂酶受多种,激素调控,，胰岛素下调，肾上腺素与胰高血糖素上调激素敏感脂酶的活性。,2、脂肪的分解代谢,2.2 甘油的分解,按糖代谢途径进行分解。注意，,甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏分解,，因为催化甘油磷酸化的,甘油激酶,为,肝、,肾中,特有,脏,上述反应过程中，实线为甘油的分解，,虚线为甘油的合成。,b,a,b,a,FA的分解氧化是从羧基端-碳原子，碳链逐次断裂下一个2C单位,2.3、脂肪酸的分解代谢,Knoop实验,用苯环标记末,端的偶数或奇数脂肪酸饲喂狗，,然后分析其尿中的代谢产物,转移,从胞液到线粒体,脱氢、加水、脱氢、硫解 循环往复,硫解,再脱氢,以软脂酸为例的能量计算,软脂酸（16：0）+8HSCoA+7NAD+7FAD+7H,2,O,8乙酰CoA+7NADH,2,+7FADH,2,8乙酰CoA 80ATP,7NADH,2,17.5ATP,7FADH,2,10.5ATP,总计=108-2=106ATP（,注意：-2,）,-氧化：,在动物体中，C,10,或C,11,脂肪酸的碳链末端碳原子（,-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。如,海洋微生物,降解污染的石油。,-氧化：,在植物种子萌发时，脂肪酸的,-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。上述反应由单氧化酶催化，需要有O,2,、Fe,2+,和抗坏血酸等参加。,2.3.2 其他氧化方式,2.4、不饱和脂肪酸的分解,有两个酶是必需的：,烯脂酰CoA异构酶,催化双键从顺式转变为反式,羟脂酰CoA差向酶,催化羟基从,D,（,-,）转变为,L,（,+,）,2.5、奇数脂肪酸的代谢,在反刍动物，一半以上的血糖来自丙酸的异生作用,酮体（ketone body）是一类小分子有机酸，是脂肪酸在肝脏中分解氧化时产生的特有的中间代谢物，有,乙酰乙酸,（也有称-酮丁酸）、,-羟丁酸,和,丙酮,。在肝脏中由乙酰CoA缩合生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。,乙酰乙酸，30%,丙酮，微量,-,羟丁酸,70%,2.6、酮体的生成与利用,生酮作用（ketogenesis）,场所：肝脏线粒体,原料：乙酰COA,关键酶：,-羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）,解酮作用（ketolysis）,由于肝内缺乏分解酮体所需要的硫激酶，酮体的分解须在肝外组织中进行（,转硫酶的作用相当于硫激酶,），最终转变成乙酰CoA进入三羧酸循环途径氧化供能。,脱氢酶,琥珀酰CoA转硫酶,硫解酶,-羟丁酸,乙酰乙酸,乙酰CoA,酮体生成的生理意义与酮病,（ketosis）,肌肉组织对脂肪酸的利用有限，酮体则因,分子小,、,呈极性,而且,水溶性好,，是易于利用的能源分子。如心肌、肾皮质、长时间运动中的骨骼肌都可以利用酮体。大脑不能直接利用脂肪酸。饥饿引起血糖水平降低时，大脑转而利用酮体以减少对葡萄糖的依赖。,过多的脂肪摄入，长期饥饿，葡萄糖供应短缺（常见于高产乳牛，妊娠期的母畜等），导致脂肪大量动员，产生过量的乙酰CoA，可缩合成酮体。,在糖尿病人，一方面糖的大量损失，另一方面由于草酰乙酸转入异生途径而使三羧酸循环不畅，糖不能有效氧化，促进乙酰CoA累积和酮体的合成。其结果是酮体在血液中的浓度增加，当超过肝外组织的利用能力时，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。,甘油的来源,糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮可以还原成3-磷酸甘油,脂肪酸的来源,由乙酰CoA为原料，在胞液中进行，乙酰CoA首先应从线粒体转运到胞液，由脂肪酸合成酶系催化合成。,3、脂肪的合成代谢,酵解 丙酮酸脱氢酶系 柠檬酸合酶 柠檬酸裂解酶,苹果酸脱氢酶,(以,NADH+H+,为辅酶的苹果酸脱氢酶),苹果酸酶(以NADP+为辅酶,的苹果酸酶)丙酮酸羧化酶 乙酰CoA羧化酶,“柠檬酸-丙酮酸途径”,(准备原料),乙酰CoA的转运从线粒体到胞液,苹果酸酶,苹果酸脱氢酶,乙酰CoA羧化酶,合成丙二酸单酰CoA,在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO,2,参与。,反应如下：,这个反应是脂肪酸合成途径的限速反应，,乙酰CoA羧化酶,需,柠檬酸,激活，可,被长链脂酰CoA抑制,生物素作为辅酶,消耗ATP,(,2C,的,供体是,个,3C单位,),脂肪酸合成的多酶复合体系,(,包括7个酶和一个脂酰基载体蛋白ACP),1 脂酰基转移酶,2 丙二酸单酰-ACP酰基转移酶,3 酮脂酰-ACP合成酶,（-SH）,4 酮脂酰-ACP还原酶,5 羟脂酰-ACP脱水酶,6 烯脂酰-ACP还原酶,7 硫酯酶,脂酰基载体蛋白,ACP,（-SH）,ACP 的活性臂结构与CoA相似,乙酰CoA-ACP酰基转移酶 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶,-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)-酮脂酰-ACP还原酶,-羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶,脂肪酸合成过程,乙酰CoA作起始物,丙二酸单酰CoA,作为,2C供体,在整个过程中，脂酰基主要与ACP的巯基相连,脂肪酸的合成可以简述如下：,合成起始物为乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单位）提供的乙酰基缩合（同时释CO,2,），使其烃链延长2个碳原子，经过还原-脱水-还原的循环往复，脂肪酸的烃链不断延长。在这个过程中，,脂酰基主要与ACP的巯基相连,，最后在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。,软脂酸合成的总反应,注意：反应所需要的大量,NADPH,有两个来源，,8个,来自乙酰CoA转运时的转氢反应，,6个,来自磷酸戊糖途径,8乙酰CoA+14NADPH+H+7ATP+H,2,O,棕榈酸+8HSCoA+14NADP+7ADP+7Pi,注意比较,脂肪酸合成,过程与,-氧化,过程在,酶、辅酶、,脂酰基载体、激活剂和抑制剂，细胞定位,等的异同,在哺乳动物，脂肪酸合成酶复合体系是具有种酶活性和ACP功能并由一个基因编码的肽链，分子量250kD,两条相同肽链,形成二聚体。,合成脂肪酸的反应由,两条肽链协同进行,。,不饱和脂肪酸的形成,动物细胞脂肪酸的去饱和在微粒体系统，有脂肪酸的,4,，,5，,8,，,9,脱饱和酶，但缺乏,9,以上的脱饱和酶。动物体内主要的不饱和脂肪酸是油酸（18：1）和棕榈油酸（16：1）,硬脂酸的脱饱和,脂肪酸烃链的延长,微粒体系统（内质网系）,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,线粒体,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,在脂肪组织合成内源TG,甘油二脂途径,脂肪合成的两条途径,注意:脂肪中的甘油来源,于糖的分解代谢,在小肠黏膜中合成外源TG,甘油一脂途径,葡萄糖/脂肪酸循环,(肌肉),甘油三酯/脂肪酸循环,(脂肪组织),4、脂肪的调节,1、机体需要时可动员FA以节约G；,2、利用血浆FA的含量变化来保持血糖水平的稳定。,脂肪酸在肝中的重要代谢途径,磷脂包括甘油磷脂，鞘磷脂等，其功能主要是细胞膜的组成成分，参与脂类在体内的运输，磷脂的一些代谢物是细胞信号传导的第二信使。,在动物的各种组织中都有磷脂的合成和分解代谢，肝中尤其活跃。,代表性的甘油磷脂有：卵磷脂（胆碱磷脂）、脑磷脂（胆胺磷脂），代表性的鞘磷脂有神经鞘磷脂,5.1、,磷脂的代谢,5、类脂的代谢,主要的甘油磷脂,脑磷脂,卵磷脂,甘油磷脂的合成,注意:磷脂酸是合成甘油磷脂的重要中间体,活性胆胺,活性胆碱,甘油磷脂的分解,胆固醇的分子结构,胆固醇,胆固醇酯,5.1、,胆固醇的生物合成与代谢转变,胆固醇的生物合成,HMGCoA还原酶,27C,4C,2C,6C,5C,15C,30C,70%-80%的胆固醇由肝脏合成，少量由小肠合成。合成胆固醇的场所是,胞液的微粒体,部分，原料是乙酰CoA。合成一个分子的胆固醇需要18分子的乙酰CoA，并由柠檬酸-丙酮酸循环和磷酸戊糖途径提供10分子的NADPH，期间形成焦磷酸酯中间物和脱去二氧化碳。,HMGCoA,还原酶是途径的关键酶，受胆固醇的反馈抑制。,胆固醇在动物体内的转化,胆固醇的母核-环戊烷多氢菲难以分解，但其侧链可,以氧化、还原和降解转变为生理活性分子。,转变为胆汁酸是胆固醇代谢的主要去路 有胆酸、脱,氧胆酸、鹅胆酸、牛黄胆酸、甘氨胆酸等，作为表面活性,剂，促进脂类的消化吸收。,转变成类固醇激素 在肾上腺皮质球状带、束状带和网,状带细胞合成睾丸酮、皮质醇和雄激素；睾丸间质细胞合,成睾丸酮；卵巢卵泡内膜细胞及黄体合成雌二醇和孕酮。,转化为7-脱氢胆固醇 经紫外线照射转变为维生素D,3,6.1、血脂,甘油三酯，磷脂，胆固醇及其酯,自由脂肪酸（FFA）,6.2、血脂的运输方式,脂蛋白,（lipoprotein）,载脂蛋白与甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯形成的复合体，有至少4种形式。FFA-清蛋白复合物是自由脂肪酸的运输形式。,6、脂类在动物体内的转运,6.3、脂蛋白（lipoprotein）,结构图,疏水性较强的TG及胆固醇酯位于内核,具,极性,及,非极性,基团的载脂蛋白、磷脂、游离胆固醇，以单分子层借其非极性疏水基团与内部疏水链相联系，极性基团朝外。,载脂蛋白,（Apolipoprotein,Apo）,即脂蛋白中的,蛋白质，,是运输脂类的关键成分,特点：具有双性-螺旋的结构,种类：A、B、C、D、E五类，有20余种。,功能,：,结合和转运脂质,参与脂蛋白代谢关键酶活性的调节,参与脂蛋白受体的识别,乳糜（CM）,组成,：,TG，磷脂，胆固醇，ApoB48,A-I,A-II,蛋白质含量 少,密度低,合成部位：小肠黏膜细胞，经淋巴系统进入血液,生理功能：转运外源性TG甘油三酯和胆固醇,极低密度脂蛋白（VLDL）,组成,：,TG，磷脂，胆固醇，ApoB100,ApoE,蛋白质含量少,密度低,合成部位：肝细胞,生理功能：转运内源性甘油三酯,脂蛋白的分类与功能,低密度脂蛋白（LDL）,组成：主要是胆固醇及其酯，ApoB-100,含蛋白质,较低的密度,合成部位：血浆（VLDL转化而来）,生理功能：是血浆中胆固醇的主要携带者并运送到组织，,调控胆固醇的合成,高密度脂蛋白（HDL）,组成,：,主要是胆固醇及其酯,蛋白质含量高,较高的密度,合成部位：肝，小肠,生理功能：机体胆固醇的“清扫机”，逆向转运,肝外组织,胆固醇到,肝脏转化处理,CM,VLDL,LDL,HDL,密度,0.95,0.951.006,1.0061.063,1.0631.210,组,成,脂类,含TG最多，,8090,%,含TG,5070,%,含胆固醇及其酯,最多，,4050,%,含脂类,50%,蛋白质,最少,1%,510%,2025%,最多，约50,%,载脂蛋白组成,apoB,48,、E、A、A A、C C、C,apoB,100、,C、C C、E,apoB,100,apo A、A,血浆脂蛋白的,组成特点,小肠,肝脏,肝外组织,毛细血管,摄食前后的血浆,低密度脂蛋白通过受体介导的 内吞途径向组织运输胆固醇,胆固醇在组织细胞中的去向与作用主要有:,1）细胞膜摄取,2）转化成其他活性物质,3）反馈抑制HMGCoA还原酶,4）激活,卵磷脂胆固醇脂酰转移酶,(LCAT),5)减少LDL受体的合成,THE END,