《生物化學(xué)》本科課件第25章+脂類的分解

1、第二十八章脂肪酸的分解代謝The hummingbirds tremendous capacity to store and use fatty acids enables it to make migratory journeys of remarkable distances. (Two Hummingbirds Lithograph; The Academy of Natural Sciences of Philadelphia/Corbis Images)脂肪的生理功能生物膜的結(jié)構(gòu)組分：磷脂、糖脂糖蛋白的膜定位儲能物質(zhì)、燃料分子（氧化時每克可釋放出38.9 kJ 的能量，每克糖和蛋白質(zhì)

2、氧化時釋放的能量僅分別為17.2 kJ和23.4 kJ。）信號傳導(dǎo)：激素、胞內(nèi)信使O=O=CH2O CR1R2COCHCH2O CR3O=R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同， R2多是不飽和的。甘油三酯（triacylglycerol）非極性化合物無水狀態(tài)存儲甘油磷脂 CH R2 C CHPCH2P-XCR1X= H 磷脂酸 （PA） X= CH2 CH2 N+(CH3) 3磷脂酰膽堿X= CH2 CHNH2 磷脂酰絲氨酸COOHooooooCH2OO一、脂質(zhì)的消化、吸收和傳送（一）脂肪的消化和吸收 消化： 發(fā)生在脂質(zhì)-水界面處 場所：胃、小腸上皮細胞 酶：胃脂肪酶、胰脂肪酶

3、（輔脂酶）、 磷脂酶、 膽固醇脂酶小腸小腸上皮細胞脂肪或肌肉細胞血管信號作用、被LPL識別chylomicron particle 乳糜微粒膽固醇磷脂膽固醇酯三酰甘油酯將脂從小腸上皮細胞運到毛細血管中LPL 水解三酰甘油（二）脂 肪 的 水 解（脂肪的動員） （饑 餓等狀況下） 脂肪酶為激素敏感 腎上腺素、去甲腎上腺素、胰高血糖素 激活 胰島素 抑制Glycolysis 脂肪 脂肪酶甘油+脂肪酸CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O -C-R1R2-C-O-CHCH2-O -C-R3O=O=O= H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OH HCOHCH2OHC

4、H2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH單酰甘油脂肪酶-磷酸化的脂肪酶有活性，動物的脂肪酶存在于脂肪細胞中，而植物的脂肪酶存在脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中。（三）甘 油 的 氧 化 分 解 與 轉(zhuǎn) 化動物的脂肪細胞中無甘油激酶，則甘油需要經(jīng)血液運到 肝細胞中進行氧化分解。CH2OH HCOHCH2OH- ATPADP+Pi甘油激酶CH2OH HCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH +H+磷酸甘油脫氫酶CH2OH C=OCH2O-P-異構(gòu)酶磷酸丙糖CHO CHOHCH2O-P-糖異生葡萄糖EMPCH3 C=OCOOH-乙酰COATCACO

5、2+H2O 糖代謝與脂代謝通過磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來。甘油可生糖，但脂肪酸幾乎不能生糖二、脂肪酸的氧化場所：線粒體基質(zhì)（真核） 細胞溶膠 （原核）（一）脂肪酸的活化脂肪酸進入細胞，在胞漿中被活化，形成脂酰CoA脂肪酸硫激酶脂酰腺苷酸無機焦磷酸酶水解 高能化合物（二）脂酰CoA轉(zhuǎn)運入線粒體10碳以上的脂酰CoA不能透過線粒體內(nèi)膜肉毒堿(3-羥基-4-三甲氨基丁酸)脂酰CoA載體脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶（三）脂肪酸的氧化脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中進行氧化反應(yīng)歷程：脫氫、水化、再脫氫和硫解反應(yīng)產(chǎn)物：釋放出1分子乙酰CoA 比原脂酰CoA少2個碳脂酰CoAababFranz Knoops labeli

6、ngExperiments (1904): fatty acids are degraded by oxidation at the Carbon. oxidation脂酰CoA脫氫氧化在脂酰CoA脫氫酶的催化下，在-和-碳原子上各脫去一個氫原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氫受體是FAD。水化在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)-羥脂酰CoA。再脫氫在-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫氫生成-酮脂酰CoA。反應(yīng)的氫受體為NAD+。此脫氫酶具有立體專一性，只催化L(+)-羥脂酰CoA的脫氫。硫解在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，生成乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。

7、氧化檸檬酸循環(huán)電子傳遞黃素蛋白(四) 脂肪酸-氧化產(chǎn)生的能量軟脂酸（16碳）經(jīng)7次-氧化生成：8個乙酰CoA （10） 807分子FADH （1.5） 10.57分子NADH （2.5） 17.5活化消耗1分子ATP中兩個高能磷酸鍵108個ATP106 個ATP脂肪酸-氧化的生理意義為機體提供比糖氧化更多的能量乙酰CoA還可作為脂肪酸和某些AA的合成原料產(chǎn)生大量的水可供陸生動物對水的需要Unlike most hibernating species, the bear maintains a body temperature of between 32 and 35C, close to th

8、e normal (nonhibernating) level. Although expending about 25,000 kJ/day (6,000 kcal/day), the bear does not eat, drink, urinate, or defecate for months at a time.大灰熊在植物體內(nèi)，脂肪酶主要存在脂體、油體以及乙醛酸循環(huán)體中。油料種子萌發(fā)時，脂肪酸-氧化就是在乙醛酸循環(huán)體內(nèi)進行的。三、 Special Cases1. 不飽和脂肪酸的氧化場所：線粒體脂肪酸活化與轉(zhuǎn)運同飽和脂肪酸（一）單不飽和脂肪酸 異構(gòu)酶（二）多不飽和脂肪酸 異構(gòu)酶、還原

9、酶油酰CoA3-順-12 -烯酰CoA烯酰CoA異構(gòu)酶2-反-12 -烯酰CoA單不飽和脂肪酸的分解烯酰CoA異構(gòu)酶烯酰CoA還原酶多不飽和脂肪酸的分解 2奇數(shù)碳原子脂肪酸氧化丙酰CoA羧化酶生物素D-甲基丙二酰CoA消旋酶甲基丙二酰CoA變位酶輔酶B12奇數(shù)碳原子FA的氧化脂酰CoA脫氫酶不能作用丙酰CoA丙酰CoA+ATP+CO2 甲基丙二酸單酰CoA+ADP+Pi丙酰CoA羧化酶生物素甲基丙二酸單酰CoA變位酶琥珀酰CoA，進入TCAVB12丙酸代謝的一條途徑丙酸的來源反芻動物胃中碳水化合物酵解產(chǎn)生大量丙酸某些氨基酸降解（如Val Ile）產(chǎn)生丙酸脂肪酸的降解 所以丙酸代謝非常重要 脂酰

10、CoA脫氫酶烯酰CoA水合酶羥脂酰CoA脫氫酶酮脂酰CoA硫解酶不同生物脂肪酸氧化的差異異構(gòu)酶多功能蛋白(四)脂肪酸的氧化植烷酸降植烷酸位甲基取代-氧化位阻羥化酶丙酰CoA植烷酸是膳食中的一個重要的組成成分（反芻動物脂肪）脂肪酸-氧化FA的-碳被氧化成羥基，生成-羥基酸-羥基酸進一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個碳原子的脂肪酸（該脂肪酸再進行正常的b氧化）對于人類，缺乏-氧化作用系統(tǒng)，即造成體內(nèi)植烷酸的積累，會導(dǎo)致外周神經(jīng)炎類型的運動失調(diào)及視網(wǎng)膜等癥狀。在植物種子萌發(fā)時，脂肪酸也經(jīng)-氧化轉(zhuǎn)變成少一個碳原子的脂肪酸。（五）脂肪酸的氧化（罕見）中長鏈脂肪酸乙酰CoA-氧化（鼠肝微粒體中）中長鏈FA碳鏈末端

11、（）碳原子先被氧化形成二羧酸（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)）二羧酸進入線粒體從分子任何一端進行-氧化最后生成的琥珀酰CoA可直接進入TCA（一） 乙 酰 CoA 的 可 能 去 路TCA CO2+H2O+能量作為類固醇的前體，生產(chǎn)膽固醇。脂肪酸合成的原料在動物肝中可能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生乙酰乙酸、D-羥丁酸和丙酮（酮體）。四、酮體代謝（二）肝臟中酮體的形成1.在動物肝線粒體內(nèi)乙酰CoA可進入酮體的合成（正常代謝，其中丙酮生成量很小，生成后即被吸收，乙酰乙酸、D-羥丁酸則經(jīng)血流進入肝外組織，在那里被氧化）2.草酰乙酸決定乙酰CoA的去路。特殊狀態(tài)下（肌餓，糖尿?。?，草酰乙酸離開檸檬酸循環(huán)，參與糖異生，因此供給不夠，糖代謝受阻。乙

12、酰CoA進入酮體合成途徑。丙酮乙酰乙酸D-羥丁酸D-羥丁酸乙酰乙酸丙酮（三）酮體在肝外組織中的利用酮體在肝臟中形成但肝臟沒有乙酰乙酸-琥珀酰CoA轉(zhuǎn)移酶酮體易溶于水，透出細胞進入血液循環(huán)在肝外組織進行氧化 肝內(nèi)生成和肝外利用是肝臟輸出能源的形式為酸性物質(zhì)，累積產(chǎn)生酸中毒，破壞機體水鹽代謝平衡嚴(yán)重饑餓和未經(jīng)治療的糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大量的酮體，血液中出現(xiàn)大量丙酮（有毒但不是酸性），血液中出現(xiàn)的乙酰乙酸和羥丁酸是酸性物質(zhì)，使血液pH降低，發(fā)生“酸中毒”，另外，尿中酮體顯著升高，稱為“酮病”。五、磷脂的代謝X磷脂的降解 CHR2 C CHPCH2P-XCR1ooooooCH2OO磷脂酶A1磷脂酶A2磷

13、脂酶C磷脂酶D磷脂水解后，最后的產(chǎn)物脂肪酸進入b-氧化途徑，甘油和磷酸則進入糖代謝。六、鞘脂類代謝鞘氨醇神經(jīng)酰胺神經(jīng)酰胺主要由神經(jīng)酰胺酶分解為脂肪酸和長鏈堿。鞘糖脂的分解代謝發(fā)生在溶酶體中，膽固醇經(jīng)過氧化，成為右邊所列生物活性物質(zhì)。雄激素雌二醇七、甾醇代謝腎上腺皮質(zhì)激素醛固酮脫氫皮質(zhì)醇強的松膽固醇不被降解、氧化為CO2和H2O進入腸道的膽固醇膽汁酸鹽糞固醇轉(zhuǎn)化成7-脫氫膽固醇 VD3組織中生成膽固醇酯LDL/HDL核心組分 腎上腺皮質(zhì)激素，性激素八、脂肪酸分解代謝的調(diào)節(jié)（一）脂肪酸進入線粒體的調(diào)控 脂肪酸在細胞溶膠中形成脂酰CoA,脂酰CoA要進 入線粒體需要先轉(zhuǎn)化為脂酰肉堿。因此，肉堿?；D(zhuǎn)

14、移酶調(diào)控脂酰CoA進入線粒體。 另外，肉堿運送載體也是關(guān)鍵的運載蛋白。 上述蛋白都提供了可能的調(diào)控位點，但是，主要的調(diào)控位點是肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶。肉堿?；D(zhuǎn)移酶強烈地受丙二酰CoA的抑制。當(dāng)丙二酰CoA處于高水平時，有利于脂肪酸合成，抑制脂肪酸分解。（二）心臟中脂肪酸氧化的調(diào)節(jié)心臟中脂質(zhì)合成很少存在，而脂肪酸氧化是心臟的主要能源，如果心臟用能減少，檸檬酸循環(huán)和氧化磷酸化的活動減弱，則導(dǎo)致乙酰CoA和NADH的積累。線粒體中乙酰CoA水平升高會抑制硫解酶活性也就抑制b氧化。（三）激素的調(diào)節(jié)：在脂肪酸分解代謝的調(diào)節(jié)中，有兩個重要的激素：腎上腺素和胰高血糖素。它們都促進脂水解。主要的機理是激素促進cAMP的升高，從而激活cAMP依賴的PK，而后者可通過磷酸化激活三酰甘油脂肪酶，從而加速脂肪組織中的脂解作用。另外，PK也通過磷酸化