脂肪在体内的消化吸收和转运(ppt文档).ppt

第一节第一节第一节第一节 脂肪在体内的消化吸收和转运脂肪在体内的消化吸收和转运脂肪在体内的消化吸收和转运脂肪在体内的消化吸收和转运第二节第二节第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢第三节第三节第三节第三节 脂肪的合成脂肪的合成脂肪的合成脂肪的合成第四节第四节第四节第四节 磷酯的代谢磷酯的代谢磷酯的代谢磷酯的代谢第五节第五节第五节第五节 胆固醇的代谢胆固醇的代谢胆固醇的代谢胆固醇的代谢第九章脂类代谢脂类的种类脂类的种类第一节第一节脂肪在体内的消化吸收和转运脂肪在体内的消化吸收和转运酰基甘油酯CHCH2 2O OC CR R1 1O OCHCH2 2CHCHO OC CR R2 2O OO OC CR R3 3O O几种糖脂和硫酯几种糖脂和硫酯2,3-2,3-双酰基双酰基-1-1-D-D-葡萄糖葡萄糖-D-D-甘油甘油6-6-亚硫酸亚硫酸-6-6-脱氧脱氧-葡萄糖甘油二酯葡萄糖甘油二酯(硫酯硫酯)2,3-2,3-双酰基双酰基-1-(-1-(-D-D-半乳糖基半乳糖基-1-1，6-6-D-D-半乳糖基）半乳糖基）-D-D-甘油甘油一、脂类的消化和吸收1、脂类的消化脂肪的消化和吸收主要在小肠中进行。另外，肝脏还产生磷脂酰胆碱，它的亲水和疏水基分居于分子的两端，也有助于脂肪的消化。胃产生胃脂肪酶，它在胃的低pH环境中是稳定，有活性的。脂肪的消化实际开始于胃中的胃脂肪酶，彻底的消化是在小肠中的胰脂肪酶完成。胰脂肪酶消化三脂酰甘油，使它转化为2-单酰甘油和脂肪酸。辅脂肪酶是一个小的蛋白质，相对分子质量为12000，它产生于胰脏，是胰脂肪酶活性所必需的。还含有酯酶，它作用于单酰甘油，胆固醇酯和酯酶，它作用于单酰甘油，胆固醇酯和VA的酯的酯。另外，胰脏还分泌磷脂酶，它催化磷脂的2-酰基的水解。胰脂肪酶对三酰甘油催化的作用位点在1-和3-位，随之形成1,2-二酰甘油和2-单酰甘油，与此同时得到脂肪酸的Na+和K+盐。辅脂肪酶与脂肪酶形成1:1的复合物，可以抑制脂肪酶在界面的变性，并把它固定到脂质-水界面上。脂质中的磷脂可被磷脂酶A2催化降解，水解发生在C(2)处，产生脂肪酸和相应的溶血磷脂。脂类的消化吸收和运转2、脂类的吸收脂肪经消化后的产物脂肪酸和2-单酰甘油由小肠上皮粘膜细胞吸收后又经粘膜细胞转化为三脂酰甘油，后者和蛋白质一起包装成乳糜微粒（血尘），释放到血液，又通过淋巴系统运送到各种组织在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中在脂蛋白脂肪酶的作用下，乳糜微粒的组分三脂酰甘油被水解为游离脂肪酸和甘油。产生的游离脂肪酸被这些组织吸收，同时甘油被运送到肝和肾脏，在这里经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为糖酵解的中间产物二羟基丙酮磷酸当三酰甘油被逐渐水解后，乳糜颗粒收缩成富含胆固醇的乳糜颗粒残留物，该残留物脱离毛细血管重新进入循环系统被肝脏吸收储存在脂肪组织内的三脂酰甘油的转移包含有以下内容：在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下，被水解为甘油和游离脂肪酸被释放的游离脂肪酸进入血液，并与清蛋白结合二、脂类的转运和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）极低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的种类第二节第二节 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢一、一、脂肪动员及脂肪动员及脂肪的降解脂肪的降解 贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive tri-glyceride lipase,HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。激激素素对对脂脂代代谢谢的的调调节节甘油三脂甘油三脂脂肪动员激素脂肪动员激素（肾上腺素、生长激素等）（肾上腺素、生长激素等）受体受体修饰受体修饰受体腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶（无活性）（无活性）腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 （有活性）（有活性）ATP ATP cAMPcAMP蛋白质激酶蛋白质激酶（无活性）（无活性）蛋白质激酶蛋白质激酶（有活性）（有活性）激素敏感性脂酶激素敏感性脂酶（无活性）（无活性）激素敏感性脂酶激素敏感性脂酶 （有活性）（有活性）脂肪酸脂肪酸+甘油甘油（第一信使）（第一信使）（第二信使）（第二信使）脂肪动员的基本过程 脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fattyacid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。磷磷酸二羟丙酮是联系甘油代谢和糖代谢的关键物质。酸二羟丙酮是联系甘油代谢和糖代谢的关键物质。甘甘 油油 的的 转转 化化二、甘油（代谢）二、甘油（代谢）三三、脂、脂 肪肪 酸酸 的的 分分 解解 代代 谢谢-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用-氧化作用氧化作用2 2、不饱和不饱和脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化3 3、奇数碳链奇数碳链脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化CHCH3 3-(CH-(CH2 2)n n-CHCH2 2-CHCH2 2-COOH-COOH 1 1、饱和脂肪酸的氧化分解途径、饱和脂肪酸的氧化分解途径 (一)、饱和偶数碳脂肪酸的饱和偶数碳脂肪酸的-氧化过程氧化过程l-氧化概念氧化概念：在一系列酶的作用下在一系列酶的作用下,脂肪酸的脂肪酸的,碳原子上碳原子上脱氢氧化并断裂脱氢氧化并断裂,生成一分子乙酰生成一分子乙酰CoACoA和少二个碳原子和少二个碳原子的脂酰的脂酰CoA的过程的过程,通过上述氧化方式不断进行通过上述氧化方式不断进行,脂肪酸脂肪酸最后被完全氧化生成乙酰最后被完全氧化生成乙酰CoACoA。试验证据试验证据1904年年F.Knoop根据根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。l1.1.脂肪酸的活化（细胞质中脂肪酸的活化（细胞质中）l 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶RCH2CH2COOH+HSCoA=RCH2CH2COSCoAATPAMP+PPi 脂酰-CoA合成酶实际是一个家族，至少有三种：其一激活乙酸和丙酸生成相应的乙酰-CoA和丙酰-CoA；其二C4-C11；其三C10-C20，这些酶或与内质网(endoplasmic reticulum,SER)，或与线粒体外膜相联（前两种酶存在于线粒体外膜中，第三种合成酶则与微粒体联系在一起）同位素示踪研究表明，此反应经过一个脂酰腺苷酸混合酐的中间体，它被CoA的巯基进攻，形成了硫酯的产物正是由于18O标记了两个产物脂酰-CoA和AMP，证明了这个中间体的存在 脂酰-CoA是高能化合物，水解成脂肪酸和CoA时，放出大量的热（Go-31kJ/mol）；若把脂肪酸直接和CoA相联，需吸收热量，但当把脂酰-CoA的形成与ATP的水解相偶联，则脂酰-CoA的形成便成为释放能量的过程ATP的分解分两步以软脂酸为例，第一步，ATP提供腺苷一磷酸，从而形成软脂酰腺苷酸，并释放出PPi，它立即被无机焦磷酸酶水解，第二步，活化了的脂酰基即转移到CoA上，形成脂酰-CoA 以上全部反应，其一是ATP的放能，释放出AMP和PPi（Go-32.5kJ/mol），其二是形成脂酰-CoA的吸能反应(Go31.5kJ/mol)在细胞内，全部反应完成的驱动力是产物焦磷酸发生的高度放能的水解(exergonic hydrolysis)，这是由广泛存在的无机焦磷酸酶（inorganic pyrophosphatase）的催化实现的进入线粒体：进入线粒体：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）携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶和酶）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。肉毒碱：HOOC-CH2-CH(OH)-CH2-N+-(CH3)3脂酰脂酰CoA进入线粒体的过程分四步：进入线粒体的过程分四步：.细胞溶胶中的脂酰CoA转移到肉碱上，释放CoA到细胞溶胶；.经传送系统，上述产物脂酰-肉碱进入线粒体基质；.在这里，脂酰基转移到来自线粒体的CoA分子上；.同时释放的肉碱又回到细胞溶胶中。酯酰CoACoA进入线粒体基质示意图进入线粒体基质示意图 N+(CHN+(CH3 3)3 3 CH CH2 2HO-CHHO-CH2 2 COO-COO-肉毒碱肉毒碱 O OR-CR-C N+(CHN+(CH3 3)3 3 CH CH2 2-O-CH-O-CH2 2 COO-COO-酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱CoASHCoASH O OR-C-S-R-C-S-CoACoA O OR-C-OHR-C-OHATPATPCoASHCoASHAMP+PPiAMP+PPi-氧化线粒体内膜内侧内侧外侧外侧载载体体酯酰肉毒碱酯酰肉毒碱肉毒碱肉毒碱 O OR-C-S-R-C-S-CoACoACoASHCoASH2.2.-氧化的生化历程氧化的生化历程R-CH=CH-C-SCoAR-CH2-CH2C-SCoAOHOR-CH-CH2CSCoAOOR-C-CH2CSCoAOR-CScoAOCH3CSCoA|+|d d、硫解、硫解|-氧化化学历程氧化化学历程(1)(1)脱氢脱氢（以下反应在线粒体中）（以下反应在线粒体中）HO 脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶RCH2CH2COSCoARC=C-C-SCoAFADHlFADH2l2-反式烯反式烯脂酰脂酰CoA脱氢：脂酰CoA的羧基邻位（-位）被脂酰CoA脱氢酶（acyl-CoA dehydrogenase）脱下两个氢原子，转化为反式-2-烯酰-CoA（trans-2-enonyl CoA），同时产生一个FADH2根据线粒体基质中脂酰CoA碳氢链的不同长度，有三种各自的特异酶，分别催化C4-C6，C6-C14，C6-C18，它们均以FAD为辅基(2).(2).水化水化 HOHOHO烯烯脂酰脂酰CoA水化酶水化酶RC=C-C-SCoARCCC-SCoAHH2OHHL-(+)-羟羟脂酰脂酰CoA水化：在烯酰-CoA水合酶(enoyl CoA hydratase）的作用下，反式-2-烯酰-CoA加水生成L-3-羟脂酰-CoA该酶专一性甚强，仅能使顺式或反式2-不饱和脂酰辅酶A水化；催化反式时得到的产物为L-羟脂酰辅酶A，催化顺式时得到的产物为D-羟脂酰辅酶A。(3).(3).再脱氢再脱氢 HOHOOO羟羟脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶RCCCSCoARCCH2C-SCoAHHNAD+NADH+H+-酮酮脂酰脂酰CoA 再脱氢：L-3-羟脂酰-CoA在L-3-羟羟脂脂酰酰-CoA脱脱氢氢酶酶（L-3-hydroxyacyl CoA dehydrogenase）的作用下，转化为3-酮脂酰酮脂酰-CoA，并产生一个NADH(4).(4).硫解硫解 OOOO-酮酮脂酰脂酰CoA硫解酶硫解酶RCCH2CSCoARCSCoA+CH3CSCoAHSCoA(脂酰脂酰CoA)在-酮酮硫硫解解酶酶（-keto-thiolase）催化下，3-酮脂酰-CoA受第二个CoA的作用，发生硫解（thiolysis），断裂为乙酰-CoA和一个缩短了两两个个碳碳原原子子单元的脂酰CoA.硫解酶反应的第一步：使底物-酮脂酰-CoA形成硫酯键；第二步：碳-碳键断裂，形成乙酰-CoA的负碳离子中间体。这步反应类型为克莱森酯解（Claisen ester cleavage),即克莱森缩合的逆反应。反应的第三步：在酶的作用下，酶持有的羧基对上述中间体提供质子，形成了乙酰-CoA及酶-硫酯中间体。最后一步：在CoAS-H的作用下形成脂酰-CoA。以上反应形成脂肪酸降解的一个循环（round），其结果是脂肪酸以乙酰-CoA形式自羧基端脱下两个碳原子单元；缩短了的脂肪酸以脂酰CoA形式残留，进入下一轮的-氧化-氧化的反应过程小结脂脂肪肪酸酸的的彻彻底底氧氧化化 乙酰乙酰CoACoAFADFADH2NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶脂酰脂酰CoACoA-烯脂酰烯脂酰CoA CoA 水化酶水化酶-羟脂酰羟脂酰CoA CoA 脱氢酶脱氢酶-酮酯酰酮酯酰CoA CoA 硫解酶硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3COSCoAR-COScoAH H2 2O O CoASHTCATCA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酰CoACoAATPATPH H2 20 0呼吸链H H2 20 0呼吸链 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA3氧氧化化的的产产物物为为CH3CO-SCoA，除除可可氧氧化化供供能能外外，还还可作为合成脂肪、糖和某些氨基酸的原料。可作为合成脂肪、糖和某些氨基酸的原料。乙酰乙酰CoA脂肪酸脂肪酸乙醛酸循环乙醛酸循环(植、微植、微)琥珀酸琥珀酸OAAPEP糖糖(糖异生糖异生)Asp关于关于-氧化的几个问题氧化的几个问题1 1）-氧化的细胞定位：线粒体氧化的细胞定位：线粒体氧化的细胞定位：线粒体氧化的细胞定位：线粒体2 2）脂酰）脂酰）脂酰）脂酰CoACoA经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱（carnitinecarnitine）的作用的作用的作用的作用l4）-氧化的能量平衡（氧化的能量平衡（CH3CO-SCoA氧化氧化供能）供能）计算计算1摩尔软脂酸摩尔软脂酸C15H31COOH经经-氧化生氧化生成成ATP的摩尔数的摩尔数l活化活化lC15H31COOHC15H31COSCoAl-2ATPlC15H31COSCoA需经过需经过7次次-氧化，生成氧化，生成8个个CH3COSCoAlC15H31COSCoA形成形成：-2ATPl-氧化阶段：氧化阶段：l7（NADH+H+）3=21ATPl7FADH22=14ATPl8个个CH3COSCoATCAl83（NADH+H+）3=72ATPl8FADH22=16ATP128l8次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化8ATP=96l129ATP(二二)-)-氧化（植物种子和叶子中）氧化（植物种子和叶子中）lRCH2COOHRCHOHCOOHRCOOH+CO2这种特殊类型的氧化系统，首先发现于植物种子和叶子组织中，也在脑和肝细胞中发现在这个系统中，仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，它降解的第一步是由另一个线粒体酶来催化的的，即脂肪酸脂肪酸-羟化酶羟化酶，产物既可以是D-羟基脂肪羟基脂肪酸酸，也可以是少一个碳原子的脂肪酸少一个碳原子的脂肪酸这个机制说明自然界存在-羟基脂肪酸和奇数碳原子脂肪酸.脂肪酸的脂肪酸的-氧化作用氧化作用 脂肪酸氧脂肪酸氧化作用发生化作用发生在在-碳原子碳原子上，上，分解出分解出COCO2 2，生成比生成比原来少一个原来少一个碳原子的脂碳原子的脂肪酸，这种肪酸，这种氧化作用称氧化作用称为为-氧化作氧化作用。用。RCHRCH2 2COOHCOOHRCH(OH)COOHRCH(OH)COOHRCOCOOHRCOCOOHRCOOHRCOOHCOCO2 2O O2 2NAD+NADH+H+RCH(OOH)COOHRCH(OOH)COOHCOCO2 2RCHORCHOO O2 2NAD+NADH+H+过氧化过氧化羟化羟化H H2 2O O关于-氧化作用机理问题，有人认为，在有H2O2存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化，形成D-羟基脂肪酸，它可氧化成醛类，进而为以NADH+为辅酶的，专一的醛脱氢酶氧化成酸(三三)-氧化（动物，氧化（动物，12个碳以上）个碳以上）CH3（CH2）9COOHHOOC（CH2）9COOH两边两边-氧化氧化对于十二碳以下的脂肪酸，Verkade等人发现，是在远离羧基的末段碳上（称为碳原子）发生氧化，形成,二羧酸，故把这种作用称为-氧化Verkade等人将制备的辛酸，壬酸和十一碳酸的三酰甘油酯给食动物，收集并检验尿中的脂肪酸降解产物，发现十一碳酸能产生C11，C9和C7的二碳酸。脂肪酸的氧化作用 脂肪酸的脂肪酸的-氧化指脂肪氧化指脂肪酸的末端甲基酸的末端甲基（-端）经氧端）经氧化转变成羟基，化转变成羟基，继而再氧化成羧继而再氧化成羧基，从而形成基，从而形成，-二羧酸二羧酸的过程的过程。CHCH3 3(CH(CH2 2)n COO)n COO-HOCHOCH H2 2(CH(CH2 2)n COO)n COO-OHCOHC(CH(CH2 2)n COO)n COO-OOCOOC(CH(CH2 2)n COO)n COO-O O2 2NAD(P)+NAD(P)H+H+NAPD+NADPH+H+NAD(P)+NAD(P)H+H+混合功能氧化酶混合功能氧化酶醇酸脱氢酶醇酸脱氢酶醛酸脱氢酶醛酸脱氢酶目前已从油浸土壤中分离出许多种需氧细菌，它们能迅速降解烃或脂肪酸成水溶性产物，这种反应起始步骤本质上即是-氧化如溢出到海洋表面的大量石油，可经浮游细菌氧化，把烃转变为脂肪酸，据估计，其氧化作用速率可达0.5克/天/平方米 在-氧化中，细菌以rubridoxin（特异的非正铁血红素铁蛋白）为中间电子传递体，动物以细胞色素P450为中间电子传递体两个系统均涉及羟化作用，产物为RCH2OH,它被醇脱氢酶氧化成醛，继而被脱氢酶氧化成对于十二碳以下的羧酸(四四).).不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化 l需要两种附加的酶，需要两种附加的酶，即：即：l异构酶（顺、反异构酶）异构酶（顺、反异构酶）l还还原原酶酶（2,4-二二烯烯脂脂酰酰还还原原酶酶）来来解解决决这两个特殊问题。这两个特殊问题。1.油脂酰CoA的氧化2.十八碳二烯脂酰CoA的氧化 原推测的反应过程：现认为的反应过程：l不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的氧氧化化产产生生的的ATP数数目目比比同同碳碳数数的的饱和脂肪酸产生的饱和脂肪酸产生的ATP数目少。数目少。l每每多多一一个个双双键键，-氧氧化化就就少少一一步步以以FAD为为辅辅酶酶的的脱氢反应，少产生脱氢反应，少产生2个个ATP。l所所以以亚亚油油酸酸C18比比同同碳碳原原子子数数饱饱和和脂脂肪肪酸酸硬硬脂脂酸酸C18少生成少生成4个个ATP。(五).奇数碳脂肪酸的奇数碳脂肪酸的-氧化氧化奇数碳脂肪酸的奇数碳脂肪酸的-氧化氧化l琥珀酰琥珀酰CoATCA脂肪酸脂肪酸丙酰丙酰CoA（奇数碳（奇数碳）-羟丙酸羟丙酸乙酰乙酰CoA大多数哺乳动物组织中奇数碳脂肪酸是罕见的，但在反刍动物中，如牛、羊中，奇数碳脂肪酸提供的能量占它们所需能量的25%具有17个碳的直链脂肪酸可经正常的-氧化途径，产生七个乙酰-CoA和一个丙酰-CoA它也是氨基酸缬氨酸和异亮氨酸的降解产物 此外，脂肪酸经反复的-或-氧化后，可能产生出丙酸因反刍动物能利用一般单胃动物不能利用的纤维素和其它多糖和约含30的丙酸，以及由简单有机酸和短链脂肪酸组成的混合物，因此，丙酸代谢对反刍动物显得特别重要丙酸遵循下列途径进行代谢：丙酸先形成丙酸-CoA，最后转化为琥珀酰-CoA，从而进入TCA 丙酰-CoA经三步酶反应转化为琥珀酰-CoA 第第一一步步，在在丙丙酰酰-CoA羧羧化化酶酶催催化化下下，转转变变成成D-甲甲基基丙丙二二酰酰-CoA，催催化化本本反反应应的的丙丙酰酰-CoA羧羧化化酶酶是是以以生生物素物素作为辅助因子的；作为辅助因子的；第第 二二 步步，在在 甲甲 基基 丙丙 二二 酰酰-CoA差差 向向 异异 构构 酶酶（methylmalonyl-CoAracemase）催催化化下下，D-甲甲基基丙丙二二酰酰-CoA转化为转化为-甲基丙二酰甲基丙二酰-CoA；最最后后一一步步反反应应是是在在需需钴钴胺胺素素（VB12）的的酶酶-甲甲基基丙丙二二酰酰-CoA变变位位酶酶（methylmalonyl-CoAmutase）的的作作用用下下，发发生生一一个个少少见见的的羰羰基基-CoA基基团团转转移移到到甲甲基基并并置置换换一一个个氢氢的的反反应应产产物物琥琥珀珀酰酰-CoA可可以以进进入入TCA进一步代谢进一步代谢ATP、CoASH丙酸的代谢丙酸的代谢甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰CoA琥珀酰琥珀酰CoA硫激酶硫激酶羧羧化化酶酶变位酶变位酶三羧酸循三羧酸循环环ATP、CO2生物素生物素CoB12(六)、酮体的代谢酮体的代谢l动物肝脏动物肝脏乙酰乙酸乙酰乙酸l乙酰乙酰CoA酮体酮体-羟丁酸羟丁酸丙酮丙酮肝外组织氧化肝外组织氧化肝脏线粒体中乙酰肝脏线粒体中乙酰-CoA有有4种去向种去向(1)柠檬酸循环（2）合成胆固醇（3）合成脂肪酸（4）酮体代谢（ketonebody)乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮肝脏线粒体中的乙酰CoA走哪一条途径，主要取决于草酰乙酸的可利用性。饥饿状态下，草酰乙酸离开TCA，用于异生合成Glc。只有少量乙酰CoA可以进入TCA，大多数乙酰CoA用于合成酮体。1.酮体的生成酮体的生成(1).酮体的生成（肝组织肝组织）酮体的生成酮体的生成羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）硫解酶硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶裂解酶HMGCoA合成酶合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸丙酮丙酮-羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脱羧酶脱羧酶CoASH2.酮体的氧化（肝外组织肝外组织）乙酰乙酰乙酰乙酰CoA乙酰乙酸乙酰乙酸硫解酶硫解酶转转移移酶酶琥珀酰琥珀酰CoACoASH-氧化氧化乙酰乙酸乙酰乙酸脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+乙酰乙酰CoA2-羟丁羟丁酸酸琥珀酸琥珀酸丙酮去路丙酮去路（1）随尿排出（2）直接从肺部呼出（3）转变为丙酮酸或甲酰基及乙酰基计计 算算1mol甘油彻底氧化能生成多少甘油彻底氧化能生成多少molATP？酮体生成的生理意义酮体是肝输出能量的一种形式,形成酮体的目的是将肝中大量的乙酰CoA转移出去，为肝外组织提供的第二第二能源(Fuel)物质，是肌肉和大脑等组织的重要能源；（酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁。脑组织不能氧化脂肪酸，却能利用酮体。长期饥饿，糖供应不足时，酮体可以代替Glc，成为脑组织及肌肉的主要能源。）正常情况下血中仅含少量酮体，但饥饿、高脂低糖或糖尿病时，酮体生成过多，可引起酮血症、酮尿症或酮症酸中毒，Theoverallconditioniscalledketosis(酮病)。酮体生成的调节（1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于氧化及酮体的生成。（2）肝细胞糖原含量及其代谢的影响：肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入氧化，酮体生成增多。（3）丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体乙酰CoA及柠檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促进丙二酰CoA的合成，后者能竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，从而阻止脂酰CoA进入线粒体内进行氧化。第三节第三节脂肪的合成脂肪的合成 l生生物物体体从从糖糖代代谢谢的中间产物磷酸丙糖的中间产物磷酸丙糖合合成成-磷磷酸酸甘油，又甘油，又从从乙乙酰酰CoA合合成成长长链脂肪酸，最后以链脂肪酸，最后以磷酸甘油磷酸甘油及及脂肪酰脂肪酰CoA作为原料合成脂肪。作为原料合成脂肪。一、-磷酸甘油的合成磷酸甘油的合成CH2OHCH2OH甘油激酶甘油激酶CHOH+ATPCHOH+ADP+PiCH2OHCH2OP-磷酸甘油磷酸甘油CH2OHCH2OH-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶C=O+NADH+H+CHOH+NAD+CH2OPCH2OP-磷酸甘油磷酸甘油甘甘 油油 的的 合成合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）甘油激酶甘油激酶磷酸甘油磷酸甘油脱氢酶脱氢酶异构酶异构酶磷酸酶磷酸酶二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成 a.从头合成（细胞质）从头合成（细胞质b.碳链延长途径（线粒体、内质网中）碳链延长途径（线粒体、内质网中）c.不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成1.从头合成从头合成1）定义）定义指指以以二二碳碳物物CH3CO-SCoA为为原原料料，在在乙乙酰酰CoA羧羧化化酶酶和和脂脂肪肪酸酸合合成成酶酶系系的的作作用用逐逐步步延长碳连合成脂肪酸的过程。延长碳连合成脂肪酸的过程。2）条件）条件lA）原料原料乙酰乙酰CoA；辅辅助助因因子子：反反应应需需要要ACP、ATP、CO2、Mn2+和和NADPH2lB)酶系酶系a)乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶（大肠杆菌（大肠杆菌）生物素羧化酶，生物素羧化酶，生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白BCCP，羧基转移酶羧基转移酶.b)脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系lACP酰基转移酶酰基转移酶lACP-丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶l-酮脂酰酮脂酰-ACP合成酶合成酶l-酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶l羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶l烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶lACP（酰基载体蛋白）：酰基载体蛋白）：一一种种对对热热稳稳定定的的小小分分子子蛋蛋白白质质，是是脂脂肪肪酸酸合合成酶系的核心部分，起携带和转移酰基的作用。成酶系的核心部分，起携带和转移酰基的作用。3)产物：软脂肪（棕榈酸，产物：软脂肪（棕榈酸，16C饱和脂肪酸）饱和脂肪酸）4）化学历程（以大肠杆菌为例）化学历程（以大肠杆菌为例）la)丙二酰丙二酰CoA的形成的形成l乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶COOHlCH3COSCoA+CO2lATP生物素生物素CH2COSCoAlMn2+b)酰基转移反应酰基转移反应ACP酰基转移酶酰基转移酶CH3COSCoA+ACP-SH=CH3CO-SACP+HSCoACOOHCOOH+ACP-SH=+CoASHCH2COSCoACH2COSACPACP丙二酸单酰转移酶丙二酸单酰转移酶c)缩合反应缩合反应COOH-酮脂酰酮脂酰ACP合成酶合成酶CH3COSACP+CH2COSACPlCH3COCH2COSACP+CO2+ACPSHl-酮脂酰酮脂酰ACPl（乙酰乙酰（乙酰乙酰ACP）d)第一次还原第一次还原OOOHO-酮脂酰酮脂酰ACP还原酶还原酶CH3CCH2CSACP=CH3CHCH2CSACPNADPH+H+-羥丁酰羥丁酰ACPNADP+e)e)脱脱 水水 OHOO羟脂酰羟脂酰ACP脱水酶脱水酶CH3CHCH2CSACP=CH3CH=CH2CSACP,-反式反式-烯丁酰烯丁酰ACPH2Of)f)再还原再还原 OO烯脂酰烯脂酰ACP还原酶还原酶CH3CH=CH2CSACP=CH3CH2CH2CSACPNADPH+H+丁酰丁酰ACPNADP+脂肪酸合成全过程脂肪酸合成全过程 5）讨讨论论la)脂脂肪肪酸酸生生物物合合成成的的原原料料是是乙乙酰酰辅辅酶酶A，但但丙丙二二酰酰辅辅酶酶A才才是是二二碳碳单单位位直直接接供供体体，除除末末端端二二个个碳碳原原子子来来源源于于乙乙酰酰辅辅酶酶A，其其他他均均来来自自丙丙二二酰酰辅辅酶酶A，合成为偶数碳脂肪酸，终止于合成为偶数碳脂肪酸，终止于16碳。碳。lb)b)脂脂肪肪酸酸合合成成中中间间过过程程以以ACP为为载载体体，还还原原反反应应以以NADPH2为辅酶，它来自于为辅酶，它来自于HMP途径。途径。lC C）脂脂肪肪酸酸的的从从头头合合成成途途径径位位于于细细胞胞质质中中进进行行，线线粒粒体体中中形形成成的的乙乙酰酰辅辅酶酶A是是通通过过柠柠檬檬酸酸丙丙酮酮酸穿梭作用运送到细胞质中参加反应。酸穿梭作用运送到细胞质中参加反应。柠檬酸柠檬酸丙酮酸穿梭作用丙酮酸穿梭作用d)d)脂肪酸的脂肪酸的氧化和从头合成的异同氧化和从头合成的异同相同：相同：都要活化都要活化对比脂肪酸合成与分解代谢,说明脂肪酸生物合成并非-氧化的简单逆转。l脂肪酸生物合成并非-氧化的简单逆转，脂肪酸生物合成与CoA存在以下区别：(1)细胞内部位不同，脂肪酸合成在细胞质，而分解在线粒体。(2)能量变化上，合成耗能，分解产能。(3)酰基载体不同，合成时为ACP，分解时为CoA。(4)二碳片断的形式不同，合成时延长加入的时丙二酸单酰CoA，分解时断裂的二碳单位是乙酰CoA。(5)氧化还原辅酶不同，合成时为NADPH，分解时为NAD+和FAD。e)脂肪酸合成的调控步骤的酶是什么？该酶在高等动物中如何调节？l1）步骤：乙酰CoA羧化成丙二酰CoA。l2）关键酶：乙酰CoA羧化酶所催化，这是一种别(变)构酶，是脂酸合成的限速酶。l3）部位和辅基：存在于胞质中，辅基为生物素，Mn2+为激活剂。l4）有两种存在形式，一是无活性的单体，另一是有活性的多聚体，呈线状排列。l5）柠檬酸、异柠檬酸可使关键酶发生别构，由无活性的单体聚合成有活性的多聚体，而软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA则能使多聚体解聚成单体，抑制乙酰CoA羧化酶的催化活性。l6）关键酶可被一种依赖于AMP（而不是cAMP）的蛋白激酶磷酸化而失活。胰高血糖素能激活此激酶，而抑制乙酰CoA羧化酶的活性，胰岛素则能通过蛋白质磷酸酶的作用使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脱去磷酸而恢复活性。l7）高糖膳食可促进酶蛋白合成，因而可促进乙酰CoA的羧化反应。f)脂酸合成的调节脂酸合成的调节脂酸合成的调节脂酸合成的调节l l1 1代谢物代谢物代谢物代谢物（1 1）进食高脂肪食物以后，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰）进食高脂肪食物以后，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰）进食高脂肪食物以后，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰）进食高脂肪食物以后，或饥饿脂肪动员加强时，肝细胞内脂酰CoACoA增多，可增多，可增多，可增多，可别构抑制乙酰别构抑制乙酰别构抑制乙酰别构抑制乙酰CoACoA羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶，从而抑制体内脂酸的合成。，从而抑制体内脂酸的合成。，从而抑制体内脂酸的合成。，从而抑制体内脂酸的合成。（2 2）进食糖类而糖代谢加强，）进食糖类而糖代谢加强，）进食糖类而糖代谢加强，）进食糖类而糖代谢加强，NADPHNADPH及乙酰及乙酰及乙酰及乙酰CoACoA供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢加强加强加强加强使细胞内使细胞内使细胞内使细胞内ATPATP增多增多增多增多，可，可，可，可抑制异柠檬酸脱氢酶抑制异柠檬酸脱氢酶抑制异柠檬酸脱氢酶抑制异柠檬酸脱氢酶，造成，造成，造成，造成异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸及及及及柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸堆积，透出线粒体，堆积，透出线粒体，堆积，透出线粒体，堆积，透出线粒体，可可可可别构激活乙酰别构激活乙酰别构激活乙酰别构激活乙酰CoACoA羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶，使脂酸合成增加。，使脂酸合成增加。，使脂酸合成增加。，使脂酸合成增加。（3 3）大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。）大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。）大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。）大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。l l2 2激素激素激素激素（1 1）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素1 1）能诱导乙酰）能诱导乙酰）能诱导乙酰）能诱导乙酰CoACoA羧化酶、脂酸合成酶、乃至羧化酶、脂酸合成酶、乃至羧化酶、脂酸合成酶、乃至羧化酶、脂酸合成酶、乃至ATP-ATP-柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸合成。合成。合成。合成。2 2）由于胰岛素还能促进脂酸合成磷脂酸，因此还增加脂肪的合成。）由于胰岛素还能促进脂酸合成磷脂酸，因此还增加脂肪的合成。）由于胰岛素还能促进脂酸合成磷脂酸，因此还增加脂肪的合成。）由于胰岛素还能促进脂酸合成磷脂酸，因此还增加脂肪的合成。3 3）胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂肪而储）胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂肪而储）胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂肪而储）胰岛素能加强脂肪组织的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸进入脂肪组织，再加速合成脂肪而储存，故易导致肥胖。存，故易导致肥胖。存，故易导致肥胖。存，故易导致肥胖。（2 2）胰高血糖素）胰高血糖素）胰高血糖素）胰高血糖素11）通过增加蛋白激酶）通过增加蛋白激酶）通过增加蛋白激酶）通过增加蛋白激酶A A活性使乙酰活性使乙酰活性使乙酰活性使乙酰CoACoA羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。2 2）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。（3 3）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰CoACoA羧化酶，从而影响脂酸合成。羧化酶，从而影响脂酸合成。羧化酶，从而影响脂酸合成。羧化酶，从而影响脂酸合成。（1）线粒体脂肪酸延长酶系:延长短链脂肪酸，其过程是-氧化逆过程。（2）内质网脂肪酸延长酶系：延长饱和或不饱和长链脂肪酸，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似。脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式细胞内进行部位细胞内进行部位动物动物 植物植物线粒体线粒体 内质网内质网 叶绿体、前质体叶绿体、前质体 内质网内质网加入的一碳单位加入的一碳单位酯酰基载体酯酰基载体电子供体电子供体乙酰乙酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA CoA 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoACoA CoA ACPCoA CoA ACPNAD(P)H NADPH NADPHNAD(P)H NADPH NADPH 不明确不明确2.线粒体和内质网中脂肪酸的延长线粒体和内质网中脂肪酸的延长l由由胞胞质质合合成成的的软软脂脂酸酸，可可在在线线粒粒体体或或内内质质网中延长成网中延长成C18、C20、C24等高级脂肪酸。等高级脂肪酸。lCH3COSCoAlCH3（CH2）14COSCoAl还原还原脱水脱水lCH3（CH2）14COCH3COSCoAl再还原再还原NADPH+H+lCH3（CH2）16COSCoAlNADPH+H+(1)(1)线粒体脂肪酸延长酶系线粒体脂肪酸延长酶系线粒体脂肪酸延长酶系线粒体脂肪酸延长酶系 1）在在线线粒粒体体脂脂酸酸延延长长酶酶体体系系的的催催化化下下，软软脂脂酰酰CoA与与乙乙酰酰CoA缩缩合合，生生成成-酮酮硬硬脂脂酰酰CoA，然后由，然后由NADPH+H+供氢，还原为供氢，还原为-羟硬脂酰羟硬脂酰CoA，又脱水生成，又脱水生成,-硬脂硬脂烯烯酰酰CoA，再再由由NADPH+H+供供氢氢，即即还还原原为为硬硬脂脂酰酰CoA，其其过过程程与与-氧氧化化的的逆逆反反应应基基本本相相似，但需似，但需a,-烯酰还原酶及烯酰还原酶及NADPH+H+2）每每一一轮轮反反应应可可加加上上2个个碳碳原原子子，一一般般可可延延长长脂脂酸酸碳碳链链至至24或或