【PPT】脂类代谢

第五章脂类代谢LipidMetabolismThebiochemistryandmolecularbiologydepartmentofCMU脂类（lipids）是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。脂类脂肪：甘油三酯类脂胆固醇胆固醇酯磷脂糖脂储能和供能细胞的膜结构组分第一节不饱和脂酸的命名及分类TheNamingandClassificationofUnsaturatedFattyAcids常见的脂肪酸•必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。脂肪酸饱和脂肪酸软脂酸（16C）硬脂酸（18C）油酸（18:1）亚油酸（18:2）亚麻酸（18:3）花生四烯酸（20:4）不饱和脂肪酸必需脂肪酸非必需脂肪酸第二节脂类的消化和吸收DigestionandAbsorptionofLipids酶作用的脂类消化产物胰脂酶、辅脂酶甘油三酯脂酸、2-甘油一酯磷脂酶A2磷脂脂酸、溶血磷脂胆固醇酶胆固醇酯脂酸、胆固醇参与脂类消化的主要酶类第三节甘油三酯代谢MetabolismofTriglycerides甘油三酯结构CH2CCH2CR2OHOOOCOR1COR3123Triglyceride(TG)ortriacylglycerol(TAG)Glycerol甘油三酯代谢概况脂肪动员脂肪酸和甘油利用甘油三酯和脂肪酸肌肉、肝、心等脂肪组织储存甘油三酯肝合成VLDL合成CM小肠VLDLCM能量CM一、甘油三酯的分解代谢（一）脂肪动员（二）脂肪酸的-氧化（三）脂肪酸的其他氧化方式（四）酮体的生成和利用（一）脂肪动员•储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为脂肪动员。•在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，因此称为激素敏感性脂肪酶（HSL）。G蛋白AC受体ATPcAMP脂解激素PKAHSLHSLPHSLPPPPPTGFFA脂肪细胞血液CO2ATP氧化分解脂酸转运体清蛋白肌细胞脂周蛋白储脂颗粒甘油脂肪动员•脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。•抗脂解激素：胰岛素。肾上腺素等受体腺苷酸环化酶ATPcAMP蛋白激酶A（无活性）蛋白激酶A（活性）TG脂肪酶（无活性）TG脂肪酶-P（活性）TGDGMG甘油脂酸脂酸脂酸G蛋白脂肪动员产物的去向•甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。•脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。甘油甘油激酶ATPADPα-磷酸甘油NAD+NADH+H+α-磷酸甘油脱氢酶磷酸二羟丙酮糖异生肝（肝、肾、肠）糖酵解CH2OHCHCH2HOOHCH2OHCHCH2HOOP脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。（二）脂肪酸的-氧化•部位：肝及肌肉最活跃。•步骤：脂酸的活化——脂酰CoA的生成脂酰CoA进入线粒体脂酸的-氧化脂酸氧化的能量生成1.脂酸的活化——脂酰CoA的生成•在胞液中进行•反应不可逆•消耗2个~P+HSCoAacyl-CoAsynthetaseMg2+ATPAMP+PPiRCOOFattyacidRCOSCoAacyl-CoA2.脂酰CoA进入线粒体在肉碱（carnitine）的协助下。胞液线粒体膜间隙脂酰肉碱肉碱SHCoASHCoA脂酰CoA脂酰CoA肉碱脂酰转移酶Ⅱ肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰肉碱•肉碱脂酰转移酶Ⅰ是限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。3.脂酸的-氧化•脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的，故称为-氧化。βRCH2CH2C~SCoAOαβRCH=CHC~SCoAOαRCHOHCH2C~SCoAOαβRCOCH2C~SCoAOαRC~SCoAOFADFADH2脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA反-烯酰CoA△2βH2O-烯酰CoA水化酶△2L(+)-羟脂酰CoAL(+)-羟脂酰CoA脱氢酶ββNADH+H+β-酮脂酰CoAβ-酮脂酰CoA硫解酶NAD+脂酰CoAHSCoACH3CO~SCoA乙酰CoA①脱氢④硫解②加水③再脱氢•脂酸-氧化的四步反应：脱氢、加水、再脱氢、硫解•第一次脱氢由FAD接受；第二次脱氢由NAD+接受。•脂酸-氧化产物：乙酰CoA4.脂肪酸β-氧化的能量生成脂肪酸β-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。•以软脂酸(16C)为例：•7×2+7×3+8×12-2=129•1分子软脂酸氧化共生成129分子ATP。软脂酸软脂酰CoAβ-氧化7次8乙酰CoA+7FA+7NADH+7H+DH2活化-2TAC琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链（三）脂肪酸的其他氧化方式1.不饱和脂酸的氧化•在线粒体中进行-氧化；•还需△3-顺→△2-反烯脂酰CoA异构酶和表构酶。2.过氧化酶体脂酸的氧化：脂酸氧化酶3.丙酰CoA的氧化•经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA，再经三羧酸循环进行代谢。丙酰CoA琥珀酰CoA（四）酮体的生成和利用酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。1.酮体的生成•部位：肝线粒体•原料：乙酰CoA，主要来自脂酸的-氧化。•关键酶：HMGCoA合成酶2CH3COSCoA硫解酶HSCoAHMG-CoA合酶HSCoAHMG-CoA乙酰CoA裂解酶乙酰乙酸NAD+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶β-羟丁酸CO2丙酮CH3COCH2COSCoACH3COSCoAHOOCCH2-C-CH2COSCoAOHCH3CH3COCH2COOHCH3COCH3CH3CHOHCH2COOH酮体乙酰乙酰CoA乙酰CoA2.酮体的利用•肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）β-羟丁酸乙酰乙酸乙酰乙酰CoA2乙酰CoA琥珀酰CoA琥珀酰CoA转硫酶琥珀酸乙酰乙酸硫激酶HSCoAATPAMP+PPi3.酮体生成的生理意义•酮体是肝脏输出能源物质的一种形式。在长期饥饿时，是脑和肌肉的主要能源物质。•正常血酮体含量为0.03~0.5mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，肝内生成酮体超过肝外利用能力时，会导致血中酮体升高。酮体脂肪酸脂肪酸脂肪酸乙酰CoA葡萄糖氨基酸TACCO2乙酰CoA葡萄糖氨基酸TACCO2酮体（尿中排出）丙酮（呼出）肝血液肝外组织肾肺酮体酮体二、甘油三酯的合成代谢（一）脂酸的合成代谢（二）甘油三酯的合成代谢（一）脂酸的合成代谢1.软脂酸的合成2.脂酸碳链的加长3.不饱和脂酸的合成1.软脂酸的合成（1）合成部位肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所。（2）合成原料•乙酰CoA为主要原料，主要来自葡萄糖。•NADPH主要来自磷酸戊糖途径。•还需ATP、CO2及Mn2+等。柠檬酸—丙酮酸循环乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸乙酰CoA草酰乙酸NADH+H+NAD+苹果酸脱氢酶苹果酸NADP+NADPH+H+丙酮酸苹果酸酶CO2苹果酸柠檬酸ATP柠檬酸裂解酶丙酮酸内膜胞液线粒体（3）合成过程①丙二酰CoA的合成：•乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。乙酰CoA+HCO3-+H+ATPADP+PiMn2+乙酰CoA羧化酶（生物素）丙二酰CoA柠檬酸、异柠檬酸长链脂酰CoA胰高血糖素胰岛素②脂酸的合成•脂酸合成酶系：在高等动物，脂肪酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每个亚基含有一个酰基载体蛋白（ACP）的核心和七种酶的活性部位。中文名称英文名称缩写脂酰基载体蛋白AcylcarrierproteinACP乙酰CoA-ACP乙酰转移酶Acetyl-CoA－ACPtransacetylaseAT丙二酰CoA-ACP转移酶Malonyl-CoA－ACPtransferaseMTβ-酮脂酰-ACP合酶β-Ketoacyl－ACPsynthaseKSβ-酮脂酰-ACP还原酶β-Ketoacyl－ACPreductaseKRβ-羟脂酰-ACP脱水酶β-Hydroxyacyl－ACPdehydrataseHD烯酰-ACP还原酶Enoyl－ACPreductaseER硫酯酶ThioesteraseTE脂酸合成酶系ATMTKS①缩合②还原KR③脱水④再还原HDERATTENADPH+H+NADP+(CH2)14COOCH3NADP++H+NADPHCH3CSOCH3CSOOOCCH2CSOCCH2CSOOCH3CHCH2CSOOHCH3CHCHCSOCH3CH2CH2CSOCH3KS的巯基ACP的巯基CH2CH2CSOCH3CO2H2OH2O（7次循环后）OOCCH2CSCoAOHSCoACH3CSOCoAHSCoAHSHSHSHSHSHSHSHS软脂酸合成的总反应式：乙酰CoA+7丙二酰CoA+H+14NADPH+14软脂酸+7CO2+14NADP++8HSCoA+6H2O1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。脂肪酸合成与β-氧化的区别β-氧化脂肪酸合成部位线粒体内胞浆中间产物酯酰CoA与ACP上的SH连接酶独立的酶多酶复合体循环的单位乙酰CoA丙二酰CoA主要辅酶NAD+&FADNADPH2.脂酸碳链的加长内质网线粒体长链脂酸的前体软脂酰CoA软脂酰CoA二碳单位的供体丙二酰CoA乙酰CoA酰基载体HSCoAHSCoA终产物18C~24C18C~26C3.不饱和脂酸的合成•只能合成单不饱和脂酸•部位：内质网•酶：去饱和酶（二）甘油三酯的合成代谢•合成部位：肝、脂肪组织及小肠。•合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。•合成基本过程：甘油一酯途径甘油二酯途径甘油一酯途径：•小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油三酯，称甘油一酯途径。CH2OCHCH2OOCCCR2R1R3OOOCH2OCHCH2OHOCCR2R1OOCH2OHCHCH2OHOCR1O甘油一酯甘油二酯甘油三酯脂酰CoA转移酶R2COCoAHSCoA脂酰CoA转移酶R3COCoAHSCoA甘油一酯途径甘油二酯途径：•肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。CH2OHCHCH2OHOα-磷酸甘油P磷酸二羟丙酮G（肝、脂肪组织）甘油（肝、肾、肠）甘油激酶ATPADPCH2OCHCH2OOCCCR1R2R3OOOCH2OCHCH2OHOCCR1R2OOCH2OHCHCH2OHOPCH2OCHCH2OHOCOR1PR1COCoACH2OCHCH2OOCOR1CR2OPR2COCoAR3COCoAHSCoAHSCoAHSCoA甘油二酯甘油三酯脂酰CoA转移酶α-磷酸甘油磷脂酸磷脂酸磷酸酶1脂酰-3-磷酸甘油脂酰CoA转移酶脂酰CoA转移酶H2OPi三、多不饱和脂酸的重要衍生物•花生四烯酸可转变成前列腺素（PG）、血栓素（TXA2）和白三烯（LT）。它们是体内重要的生物活性物质，在调节细胞代谢上具有重要作用。第四节磷脂的代谢MetabolismofPhospholipids•含有磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中极性最大的化合物。磷脂甘油磷脂（含甘油）：含量最多鞘磷脂（含鞘氨醇）一、甘油磷脂的组成、分类及结构•组成：甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物•基本结构：磷脂酰胆碱脂肪酸含氮碱甘油CH2OCHCH2OOCCPR1R2OOOOOHX甘油脂酰基脂酰基含氮化合物甘油磷脂的结构glycerolfattyacylgroupNitrogenousbasefattyacylgroup•甘油磷脂第2位脂酸通常是花生四烯酸。•甘油磷脂是极性最强的脂类。是一种两性化合物。•甘油磷脂的功能：–构成生物膜脂质双分子层；–作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。CH2CHCH2OPOCH2OHOCHOCOR2CH2OCOR1OHHOHOHHHOHHHOHHHOX-OHX取代基甘油磷脂的名称水－H磷脂酸胆碱－CH2