脂肪在体内的消化吸收和转运教学内容.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,第一节 脂肪在体内的消化吸收和转运,第二节 脂肪的分解代谢,第三节 脂肪的合成,第四节 磷酯的代谢,第五节 胆固醇的代谢,第九章 脂类代谢,脂类的种类,第一节,脂肪在体内的消化吸收和转运,酰基甘油酯,CH,2,O,C,R,1,O,CH,2,CH,O,C,R,2,O,O,C,R,3,O,几种糖脂和硫酯,2,3-双酰基-1-,-,D-,葡萄糖-,D-,甘油,6-亚硫酸-6-脱氧-,-葡萄糖甘油二酯(硫酯),2,3-双酰基-1-(,-,D-,半乳糖基-1，6-,D-,半乳糖基）-,D-,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12 000，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,V,A,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,A,2,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 脂肪的分解代谢,一、,脂肪动员及,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。,激素对脂代谢的调节,甘油三脂,脂肪动员激素,（肾上腺素、生长激素等）,受体,修饰受体,腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（有活性）,ATP,cAMP,蛋白质激酶（无活性）,蛋白质激酶（有活性）,激素敏感性脂酶（无活性）,激素敏感性脂酶,（有活性）,脂肪酸,+,甘油,（第一信使）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),甘油激酶,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,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。,磷酸二羟丙酮是联系甘油代谢和糖代谢的关键物质。,甘 油 的 转 化,二、甘油（代谢）,三,、脂 肪 酸 的 分 解 代 谢,-,氧化作用,-,氧化作用,-,氧化作用,2,、,不饱和,脂肪酸的氧化,3,、,奇数碳链,脂肪酸的氧化,CH,3,-(CH,2,),n,-,CH,2,-,CH,2,-COOH,1,、饱和脂肪酸的氧化分解途径,(一)、,饱和偶数碳脂肪酸的,-,氧化过程,-,氧化概念,：,在一系列酶的作用下,脂肪酸的,碳原子上,脱氢氧化并断裂,生成一分子乙酰,CoA,和少二个碳原子,的脂酰,CoA,的过程,通过上述氧化方式不断进行,脂肪酸,最后被完全氧化生成乙酰,CoA。,试验证据,1904,年,F.Knoop,根据,用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验,结果，,推导出了,-,氧化学说,。,1.脂肪酸的活化（细胞质中,）,脂酰,CoA,合成酶,RCH,2,CH,2,CO,OH,+HSCoA=RCH,2,CH,2,CO,SCoA,ATP,AMP+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,C,4,-C,11,；,其三,C,10,-C,20,，,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,18,O,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,（,G,o,-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,（G,o,-32.,5kJ/mol,），,其二是形成脂酰,-,CoA,的吸能反应,(G,o,31.5kJ/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：,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-CH,2,-CH,(,OH,),-CH,2,-N,+,-,(,CH,3,),3,脂酰,CoA,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,CoA,进入线粒体基质示意图,N+(CH,3,),3,CH,2,HO-CH,2,COO-,肉毒碱,O,R-C,N+(CH,3,),3,CH,2,-O-CH,2,COO-,酯酰肉毒碱,CoASH,O,R-C-S-,CoA,O,R-C-OH,ATP,CoASH,AMP+PPi,-,氧化,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,酯酰肉毒碱,肉毒碱,O,R-C-S-,CoA,CoASH,2.,-,氧化的生化历程,a,、脱氢,b,、水化,c,、再脱氢,R-CH=CH-C-SCoA,R-CH,2,-,CH,2,C-SCoA,OH O,R-CH-CH,2,CSCoA,O O,R-C-CH,2,CSCoA,O,R-,C,ScoA,O,CH,3,CSCoA,|,+,|,d,、硫解,|,|,-,氧化化学历程,(1)脱氢,（以下反应在线粒体中）,H O,脂酰,CoA,脱氢酶,RC,H,2,C,H,2,COSCoA RC=C-C-SCoA,FAD,H,FADH,2,2,-,反式烯,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,FADH,2,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,C,4,-C,6,，,C,6,-C,14,，,C,6,C,18,，,它们均以,FAD,为辅基,(2).水化,H O,HO,H O,烯,脂酰,CoA,水化酶,RC=C-C-SCoA RC C C-SCoA,H,H,2,O,H,H,L-(+)-,羟,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).再脱氢,HO,H O,O,O,羟,脂酰,CoA,脱氢酶,RC C C SCoA RCCH,2,C-SCoA,H,H,NAD,+,NADH+H,+,-,酮,脂酰,CoA,再脱氢：,L-3-,羟脂酰,-,CoA,在,L-3-,羟脂酰,-,CoA,脱氢酶,（,L-3-hydroxyacyl CoA dehydrogenase,）,的作用下，转化为,3-,酮脂酰,-,CoA,，,并产生一个,NADH,(4).硫解,O,O,O,O,-,酮,脂酰,CoA,硫解酶,RC,CH,2,CSCoA,RCSCoA +,CH,3,CSCoA,HSCoA,(,脂酰,CoA),在,-,酮,硫解,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,两个碳原子,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,脂肪酸的彻底,氧化,乙酰,CoA,FAD,FADH,2,NAD,+,NADH,R,C,H,2,CH,2,CO-SCoA,脂酰,CoA,脱氢酶,脂酰,CoA,-,烯脂酰,CoA,水化酶,-,羟脂酰,CoA,脱氢酶,-,酮酯酰,CoA,硫解酶,R,C,HOHCH,2,COScoA,R,C,O,CH,2,CO-SCoA,R,C,H=CH-CO-SCoA,+,CH,3,COSCoA,R-COScoA,H,2,O,CoASH,TCA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰CoA,ATP,H,2,0,呼吸链,H,2,0,呼吸链,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,乙酰,CoA,3）,-,氧化的产物为,CH,3,CO-SCoA，,除可氧化供能外，还可作为合成脂肪、糖和某些氨基酸的原料。,乙酰,CoA,脂肪酸,乙醛酸循环(,植、微,),琥珀酸,OAAPEP,糖(,糖异生),Asp,关于,-,氧化的几个问题,1）,-,氧化的细胞定位：线粒体,2）脂酰,CoA,经线粒体膜外至膜内的转运：肉毒碱（,carnitine）,的作用,4）,-,氧化的能量平衡（,CH,3,CO-SCoA,氧化供能）计算1摩尔软脂酸,C,15,H,31,COOH,经,-,氧化生成,ATP,的摩尔数,活化,C,15,H,31,COOH,C,15,H,31,COSCoA,-2,ATP,C,15,H,31,COSCoA,需经过,7,次,-,氧化，生成,8,个,CH,3,COSCoA,C,15,H,31,COSCoA,形成,：-2,ATP,-,氧化阶段：,7（NADH+H,+,）3 =21ATP,7 FADH,2,2 =14ATP,8,个,CH,3,COSCoATCA,8 3（NADH+H,+,）3=72ATP,8 FADH,2,2=16ATP 12 8,8,次底物水平磷酸化 8,ATP,=96,129ATP,(,二,)-,氧化（植物种子和叶子中）,RC,H,2,COOHRCH,OH,COOHRCOOH+,CO,2,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,-,羟化酶,，产物既可以是,D-,-,羟基脂肪,酸,，也可以是,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,-,氧化作用,脂肪酸氧化作用发生在,-,碳原子上，,分解出,CO,2,，,生成比原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为,-,氧化作用。,RCH,2,COOH,RCH(OH)COOH,RCOCOOH,RCOOH,CO,2,O,2,NAD,+,NADH+H,+,RCH(OOH)COOH,CO,2,RCHO,O,2,NAD,+,NADH+H,+,过氧化,羟化,H,2,O,关于,-,氧化作用机理问题，有人认为，在有,H,2,O,2,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,),-,氧化（动物，12个碳以上）,C,H,3,（CH,2,）,9,COOH,HO,OC（CH,2,）,9,COOH,两边,-,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,C,11,，,C,9,和,C,7,的二碳酸。,脂肪酸的,氧化作用,脂肪酸的,-,氧化指脂肪酸的末端甲基（,-,端）经氧化转变成羟基，继而再氧化成羧基，从而形成,，-,二羧酸的过程,。,CH,3,(CH,2,)n COO,-,HOC,H,2,(CH,2,)n COO,-,OHC,(CH,2,)n COO,-,-,OOC,(CH,2,)n COO,-,O,2,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,NAPD,+,NADPH+H,+,NAD(P),+,NAD(P)H+H,+,混合功能氧化酶,醇酸脱氢酶,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,P,450,为中间电子传递体两个系统均涉及羟化作用，产物为,RCH,2,OH,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).不饱和脂肪酸的氧化,需要两种附加的酶，,即：,异构酶（顺、反异构酶）,还原酶（2,4-二烯脂酰还原酶）来解决这两个特殊问题。,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：,不饱和脂肪酸的氧化产生的,ATP,数目比同碳数的饱和脂肪酸产生的,ATP,数目少。,每多一个双键，,-,氧化就少一步以,FAD,为辅酶的脱氢反应，少产生2个,ATP。,所以亚油酸,C,18,比同碳原子数饱和脂肪酸硬脂酸,C,18,少生成,4,个,ATP。,(五).,奇数碳脂肪酸的,-,氧化,奇数碳脂肪酸的,-,氧化,琥珀酰,CoATCA,脂肪酸,丙酰,CoA,（奇数碳）,-,羟丙酸乙酰,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,第一步，在,丙酰,-,CoA,羧化酶,催化下，转变成,D-,甲基丙二酰,-,CoA,，,催化本反应的丙酰,-,CoA,羧化酶是以,生物素,作为辅助因子的；,第二步，在,甲基丙二酰,-,CoA,差向异构酶,（,methylmalonyl-CoA racemase,）,催化下，,D-,甲基丙二酰,-,CoA,转化为,-,甲基丙二酰,-,CoA,；,最后一步反应是在需钴胺素（,VB,12,）,的,酶,-,甲基丙二酰,-,CoA,变位酶,（,methylmalonyl-CoA mutase,）,的作用下，发生一个少见的羰基,-,CoA,基团转移到甲基并置换一个氢的反应产物,琥珀酰,-,CoA,可以进入,TCA,进一步代谢,ATP、CoASH,丙酸的代谢,甲基丙二酸单酰,CoA,琥珀酰,CoA,硫激酶,羧化酶,变位酶,三羧酸循环,ATP、CO,2,生物素,CoB,12,(六)、,酮体的代谢,动物肝脏 乙酰乙酸,乙酰,CoA ,酮体,-,羟丁酸 丙酮,肝外组织氧化,肝脏线粒体中乙酰,-CoA,有,4,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（,ketone body),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,(1).酮体的生成（,肝组织,）,酮体的生成,羟甲基戊二酸单酰,CoA（HMGCoA）,硫解酶,2,CH,3,COSCoA,CH,3,COCH,2,COSCoA,乙酰乙酰,CoA,HOOCCH,2,-C-CH,2,COSCoA,|,CH,3,OH,|,HMGCoA,裂解酶,HMGCoA,合成酶,CH,3,COSCoA,CoASH,CH,3,COCH,2,COOH,CH,3,CHOHCH,2,COOH,乙酰乙酸,丙酮,-羟丁,酸脱氢酶,CO,2,NADH+H,+,NAD,+,CH,3,COCH,3,脱羧酶,CoASH,2.酮体的氧化（,肝外组织,）,乙酰乙酰,CoA,乙酰乙酸,硫解酶,转移酶,琥珀酰,CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脱氢酶,NADH+H,+,NAD,+,乙酰,CoA,2,-羟丁,酸,琥珀酸,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 算,1,mol,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,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,，,The overall condition is called keto,sis,(,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 脂肪的合成,生 物 体 从 糖 代 谢 的中间产物磷酸丙糖,合 成,-,磷 酸 甘油，又 从 乙 酰,CoA,合 成 长,链脂肪酸，最后以,-,磷酸甘油,及,脂肪酰,CoA,作为原料合成脂肪。,一、,-,磷酸甘油的合成,CH,2,OH CH,2,OH,甘油激酶,CHOH +,ATP,CHOH+,ADP+Pi,CH,2,OH CH,2,O,P,-,磷酸甘油,CH,2,OH CH,2,OH,-,磷酸甘油脱氢酶,C=O,+,NADH+H,+,CHOH +,NAD,+,CH,2,O,P,CH,2,O,P,-,磷酸甘油,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,磷酸甘油脱氢酶,异构酶,磷酸酶,二、脂肪酸的生物合成,a.,从头合成（细胞质）,b.,碳链延长途径（线粒体、内质网中）,c,.,不饱和脂肪酸的合成,1.从头合成,1）定义,指以二碳物,CH,3,CO-SCoA,为原料，在乙酰CoA,羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用逐步延长碳连合成脂肪酸的过程。,2）条件,A）,原料,乙酰,CoA；,辅助因子：反应需要,ACP、ATP、CO,2,、Mn,2+,和,NADPH,2,B),酶系,a),乙酰,CoA,羧化酶,（大肠杆菌,）,生物素羧化酶，,生物素羧基载体蛋白,BCCP，,羧基转移酶.,b),脂肪酸合成酶系,ACP,酰基转移酶,ACP-,丙二酸单酰转移酶,-,酮脂酰-,ACP,合成酶,-,酮脂酰-,ACP,还原酶,羟脂酰-,ACP,脱水酶,烯脂酰-,ACP,还原酶,ACP（,酰基载体蛋白）：,一种对热稳定的小分子蛋白质，是脂肪酸合成酶系的核心部分，起携带和转移酰基的作用。,3),产物：软脂肪（棕榈酸，16,C,饱和脂肪酸）,4）,化学历程（以大肠杆菌为例）,a),丙二酰,CoA,的形成,乙酰,CoA,羧化酶,COOH,CH,3,COSCoA+CO,2,ATP,生物素,CH,2,COSCoA,Mn,2+,b),酰基转移反应,ACP,酰基转移酶,CH,3,CO,SCoA,+ACP-SH=CH,3,CO-,SACP,+HSCoA,COOH COOH,+ACP-SH =+CoASH,CH,2,CO,SCoA,CH,2,CO,SACP,ACP,丙二酸单酰转移酶,c),缩合反应,COO,H,-,酮脂酰,ACP,合成酶,CH,3,CO,SACP+CH,2,COSACP,CH,3CO,CH,2,COSACP +,CO,2,+,ACPSH,-,酮脂酰,ACP,（乙酰乙酰,ACP）,d),第一次还原,O O OH O,-,酮脂酰,ACP,还原酶,CH,3,CCH,2,CSACP=CH,3,CHCH,2,CSACP,NADPH+H,+,-,羥丁酰,ACP,NADP,+,e),脱 水,OH,O O,羟脂酰,ACP,脱水酶,CH,3,CHC,H,2,CSACP=CH,3,CH,=,CH,2,CSACP,-,反式,-,烯丁酰,ACP,H,2,O,f),再还原,O O,烯脂酰,ACP,还原酶,CH,3,CH,=,CH,2,CSACP=CH,3,CH,2,CH,2,CSACP,NADPH+H,+,丁酰,ACP,NADP,+,脂肪酸合成全过程,5）,讨 论,a),脂肪酸生物合成的原料是乙酰辅酶,A，,但,丙二酰辅酶,A,才是,二碳单位,直接供体，除,末端二个碳原子来源于乙酰辅酶,A,，,其他均来自丙二酰辅酶,A，,合成为偶数碳脂肪酸，终止于16碳。,b),脂肪酸合成中间过程以,ACP,为载体，还原反应以,NADPH,2,为辅酶，它来自于,HMP,途径。,C）,脂肪酸的从头合成途径位于细胞质中进行，线粒体中形成的乙酰辅酶,A,是通过柠檬酸,丙酮酸穿梭作用运送到细胞质中参加反应。,柠檬酸,丙酮酸穿梭作用,d),脂肪酸的,氧化和从头合成的异同,相同：,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。,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？,1,）步骤：乙酰,CoA,羧化成丙二酰,CoA,。,2,）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。,3,）部位和辅基：存在于胞质中，辅基为生物素，,Mn,2+,为激活剂。,4,）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。,5,）,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。,6,）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。,7,）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,1,代谢物,（,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,CoA,增多，可,别构抑制乙酰,CoA,羧化酶,，从而抑制体内脂酸的合成。,（,2,）进食糖类而糖代谢加强，,NADPH,及乙酰,CoA,供应增多，有利于脂酸的合成，同时糖代谢加强,使细胞内,ATP,增多,，可,抑制异柠檬酸脱氢酶,，造成,异柠檬酸,及,柠檬酸,堆积，透出线粒体，可,别构激活乙酰,CoA,羧化酶,，使脂酸合成增加。,（,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。,2,激素,（,1,）胰岛素是调节脂酸合成的主要激素,1,）能诱导乙酰,CoA,羧化酶、脂酸合成酶、乃至,ATP-,柠檬酸裂解酶等的合成，从而促使脂酸合成。,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。,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存，故易导致肥胖。,（,2,）胰高血糖素,1,）通过增加蛋白激酶,A,活性使乙酰,CoA,羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。,2,）也抑制三酰甘油的合成，甚至减少肝脂肪向血中释放。,（,3,）肾上腺素、生长素也能抑制乙酰,CoA,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,细胞内进行部位,动物,植物,线粒体 内质网 叶绿体、前质体 内质网,加入的一碳单位,酯酰基载体,电子供体,乙酰,CoA,丙二酸单酰,CoA,丙二酸单酰,CoA,CoA CoA ACP,NAD(P)H NADPH NADPH,不明确,2.,线粒体和内质网中脂肪酸的延长,由胞质合成的软脂酸，可在线粒体或内质网中延长成,C,18,、C,20,、C,24,等高级脂肪酸。,CH,3,COSCoA,CH,3,（CH,2,）,14,COSCoA,还原 脱水,CH,3,（CH,2,）,14,CO CH,3,COSCoA,再还原,NADPH+H,+,CH,3,（CH,2,）,16,COSCoA,NADPH+H,+,(1),线粒体脂肪酸延长酶系,1,）在线粒体脂酸延长酶体系的催化下，软脂酰,CoA,与乙酰,CoA,缩合，生成,-,酮硬脂酰,CoA,，然后由,NADPH+H,+,供氢，还原为,-,羟硬脂酰,CoA,，又脱水生成,-,硬脂,烯酰,CoA,，再由,NADPH+H,+,供氢，即还原为硬脂酰,CoA,，其过程与,-,氧化的逆反应基本相似，但需,a,-,烯酰还原酶及,NADPH+H2,）每一轮反应可加上,2,个碳原子，一般可延长脂酸碳链至,24,或,26,个碳原子，而以硬脂酸最多。,2,）,内质网脂肪酸延长酶系,（,1,）以丙二酰,CoA,为二碳单位,(C,2,),的供给体；,(2),由,NADPH+H,+,供氢，通过缩合、加氢、脱水及再加氢等反应，每一轮可增加,2,个碳原子，反复进行可使碳链逐步延长；,（,3,）合成过程与软脂酸的合成相似（即中间过程与从头合成相近），但脂酰基连在,CoASH,上进行反应，而不是,ACP,为载体,(,即辅酶,A,代替,ACP,为脂酰基载体,),；,（,3,）一般可将脂酸碳链延长至,24,碳，以,18,碳的硬脂酸为最多。,动：细胞色素,b,5zh,植：铁硫蛋白,动：细胞色素,b,5zh,植：铁硫蛋白,(1),需氧途径,（2）,厌氧途径,是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成,、-羟葵酰-,ACP,时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、-稀葵酰-,ACP，,在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的,单不饱和脂肪酸。,NADPH+H,+,NADP,+,FAD,2,Fe,去饱和酶,RCH,2,-CH,2,-,RCH,CH-,2,e,2,e,2,e,2,e,O,2,+4H,+,2,H,2,O,4,e,（,黄素蛋白,）,动：细胞色素,b,5zh,植：铁硫蛋白,3.,不饱和脂肪酸的合成,1）合成饱和脂肪酸2）脂酰,CoA,加氧酶将双键引入碳链,软脂酰,CoA+NADPH+H,+,+O,2,软脂,烯,酰,CoA+NADP,+,+2H,2,O,硬脂酰,CoA+NADPH+H,+,+O,2,油,酰,CoA+NADP,+,+2H,2,O,a）,动物易在,9,引入双键，但不能再引入第二个双键,b）,植物、微生物能合成多双键不饱和脂肪酸。,亚油酸,C,18,9，12,，,亚麻酸,C,18,9，12，15,(,花生四烯,C,20,6,9，12，15,),是人类和哺乳动物的必需脂肪酸。,3）,动植物中不饱和脂肪酸合成的比较,三、脂肪的合成,1、脂酰,C,O,A,的合成,2、,-,磷酸甘油的合成,3、,脂酰,C,O,A,与,-,磷酸甘油进行缩合,三酰甘油的生物合成,磷酸甘油酯酰转移酶,磷酸甘油酯酰转移酶,二酰甘油酯酰转移酶,磷酸酶,脂肪的合成：,第四节 磷酯的代谢,一、常见磷脂组成：,二、,磷 脂,1、磷脂酰胆碱（卵磷脂）：,磷脂酸的磷酸与含,N,碱性化合物胆碱结合；,2、磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）：,含,N,碱基为乙醇胺（胆胺）,3、磷脂酰丝氨酸，胆碱被丝氨酸取代。,R,1,饱和脂肪酸：硬脂酸、软脂酸,R,2,不饱和脂肪酸：油酸、亚油酸,(一).磷脂的降解,O,磷脂酶,A,1：,作用于1,1,磷脂酶,A,2：,作用于2,O CH,2,OCR,1,磷脂酶,C：,作用于3,2,磷脂酶,D：,作用于4,R2,COCH O,磷脂酶,B：,作用于1,3 4,和2,CH,2,O POX,O,(二)、磷脂的合成,第五节 胆固醇的代谢,一、,胆固醇的合成,二、,胆固醇的转化,胆固醇合成,同位素示踪实验证明，复杂的胆固醇分子能在动物体内由小分子物质乙酸缩合而成，乙酰,CoA,为合成胆固醇的原料,。,胆固醇的转化,动物体内胆固醇可转变成类固醇如：孕酮、肾上腺皮质激素、雌激素、,VitD,3,胆酸等。,思考题,3,：从代谢的角度简要分析在什么情况下会引 起酮血或酮尿？,酮血或酮尿是指血液或尿中酮体的浓度超出正常范围。正常情况下，肝外组织氧化酮体的速度很快,能及时除去血中的酮体。但在糖尿病时糖利用受阻，或者长期不进食，机体所需能量不能从糖的氧化获得，于是脂肪被大量动员，肝内脂肪酸被大量氧化，生成大量乙酰,CoA,，而因为无法从糖代谢补充柠檬酸循环所需的,4C,化合物，乙酰,CoA,不能进入柠檬酸循环完全氧化，只能合成大量酮体，超出了肝外组织所能利用的限度，血中酮体堆积，即形成酮血，大量酮体随尿排出，即形成酮尿。,