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第七章 脂类物质代谢

第七章 脂类物质代谢. 概述 脂肪的分解代谢 脂肪的合成代谢 甘油磷脂、鞘磷脂和糖脂代谢 胆固醇代谢. 重点与难点. 重点掌握脂肪酸的  - 氧化分解代谢、脂肪酸的从头合成途径。从发生部位、酰基载体、反应历程、催化酶类以及能量代谢了解两个途径的异同点。 了解酮体的生成与利用。 了解磷脂的分解与合成特点。 了解胆固醇的合成与转化。. 第一节 概述. 脂类（ lipid ）亦译为脂质或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。 脂肪酸多为 4 碳以上的长链一元羧酸。

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第七章 脂类物质代谢

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Presentation Transcript

  1. 第七章 脂类物质代谢

  2. 概述 脂肪的分解代谢 脂肪的合成代谢 甘油磷脂、鞘磷脂和糖脂代谢 胆固醇代谢

  3. 重点与难点 重点掌握脂肪酸的-氧化分解代谢、脂肪酸的从头合成途径。从发生部位、酰基载体、反应历程、催化酶类以及能量代谢了解两个途径的异同点。 了解酮体的生成与利用。 了解磷脂的分解与合成特点。 了解胆固醇的合成与转化。

  4. 第一节 概述 脂类（lipid）亦译为脂质或类脂，是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。 脂肪酸多为4碳以上的长链一元羧酸。 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高级一元醇 和固醇。 脂类的元素组成主要是C H O,有些尚含N S P。

  5. 二、脂类的组成与结构 I 按化学组成分类 • 单纯脂类 • 复合脂类 • 衍生脂类

  6. 单纯脂类 • 由脂肪酸和醇类所形成的酯 • 脂酰甘油酯（最丰富的为甘油三酯) • 蜡（含14-36个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含16-30个碳原子的一元醇所形成的酯）

  7. O (CH )m C C H H C O 2 3 2 O O C H (CH )n C H C 2 3 O C H C H C O (CH )k 3 2 2 甘油三酯的分子结构 n、m、k可以相同，也可以不全相同甚至完全不同， 其中n多是不饱和的。

  8. 脂肪酸的空间构象 顺式 结构 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸

  9. （脂） （油） 二者的区别

  10. 复合脂类 • 单纯脂类的衍生物：除了含有脂肪酸和醇外，还含有非脂分子的成分，包括： • 磷脂（磷酸和含氮碱） • 糖脂（糖） • 硫脂（硫酸）

  11. 甘油磷脂 X = 胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、甘油 X= H 磷脂酸 （PA）

  12. 衍生脂类 由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与它们关系密切。 • 萜类：天然色素、香精油、天然橡胶 • 固醇类：固醇（甾醇、性激素、肾上腺皮质激素） • 其他脂类：维生素A、D、E、K等。

  13. 胆固醇

  14. 脂肪（甘油三酯，TG） 磷酸甘油酯（PL） 磷脂 脂类 鞘磷脂 脑苷脂 类脂 糖脂 神经节苷脂 胆固醇（Ch）及其酯（ChE）

  15. 脂类的分布与生理功能

  16. 贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。 提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸（△9，12）； 亚麻酸 18碳脂肪酸（△9，12，15） ； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键； （2）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。

  17. 生物体结构物质 （1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。 （2）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。 用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。

  18. O= H2O R3COOH O= CH2-O -C-R1 O= O= CH2-O -C-R1 - - - R2-C-O-CH R2-C-O-CH O= 三酰甘油脂肪酶 - - CH2-O -C-R3 CH2OH 限速酶 R1COOH R2COOH H2O H2O CH2OH O= CH2OH - R2-C-O-CH - HCOH 二酰甘油脂肪酶 - 单酰甘油脂肪酶 CH2OH - CH2OH 第二节 脂肪的分解代谢 一、脂肪的酶促水解

  19. 二、甘油的氧化分解与转化

  20. 三 、脂肪酸的氧化分解 饱和脂肪酸的氧化分解 • β-氧化作用 • α-氧化作用 • ω-氧化 单不饱和脂肪酸的氧化分解 奇数C原子脂肪酸的氧化分解

  21. 1. 脂肪酸的活化和转运 （1）脂肪酸的活化 脂肪酸首先在胞浆中被活化形成脂酰CoA，然后进入线粒体或其它细胞器中进行氧化。 在脂酰CoA合成酶(硫激酶) 催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA： 脂酰CoA合成酶 R-COOH R-CO～SCoA AMP + PPi HSCoA+ ATP

  22. （2）脂酰CoA转运入线粒体 • 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, carnitine）来携带脂酰基。 CH3 HOOC-CH2-CH-CH2-N+-CH3 OH CH3 β-羟基-r-三甲基铵基丁酸

  23. 借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。 • 其中，肉碱脂酰转移酶Ⅰ是脂肪酸-氧化的关键酶。

  24. 脂酰CoA进入线粒体的过程 胞液 外膜 内膜 基质 肉碱 RCO-肉碱 RCO~SCoA HSCoA 脂酰转移酶Ⅰ 脂酰转移酶Ⅱ * RCO~SCoA HSCoA RCO-肉碱 肉碱 转位酶

  25. 关键酶

  26. 2.饱和脂肪酸的 -氧化 • 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化. R1CH2CH2CH2CH2CH2COOH

  27. 1. 概念 -氧化过程由四个连续的酶促反应组成：① 脱氢② 水化③ 再脱氢④ 硫解 • 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的β位C原子发生氧化，碳链在α位C原子与β位C原子间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为β-氧化. R1CH2CH2CH2CH2CH2COOH

  28. ①脱氢 FADH2 FAD R-CH2-CH2-CH2-CO~SCoA R-CH2-CH=CH-CO~SCoA 脂酰CoA脱氢酶 -2C H2O CH3-CO~SCoA 硫解酶 水化酶 ④硫解 ②水化 HSCoA L-β-羟脂酰 CoA脱氢酶 R-CH2-CH(OH)-CH2-CO~SCoA R-CH2-CO-CH2-CO~SCoA NAD+ β- 酮脂酰COA NADH + H+ ③再脱氢 -氧化循环的反应过程 （△2反式烯脂酰COA） L-β- 羟脂酰COA

  29. 脂肪酸-氧化循环的特点 ① -氧化循环过程在线粒体基质内进行； ② -氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； ③ 需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子； ④ 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。

  30. (4) 彻底氧化： • 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。

  31. 2ATP 脂酰CoA 脱氢酶 FAD FADH2 AMP PPi H2O 肉碱转运载体 呼吸链 脂酰CoA 合成酶 ATP CoASH H2O 反2-烯酰CoA 水化酶 3ATP L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 H2O NAD+ 呼吸链 NADH+H+ CoA-SH 线粒体膜 β酮脂酰CoA 硫解酶 TCA

  32. 3、脂肪酸氧化分解时的能量释放 • 1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。 • 1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。

  33. 以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为： 7次-氧化分解产生5×7=35分子ATP； 8分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP； • 共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。

  34. 对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：

  35. 3. 饱和脂肪酸的α-氧化作用 1.概念 • 脂肪酸在一些酶的催化下，其α-C原子发生氧化，结果生成一分子CO2和较原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为α-氧化。 • RCH2CH2 COOH RCH2COOH+CO2

  36. O2，NADPH+H+ R-CH-COOH R-C-COOH • RCH2COOH 单加氧酶 Fe2+，抗坏血酸 - OH O （L-α-羟脂肪酸） NAD+ 脱氢酶 NADH+H+ RCOOH+CO2 ATP，NAD+， 抗坏血酸 = （α-酮脂酸） 脱羧酶 2. α-氧化的可能反应历程 （少一个C原子）

  37. 3顺-2反烯酰CoA 异构酶 β氧化 不饱和脂酸 顺3-烯酰CoA 反2-烯酰CoA 顺2-烯酰CoA β氧化 H2O D(-)-β羟脂酰CoA 表构酶 D(-)-β羟脂酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA 二、单不饱和脂肪酸的氧化

  38. -氧化 奇数碳脂肪酸 CH3CH2CO~CoA ATP+CO2 丙酰CoA羧化酶 （生物素） ADP+Pi 消旋酶 L-甲基丙二酸单酰CoA D-甲基丙二酸单酰CoA 变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素 经三羧酸循环途径→丙酮酸羧化支路→糖有氧氧化途径彻底氧化分解 琥珀酰CoA 三、 奇数碳脂肪酸的氧化

  39. 四、酮体的生成及利用 • 脂肪酸在肝中氧化分解所生成的乙酰乙酸(acetoacetate)、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)和丙酮(acetone)三种中间代谢产物，统称为酮体(ketone bodies)。

  40. OH D(-)-β-羟丁酸 COOH CH CHCH 3 2 酮体的分子结构 酮体

  41. 1．酮体的生成 • 酮体主要在肝细胞线粒体中生成。 • 酮体生成的原料为乙酰CoA。

  42. 乙酰乙酰CoA硫解酶 2× (乙酰CoA) 酮体生成的反应过程 (1) 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。

  43. * HMG-CoA合酶 CoASH (2) 乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。 限速酶

  44. HMG-CoA裂解酶 (3) HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。

  45. β-羟丁酸脱氢酶 NADH+H+ NAD+ (4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。

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