生物化學與分子生物學05-2甘油三酯和磷脂代謝脂代謝

生物化學與分子生物學前言本電子課件依據(jù)《生物化學與分子生物學》第八版設計制作。選擇的制作軟件主要為MicrosoftPowerPoint。本課件主要為便于師生的教與學，使用對象主要為醫(yī)學院校的生物化學教師和醫(yī)學類專業(yè)的五年制學生，以及研究生入學考試準備和各種資格考試時醫(yī)學生物化學的復習使用。第八版《生物化學與分子生物學》的參編單位有全國21所高等院校。課件光盤由華中科技大學同濟醫(yī)學院生物化學與分子生物學系與生物化學第八版編委會共同設計制作，由人民衛(wèi)生出版社出版發(fā)行。版權所有，未經(jīng)許可，不得隨便翻刻銷售發(fā)行，違者必究。孫軍、查錫良、藥立波教授負責本課件總體設計；華中科技大學同濟醫(yī)學院生物化學與分子生物學系陳娟、袁萍、段秋紅、尹燕華、盧濤、劉琳、周潔、張穎、田俊、熊宇芳等老師參與了課件設計和制作的具體工作；教材全體編委在課件制作過程中提出了寶貴的修改意見并進行了審定，在此一并致謝。由于我們水平有限，本課件的缺點再所難免，敬請使用者批評指正，以便今后修訂。目錄第01章蛋白質的結構與功能第02章核酸的結構與功能第03章酶第04章聚糖的結構與功能第05章維生素和無機鹽第06章糖代謝第07章脂類代謝第08章生物氧化第09章氨基酸代謝第10章核苷酸代謝第11章非營養(yǎng)物質代謝第12章物質代謝的整合與調節(jié)第13章真核基因與基因組第14章DNA的生物合成第15章DNA損傷與修復第16章RNA的生物合成第17章蛋白質的生物合成第18章基因表達調控第19章細胞信號轉導的分子機制第20章常用分子生物學技術的原理及其應用第21章DNA重組和重組DNA技術第22章基因結構與功能分析技術第23章癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子第24章疾病相關基因的鑒定與基因功能研究第25章基因診斷與基因治療第26章組學與醫(yī)學生物化學/Biochemistry概念、理論、研究、應用Conception,theory,research,andapplication ——邏輯和自學 ——LogicandLIY(LearnItYourself)第五章:脂肪代謝

甘油三酯和磷脂代謝甘油三酯的代謝MetabolismofTriglyceride第三節(jié)甘油三酯是甘油的脂酸酯

甘油三酯的分解代謝

脂肪動員甘油進入糖代謝脂酸的β氧化脂酸的其他氧化方式酮體的生成和利用脂酸的合成代謝甘油三酯的合成代謝多不飽和脂酸的重要衍生物本節(jié)主要內(nèi)容：甘油三酯(triacylglycerol)是非極性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本結構為甘油的三個羥基分別被相同或不同的脂酸酯化。含有同一種脂酸的甘油三酯稱為簡單甘油三酯；(simpletriacylglycerol);

含有兩種或三種脂酸的甘油三酯稱為混合甘油三酯(mixedtriacylglycerol)

。一、甘油三酯是甘油的脂酸酯脂酸組成的種類決定甘油三酯的熔點，隨飽和脂酸的鏈長和數(shù)目的增加而升高。消化吸收和內(nèi)源性合成的脂酸，以游離的形式存在較少，大多數(shù)以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于體內(nèi)。（二）甘油三酯的主要作用是為機體提供能量（一）甘油三酯是脂酸的主要儲存形式1.甘油三酯是機體重要的能量來源2.甘油三酯是機體的主要能量儲存形式男性：21%，女性：26％1gTG=38kJ

定義

脂肪動員(fatmobilization)是指儲存在脂肪細胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解為FFA及甘油，并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。二、甘油三酯的分解代謝主要是脂酸的氧化（一）脂肪動員是甘油三酯分解的起始步驟脂解激素對抗脂解激素因子關鍵酶

激素敏感性甘油三酯脂肪酶

(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)能促進脂肪動員的激素，如胰高血糖素、去甲腎上腺素、腎上腺皮質激素(ACTH)、促甲狀腺激素(TSH)等。

抑制脂肪動員，如胰島素、前列腺素E2、煙酸等。脂肪動員過程：脂解激素-受體G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(無活性)HSLb(有活性)TG

甘油二酯（DG）FFA甘油一酯FFA

甘油二酯脂肪酶甘油FFA甘油一酯脂肪酶HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶（二）甘油經(jīng)糖代謝途徑代謝肝、腎、腸等組織組織：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、線粒體部位（三）脂酸經(jīng)β-氧化分解供能1.脂酸的活化形式為脂酰CoA（胞液）脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)存在于內(nèi)質網(wǎng)及線粒體外膜上。+CoA-SH主要過程2.脂酰CoA經(jīng)肉堿轉運進入線粒體，是脂酸β-氧化的主要限速步驟

肉堿脂酰轉移酶Ⅰ（carnitineacyltransferaseⅠ）是脂酸β-氧化的限速酶。3.脂酸的β-氧化的最終產(chǎn)物主要是乙酰CoA脫氫加水再脫氫硫解脂酰CoAL(+)-β羥脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脫氫酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH5SS

NADH+H+

FADH2

H2O呼吸鏈

2ATPH2O呼吸鏈

3ATP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

脂酰CoA脫氫酶L(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶

NAD+NADH+H+⊿--烯酰CoA

水化酶2H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉堿轉運載體ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸鏈2ATPH2O呼吸鏈3ATP線粒體膜TAC活化：消耗2個高能磷酸鍵β-氧化：

每輪循環(huán)

四個重復步驟：脫氫、水化、再脫氫、硫解產(chǎn)物：1分子乙酰CoA1分子少兩個碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH24.脂酸氧化是體內(nèi)能量的重要來源——

以16碳軟脂酸的氧化為例7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

8×10+7×2.5+7×1.5=108

凈生成ATP

108–2=106軟脂酸與葡萄糖在體內(nèi)氧化產(chǎn)生ATP的比較軟脂酸(1mol)葡萄糖(1mol)ATP數(shù)目(mol)10632能量利用效率33%33%1.不飽和脂酸的氧化不飽和脂酸β氧化順⊿3-烯酰CoA順⊿2-烯酰CoA反⊿2-烯酰CoA⊿3順-⊿2反烯酰CoA

異構酶β氧化L(+)-β羥脂酰CoAD(-)-β羥脂酰CoAD(-)-β羥脂酰CoA

表構酶H2O（四）脂酸的其他氧化方式亞油酰CoA（⊿9順，⊿12順）3次β氧化十二碳二烯脂酰CoA（⊿3順，⊿6順）十二碳二烯脂酰CoA（⊿2反，⊿6順）⊿3順,⊿2反-烯脂酰

CoA異構酶2次β氧化八碳烯脂酰CoA（⊿2順）D(+)-β-羥八碳脂酰CoAL(-)-β-羥八碳脂酰CoA4乙酰CoA4次β氧化β-羥脂酰CoA

表構酶烯脂酰CoA

水化酶12CH3cOHOSCoA3長鏈脂酸(C20、C22)（過氧化酶體）脂肪酸氧化酶（FAD為輔酶）較短鏈脂酸（線粒體）β氧化2.過氧化酶體脂酸氧化3.奇數(shù)碳原子脂酸的氧化——丙酰CoA

IleMetThrVal奇數(shù)碳脂酸膽固醇側鏈CH3CH2CO~CoA

羧化酶（ATP、生物素）CO2D-甲基丙二酰CoAL-甲基丙二酰CoA消旋酶變位酶5-脫氧腺苷鈷胺素琥珀酰CoATAC乙酰乙酸(acetoacetate)、β-羥丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者總稱為酮體(ketonebodies)。血漿水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)代謝定位：生成：肝細胞線粒體利用：肝外組織（心、腎、腦、骨骼肌等）線粒體（五）酮體的生成和利用CO2CoASHCoASHNAD+NADH+H+β-羥丁酸脫氫酶HMGCoA

合酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA

裂解酶1.酮體在肝細胞中生成NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸CoASH+ATPPPi+AMPCoASH2.酮體在肝外組織利用琥珀酰CoA轉硫酶（心、腎、腦及骨骼肌的線粒體）乙酰乙酰CoA硫激酶（腎、心和腦的線粒體）乙酰乙酰CoA硫解酶（心、腎、腦及骨骼肌線粒體）2乙酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰CoA乙酰乙酸HMGCoAD(-)-β-羥丁酸丙酮乙酰乙酰CoA琥珀酰CoA琥珀酸2乙酰CoA酮體的生成和利用的總示意圖3.酮體生成的生理意義酮體是肝臟輸出能源的一種形式。并且酮體可通過血腦屏障，是肌肉尤其是腦組織的重要能源。酮體利用的增加可減少糖的利用，有利于維持血糖水平恒定，節(jié)省蛋白質的消耗。4.酮體生成的調節(jié)（1）飽食及饑餓的影響（主要通過激素的作用）抑制脂解，脂肪動員飽食

胰島素

進入肝的脂酸

脂酸β氧化

酮體生成饑餓

脂肪動員FFA胰高血糖素等脂解激素

酮體生成

脂酸β氧化（2）肝細胞糖原含量及代謝的影響糖代謝旺盛FFA主要生成TG及磷脂

乙酰CoA

+乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA

反之，糖代謝減弱，脂酸β-氧化及酮體生成均加強。丙二酰CoA競爭性抑制肉堿脂酰轉移酶，抑制脂酰CoA進入線粒體，脂酸β氧化減弱，酮體生產(chǎn)減少。（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA進入線粒體三、脂酸在脂酸合成酶系的催化下合成組織：肝（主要）、腎、腦、肺、乳腺及脂肪等組織亞細胞：胞液：主要合成16碳的軟脂酸（棕櫚酸）肝線粒體、內(nèi)質網(wǎng)：碳鏈延長1.合成部位（一）軟脂酸的合成NADPH的來源:

磷酸戊糖途徑（主要來源）

胞液中異檸檬酸脫氫酶及蘋果酸酶催化的反應乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+2.合成原料乙酰CoA的主要來源:乙酰CoA全部在線粒體內(nèi)產(chǎn)生，通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)(citratepyruvatecycle)出線粒體。乙酰CoA氨基酸

Glc（主要）線粒體膜胞液線粒體基質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

ATPAMPPPiATP檸檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O檸檬酸合酶蘋果酸CO2CO2（1）乙酰CoA羧化酶催化丙二酰CoA的合成酶-生物素-CO2

+乙酰CoA

酶-生物素+丙二酰CoA總反應式:

丙二酰CoA

+ADP+PiATP+HCO3-

+乙酰CoA3.脂酸合成酶系及反應過程酶-生物素+HCO3ˉ

酶-生物素-CO2ADP+PiATP乙酰CoA羧化酶(acetylCoAcarboxylase)是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其輔基是生物素，Mn2+是其激活劑。其活性受別構調節(jié)和磷酸化、去磷酸化修飾調節(jié)。（2）脂酸合成從乙酰CoA及丙二酰CoA合成長鏈脂酸，是一個重復加成過程，每次延長2個碳原子。各種生物合成脂酸的過程基本相似。有7種酶蛋白（脂肪?；D移酶、丙二酰CoA?；D移酶、β-酮脂肪酰合成酶、β-酮脂肪酰還原酶、β-羥脂?；撍?、脂烯酰還原酶和硫酯酶），聚合在一起構成多酶體系。軟脂酸合成酶大腸桿菌三個結構域：7種酶活性都在一條多肽鏈上，屬多功能酶，由一個基因編碼；有活性的酶為兩相同亞基首尾相連組成的二聚體。高等動物底物進入縮合單位還原單位軟脂酰釋放單位其輔基是4′-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂?；d體。′酰基載體蛋白(ACP)底物進入乙酰CoACE-S-乙?；?縮合酶)丙二酰CoAACP-S-丙二酰基軟脂酸合成酶

乙?；ǖ谝粋€）丙二酰基軟脂酸的合成過程縮合CO2還原NADP+H+NADP+脫水H2O再還原NADPH+H+NADP+轉位丁?；蒃2-泛-SH（ACP上)轉移至E1-半胱-SH（CE上）。ACPSC=OCH2CH2CH3CEHSSO=CCH2CH2CH3CEACPHS轉位經(jīng)過7輪循環(huán)反應，每次加上一個丙二?；?，增加兩個碳原子，最終釋出軟酯酸。CESO=CCH3ACPSC=OCH2—COO-CESO=CCH2CH2CH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

CESO=CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

O-O=CCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CEACPHSHS+4H++4e-CO2CESO=CCH2CH2CH3ACPSC=OCH2—COO-

4H++4e-CO24H++4e-CO2軟脂酸合成的總反應:CH3COSCoA

+7HOOCH2COSCoA

+

14NADPH+H+CH3(CH2)14COOH+7CO2

+6H2O+8HSCoA+14NADP+

軟脂酸的合成總圖以丙二酰CoA為二碳單位供體，由NADPH+H+

供氫經(jīng)縮合、加氫、脫水、再加氫等一輪反應增加2個碳原子，合成過程類似軟脂酸合成，但脂?；B在CoASH上進行反應，可延長至24碳，以18碳硬脂酸為最多。1.脂酸碳鏈在內(nèi)質網(wǎng)中的延長（二）脂酸碳鏈的延長以乙酰CoA為二碳單位供體，由NADPH+H+供氫，過程與β-氧化的逆反應基本相似，需α-β烯酰還原酶，一輪反應增加2個碳原子，可延長至24碳或26碳，以硬脂酸最多。2.脂酸碳鏈在線粒體中的延長動物：有Δ4、Δ5、Δ8、Δ9去飽和酶，鑲嵌在內(nèi)質網(wǎng)上，脫氫過程有線粒體外電子傳遞系統(tǒng)參與。植物：有Δ9、Δ12、Δ15

去飽和酶H++NADHNAD+E-FADE-FADH2Fe2+

Fe3+

Fe2+

Fe3+

油酰CoA+2H2O硬脂酰CoA+O2NADH-cytb5

還原酶去飽和酶Cytb5（三）不飽和脂酸的合成亞油酸的合成1.代謝物的調節(jié)作用乙酰CoA羧化酶的別構調節(jié)物抑制劑：軟脂酰CoA及其他長鏈脂酰CoA激活劑：檸檬酸、異檸檬酸進食糖類而糖代謝加強，NADPH及乙酰CoA供應增多，異檸檬酸及檸檬酸堆積，有利于脂酸的合成。大量進食糖類也能增強各種合成脂肪有關的酶活性從而使脂肪合成增加。（四）脂酸合成的調節(jié)2.激素調節(jié)

胰高血糖素腎上腺素生長素脂酸合成

﹣﹣TG合成胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活胰島素：通過磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而復活+

脂酸合成

胰島素

乙酰CoA羧化酶、脂酸合成酶、ATP-檸檬酸裂解酶、脂蛋白脂酶+

TG合成乙酰CoA羧化酶的共價調節(jié)：脂肪組織：主要以葡萄糖為原料合成脂肪，也利用乳糜微粒（CM）或VLDL中的脂肪酸（FA）合成脂肪。四、甘油三酯的合成代謝肝臟：肝內(nèi)質網(wǎng)合成的TG，組成極低密度脂蛋白（VLDL）入血。小腸粘膜：利用脂肪消化產(chǎn)物再合成脂肪。（一）合成部位甘油和脂酸主要來自于葡萄糖代謝CM中的游離脂肪酸（FFA）（來自食物脂肪）甘油一酯途徑（小腸粘膜細胞）甘油二酯途徑（肝、脂肪細胞）（二）合成原料（三）合成基本過程甘油二酯途徑酯酰CoA轉移酶

CoAR1COCoA

酯酰CoA

轉移酶

CoAR2COCoA磷脂酸磷酸酶Pi

酯酰CoA

轉移酶

CoAR3COCoA3-磷酸甘油主要來自糖代謝。肝、腎等組織含有甘油激酶，可利用游離甘油。甘油激酶（肝、腎）ATPADP五、幾種多不飽和脂酸衍生物具有重要生理功能前列腺素(prostaglandin,PG)血栓噁烷(thromboxane,TX)白三烯(leukotrienes,LT)具二十碳的不飽和脂酸，以前列腺酸為基本骨架具一個五碳環(huán)和兩條側鏈花生四烯酸（20:4△5，8，11，14）前列腺酸（一）前列腺素、血栓噁烷、白三烯的化學結構及命名前列腺素(PG)PG根據(jù)五碳環(huán)上取代基和雙鍵位置不同，分9型：根據(jù)R1及R2兩條側鏈中雙鍵數(shù)目的多少，PG又分為1、2、3類，在字母的右下角提示。有前列腺酸樣骨架，但五碳環(huán)為含氧的噁烷代替。血栓烷(TX)分子中有四個雙鍵,三個共軛雙鍵。(LTB4)白三烯(LT)

合成部位：

合成原料：

合成過程：1.前列腺素及血栓烷的合成（二）PG、TX、LT的合成PG：除紅細胞外的全身各組織TX：血小板花生四烯酸2.白三烯的合成花生四烯酸

氫過氧化廿碳四烯酸(5-HPETE,5-hydroperoxy-eicotetraenoicacid)

脂過氧化酶（lipoxygenase）脫水酶白三烯(LTA4)LTB4、LTC4、LTD4及LTE4等PGE2誘發(fā)炎癥，促局部血管擴張。PGE2、PGA2

使動脈平滑肌舒張而降血壓。PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃腸平滑肌蠕動。PGF2α使卵巢平滑肌收縮引起排卵，使子宮體收縮加強促分娩。1.PG（三）PG、TX及LT的生理功能2.TXPGF2、TXA2強烈促血小板聚集，并使血管收縮促血栓形成，PGI2、PGI3對抗它們的作用。TXA3促血小板聚集，較TXA2弱得多。3.LTLTC4、LTD4及LTE4被證實是過敏反應的慢反應物質。LTD4還使毛細血管通透性增加。LTB4還可調節(jié)白細胞的游走及趨化等功能，促進炎癥及過敏反應的發(fā)展。第四節(jié)

磷脂的代謝

MetabolismofPhospholipid磷脂的結構和功能甘油磷脂的合成與分解代謝鞘磷脂的合成與分解代謝本節(jié)主要內(nèi)容：定義：含磷酸的脂類稱磷酯。甘油磷脂：由甘油構成的磷酯（體內(nèi)含量最多）鞘磷脂：由鞘氨醇構成的磷脂X指與磷酸羥基相連的取代基，包括膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。FAFAPiX

甘油FAPiX鞘氨醇一、含磷酸的脂類被稱為磷脂分類：相同的組成成份(分子數(shù))不同或不盡相同的組成成份磷酸脂酸醇類其他成分甘油磷脂12甘油膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇等鞘磷脂11鞘氨醇膽堿甘油磷脂與鞘磷脂的分子組成（一）由甘油構成的磷脂統(tǒng)稱為甘油磷脂組成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物結構：功能：含一個極性頭、兩條疏水尾，構成生物膜的磷脂雙分子層。常為花生四烯酸X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷