生科第九章 脂質(zhì)代謝課件

1、第九章 脂質(zhì)代謝Metabolism of Lipid脂質(zhì)的酶促水解三酰甘油的分解代謝三酰甘油的合成代謝分 類簡單脂復(fù)合脂衍生脂甘油酯（脂肪）蠟，如蜂蠟磷脂類鞘脂類糖脂類脂蛋白固醇類類胡蘿卜素類脂溶性維生素簡單脂：脂肪酸與醇脫水縮合形成的化合物 復(fù)合脂：脂分子與磷脂、生物分子等形成的物質(zhì)衍生脂：脂的前體及其衍生物脂類脂類的生理功能1）儲存能量、提供能量（脂肪）；2）防止機械損傷與熱量散發(fā)等保護作用（機體表面的脂類）；3）生物膜的重要組成成分（糖脂、磷脂、固醇） ；4）具有維生素、激素等生物功能（萜、類固醇等脂溶性生物分子）。37.66 kJ/g一、 脂質(zhì)的酶促水解脂肪酶 甘油磷脂的分解A1A2

2、 O O CH2 O C R1 | R2 C O CH O | | CH2 O P O X | OHCD 磷脂酶A1（B1)（二）脂肪酸的-氧化作用 脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基端的-碳原子上進行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位，即乙酰CoA，該過程稱作-氧化。部 位組 織：除腦組織外，大多數(shù)組織均可進行， 其中肝、肌肉最活躍。亞細胞：胞液、線粒體 。（1）脂肪酸的活化 脂酰 CoA 的生成（胞液） 硫激酶 ATP AMP PPi + CoA-SH 1.-氧化的反應(yīng)過程RCO-AMP + CoASH RCOSCoA + AMP RCOOH + ATP RCO -AMP+ PPi 脂酰CoA

3、經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2反烯脂酰CoA。a. 脫氫脂酰CoA2反烯脂酰CoA（3） -氧化作用 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水化酶催化下，在雙鍵上加水生成L-羥脂酰CoA。b. 加水（水合反應(yīng)）L-羥脂酰CoA2反烯脂酰CoA L-羥脂酰CoA在L-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子羥基上的氫原子生成-酮脂酰CoA。c. 脫氫-酮脂酰CoAL-羥脂酰CoA脫氫 加水 再脫氫 硫解 脂酰CoA L(+)-羥脂酰CoA酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA 脂酰CoA 脫氫酶反2-烯酰CoAL(+)-羥脂酰CoA脫氫酶 NAD+NADH+H+2-烯脂酰CoA 水化酶（

4、水合酶）H2O FADFADH2酮脂酰CoA 硫解酶CoA-SH 乙酰CoA徹底氧化 三羧酸循環(huán) 生成酮體 肝外組織氧化利用 NADH + H+ FADH2 H2O 呼吸鏈 1.5ATP H2O 呼吸鏈 2.5ATP -氧化要點脂肪酸的激活需消耗1個ATP的二個高能鍵，在細胞液中進行。脂酰-SCoA需經(jīng)肉毒堿攜帶進入線粒體。脂肪酸-氧化在線粒體內(nèi)進行，關(guān)鍵酶是脂酰CoA脫氫酶和- 羥脂酰CoA脫氫酶。 -氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解4個重復(fù)步驟。乙酰-SCoA可進入TCA，氧化生成CO2和水，如此重復(fù)?；?化： -2 ATP氧 化： 產(chǎn)物：1分子乙酰CoA1分子少兩個碳原子的脂酰CoA1分子

5、NADH+H+1分子FADH2 (4) 脂肪酸氧化的能量生成 以16碳軟脂酸的氧化為例CH3-(CH2)14-COOH + 23O2 16CO2 + 16H2O + 9790 kJ/mol7 輪循環(huán)產(chǎn)物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2能量計算： 生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 凈生成ATP 108 2 = 1061 mol 高能磷酸鍵： 30.54kJ 30.54 106 = 3180 kJ 3180能量利用率 = 100 % = 33.1 % 9790軟脂酸與葡萄糖在體內(nèi)氧化產(chǎn)生ATP的比較軟脂酸葡萄糖以1mol計106 ATP32 ATP問

6、： 一摩爾18碳硬脂酸經(jīng)氧化徹底氧化分解可產(chǎn)生多少摩爾ATP? n/2X10+(n/2-1)X4-2(5) 不飽和脂肪酸的氧化天然不飽和脂肪酸多為順式異構(gòu)酶3順-五碳烯脂酰CoA2反-五碳烯脂酰CoA 不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生的ATP數(shù)目比相同碳原子數(shù)的飽和脂肪酸產(chǎn)生的ATP數(shù)目少。脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肝外組織可進入TCA循環(huán)進行徹底氧化分解；但在肝臟細胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羥丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)，三者總稱為酮體。 生成：肝細胞線粒體利用：肝外組織（心、腎、腦、骨骼肌等）線粒體肝臟生成，肝外利用（

7、四）酮體的生成和利用1. 酮體的生成羥甲基戊二酰CoA （HMGCoA）乙酰乙酰CoA硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮-羥丁酸脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脫羧酶CoASH脂肪酸-氧化CH3COSCoA2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羥丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀酸 酮體的生成和利用的總示意圖2乙

8、酰CoA 丙酮去路（1）隨尿排出（2）直接從肺部呼出（3）轉(zhuǎn)變?yōu)楸峄蚣柞；耙阴；?、腎甘油激酶 ATP ADP 三 三酰甘油的合成代謝Metabolism of TriglycerideCH2-OH |C=O |CH2-O- Pi CH2-OH |CH-OH |CH2-O- Pi NAD+ NADH+H+ -磷酸甘油脫氫酶（一） -磷酸甘油的生物合成（二）脂肪酸的生物合成組 織：肝（主要） 、脂肪、乳腺等組織 亞細胞：胞液：主要合成16碳的軟脂酸線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：碳鏈延長合成部位合成原料乙酰CoA、ATP、CO2、NADPH丙二酰CoA的合成 乙酰CoA羧化酶生物素HOOC-CH2-CO

9、SCoA CH3-CO SCoA + CO2 乙酰CoA羧化酶: 別構(gòu)酶 別構(gòu)劑：檸檬酸1. 從頭合成（軟脂酸的合成）ATPADP + Pi乙酰CoA丙二酰CoA軟脂酸的合成過程乙酰CoA 乙?；?-S- CE (合成酶) 丙二酸單酰CoA 丙二酸單酰-S- ACP軟脂酸合成酶 乙?；ǖ谝粋€）丙二?；ヵ；D(zhuǎn)移酶丙二酰基轉(zhuǎn)移酶HOOCCH2CO-S-ACP + CH3CO-S-合成酶-酮脂酰ACP合成酶CO2合成酶-SHCH3CO-CH2CO-S-ACP-酮脂酰ACP還原酶NADPHCH3CHOH-CH2CO-S-ACP-羥脂酰ACP脫水酶H2OCH3CH=CHCO-S-ACP-烯脂酰ACP

10、還原酶NADPHCH3CH2-CH2CO-S-ACP乙酰乙酰- ACP-羥脂酰ACP-烯丁酰ACP丁酰ACP軟脂酸合成的總反應(yīng)： CH3COSCoA +7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+H+CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O +8CoAHS + 14NADP+ 脂肪酸合成酶復(fù)合體經(jīng)過7輪循環(huán)反應(yīng)，每次加上一個丙二?；?，增加兩個碳原子，最終釋出軟酯酸。CESO=C CH3 ACPSC=O CH2COO- CESO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- CESO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

11、 ACPSC=O CH2COO- O-O=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CEACPHS HS +4H+4e- CO2 CESO=C CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- 4H+4e- CO2 4H+4e- CO2 脫氫 還原水合 脫水脫氫 還原硫解分裂 縮合丙二酰-線粒體脂肪酸碳鏈的延長供體：乙酰CoA過程：類似于氧化的逆反應(yīng)一輪反應(yīng)增加2個碳原子，可延長至24碳，以硬脂酸最多。2. 線粒體（微粒體）中的合成脂肪酸碳鏈的延長RCH2CO-S-CoA + CH3CO-S-CoA + NA

12、DH + H+ + NADPH + H+ R-(CH2)3-CO-S-CoA + NAD+ + NADP+ + CoASHRCO-S-CoA + CH3CO-S-CoA-酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHRCO-CH2CO-S-CoAL-羥脂酰CoA脫氫酶NADHRCHOH-CH2CO-S-CoA-烯脂酰CoA水化酶H2ORCH=CHCO-S-CoA-烯脂酰CoA還原酶NADPHRCH2-CH2CO-S-CoA內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（微粒體）脂肪酸碳鏈的延長 供體：丙二酰CoA 過程：類似于軟脂酸合成 一輪反應(yīng)（縮合、加氫、脫水、加氫）增加2個碳原子，可延長至24碳，以硬脂酸最多。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸碳鏈的延長 O O

13、| |R-CH2-CSCoA + HOOC-CH2-CSCoA O O | |R-CH2-C-CH2-CSCoA加氫NADPH + H+NADP+ OH O | |R-CH2-CH-CH2-CSCoA縮合 O |R-CH2-CH=CH-CSCoA脫水H2O加氫NADPH + H+NADP+ O |R-CH2-CH2-CH2-CSCoA3. 不飽和脂肪酸的合成酶類: 酯酰輔酶A加氧酶亞油酸(18:2, 9,12)亞麻酸(18:3, 9,12,15)花生四烯酸(20:4, 5,8,11,14)硬脂酸 油酸( 18:1, 9 ) 軟脂酸 軟油酸 (16:1, 9 )必需脂肪酸 Essential f

14、atty acid軟脂酰輔酶A + NADPH + H+O2 軟脂烯酰輔酶A + NADP+ +H2O 硬脂酰輔酶A + NADPH + H+O2 油酰輔酶A + NADP+ +H2O（三）三酰甘油的合成 合成原料1. -磷酸甘油：脂代謝2. 磷酸二羥丙酮：葡萄糖代謝脂肪酸硫激酶脂肪合成途徑 磷酸甘油轉(zhuǎn)?；?CoA 2RCOCoA 磷脂酸磷酸酶Pi甘油二酯轉(zhuǎn)酰基酶 CoA R3COCoA 本章重點脂類分解代謝;氧化作用。脂類代謝與糖代謝的關(guān)系。組成：甘油、脂肪酸、磷脂、含氮化合物結(jié)構(gòu)： 功能：含一個極性頭、兩條疏水尾，構(gòu)成生物膜的磷脂雙分子層。X = 膽堿、水、乙醇胺、 絲氨酸、甘油、肌醇、

15、磷脂酰甘油等 四、 磷脂的代謝Metabolism of Phospholipid磷脂酰膽堿（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）COOH|CHNH2|CH2OHCH2NH2 |CH2OH +CH2-N(CH3)3 |CH2OHCO2CH2NH2 |CH2O- P +CH2-N(CH3)3 |CH2O- PATPADPCDP-乙醇胺CDP-膽堿CTPPPi合成乙醇胺膽堿乙醇胺磷酸膽堿磷酸轉(zhuǎn)胞苷酶激酶磷酸酶PiCDP-乙醇胺CMP磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)移酶CDP-膽堿CMP磷酸膽堿 轉(zhuǎn)移酶3 (S腺苷蛋氨酸) O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P O O CH2-O-C-R1

16、| R2-C-O-CH | CH2- OH O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P - 乙醇胺 O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P - 膽堿 甘油二酯+磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿另一種磷脂合成途徑CDP-甘油二脂CTPPPiCTP 磷脂酸胞苷酸轉(zhuǎn)移酶 O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P O-CDP磷酸酯CDP-甘油二脂 O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- P O-CDPCOOH|CHNH2|C

17、H2OH O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- O-P-Ser O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- O-P-乙醇胺CO2磷脂酰乙醇胺磷脂酰絲氨酸 O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- O-P-乙醇胺 CH3-S-AR | CH2 | CH2 | CH-NH2 | COOH3S-腺苷甲硫氨酸 O O CH2-O-C-R1 | R2-C-O-CH | CH2- O-P-膽堿 + 3S-腺苷同型半胱氨酸CH2-OH |C=O |CH2-O- P CH2-O-COR |C=O |CH2-O- P + RCOCo

18、A+ CoASH磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)?；噶姿岫u丙酮酯酰磷酸二羥丙酮以磷酸二羥丙酮為原料第五節(jié) 膽固醇的代謝Metabolism of Cholesterol 1. 合成原料:乙酰CoA肝（70 80 %）和小腸為主2. 合成部位:膽固醇(Cholesterol )合成過程CH3-CO-CH2-CO SCoACoASH2 CH3-CO SCoA CH3-CO SCoAHMGCoA 合酶CoASH CH3 |HOOC-CH2-C-CH2-COSCoA | OH CH3 |HOOC-CH2-C-CH2-CH2-OH | OH CH3 |CH3-C=CH-CH2-O- P - P6X鯊烯 C30羊毛固醇

19、 C30（環(huán)）膽固醇 C27HMGCoA 還原酶2 NADPH + H+2 NADP+-甲基-羥戊二酰CoAMVA5-P-MVA（二）膽固醇的轉(zhuǎn)化 轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?(bile acid)轉(zhuǎn)化為類固醇激素轉(zhuǎn)化為維生素D3肝糖原1磷酸葡萄糖6磷酸葡萄糖磷酸丙糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸脂肪酸膽固醇乙酰乙酸甘油3磷酸甘油 羥丁酸丙酮葡萄糖TCA戊糖旁路NADPH + H+初級膽汁酸通常在其羧酸側(cè)鏈上結(jié)合有一分子甘氨酸或一分子?；撬?，從而形成結(jié)合型初級膽汁酸，如甘氨膽酸，甘氨鵝脫氧膽酸、?；悄懰岷团；蛆Z脫氧膽酸。初級膽汁酸合成的關(guān)鍵酶是7-羥化酶。（二）轉(zhuǎn)化為：1腎上腺皮質(zhì)激素的合成：腎上腺皮質(zhì)球狀帶可合

20、成醛固酮，又稱鹽皮質(zhì)激素，可調(diào)節(jié)水鹽代謝；腎上腺皮質(zhì)束狀帶可合成皮質(zhì)醇和皮質(zhì)酮，合稱為糖皮質(zhì)激素，可調(diào)節(jié)糖代謝。2雄激素的合成：睪丸間質(zhì)細胞可以膽固醇為原料合成睪酮。3雌激素的合成：雌激素主要有孕酮和雌二醇兩類。 （三）轉(zhuǎn)化為維生素D3：膽固醇經(jīng)7位脫氫而轉(zhuǎn)變?yōu)?-脫氫膽固醇，后者在紫外光的照射下，B環(huán)發(fā)生斷裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝臟羥化為25-（OH）D3，再在腎臟被羥化為1,25-(OH)2 D3。 二、膽固醇的轉(zhuǎn)變1. 血漿中: 卵磷脂膽固醇脂肪?；D(zhuǎn)移酶 lecithin-cholesterol acyl transferase, LCAT O O CH2-C-O-R1

21、| R2-C-O-CH | CH2- P - 膽堿 膽固醇膽固醇酯溶血卵磷脂LCAT2. 組織中脂酰CoA膽固醇脂酰轉(zhuǎn)移酶acyl CoA : choesterol acyl transferase, ACAT3. 生物活性物質(zhì) 腎上腺皮質(zhì)： 腎上腺皮質(zhì)激素 性腺：雌激素，雄激素 皮膚：VD33. 微粒體系統(tǒng) 使多烯脂肪酸的碳鏈延長，需NADH和丙二酰CoA。必需脂肪酸：（1）亞油酸（9,12十八二烯酸）（2）亞麻酸（9,12,15十八三烯酸）（3）花生四烯酸（5,8,11,12二十四烯酸）脂肪的合成甘油 + ATP 磷酸甘油 + ADP磷酸二羥丙酮 + NADH + H+ 磷酸甘油 + NA

22、D+2RCOSCoA +CH2OHCHOHCH2OHCH2OCORCHOCORCH2OP+ 2CoASHCH2OHCHOHCH2OPRCOSCoACH2OCORCHOCORCH2OCOR四 磷脂的代謝磷脂的合成能力：肝腸肌肉腦組織。五 膽固醇的代謝（一）膽固醇的消化和吸收1. 再循環(huán)（腸肝循環(huán)）：食入的膽固醇吸收后又可通過膽汁或腸壁而排入腸腔，它們和膳食中的膽固醇混合在一起而被重新吸收。2. 吸收延遲：膽固醇在上皮細胞中的酯化速度較慢，這可能是它在血中延遲出現(xiàn)的原因之一。3. 吸收有限：腸道吸收膽固醇的能力極為有限。（二）膽固醇的分解和轉(zhuǎn)化1. 轉(zhuǎn)變成膽甾烷醇（二氫膽固醇）、糞甾醇。2. 轉(zhuǎn)變

23、為膽酸。3. 轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。脂肪酸-氧化的定義： 激活的脂肪酸運進線粒體后在酶的作用下，在位經(jīng)過脫氫、加水、再脫氫和硫解四步反應(yīng)生成一個乙酰CoA和少兩個碳的脂酰CoA，如此不斷循環(huán)，直至將長鏈脂肪酸都分解為乙酰CoA的過程，稱為.-氧化的生理意義： 供能的主要形式，可產(chǎn)生大量ATP。磷脂雙分子層的形成機體內(nèi)幾類重要的甘油磷脂 (cephalin) (lecithin) 磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol) 磷脂酰絲氨酸 (phosphatidyl serine) 心磷脂 (cardiolipin) 軟 脂 酸 的 合 成 總 圖CO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羥丁酸脫氫酶HMGCoA 合成酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA 裂解酶1. 酮體的生成 -羥- -甲基戊二酸單酰CoA合成酶丙酮去路（1）隨尿排出（2）直接從肺部呼出（3）轉(zhuǎn)變?yōu)楸峄蚣柞；耙阴；w生成的意義能源物質(zhì)：酮體是脂肪酸分解代謝的正常產(chǎn)物，是肝臟輸出能源的一種形式。是腦組織的重要能源。肝外組織 大腦、肌肉線粒體膜胞液 線粒體基質(zhì) 丙酮酸 丙酮酸 蘋果酸 草酰乙酸 檸檬酸 檸檬酸 乙酰CoA NADPH+H+ NADP+ 蘋果酸酶 CoA 乙酰CoA ATP AMP PPi ATP 檸檬酸