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第九章 脂类代谢

第九章 脂类代谢. 二 学习重点. 一 学习要求. 1 、脂肪酸的合成与 分解的区别 2 、酮体的生成、利 用及生理意义. 1 、脂肪的分解代谢 2 、脂肪酸的分解方式 3 、甘油的去路 4 、脂肪酸及脂肪的合 成 5 、酮体的合成及利用. 三 学习难点. 脂肪酸（尤其是奇数脂肪酸和不饱和脂肪酸）的氧化及能量计算. 第一节 概述. 脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。脂类代谢是指在生物细胞内上述各类物质的生物合成和分解过程。 脂类代谢对于生命活动具有重要意义。

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第九章 脂类代谢

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Presentation Transcript

  1. 第九章 脂类代谢

  2. 二 学习重点 一 学习要求 1、脂肪酸的合成与 分解的区别 2、酮体的生成、利 用及生理意义 1、脂肪的分解代谢 2、脂肪酸的分解方式 3、甘油的去路 4、脂肪酸及脂肪的合 成 5、酮体的合成及利用 三 学习难点 脂肪酸（尤其是奇数脂肪酸和不饱和脂肪酸）的氧化及能量计算

  3. 第一节 概述 • 脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。脂类代谢是指在生物细胞内上述各类物质的生物合成和分解过程。脂类代谢对于生命活动具有重要意义。 • 1、脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。脂肪在氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。每克脂肪氧化时可释放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白质氧化时释放的能量仅分别为17.2 kJ和23.4 kJ。 • 2、许多类脂及其衍生物具有重要生理作用。脂类代谢的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。 • 3、人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。

  4. 一 脂肪的消化 • 脂肪的消化的部位：主要是小肠 • 脂肪的消化的酶：胰脏分泌胰脂肪酶，胰脂肪酶是一种非专一性水解酶，对脂肪酸碳链的长短及饱和度专一性不严格。但该酶具有较好的位置选择性，即易于水解甘油酯的1位及3位的酯键，主要产物为甘油单酯和脂肪酸。甘油单酯则被另一种甘油单酯脂肪酶水解，得到甘油的脂肪酸。 • 帮助脂肪消化的物质：胆汁分泌胆汁酸、胆汁酸盐作为乳化剂，把脂肪分散成细小的颗粒与水混合，在酶的作用下，水解加大。

  5. 脂肪的酶促降解反应

  6. CH2OCOR1 CHOCOR2 CH2O—P—O—X 磷脂酶A1（B1) 磷脂的酶促降解 磷脂酶A2（B2) 磷脂酶D 磷脂酶C

  7. 二 脂肪的吸收 在小肠、肝脏、大肠的微生物中 三 血脂 • 血脂——血浆中的脂质的统称。 • 1、血液中的脂质与蛋白质结合，叫脂蛋白，该蛋白质叫载脂蛋白。脂蛋白是血液中运输、储存脂质的主要形式。 • 2、脂蛋白的分类： • 乳糜蛋白：颗粒最大， 密度最小，从食物中获取，运输外源性甘油酯； • 极低密度脂蛋白：颗粒梢小，密度梢大，携带内源性甘油酯（由体内细胞合成，该种脂蛋白含量高会长胖。 • 低密度脂蛋白：携带内源性胆固醇及酯（VD从胆固醇合成）。 • 高密度脂蛋白：携带内源性胆固醇磷脂（胆固醇密度大，易阻塞血管，引起脑溢血，冠心病、高血压）。

  8. 第二节 脂肪的分解

  9. 一 甘油的代谢 • 甘油经血液输送到肝脏后，在ATP存在下，由甘油激酶催化，转变成-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过程。-磷酸甘油在脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮是糖酵解途径的一个中间产物，它可以沿着糖酵解途径的逆过程合成葡萄糖及糖原；也可以沿着糖酵解正常途径形成丙酮酸，再进入三羧酸循环被完全氧化。

  10. 二 脂肪酸的分解代谢 〈一〉脂肪酸的-氧化 • 脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子。脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。 • 脂肪酸的-氧化在线粒体中进行。

  11. 1、脂肪酸的活化 • 脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。 • 在脂酰CoA合成酶催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA：

  12. 2、脂酰CoA转运入线粒体 • 催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分解。 • 脂酰CoA需要借助一种特殊的载体肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)才能转运到线粒体内。脂酰CoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生长脂酰肉毒碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用，重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱。肉毒碱再在移位酶帮助下，回到线粒体外的细胞质中。

  13. 3、-氧化的反应过程 • 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。

  14. 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。

  15. 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。

  16. 再脱氢 • -羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，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。

  17. 硫解 • 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰CoA。脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA，一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧化。

  18. 4、脂肪酸-氧化产生的能量 • 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，生成1分子FADH2和1分子NADH。软脂酸完全氧化的反应式为： • CH3(CH2)14CO~SCoA + 7CoA-SH + 7FAD + 7NAD+ +7H2O  8CH3CO~SCoA + 7FADH2 + 7NADH+7H+ • 按照一个7NADH+7H+产生3个ATP，1个FADH2产生2个ATP, 1个乙酰CoA完全氧化产生12个ATP计算，1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生131个ATP。 • 由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个ATP），因此，1分子软脂酸完全氧化净生成 131 – 2 = 129 个ATP。

  19. 5、脂肪酸β—氧化的生理意义 • （1）脂肪酸的完全氧化可为机体生命活动提供能量，其供量效率比糖的氧化还高。 • （2）β-氧化产物—乙酰CoA可作为合成脂肪酸、酮体和某些AA的原料。 • （3）解决陆生动物对水的需求。

  20. 〈二〉脂肪酸的其它氧化方式 • -氧化：在动物体中，C10 或C11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可直接进入三羧酸循环。 • -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O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。

  21. 〈三〉奇数碳饱和脂肪酸的氧化 β—氧化（相当于少一个C的偶数脂肪酸的氧化次数） β—氧化的次数为： [（n—1）/2]—1； 产生乙酰CoA的个数为：[（n—1 ）/2]—1，还生成一个丙酰CoA。 例：CH3（CH2）15COOH 经7次β—氧化生成7个乙酰CoA和一个丙酰CoA。

  22. 〈四〉不饱和脂肪酸的氧化作用 主要是β—氧化 比饱和脂肪酸的β—氧化少一个FAD脱氢，即多一个双键，就少一个FAD脱氢。

  23. 三 酮体的生成和利用 • 1、酮体的慨念：由于脂肪酸β—氧化作用产生大量乙酰CoA，而在肝脏线粒体进一步合成乙酰乙酸、β—羟丁酸、丙酮。医学上将这三种物质统称为酮体。

  24. 酮体的含量 • 正常人：0.2~0.9mg/100ml血液,每天排出40mg • 大量酮体进入血液产生酮血症（达300~400mg/100ml）,进入尿液产生酮尿症。 • 产生酮血、酮尿原因：食用脂肪过多的食物或饥饿、糖尿病。

  25. CH3CHOHCH2COOH CH3COCH2COOH 3、 酮体的利用（肝外组织） CH3COCH2COOH + -OOCCH2CH2COSCoA 琥珀酰辅酶A转硫酶 CH3COCH2COSCoA + -OOCCH2CH2COO- CH3COCH2COOH+ CoASH +ATP 乙酰乙酸硫激酶 CH3COCH2COSCoA + AMP + PPi CH3COCH2COSCoA + CoASH → 2CH3COSCoA

  26. 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

  27. 第三节 脂肪的合成代谢 脂肪的合成的直接原料是α—磷酸甘油和脂酰CoA 一 α-磷酸甘油的来源 1、糖的分解代谢 2、食物中的甘油 二 脂肪酸的合成 有两条途径： 〈一〉全程合成途径（其酶系存在于细胞浆中）； 〈二〉在已有的脂肪酸链上加上二碳物使碳链增长（其方式于线粒体和微粒体中进行）

  28. 〈一〉细胞质系统（只能合成16个以下的脂肪酸）〈一〉细胞质系统（只能合成16个以下的脂肪酸） 1、乙酰CoA转出线粒体 （1）丙酮酸——柠檬酸循环（主要方式） （2）α—酮戊二酸转运 （3）肉毒碱转运（消耗2个ATP，不划算） 2、丙二酰CoA的合成 3、脂酰ACP的合成 • 首先是乙酰CoA及丙二酸ACP的合成（ACP—SH的酰基载体蛋白） （1）乙酰基的转移 （2）丙二酰基的转移 • 然后是脂酰ACP的合成（同样是ACP—SH的酰基载体蛋白） （3）缩合 （4）还原（NADPH2） （5）脱水 （6）再还原（NADPH2）

  29. 〈二〉 线粒体系统（基本是β-氧化的逆过程）

  30. 〈三〉微粒体系统 使多烯脂肪酸的碳链延长，需NADH和丙二酰CoA。 必需脂肪酸： （1）亚油酸（Δ9,12—十八二烯酸） （2）亚麻酸（Δ9,12,15—十八三烯酸） （3）花生四烯酸（Δ5,8,11,12—二十四烯酸）

  31. 在饱和脂肪酸中引入双键（加氧酶） CH3(CH2)14COSCoA + NADPH + H+ CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COSCoA + NADP+ + 2H2O

  32. CH2OOCR CH2OH CHOH CHOOCR CH2O CH2O CH2OOCR CH2OOCR CHOOCR CHOOCR P P CH2OOCR CH2OH 三 脂肪的合成 甘油 + ATP → 磷酸甘油 + ADP 磷酸二羟丙酮 + NADH + H+ → 磷酸甘油 + NAD+ 2RCOSCoA + + 2CoASH RCOSCoA

  33. 脂肪酸的氧化与分解的差异 差异的内容 β—氧化 脂肪酸合成 • 1、酶系部位 线粒体 胞质 • 2、辅酶 FAD、NAD NADPH • 3、酰基载体 HSCoA HSACP • 4、转运方式 肉毒碱 丙酮酸—柠檬酸循环 α—酮戊二酸转运 肉毒碱转运 • 5、断裂/缩合单位 乙酰CoA 丙二酰CoA • 6、CO2的需求 不要 要 • 7、能量 释放、产生 储存、消耗

  34. 第四节 磷脂的代谢 磷脂的合成能力：肝＞肠＞肌肉＞脑组织。 第五节 胆固醇的代谢 一 胆固醇的消化和吸收 1. 再循环（肠肝循环）：食入的胆固醇吸收后又可通过胆汁或肠壁而排入肠腔，它们和膳食中的胆固醇混合在一起而被重新吸收。

  35. 2. 吸收延迟：胆固醇在上皮细胞中的酯化速度较慢，这可能是它在血中延迟出现的原因之一。 3. 吸收有限：肠道吸收胆固醇的能力极为有限。 二 胆固醇的分解和转化 1. 转变成胆甾烷醇（二氢胆固醇）、粪甾醇。 2. 转变为胆酸。 3. 转变为其他物质。

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