脂肪在體內(nèi)的消化吸收和轉(zhuǎn)運.ppt

1、第一節(jié) 脂肪在體內(nèi)的消化吸收和轉(zhuǎn)運 第二節(jié) 脂肪的分解代謝 第三節(jié) 脂肪的合成 第四節(jié) 磷酯的代謝 第五節(jié) 膽固醇的代謝,第九章 脂類代謝,1,脂類的種類,第一節(jié) 脂肪在體內(nèi)的消化吸收和轉(zhuǎn)運,2,?；视王?3,幾種糖脂和硫酯,2,3-雙酰基-1-D-葡萄糖-D-甘油,6-亞硫酸-6-脫氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯),2,3-雙?；?1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油,4,一、脂類的消化和吸收,1、脂類的消化 脂肪的消化和吸收主要在小腸中進行。另外，肝臟還產(chǎn)生磷脂酰膽堿，它的親水和疏水基分居于分子的兩端，也有助于脂肪的消化。 胃產(chǎn)生胃脂肪酶，它在胃的低pH環(huán)境中是穩(wěn)定，有活

2、性的。脂肪的消化實際開始于胃中的胃脂肪酶，徹底的消化是在小腸中的胰脂肪酶完成。胰脂肪酶消化三脂酰甘油，使它轉(zhuǎn)化為2-單酰甘油和脂肪酸。輔脂肪酶是一個小的蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量為12 000，它產(chǎn)生于胰臟，是胰脂肪酶活性所必需的。還含有酯酶，它作用于單酰甘油，膽固醇酯和VA的酯。另外，胰臟還分泌磷脂酶，它催化磷脂的2-?；乃狻?胰脂肪酶對三酰甘油催化的作用位點在1-和3-位，隨之形成1,2-二酰甘油和2-單酰甘油，與此同時得到脂肪酸的Na+和K+鹽。輔脂肪酶與脂肪酶形成1:1的復(fù)合物，可以抑制脂肪酶在界面的變性，并把它固定到脂質(zhì)-水界面上。 脂質(zhì)中的磷脂可被磷脂酶A2催化降解，水解發(fā)生在C(2

3、)處，產(chǎn)生脂肪酸和相應(yīng)的溶血磷脂。,脂類的消化吸收和運轉(zhuǎn),5,2、脂類的吸收 脂肪經(jīng)消化后的產(chǎn)物脂肪酸和2-單酰甘油由小腸上皮粘膜細(xì)胞吸收后又經(jīng)粘膜細(xì)胞轉(zhuǎn)化為三脂酰甘油，后者和蛋白質(zhì)一起包裝成乳糜微粒（血塵），釋放到血液，又通過淋巴系統(tǒng)運送到各種組織 在脂肪組織和骨骼肌毛細(xì)血管中在脂蛋白脂肪酶的作用下，乳糜微粒的組分三脂酰甘油被水解為游離脂肪酸和甘油。產(chǎn)生的游離脂肪酸被這些組織吸收，同時甘油被運送到肝和腎臟，在這里經(jīng)甘油激酶和甘油-3-磷酸脫氫酶作用，轉(zhuǎn)化為糖酵解的中間產(chǎn)物二羥基丙酮磷酸當(dāng)三酰甘油被逐漸水解后，乳糜顆粒收縮成富含膽固醇的乳糜顆粒殘留物，該殘留物脫離毛細(xì)血管重新進入循環(huán)系統(tǒng)被肝臟

4、吸收 儲存在脂肪組織內(nèi)的三脂酰甘油的轉(zhuǎn)移包含有以下內(nèi)容：在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下，被水解為甘油和游離脂肪酸被釋放的游離脂肪酸進入血液，并與清蛋白結(jié)合,6,二、脂類的轉(zhuǎn)運和脂蛋白的作用,乳麋微粒（CM）,極低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密度脂蛋白HDL,脂蛋白的種類,7,第二節(jié) 脂肪的分解代謝,一、脂肪動員及脂肪的降解,貯存于脂肪細(xì)胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive tri-glyceride lipase, HSL）的催化下水解并釋放出脂肪酸，供給全身各組織細(xì)胞攝取利用的過程稱為脂肪動員。,激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪動員的關(guān)鍵酶。主

5、要受共價修飾調(diào)節(jié)。,8,激素對脂代謝的調(diào)節(jié),甘油三脂,脂肪動員激素 （腎上腺素、生長激素等）,激素敏感性脂酶 （有活性）,脂肪酸+甘油,（第一信使）,（第二信使）,9,脂肪動員的基本過程,脂肪動員的結(jié)果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循環(huán)中自由轉(zhuǎn)運，而脂肪酸進入血液循環(huán)后須與清蛋白結(jié)合成為復(fù)合體再轉(zhuǎn)運。 脂肪動員生成的甘油主要轉(zhuǎn)運至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進行代謝。,10,（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成),甘油激酶,磷酸甘油脫氫酶,異構(gòu)酶,磷酸酶,脂肪動員的結(jié)果是生成三分子的自由脂肪酸（free fattyacid, FF

6、A）和一分子的甘油。甘油可在血液循環(huán)中自由轉(zhuǎn)運，而脂肪酸進入血液循環(huán)后須與清蛋白結(jié)合成為復(fù)合體再轉(zhuǎn)運。 脂肪動員生成的甘油主要轉(zhuǎn)運至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進行代謝。磷酸二羥丙酮是聯(lián)系甘油代謝和糖代謝的關(guān)鍵物質(zhì)。,甘 油 的 轉(zhuǎn) 化,二、甘油（代謝）,11,三、脂 肪 酸 的 分 解 代 謝,-氧化作用,-氧化作用,-氧化作用,2、不飽和脂肪酸的氧化 3、奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化,1、飽和脂肪酸的氧化分解途徑,12,(一)、飽和偶數(shù)碳脂肪酸的-氧化過程,-氧化概念 ： 在一系列酶的作用下,脂肪酸的,碳原子上 脫氫氧化并斷裂,生成一分子乙酰CoA和少二個碳原子 的脂酰CoA的過程,通過上述氧化方

7、式不斷進行,脂肪酸 最后被完全氧化生成乙酰CoA。,13,試驗證據(jù) 1904年F.Knoop根據(jù)用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗的實驗結(jié)果， 推導(dǎo)出了-氧化學(xué)說。,14,1.脂肪酸的活化（細(xì)胞質(zhì)中） 脂酰CoA合成酶 RCH2CH2COOH + HSCoA = RCH2CH2COSCoA ATP AMP+PPi,15,脂酰-CoA合成酶實際是一個家族，至少有三種：其一激活乙酸和丙酸生成相應(yīng)的乙酰-CoA和丙酰-CoA；其二C4-C11；其三C10-C20，這些酶或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(endoplasmic reticulum, SER)，或與線粒體外膜相聯(lián)（前兩種酶存在于線粒體外膜中，第三種合成酶則與微粒體聯(lián)系在

8、一起） 同位素示蹤研究表明，此反應(yīng)經(jīng)過一個脂酰腺苷酸混合酐的中間體，它被CoA的巰基進攻，形成了硫酯的產(chǎn)物正是由于18O標(biāo)記了兩個產(chǎn)物脂酰-CoA和AMP，證明了這個中間體的存在 脂酰-CoA是高能化合物，水解成脂肪酸和CoA時，放出大量的熱（Go-31kJ/mol）；若把脂肪酸直接和CoA相聯(lián)，需吸收熱量，但當(dāng)把脂酰-CoA的形成與ATP的水解相偶聯(lián)，則脂酰-CoA的形成便成為釋放能量的過程ATP的分解分兩步以軟脂酸為例，第一步，ATP提供腺苷一磷酸，從而形成軟脂酰腺苷酸，并釋放出PPi，它立即被無機焦磷酸酶水解，第二步，活化了的脂?；崔D(zhuǎn)移到CoA上，形成脂酰-CoA 以上全部反應(yīng)，其一是

9、ATP的放能，釋放出AMP和PPi（Go-32.5kJ/mol），其二是形成脂酰-CoA的吸能反應(yīng)(Go31.5kJ/mol)在細(xì)胞內(nèi)，全部反應(yīng)完成的驅(qū)動力是產(chǎn)物焦磷酸發(fā)生的高度放能的水解(exergonic hydrolysis)，這是由廣泛存在的無機焦磷酸酶（inorganic pyrophosphatase）的催化實現(xiàn)的,16,17,進入線粒體： 在線粒體外生成的脂酰CoA需進入線粒體基質(zhì)才能被氧化分解，此過程必須要由肉堿（肉毒堿）攜帶，借助于兩種肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶（酶和酶）催化的移換反應(yīng)才能完成。其中肉堿脂肪酰轉(zhuǎn)移酶是脂肪酸-氧化的關(guān)鍵酶。肉毒堿：HOOC-CH2-CH(OH)-CH2-

10、N+-(CH3)3,脂酰CoA進入線粒體的過程分四步： .細(xì)胞溶膠中的脂酰CoA轉(zhuǎn)移到肉堿上，釋放CoA到細(xì)胞溶膠； .經(jīng)傳送系統(tǒng)，上述產(chǎn)物脂酰-肉堿進入線粒體基質(zhì)； .在這里，脂?；D(zhuǎn)移到來自線粒體的CoA分子上； .同時釋放的肉堿又回到細(xì)胞溶膠中。,18,酯酰CoA進入線粒體基質(zhì)示意圖,肉毒堿,CoASH,O R-C-OH,線粒體內(nèi)膜,內(nèi)側(cè),外側(cè),載體,CoASH,19,2.-氧化的生化歷程,a、脫氫,b、水化,c、再脫氫, R-CH=CH-C-SCoA, R-CH2 - CH2C-SCoA,OH O R-CH-CH2CSCoA,O O R-C-CH2CSCoA,d、硫解,|,|,20,-

11、氧化化學(xué)歷程(1)脫氫（以下反應(yīng)在線粒體中）,H O 脂酰CoA脫氫酶 RCH2CH2COSCoA RC=C-C-SCoA FAD H FADH2 2-反式烯脂酰CoA,21,脫氫：脂酰CoA的羧基鄰位（-位）被脂酰CoA 脫氫酶（acyl-CoA dehydrogenase）脫下兩個 氫原子，轉(zhuǎn)化為反式-2-烯酰-CoA（trans-2- enonyl CoA），同時產(chǎn)生一個FADH2根據(jù)線 粒體基質(zhì)中脂酰CoA碳?xì)滏湹牟煌L度，有三種各 自的特異酶，分別催化C4-C6，C6-C14，C6-C18， 它們均以FAD為輔基,22,(2).水化,H O HO H O 烯脂酰CoA水化酶 RC=C

12、-C-SCoA RC C C - SCoA H H2O H H L-(+)-羥脂酰CoA,23,水化：在烯酰-CoA水合酶(enoyl CoA hydratase） 的作用下，反式-2-烯酰-CoA加水生成L-3-羥脂 酰-CoA該酶專一性甚強，僅能使順式或反式 2-不飽和脂酰輔酶A水化；催化反式時得到的產(chǎn) 物為L-羥脂酰輔酶A，催化順式時得到的產(chǎn)物為 D-羥脂酰輔酶A。,24,(3).再脫氫,HO H O O O 羥脂酰CoA脫氫酶 RC C C SCoA RCCH 2C - SCoA H H NAD+ NADH+H+ -酮脂酰CoA,再脫氫：L-3-羥脂酰-CoA在L-3-羥脂酰-CoA脫

13、氫酶（L-3-hydroxyacyl CoA dehydrogenase）的作用下，轉(zhuǎn)化為3-酮脂酰-CoA，并產(chǎn)生一個NADH,25,(4).硫解,O O O O -酮脂酰CoA硫解酶 RCCH2CSCoA RCSCoA + CH3CSCoA HSCoA ( 脂酰CoA),26,在-酮硫解酶（-keto-thiolase）催化下，3-酮脂酰-CoA受第二個CoA的作用，發(fā)生硫解（thiolysis），斷裂為乙酰-CoA和一個縮短了兩個碳原子單元的脂酰CoA. 硫解酶反應(yīng)的第一步：使底物-酮脂酰-CoA形成硫酯鍵；第二步：碳-碳鍵斷裂，形成乙酰-CoA的負(fù)碳離子中間體。這步反應(yīng)類型為克萊森酯解

14、（Claisen ester cleavage), 即克萊森縮合的逆反應(yīng)。反應(yīng)的第三步：在酶的作用下，酶持有的羧基對上述中間體提供質(zhì)子，形成了乙酰-CoA及酶-硫酯中間體。最后一步：在CoAS-H的作用下形成脂酰-CoA。 以上反應(yīng)形成脂肪酸降解的一個循環(huán)（round），其結(jié)果是脂肪酸以乙酰-CoA形式自羧基端脫下兩個碳原子單元；縮短了的脂肪酸以脂酰CoA形式殘留，進入下一輪的-氧化,27,-氧化的反應(yīng)過程小結(jié),28,脂肪酸的徹底氧化,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脫氫酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羥脂酰CoA 脫氫酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH

15、2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,29,3）-氧化的產(chǎn)物為CH3CO-SCoA，除可氧化供能外，還可作為合成脂肪、糖和某些氨基酸的原料。 乙酰CoA脂肪酸 乙醛酸循環(huán)(植、微) 琥珀酸 OAAPEP 糖(糖異生) Asp,關(guān)于-氧化的幾個問題 1）-氧化的細(xì)胞定位：線粒體 2）脂酰CoA經(jīng)線粒體膜外至膜內(nèi)的轉(zhuǎn)運：肉毒堿（carnitine）的作用,30,4）-氧化的能量平衡（CH3CO-SCoA氧化供能）計算1摩爾軟脂酸C15H31COOH經(jīng)-氧化生成ATP的摩爾數(shù) 活化 C15H31COOH C15

16、H31COSCoA -2ATP C15H31COSCoA需經(jīng)過7次-氧化，生成8個CH3COSCoA,31,C15H31COSCoA形成： -2ATP -氧化階段： 7（NADH+H+） 3 = 21ATP 7 FADH2 2 = 14ATP 8個CH3COSCoATCA 8 3（NADH+H+）3 =72ATP 8 FADH2 2 =16ATP 12 8 8次底物水平磷酸化 8ATP =96 129ATP,32,(二)-氧化（植物種子和葉子中） RCH2COOHRCHOHCOOHRCOOH+CO2,這種特殊類型的氧化系統(tǒng)，首先發(fā)現(xiàn)于植物種子和葉子組織 中，也在腦和肝細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)在這個系統(tǒng)中，僅

17、游離脂肪酸能作為 底物，而且直接涉及到分子氧，它降解的第一步是由另一個線粒體 酶來催化的的，即脂肪酸-羥化酶，產(chǎn)物既可以是D-羥基脂肪 酸，也可以是少一個碳原子的脂肪酸這個機制說明自然界存在 -羥基脂肪酸和奇數(shù)碳原子脂肪酸.,33,脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化作用發(fā)生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱為-氧化作用。,RCH2COOH,RCH(OH)COOH,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,羥化,34,關(guān)于-氧化作用機理問題，有人認(rèn)為，在有H2O2存在下，經(jīng)脂肪酸過氧 化物酶催化，形成D-羥基脂肪酸，它可氧化成醛類

18、，進而為以NADH+為輔 酶的，專一的醛脫氫酶氧化成酸,35,(三) -氧化（動物，12個碳以上） CH3（CH2）9COOHHOOC（CH2）9COOH 兩邊-氧化,對于十二碳以下的脂肪酸，Verkade等人發(fā)現(xiàn)，是 在遠(yuǎn)離羧基的末段碳上（稱為碳原子）發(fā)生氧化，形成 ,二羧酸，故把這種作用稱為-氧化Verkade等人 將制備的辛酸，壬酸和十一碳酸的三酰甘油酯給食動物， 收集并檢驗?zāi)蛑械闹舅峤到猱a(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)十一碳酸能產(chǎn)生 C11，C9和C7的二碳酸。,36,脂肪酸的氧化作用,脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成，-二羧酸的過程。,37,目前已從油

19、浸土壤中分離出許 多種需氧細(xì)菌，它們能迅速降解 烴或脂肪酸成水溶性產(chǎn)物，這種 反應(yīng)起始步驟本質(zhì)上即是-氧 化如溢出到海洋表面的大量石 油，可經(jīng)浮游細(xì)菌氧化，把烴轉(zhuǎn) 變?yōu)橹舅?，?jù)估計，其氧化作 用速率可達0.5克/天/平方米,38,在-氧化中，細(xì)菌以rubridoxin（特異的非正鐵血紅素鐵蛋白）為中間電子傳遞體，動物以細(xì)胞色素P450為中間電子傳遞體兩個系統(tǒng)均涉及羥化作用，產(chǎn)物為RCH2OH,它被醇脫氫酶氧化成醛，繼而被脫氫酶氧化成對于十二碳以下的羧酸,39,(四).不飽和脂肪酸的氧化,需要兩種附加的酶，即： 異構(gòu)酶（順、反異構(gòu)酶） 還原酶（2,4-二烯脂酰還原酶）來解決這兩個特殊問題。,4

20、0,1.油脂酰CoA的氧化,41,2. 十八碳二烯脂酰CoA的氧化 原推測的反應(yīng)過程：,42,現(xiàn)認(rèn)為的反應(yīng)過程：,43,44,不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)生的ATP數(shù)目比同碳數(shù)的飽和脂肪酸產(chǎn)生的ATP數(shù)目少。 每多一個雙鍵，-氧化就少一步以FAD為輔酶的脫氫反應(yīng)，少產(chǎn)生2個ATP。 所以亞油酸C18比同碳原子數(shù)飽和脂肪酸硬脂酸C18少生成4個ATP。,45,(五). 奇數(shù)碳脂肪酸的-氧化,奇數(shù)碳脂肪酸的-氧化 琥珀酰CoATCA 脂肪酸丙酰CoA （奇數(shù)碳 ） -羥丙酸乙酰CoA,46,大多數(shù)哺乳動物組織中奇數(shù)碳脂肪酸是罕見的，但在反芻動物中，如牛、羊中，奇數(shù)碳脂肪酸提供的能量占它們所需能量的25%具

21、有17個碳的直鏈脂肪酸可經(jīng)正常的-氧化途徑，產(chǎn)生七個乙酰-CoA和一個丙酰-CoA它也是氨基酸纈氨酸和異亮氨酸的降解產(chǎn)物 此外，脂肪酸經(jīng)反復(fù)的-或-氧化后，可能產(chǎn)生出丙酸因反芻動物能利用一般單胃動物不能利用的纖維素和其它多糖和約含30的丙酸，以及由簡單有機酸和短鏈脂肪酸組成的混合物，因此，丙酸代謝對反芻動物顯得特別重要丙酸遵循下列途徑進行代謝：丙酸先形成丙酸-CoA，最后轉(zhuǎn)化為琥珀酰-CoA，從而進入TCA,47,丙酰-CoA經(jīng)三步酶反應(yīng)轉(zhuǎn)化為琥珀酰-CoA 第一步，在丙酰-CoA羧化酶催化下，轉(zhuǎn)變成D-甲基丙二酰-CoA，催化本反應(yīng)的丙酰-CoA羧化酶是以生物素作為輔助因子的； 第二步，在甲

22、基丙二酰-CoA差向異構(gòu)酶（methylmalonyl-CoA racemase）催化下，D-甲基丙二酰-CoA轉(zhuǎn)化為-甲基丙二酰-CoA； 最后一步反應(yīng)是在需鈷胺素（VB12）的酶-甲基丙二酰-CoA變位酶（methylmalonyl-CoA mutase）的作用下，發(fā)生一個少見的羰基-CoA基團轉(zhuǎn)移到甲基并置換一個氫的反應(yīng)產(chǎn)物琥珀酰-CoA可以進入TCA進一步代謝,48,ATP、CoASH,丙酸的代謝,甲基丙二酸單酰CoA,琥珀酰CoA,硫激酶,羧化酶,變位酶,ATP、CO2 生物素,CoB12,49,(六)、酮體的代謝,動物肝臟 乙酰乙酸 乙酰CoA 酮體 -羥丁酸 丙酮 肝外組織氧化,

23、肝臟線粒體中乙酰-CoA有4種去向 (1) 檸檬酸循環(huán) （2）合成膽固醇 （3）合成脂肪酸 （4）酮體代謝（ketone body) 乙酰乙酸、-羥丁酸、丙酮,肝臟線粒體中的乙酰CoA走哪一條途徑，主要取決于草酰乙酸的可利用性。 饑餓狀態(tài)下，草酰乙酸離開TCA，用于異生合成Glc。只有少量乙酰CoA可以進入TCA，大多數(shù)乙酰CoA用于合成酮體。,50,2020/10/16,51,1. 酮體的生成,(1). 酮體的生成（肝組織）,52,酮體的生成,羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA合成酶,CH3COSC

24、oA,CoASH,CoASH,53,54,2. 酮體的氧化（肝外組織）,乙酰乙酰CoA,乙酰乙酸硫解酶,轉(zhuǎn)移酶,琥珀酰CoA,CoASH,-氧化,乙酰乙酸,脫氫酶,NADH+H+,NAD+,乙酰CoA,2,-羥丁酸,琥珀酸,55,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；?計 算,1mol甘油徹底氧化能生成多少molATP？,56,酮體生成的生理意義,酮體是肝輸出能量的一種形式,形成酮體的目的是將肝中大量的乙酰CoA轉(zhuǎn)移出去，為肝外組織提供的第二能源(Fuel)物質(zhì)，是肌肉和大腦等組織的重要能源； （酮體溶于水，分子小，能通過血腦屏障及肌肉毛細(xì)管壁。腦組

25、織不能氧化脂肪酸，卻能利用酮體。長期饑餓，糖供應(yīng)不足時，酮體可以代替Glc，成為腦組織及肌肉的主要能源。） 正常情況下血中僅含少量酮體，但饑餓、高脂低糖或糖尿病時，酮體生成過多，可引起酮血癥 、酮尿癥或酮癥酸中毒 ， The overall condition is called ketosis (酮病)。,57,酮體生成的調(diào)節(jié),58,（1）飽食： 胰島素增加，脂解作用抑制，脂肪動員減少，進入肝中脂酸減少，酮體生成減少。 饑餓：胰高血糖素增加，脂肪動員量加強，血中游離脂酸濃度升高，利于氧化及酮體的生成。 （2）肝細(xì)胞糖原含量及其代謝的影響： 肝細(xì)胞糖原含量豐富時，脂酸合成甘油三酯及磷脂。 肝細(xì)

26、胞糖原供給不足時，脂酸主要進入線粒體，進入氧 化，酮體生成增多。 （3）丙二酸單酰CoA抑制脂酰CoA進入線粒體 乙酰CoA及檸檬酸能激活乙酰CoA羧化酶，促進丙二酰CoA的合成，后者能競爭性抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶，從而阻止脂酰CoA進入線粒體內(nèi)進行氧化。,59,第三節(jié) 脂肪的合成,生 物 體 從 糖 代 謝 的中間產(chǎn)物磷酸丙糖 合 成- 磷 酸 甘油，又 從 乙 酰CoA合 成 長 鏈脂肪酸，最后以-磷酸甘油及脂肪酰CoA 作為原料合成脂肪。,60,一、 -磷酸甘油的合成,CH2OH CH2OH 甘油激酶 CHOH + ATP CHOH + ADP + Pi CH2OH CH2OP -磷酸甘油,

27、CH2OH CH2OH -磷酸甘油脫氫酶 C=O + NADH+H+ CHOH +NAD+ CH2OP CH2OP -磷酸甘油,61,甘 油 的 合成,（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成)）,甘油激酶,磷酸甘油脫氫酶,異構(gòu)酶,磷酸酶,62,二、脂肪酸的生物合成,a. 從頭合成（細(xì)胞質(zhì)） b. 碳鏈延長途徑（線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中） c. 不飽和脂肪酸的合成,1. 從頭合成,1）定義 指以二碳物CH3CO-SCoA為原料，在乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶系的作用逐步延長碳連合成脂肪酸的過程。,63,2）條件,A）原料 乙酰CoA； 輔助因子：反應(yīng)需要ACP、ATP、CO2、Mn2+和NADPH2 B

28、) 酶系 a) 乙酰CoA羧化酶（大腸桿菌） 生物素羧化酶， 生物素羧基載體蛋白BCCP， 羧基轉(zhuǎn)移酶.,64,65,b) 脂肪酸合成酶系,ACP?；D(zhuǎn)移酶 ACP-丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶 -酮脂酰-ACP合成酶 -酮脂酰-ACP還原酶 羥脂酰-ACP脫水酶 烯脂酰-ACP還原酶,66,ACP（酰基載體蛋白）： 一種對熱穩(wěn)定的小分子蛋白質(zhì)，是脂肪酸合成酶系的核心部分，起攜帶和轉(zhuǎn)移?；淖饔?。,67,3) 產(chǎn)物：軟脂肪（棕櫚酸，16C飽和脂肪酸）4）化學(xué)歷程（以大腸桿菌為例）,a) 丙二酰CoA的形成 乙酰CoA羧化酶 COOH CH3COSCoA+CO2 ATP 生物素 CH2COSCoA Mn2+

29、,68,b)?；D(zhuǎn)移反應(yīng),ACP?；D(zhuǎn)移酶 CH3COSCoA+ACP-SH = CH3CO-SACP+HSCoA COOH COOH + ACP-SH = + CoASH CH2COSCoA CH2COSACP ACP丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶,69,c)縮合反應(yīng),COOH -酮脂酰ACP合成酶 CH3COSACP +CH2COSACP CH3COCH2COSACP + CO2 + ACPSH -酮脂酰ACP （乙酰乙酰ACP）,70,d)第一次還原,O O OH O -酮脂酰ACP還原酶 CH3CCH2CSACP=CH3CHCH2CSACP NADPH+H+ -羥丁酰ACP NADP+,71,e)脫

30、 水,OH O O 羥脂酰ACP脫水酶 CH3CHCH2CSACP= CH3CH=CH2CSACP ,-反式-烯丁酰ACP H2O,72,f)再還原,O O 烯脂酰ACP還原酶 CH3CH=CH2CSACP=CH3CH2CH2CSACP NADPH+H+ 丁酰ACP NADP+,73,脂肪酸合成全過程,74,5）討 論,a)脂肪酸生物合成的原料是乙酰輔酶A，但丙二酰輔酶A才是二碳單位直接供體，除末端二個碳原子來源于乙酰輔酶A，其他均來自丙二酰輔酶A，合成為偶數(shù)碳脂肪酸，終止于16碳。 b)脂肪酸合成中間過程以ACP為載體，還原反應(yīng)以NADPH2為輔酶，它來自于HMP途徑。 C）脂肪酸的從頭合成

31、途徑位于細(xì)胞質(zhì)中進行，線粒體中形成的乙酰輔酶A是通過檸檬酸丙酮酸穿梭作用運送到細(xì)胞質(zhì)中參加反應(yīng)。,75,檸檬酸丙酮酸穿梭作用,76,d) 脂肪酸的氧化和從頭合成的異同,相同： 都要活化,77,對比脂肪酸合成與分解代謝,說明脂肪酸生物合成并非-氧化的簡單逆轉(zhuǎn)。 脂肪酸生物合成并非-氧化的簡單逆轉(zhuǎn)，脂肪酸生物合成與CoA存在以下區(qū)別： (1)細(xì)胞內(nèi)部位不同，脂肪酸合成在細(xì)胞質(zhì)，而分解在線粒體。 (2)能量變化上，合成耗能，分解產(chǎn)能。 (3)?；d體不同，合成時為ACP，分解時為CoA。 (4)二碳片斷的形式不同，合成時延長加入的時丙二酸單酰CoA，分解時斷裂的二碳單位是乙酰CoA。 (5)氧化還原

32、輔酶不同，合成時為NADPH，分解時為NAD+和FAD。,78,e) 脂肪酸合成的調(diào)控步驟的酶是什么？該酶在高等動物中如何調(diào)節(jié)？ 1）步驟：乙酰CoA羧化成丙二酰CoA。 2）關(guān)鍵酶：乙酰CoA羧化酶所催化，這是一種別(變)構(gòu)酶，是脂酸合成的限速酶。 3）部位和輔基：存在于胞質(zhì)中，輔基為生物素，Mn2+為激活劑。 4）有兩種存在形式，一是無活性的單體，另一是有活性的多聚體，呈線狀排列。 5）檸檬酸、異檸檬酸可使關(guān)鍵酶發(fā)生別構(gòu)，由無活性的單體聚合成有活性的多聚體，而軟脂酰CoA及其他長鏈脂酰CoA則能使多聚體解聚成單體，抑制乙酰CoA羧化酶的催化活性。 6）關(guān)鍵酶可被一種依賴于AMP（而不是cA

33、MP）的蛋白激酶磷酸化而失活。胰高血糖素能激活此激酶，而抑制乙酰CoA羧化酶的活性，胰島素則能通過蛋白質(zhì)磷酸酶的作用使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脫去磷酸而恢復(fù)活性。 7）高糖膳食可促進酶蛋白合成，因而可促進乙酰CoA的羧化反應(yīng)。,79,f) 脂酸合成的調(diào)節(jié) 1代謝物 （1）進食高脂肪食物以后，或饑餓脂肪動員加強時，肝細(xì)胞內(nèi)脂酰CoA增多，可別構(gòu)抑制乙酰CoA羧化酶，從而抑制體內(nèi)脂酸的合成。 （2）進食糖類而糖代謝加強，NADPH及乙酰CoA供應(yīng)增多，有利于脂酸的合成，同時糖代謝加強使細(xì)胞內(nèi)ATP增多，可抑制異檸檬酸脫氫酶，造成異檸檬酸及檸檬酸堆積，透出線粒體，可別構(gòu)激活乙酰CoA羧化酶，使脂酸合

34、成增加。 （3）大量進食糖類也能增強各種合成脂肪有關(guān)的酶活性從而使脂肪合成增加。 2激素 （1）胰島素是調(diào)節(jié)脂酸合成的主要激素 1）能誘導(dǎo)乙酰CoA羧化酶、脂酸合成酶、乃至ATP-檸檬酸裂解酶等的合成，從而促使脂酸合成。 2）由于胰島素還能促進脂酸合成磷脂酸，因此還增加脂肪的合成。 3）胰島素能加強脂肪組織的脂蛋白脂酶活性，促使脂酸進入脂肪組織，再加速合成脂肪而儲存，故易導(dǎo)致肥胖。 （2）胰高血糖素 1）通過增加蛋白激酶A活性使乙酰CoA羧化酶磷酸化而降低其活性，故能抑制脂酸的合成。 2）也抑制三酰甘油的合成，甚至減少肝脂肪向血中釋放。 （3）腎上腺素、生長素也能抑制乙酰CoA羧化酶，從而影響

35、脂酸合成。,80,（1）線粒體脂肪酸延長酶系: 延長短鏈脂肪酸，其過程是-氧化逆過程。 （2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系：延長飽和或不飽和長鏈脂肪酸，其中間過程與脂肪酸合成酶體系相似。,2. 線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中脂肪酸的延長,由胞質(zhì)合成的軟脂酸，可在線粒體或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中延長成C18、C20、C24等高級脂肪酸。,81,CH3COSCoA CH3（CH2 ）14COSCoA 還原 脫水 CH3（CH2 ）14CO CH3 COSCoA 再還原 NADPH+H+ CH3（CH2 ）16COSCoA NADPH+H+,(1) 線粒體脂肪酸延長酶系,1）在線粒體脂酸延長酶體系的催化下，軟脂酰CoA與乙酰CoA縮合，

36、生成-酮硬脂酰CoA，然后由NADPH+H+供氫，還原為-羥硬脂酰CoA，又脫水生成,-硬脂 烯酰CoA，再由NADPH+H+供氫，即還原為硬脂酰CoA，其過程與-氧化的逆反應(yīng)基本相似，但需a,-烯酰還原酶及NADPH+H+ 2）每一輪反應(yīng)可加上2個碳原子，一般可延長脂酸碳鏈至24或26個碳原子，而以硬脂酸最多。,82,2）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系,（1）以丙二酰CoA為二碳單位(C2)的供給體； (2) 由NADPH+H+供氫，通過縮合、加氫、脫水及再加氫等反應(yīng)，每一輪可增加2個碳原子，反復(fù)進行可使碳鏈逐步延長； （3）合成過程與軟脂酸的合成相似（即中間過程與從頭合成相近），但脂?；B在CoASH上進行反應(yīng)，而不是ACP為載體 (即輔酶A代替ACP為脂?；d體)； （3）一般可將脂酸碳鏈延長至24碳，以18碳的硬脂酸為最多。,83,動：細(xì)胞色素b5zh植：鐵硫