第05章脂类代谢.ppt
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1、第 五 章,脂 类 代 谢 (p120-159,6h,137PPT),Metabolism of Lipid,,武汉大学医学院生物化学系 陈 芳,掌握各种脂类物质基本代谢过程及其意义; 掌握血浆脂代谢及其临床意义,1、不饱和脂肪酸的命名及分类; 2、脂类的消化和吸收; 3、甘油三酯代谢; 4、磷脂的代谢; 5、胆固醇代谢; 6、血浆脂蛋白代谢。,要 求,主要内容:,脂肪 :又称为三脂酰甘油 或称 甘油三酯 脂类 胆固醇 及胆固醇酯 类脂 磷脂 鞘脂 蜡,脂 类 概 述,脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称,脂类的分类、含量、分布及生理功能,脂肪,动物胆固醇(27碳)
2、,胆固醇酯,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,游离脂肪酸(脂酸, fatty acids)的来源,自身合成 以脂肪形式储存,需要时从脂肪动员产 生,多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。,食物供给 包括各种脂肪酸,其中一些不饱和脂肪酸,动物不能自身合成,需从植物中摄取(必需脂肪酸)。,第 一 节 脂肪酸的分类及命名 The Classification and Naming of Fatty Acids,不饱和脂肪酸的分类,饱和脂肪酸的分类, ,单不饱和脂肪酸:含1个双键的不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸:含2个或2个以上双键的不饱和脂肪酸
3、天然不饱和脂肪酸的双键一般为顺式构型,奇数 偶数,RCOOH,编码体系 从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 或编码体系 从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,系统命名法:标示脂肪酸的碳原子数即碳链长度 和双键的位置。,不饱和脂肪酸命名,习惯命名法:以碳原子数目、来源或性质。,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,亚油酸(18:2,9,12);软油酸(16:1, -7 ),哺乳动物体内的多不饱和脂肪酸均由相应的母体脂肪酸衍生而来。3、6及9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能互相转化。,动物只能合成9及7系的多不饱和脂肪酸,不能合成6及3系多不饱和脂肪酸。,* 必需脂肪酸 亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不
4、饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素,不能自身合成,需从食物摄取,故称必需脂肪酸。,第 二 节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,脂类的消化,条件 消化酶:脂肪酶、胆固醇酯酶、磷脂酶等,由胰液提供。 乳化剂:主要是胆汁酸盐,由胆汁提供;其作用是将较大的脂滴乳化为多个较小的微粒,从而大大增加酶的作用面积。,部 位 主要在小肠上段,消化过程及相应的酶,甘油三酯,产 物,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷 脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子,在胰腺
5、泡中以酶原形式合成;进入肠腔后,被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而被激活。 辅脂酶本身不具脂肪酶的活性,但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢键进行的;它与脂肪通过疏水键进行结合。 辅脂酶的作用: 使胰脂酶锚定于微团的水油界面 防止胰脂酶受胆汁酸盐作用而变性,辅脂酶,脂肪与类脂的消化产物,包括甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸(610C)及短链脂酸(24C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐,形成混合微团(mixed micelles),被肠粘膜细胞吸收。,脂类的吸收,部 位 十二指肠下段及空肠上段,方式,长链脂肪酸及2-甘油一酯,肠粘膜细胞(酯化成TG),胆固醇及游离
6、脂酸,肠粘膜细胞(酯化成CE),溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞(酯化成PL),肠粘膜细胞中TG的合成_甘油一酯途径,第 三 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride,脂肪组织:主要以葡萄糖为原料合成脂肪,也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,一、甘油三酯的合成代谢,(一)合成部位,肝脏:合成能力最强; 肝合成的TG,通过血液运输至肝外组织。,小肠粘膜:利用脂肪消化产物再合成脂肪。,甘油和脂肪酸,主要来自于葡萄糖代谢,(二)合成原料,1. 甘油一酯途径(小肠粘膜细胞),2. 甘油二酯途径(肝、脂肪细胞),(三)合成基本过程,甘油二酯途径,* 3-磷酸甘油主要来自
7、糖代谢。,* 肝、肾等组织含有甘油激酶,可利用游离甘油。,由磷酸二羟丙酮经还原而转变为3-磷酸甘油 P111,P80,(一) 脂肪的动员,定义 储存在脂肪细胞中的脂肪,被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油,并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),二、甘油三酯的分解代谢,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HSLb(有活性),TG,甘油二酯 (DG),甘油一酯,甘 油,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,脂解激素 能促进脂肪动
8、员的激素,如胰高血糖素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素(ACTH) 、 促甲状腺激素(TSH)等。,抗脂解激素及因子 抑制脂肪动员,如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,FFA在血液中与清蛋白结合而运输; 甘油在甘油激酶作用下,转变为磷酸甘油,进而转变为磷酸二羟丙酮,进入糖代谢。 P111 ,P126,(二)脂肪酸的-氧化,脂肪酸的活化 脂酰 CoA 的生成(胞液),* 脂酰CoA合成酶存在于内质网及线粒体外膜上,+ CoA-SH,关键酶,2. 脂酰CoA 进入线粒体,3. 脂酸的氧化 1904年Knoop首先提出,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰C
9、oA+乙酰CoA,目 录,肉碱转运载体,线粒体膜,活 化:消耗2个高能磷酸键,氧 化:,每轮循环 四个重复步骤:脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物:1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂肪酸氧化的能量生成 以16碳软脂酸的氧化为例,7 轮循环产物:8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算: 生成ATP 812 + 73 + 72 = 131 净生成ATP 131 2 = 129,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,1. 不饱和脂肪酸的氧化,(三)脂肪酸的其它氧化方式,亚油酰CoA (9顺,12顺),3次氧化
10、,十二碳二烯脂酰CoA (3顺,6顺),十二碳二烯脂酰CoA (2反,6顺),3顺,2反-烯脂酰 CoA异构酶,2次氧化,八碳烯脂酰CoA (2顺),D(+)-羟八碳脂酰CoA,L(-)-羟八碳脂酰CoA,4 乙酰CoA,4次氧化,-羟脂酰CoA 表构酶,烯脂酰CoA 水化酶,长链脂酸(C20、C22),(过氧化酶体),脂肪酸氧化酶 (FAD为辅酶),较短链 脂酸,(线粒体),氧化,2. 过氧化酶体脂肪酸氧化,3. 丙酸的氧化,Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸 胆固醇侧链,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,乙酰乙酸、-羟丁酸、丙
11、酮三者总称为酮体。,血浆水平:0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代谢定位: 生成:肝细胞线粒体 利用:肝外组织(心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体,(四)酮体的生成和利用,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1. 酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2. 酮体的利用,琥珀酰CoA转硫酶 (心、肾、脑及骨骼肌的线粒体),乙酰乙酰CoA硫激酶 (肾、心和脑的线粒体),乙酰乙酰CoA硫解酶(心、肾、脑及骨骼肌线粒体),2乙酰
12、CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,3. 酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障,是脑组织的重要能源。 酮体利用的增加可减少糖的利用,有利于维持血糖水平恒定,节省蛋白质的消耗。 血浆水平:0.030.5mmol/L(0.35mg/dl) 严重饥饿、糖尿病等时,可引起酮血症、酮尿症、 酮症酸中毒。,三、脂肪酸的合成代谢 哺乳动物先合成软脂酸,再转变为其它各种脂肪酸,组 织:肝(主要)、脂肪等组织 亚 细 胞: 胞液:主要合成16碳的软脂
13、酸 肝线粒体、内质网:碳链延长,1. 合成部位,(一)软脂酸的合成,NADPH、乙酰CoA、 ATP、HCO3、 Mn2+,2. 合成原料,线 粒 体 膜,胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,苹果酸,* 所以,草酰乙酸必须不断被更新补充。,草酰乙酸,其来源如下:,(1)丙二酰CoA的合成,3. 软脂酸合成酶系及反应过程,乙酰CoA羧化酶 是脂肪酸合成的限速酶,辅基是生物素。,乙酰CoA羧化酶,(2)软脂酸的合成,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸,是一个重复加成过程,由脂肪酸合成酶系催化, 每次延长2个碳原子。,各种生物合成脂肪酸的过程基本相似。
14、,* 脂酸合成酶系,大肠杆菌 有7种酶蛋白(脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、酮脂肪酰合成酶、酮脂肪酰还原酶、羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶)和酰基载体蛋白(ACP)聚合在一起构成多酶体系。,酰基载体蛋白(ACP),其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇, 是脂酰基载体。,高等动物 7种酶和ACP活性都在一条多肽链上,属多功能酶,由一个基因编码; 有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,三个结构域:底物进入缩合单位、还原单位、 软脂酰释放单位,* 软脂酸的合成过程,目 录,* 转 位,丁酰基由E2-泛-SH(ACP上)转移至 E1-半胱-SH(CE上),经过7轮循环反应,每次加上一个
15、丙二酰基,增加两个碳原子,最终释出软酯酸。,目 录,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA +7 HOOCCH2COSCoA +14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2 + 6H2O +8HSCoA +14NADP+,软 脂 酸 的 合 成 总 图,目 录,(二)脂酸碳链的延长(在软脂酸基础上),1. 内质网脂酸碳链延长酶系 以丙二酰CoA为二碳单位供体,由 NADPH+H+ 供氢,经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子,合成过程类似软脂酸合成,但脂酰基连在 CoASH 上进行反应,可延长至24碳,以18碳硬脂酸为最多。,2. 线粒体脂酸碳链延长酶系 以乙酰C
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