脂肪酸的分解代谢课件.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,*,脂类代谢,脂类,lipid,脂肪（,fat)-,甘油三酯,（,triglycerides,TG),类脂,-,磷脂（,phospholipid),糖脂,胆固醇,(cholesterol,ch),胆固醇酯,(cholesterol ester,CE),甘油,脂肪酸,人体所需能量约40来自脂肪。,1,第一节 脂的消化、吸收和转运,消化：,主要,小肠,中进行。,胆汁盐,乳化，形成微团。胰脂肪酶和辅脂肪酶降解脂。胰磷脂酶催化磷脂的水解。,吸收：,小肠粘膜细胞吸收，吸收形式有三种：完全水解、部分水解和完全不水解。经淋巴系统进入血液循环。,2,运送血浆脂蛋白,血浆脂蛋白由,血脂,与,载脂蛋白,结合而形成，,溶于水，运行于血。,按密度分为乳糜微粒、极低、低、和高密度脂蛋白四种。,3,四种血浆脂蛋白及其功能,CM：,小肠合成，转运外源性脂类到肝内；,VLDL：,肝脏合成，转运内源性脂类到肝外；,LDL：,血管中合成，转运内源性胆固醇和磷脂至肝外；,HDL：,肝,/,肠,/,血浆中合成，和,LDL,作用反，收集肝外胆固醇和磷脂到肝内。,4,（4）脂肪的动员,食物中的脂肪（外源性脂肪）经消化吸收（为碳链长短与饱和度的改造过程）后，贮存于脂肪组织（内源性脂肪）。,脂库,中,贮存,的脂肪经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出脂肪酸，并,转移到肝脏,的过程称为动员。,过度的脂肪动员可能形成脂肪肝。,5,第二节,脂肪酸氧化,肝和肌肉是脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是,-,氧化,。动物实验证实。,脂肪酸的分解发生在,原核生物的细胞质,及,真核生物的线粒体基质,中。,6,7,一）,脂肪酸的活化,细胞液中进行,脂肪酸的活化形式是,脂酰,CoA,，,由脂酰,CoA,合成酶(,acyl-CoA synthetase),催化。,消耗1,ATP,中的两个高能键。,8,二）,脂酰,CoA,转运入线粒体,催化脂肪酸,-,氧化的酶系在线粒体基质中，但长链脂酰,CoA,不能自由通过线粒体内膜，要进入线粒体基质就需要载体转运，这一载体就是,肉碱,(,carnitine)。,肉碱脂酰转移酶,催化。,9,10,三）,-氧化,脂酰,CoA,在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次,-氧化，需要经过,脱氢、水化、再脱氢和硫解,四步反应，同时释放出1分子乙酰,CoA。,反应产物是比原来的脂酰,CoA,减少了2个碳,的新的脂酰,CoA。,如此反复进行，直至脂酰,CoA,全部变成乙酰,CoA。,11,脱氢,脂酰,CoA,在脂酰,CoA,脱氢酶的催化下，在,-和,-碳原子上各脱去一个氢原子，生成,反,式,-,烯脂酰,CoA，,氢受体是,FAD。,R,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,O,S,C,oA,F,A,D,F,A,D,H,2,R,C,H,2,C,C,H,H,C,O,S,C,oA,脂酰,CoA,脱氢酶,12,水化,在烯脂酰,CoA,水合酶催化下，,-烯脂酰,CoA,水化，生成,L(+)-,-,羟,脂酰,CoA。,13,再脱氢,在,-羟脂酰,CoA,脱氢酶催化下，脱氢生成,-,酮,脂酰,CoA。,反应的氢受体为,NAD,+,。,此脱氢酶具有立体专一性，只催化,L(+)-,-,羟脂酰,CoA,的脱氢。,14,硫解,由,酮硫解酶催化，,酮酯酰,CoA,在,和,碳原子之间断链，加上一分子辅酶,A,生成乙酰,CoA,和一个少两个碳原子的脂酰,CoA。,15,-,氧化的反应历程总结,RCH,2,CH,2,COOH,R,C,H2,C,H,2,COSCOA,（脂酰,COA）,-,R,C,=,C,COSCOA,（,2,反式烯脂酰,COA）,-,R,CH-,C,H,2,COSCOA,O,H,（,L-,羟脂酰,COA）,R,C-,C,H,2,COSCOA,O,=,（,-,酮脂酰,COA）,R-,C,SCOA+,C,H,3,-CSCOA,O,=,O,=,继续,-,氧化,H,H,-,16,-,氧化记忆口诀,-,氧化是重点，氧化对象是脂酰，,脱氢加水再脱氢，硫解切掉两个碳，,产物乙酰,COA,，最后进入三循环。,17,-氧化产生的能量,如软脂酸（含16碳）经过7次,-氧化，可以生成8个乙酰,CoA,。每一次,-氧化，还将生成1分子,FADH,2,和1分子,NADHH,+,。,8,乙酰,COA,彻底氧化,12ATP 128=96ATP,7FADH,2,27=14ATP,7NADH+7H,+,37=21ATP,共961421131,ATP,活化消耗了2个高能键，所以应为131-2=129,ATP。,18,19,五 不饱和脂肪酸的氧化,a.,顺式双键,需异构为,反式双键,进行催化,b.,同等链长的脂肪酸，产生,ATP,数较少。（少产生1,FADH,2,),c.,多不饱和脂肪酸还需另外的酶参与。其余同,-氧化。,20,六、奇数碳脂肪酸的氧化,先按,-氧化降解，最后剩下丙酰,CoA。,丙酰,CoA,羧化成,琥珀酰,CoA,或脱羧形成,乙酰,CoA,，,进入,TCA,循环。,21,七、脂肪酸的,-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。,对降解支链脂肪酸，奇数脂肪酸有重要作用。,22,八、,-氧化：,12,C,以下脂肪酸的氧化形式。,甲基碳,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,可直接进入三羧酸循环。,23,第三节 酮体的代谢,当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰,CoA,带入,TCA,循环，乙酰,CoA,还有,另,一条代谢途径进入肝脏，合成酮体。,乙酰,CoA,可形成 乙酰乙酸(,30,),-,羟丁酸(,70,),丙酮(,acetone,，微量,)。,这,三种物质统称酮体,。主要在,肝脏线粒体,中进行。,24,一、肝脏中酮体的形成,25,酮体的生成途径总结,CoA,乙酰,CoA,2乙酰,CoA,乙酰乙酰,CoA HMGCoA,C2 C4 C6,加氢,-,羟丁酸,(,C4),乙酰乙酸,乙酰,CoA,C4 CO,2,丙酮,(,C3),26,二、酮体的氧化,肝脏中缺少分解酮体的酶。酮体是水溶性物质，在,肝脏生成,后迅速透过肝线粒体膜和细胞膜进入血液，转运至,肝外组织利用,（脑、骨胳肌）,。,分解：转化成,乙酰,CoA，,进入,TCA,循环彻底氧化。,27,肝内生酮肝外用,28,三、酮体生成的意义,（,1,）正常：,酮体是肝脏,正常,的中间代谢产物，是肝脏输出能源的一种形式。长期饥饿及糖供给不足时，酮体可代替葡萄糖成为主要能源。为肝外组织特别是,脑组织，,提供有用的能源。,（,2,）异常：饥饿、高脂低糖饮食、糖尿病会使酮体代谢加强，造成,酮症酸中毒,酮血症 酮尿症,29,30,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸，再加,-,羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能功。,31,第四节 脂肪酸的合成,原料：,乙酰,CoA,1mol,乙酰,CoA,：直接参与脂肪酸的合成,其余乙酰,CoA:,羧化成丙二酸单酰,CoA,酶：,脂肪酸合酶系,特点：,细胞液,中进行，消耗,ATP,和,NADPH，,重复,4,步进行碳链延长反应，首先生成,软脂酸16:0,，经过加工生成各种脂肪酸。,部位：肝脏和脂肪组织,32,乙酰,CoA,的来源和去路,来源：糖代谢,酸肪酸,去路：酮体,TCA，,生成,脂肪酸,柠檬酸循环,33,一、软脂酸的合成,1.乙酰,CoA,的转移：,线粒体内 细胞液。,穿越线粒体内膜。,经由三羧酸运送体系,柠檬酸丙酮酸,循环。,制备部分,NADPH,。,34,线粒体基质,丙酮酸羧化酶,脂肪酸,氧化,柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）,35,反应中所需的NADPH+H,+,约有40%来自戊糖磷酸途径，其余的60%可由,EMP,中生成的,NADH+H,+,间接转化提供,NADH+H,+,+,草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸+,NAD,+,苹果酸+,NADP,+,苹果酸酶,丙酮酸+,CO,2,+,NADPH+H,+,总反应：,NADH+H,+,+NADP,+,+,草酰乙酸,丙酮酸+,CO,2,+NADPH+H,+,+NAD,+,还原力的准备,36,2.,丙二酰,CoA,的生成,37,关键酶：乙酰,CoA,羧化酶（生物素）,+,-,柠檬酸、异柠檬酸、长链脂肪酸,-,酮戊二酸,38,3.,脂肪酸合酶系,原料,乙酰,CoA,和丙二酰,CoA,准备好后，即在,脂肪酸合酶系的催化下开始合成脂肪酸。,是一个由,6,种不同功能的酶与酰基载体蛋白,ACP,聚合成的复合体。即以,ACP,为核心，在它周围有,次序,的排列着合成脂肪酸的各种酶，随着,ACP,的转动，依次发生脂肪酸合成的各步反应。每一步反应的产物正好是上一步反应的底物，因此，效率极高。,39,40,（,1,）启动,（,2,）装载,41,（,3,）碳链延长：重复,4,步反应,42,丁酰,ACP,再与丙二酰,ACP,缩合，重复脱羧缩合加氢脱水再加氢四步，每一次使碳链延长两个碳，共7次重复，最终生成生成软脂酰,ACP。,合成停止。,丁酰,ACP,丙二酰,ACP,丁酰乙酰,ACP,己酰,ACP,C4 C3 C6 C6,软脂酰,ACP,经硫酯酶催化成游离软脂酸。,43,44,合成软脂酸的反应式,每加一个二碳单位，需2(,NADPH+H,+,),1ATP。,14,(NADPH+H,+,)14NADP,+,8,乙酰,CoA,软脂酸,8CoA,7,ATP,7(ADP+Pi),45,脂肪酸合成和分解的比较,脂肪酸合成过程不是,-,氧化的逆过程，它们的细胞定位，转移载体，酰基载体，加入或减去的二碳单位、限速酶，激活剂，抑制剂，供氢体和受氢体以及反应底物与产物均不相同。,46,饱和脂肪酸的合成与,-,氧化的比较,区别要点 从头合成,-,氧化,细胞内进行部位 细胞质 线粒 体,酰基载体,ACP-SH COA-SH,转运机制 三羧酸转运机制 肉碱载体系统,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,7,ATP,及14,NADPH+H,+,产生129,ATP,47,二、脂肪酸碳链的延长和去饱和,48,三、脂肪酸代谢的调节,ATP （,胞液）重新合成脂肪,长链脂肪酸 脂酰,CoA,降解,（线粒体）,脂酰,CoA,的转运：,肉碱脂酰转移酶,催化,。丰富燃料分子如丙二酰,CoA,。,脂肪酸合成的控制限速酶：,乙酰,CoA,羧化酶,。高能荷状态刺激酶活,。,49,四、三脂酰甘油的合成,脂肪的来源有二：,食物中脂肪 糖的转化。,前体：,甘油,3,磷酸,和,脂酰,CoA,。,甘油3磷酸的合成：,磷酸二羟丙酮,甘油3,磷酸,甘油,脂肪酸,CoA,脂酰,CoA,50,甘油三脂的合成,1脂酰,CoA,1脂酰,CoA,甘油3磷酸 单脂酰甘油磷酸,H,2,O Pi 1,脂酰,CoA,二脂酰甘油磷酸 甘油二脂 甘油三酯,51,第五节 磷脂的代谢,磷脂是生物膜的主要成份。分解代谢为,磷脂酶,A1：,磷脂酶,A2,磷脂酶,C,磷脂酶,D,产物的去路,：,甘油磷酸二羟丙酮,EMP、TCA,循环；,脂肪酸,-氧化；,氨基醇氨基酸或参加磷脂的再合成。,52,磷脂的生物合成,CTP,是必需的活化因子。,1脂酰,CoA,1脂酰,CoA,甘油3磷酸 单酰甘油磷酸 二酰甘油磷酸,(,溶血磷脂酸,）(磷脂酸),X-,基团的加入：需,CTP。,53,溶血磷脂,-,是磷脂酶,A1,或,A2,的水解产物，,强大的表面活性剂，可使,RBC,(,红细胞,red blood cell),破裂溶血,毒蛇咬伤、急性胰腺炎,溶血磷脂的消除,-,磷脂酶,B,B1,O,CH,2,-O-C-R,HO-,CH O,CH,2,-O-P-O-X,OH,54,第六节,胆固醇的合成代谢,来源：食物和生物合成。,合成场所：肝脏细胞的内质网和细胞液。,关键酶：,HMGCoA,还原酶,。,合成原料：,乙酰,CoA,。,合成1分子胆固醇需消耗18分子乙酰,CoA、36,分子,ATP,和16分子,NADPH。,55,胆固醇的合成过程,胆固醇合成过程比较复杂，有近30步反应，整个过程可根据为5个阶段。,关键步骤：,羟甲基戊二酰,CoA(HMGCoA),的生成。,酮体生成,3乙酰,CoA,HMGCoA,合成胆固醇,56,57,二羟甲基戊酸(mevalonic acid，MVA)的生成,HMGCoA,在,HMG,CoA,还原酶,催化下，消耗2（,NADPH+H,+,）,生成甲羟戊酸(,MVA)。,此过程是不可逆的，,HMG,CoA,还原酶,是胆固醇合成的,限速酶,。,58,胆固醇的生成,MVA,先经磷酸化、脱羧、脱羟基、再缩合生成含30,C,的鲨烯,细胞液中进行,。,经固醇载体蛋白运送到,内质网,，生成30,C,羊毛固醇，后者再经氧化还原等多步反应最后失去了3个,C，,合成27,C,的胆固醇。,59,胆固醇代谢的调控,限速酶：,HMGCoA,还原酶。,受外源胆固醇含量的影响。高胆固醇,。,肝以外细胞胆固醇的合成：自血浆中的低密度蛋白,LDL,开始。,60,6,、胆固醇及其转化产物,61,