已结束课程-第10次课脂代谢

上次课回顾第五节

糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis糖原(glycogen)是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平糖原的定义：糖原储存的主要器官及其生理意义：1.葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键形成长链。2.约12-18个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以α-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端，非还原端增多，以利于被酶分解。糖原的结构特点及其意义：一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行合成部位：糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）糖原合成途径：(一)葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶2Pi+能量1-磷酸葡萄糖

尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合酶α-1,4-糖苷键式结合(二)尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直连或支链糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。在糖原合酶作用下，UDPG的葡萄糖基转移到糖原引物的非还原性末端形成α-1,4-糖苷键，此反应不可逆。糖原合酶是糖原合成过程中的关键酶，它只能使糖链不断延长，但不能形成分支。分支酶形成α-1,6-糖苷键，从而形成分支。分支不仅可提高糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶迅速分解糖原。５.糖原分枝的形成

分支酶(branchingenzyme)α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键糖原分解是指糖原分解为葡糖-6-磷酸或葡萄糖的过程，它不是糖原合成的逆反应。肝糖原和肌糖原分解的起始阶段一样，从生成葡糖-6-磷酸开始不同。在肝内，葡糖-6-磷酸生成游离葡萄糖，以补充血糖；在骨骼肌，葡糖-6-磷酸进入糖酵解途径，为收缩供能。二、肝糖原分解产物——葡萄糖可补充血糖亚细胞定位：胞浆肝糖元的分解过程：糖原n+1糖原n+1-磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶1.糖原的分解糖原分解的第一步，由糖原磷酸化酶

催化分解1个葡萄糖基，生成葡糖-1-磷酸，此反应不可逆。糖原磷酸化酶是糖原分解过程中的关键酶，它只能作用于α-1,4-糖苷键而非α-1,6-糖苷键，因此只能分解糖原的直链。当α-1,4-糖苷键裂解至距分支点约4个葡萄糖基时，由于空间位阻，糖原磷酸化酶不能再发挥作用。这时由葡聚糖转移酶催化，将3个葡萄糖基转移到邻近糖链的末端，仍以α-1,4-糖苷键连接。分支处仅剩下1个葡萄糖基以α-1,6-糖苷键连接，在α-1,6-葡萄糖苷酶作用下水解成游离葡萄糖。目前认为葡聚糖转移酶和α-1,6-葡萄糖苷酶是同一酶的两种活性，合称脱支酶。除去分支后，糖原磷酸化酶即可继续发挥作用。2.脱枝酶的作用脱枝酶(debranchingenzyme)磷酸化酶转移酶活性α-1,6糖苷酶活性1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶3.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，肾）葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。关键酶①糖原合成：糖原合酶②糖原分解：糖原磷酸化酶它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。这两种关键酶的重要特点：三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节第六节

糖异生Gluconeogenesis糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。概念：一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆反应过程：酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路变为磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）（二）1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶（三）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1

果糖双磷酸酶-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2糖酵解与糖异生对比二、糖异生的调节通过对2个底物循环的调节与糖酵解调节彼此协调酵解途径与糖异生途径是方向相反的两条代谢途径。如从丙酮酸进行有效的糖异生，就必须抑制酵解途径，以防止葡萄糖又重新分解成丙酮酸；反之亦然。这种协调主要依赖于对这两条途径中的两个底物循环进行调节。（一）第一个底物循环在6-磷酸果糖与1，6-双磷酸果糖之间进行6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMP（二）在磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸之间进行第二个底物循环PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸三、糖异生的生理意义主要在于维持血糖水平恒定1、维持血糖水平的恒定是糖异生最主要的生理作用2、糖异生是补充或恢复肝糖原储备的重要途径3、肾糖异生增强有利于维持酸碱平衡第6章生物氧化BiologicalOxidation生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。营养物质经柠檬酸循环或其他代谢途径进行脱氢反应，产生的成对氢原子以NADH+H+和FADH2+H+的形式存在；因此生物体将NADH+H+和FADH2+H+彻底氧化生成水和ATP的过程，称为生物氧化。生物氧化的概念生物氧化发生部位第一节

氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成生物体将NADH+H+和FADH2+H+彻底氧化生成水和ATP的过程与细胞的呼吸有关，需要消耗氧，参与氧化还原反应的组分由含辅助因子的多种蛋白酶复合体组成，形成一个连续的传递链，因此称为氧化呼吸链。由于递氢过程也需传递电子(2H++2e-)，所以氧化呼吸链也称电子传递链

。一、呼吸链定义电子供体和电子传递体（2H2H++2e）组成酶复合体是线粒体内膜氧化呼吸链的天然存在形式，所含各组分具体完成电子传递过程。电子传递过程释放的能量驱动H+移出线粒体内膜，转变为跨内膜H+梯度的能量，再用于ATP的生物合成。

（一）氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成1、氧化呼吸链是由位于线粒体内膜上的4种蛋白酶复合体组成，分别称之为复合体I、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。2、复合体I、Ⅲ和Ⅳ镶嵌于线粒体内膜的双层脂质膜，而复合体Ⅱ仅镶嵌在双层脂质膜的内侧。3、复合体由蛋白质和金属离子、辅酶或辅基组成，并共同完成电子传递过程，4、电子传递主要通过金属离子价键的变化、氢原子（2H++2e-）转移的方式进行。5、电子的传递过程本质上是由电势能转变为化学能的过程，电子传递过程所释放的能量驱动H+从线粒体基质移至膜间腔，形成跨线粒体内膜的H+浓度梯度差，用于驱动ATP的合成。氧化呼吸链特点：1、复合体Ⅰ将NADH+H+中的电子传递给泛醌复合体I又称NADH-泛醌还原酶或NADH脱氢酶，接受来自NADH+H+的电子并转移给泛醌复合体Ⅰ电子传递：NADH→FMN→Fe-S→CoQ(QH2)泛醌能在线粒体内膜中自由移动，同时传递氢和电子，可在各复合体间募集并穿梭传递还原当量

每传递2个电子可将4个H+从内膜基质侧泵到胞浆侧，复合体Ⅰ有质子泵功能。复合体Ⅱ是三羧酸循环中的琥珀酸脱氢酶，又称琥珀酸-泛醌还原酶。电子传递：琥珀酸→FAD→几种Fe-S→CoQ复合体Ⅱ没有H+泵的功能。2、复合体Ⅱ功能是将电子从琥珀酸传递到泛醌。3、复合体Ⅲ将电子从还原型泛醌传递给细胞色素C泛醌从复合体Ⅰ、Ⅱ募集还原当量和电子并穿梭传递到复合体Ⅲ，后者再将电子传递给细胞色素c，因此复合体Ⅲ又称泛醌·细胞色素C还原酶。电子传递过程：CoQH2→(CytbL→CytbH)→Fe-S→Cytc1→Cytc复合体Ⅲ每传递2个电子向内膜胞浆侧释放4个H+，复合体Ⅲ也有质子泵作用。Cytc是呼吸链唯一水溶性球状蛋白，不包含在复合体中。将获得的电子传递到复合体Ⅳ。复合体Ⅳ又称细胞色素C氧化酶电子传递：Cytc→CuA→Cyta→Cyta3–CuB→O2Cyta3–CuB形成活性双核中心，将电子传递给O2。每2个电子传递过程使2个H+跨内膜向胞浆侧转移。4、复合体Ⅳ将电子从细胞色素C传递给氧1、NADH氧化呼吸链NADH→复合体Ⅰ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O22、琥珀酸氧化呼吸链琥珀酸→复合体Ⅱ→Q→复合体Ⅲ→Cytc→复合体Ⅳ→O2NADH和FADH2是氧化呼吸链的电子供体，根据电子供体及其传递过程，目前认为氧化呼吸链有两条途径：（二）NADH和FADH2是呼吸链的电子供体二、氧化磷酸化将呼吸链释能与ATP生成偶联氧化磷酸化:由代谢物脱下的氢，经线粒体氧化呼吸链电子传递释放能量，此释能过程与驱动ADP磷酸化生成ATP相偶联，又称为偶联磷酸化。是ATP生成的主要方式与脱氢反应偶联，生成底物分子的高能键，使ADP(GDP)磷酸化生成ATP(GTP)的过程。称为底物水平磷酸化ATP生成方式1、化学渗透假说电子经呼吸链传递时，可将质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。偶联部位：复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度（一）氧化磷酸化机制ProteincomplexofelectroncarriersH+H+H+CytcQVFADH2FADNAD+NADH(carryingelectronsfromfood)Electrontransportchain2H++1/2O2H2OADP+PiChemiosmosisOxidativephosphorylationH+H+ATPsynthaseATP214H+4H+2H+基质侧膜间隙侧（二）质子顺梯度回流释放能量被ATP合酶利用催化ATP合成

F1：亲水部分，线粒体内膜的基质侧颗粒状突起，催化ATP合成。

F0：疏水部分，镶嵌在线粒体内膜中，形成跨内膜质子通道。ATP合酶结构组成目前认为，ATP合酶由F0和F1组装成可旋转的发动机样结构，完成质子回流并驱动ATP合成第5章脂类代谢MetabolismofLipid第一节

脂类的构成和功能脂肪和类脂总称为脂质。三脂酰甘油，也称为甘油三酯

胆固醇

磷脂糖脂鞘脂

定义:分类:脂类概述类脂脂肪甘油三酯FAFAFA

甘油（一）甘油三酯甘油三酯为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂肪酸酯化形成的酯，其脂酰链组成复杂，长度和饱和度多种多样。体内还存在少量甘油一酯和甘油二酯。（二）脂肪酸简称脂酸，脂肪烃的羧酸，结构通式CH3(CH2)nCOOH，包括饱和脂酸和不饱和脂酸。高等动植物脂肪酸碳链长度一般在14~20之间，为偶数碳。其中多不饱和脂酸，机体自身不能合成，必须由食物提供，是动物不可缺少的营养素，故称为营养必需脂酸，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。它们是前列腺素、血栓烷及白三烯等生理活性物质的前体。（三）磷脂磷脂由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成。含甘油的磷脂称为甘油磷脂含鞘氨醇的磷脂称为鞘磷脂甘油磷脂FAFAPiX

甘油X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。脂类的生物功能1.甘油三酯是生物体重要的能量物质2.脂肪酸具有重要的生理功能提供人体必须脂肪酸合成不饱和脂肪酸衍生物，如前列腺素、白三烯等3.磷脂是重要的结构分子和信号分子磷脂是构成生物膜的重要成分磷脂酰肌醇是第二信使DAG和IP3的受体4.胆固醇是生物膜的重要组成部分，也是体内固醇类物质的前体。脂类的消化与吸收第二节部位主要在小肠上段一、胆汁酸盐协助脂质消化脂质不溶于水，不能与消化酶充分接触。胆汁酸盐有较强乳化作用，能降低脂-水相间的界面张力，将脂质乳化成细小微团，使脂质消化酶吸附在乳化微团的脂-水界面，极大地增加消化酶与脂质接触面积，促进脂质消化。胆汁酸乳化脂类消化酶甘油三酯食物中的脂类2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2胆固醇酯胆固醇酯酶胆固醇+FFA

胰脂酶

辅脂酶微团(micelles)消化脂类的酶甘油三酯的代谢第三节一、甘油三酯的合成但肝细胞不能储存甘油三酯，需与载脂蛋白B100、载脂蛋白C等载脂蛋白及磷脂、胆固醇组装成极低密度脂蛋白分泌入血，运输至肝外组织。（一）合成部位体内甘油三酯合成在细胞质中完成，以肝合成能力最强。来自于葡萄糖代谢的3-磷酸甘油和乙酰辅酶A来自食物脂肪中的脂肪酸（二）合成原料（三）合成基本过程脂肪酸活化成脂酰CoA脂肪酸作为甘油三酯合成的基本原料，必须活化成脂酰CoA才能参与甘油三酯合成甘油一酯途径小肠黏膜细胞以甘油一酯途径合成甘油三酯由脂酰CoA转移酶催化、ATP供能，将脂酰CoA的脂酰基转移至2-甘油一酯羟基上合成甘油三酯。甘油二酯途径肝和脂肪组织细胞以甘油二酯途径合成甘油三酯以葡萄糖酵解途径生成的3-磷酸甘油为起始物，先合成1,2-甘油二酯，最后通过酯化甘油二酯羟基生成甘油三酯二、内源性脂肪酸的合成组织：肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织亚细胞：胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）肝线粒体、内质网：碳链延长1.合成部位（一）软脂酸需要先合成软脂肪酸再加工延长NADPH的来源:

磷酸戊糖途径（主要来源）

胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+2.合成原料乙酰CoA的主要来源:乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体。乙酰CoA氨基酸Glc（主要）线粒体膜胞液线粒体基质丙酮酸丙酮酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸乙酰CoACoA乙酰CoAATPAMPPPiATP柠檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O柠檬酸合酶NADPH+H+NADP+苹果酸酶CO2CO2柠檬酸-丙酮酸循环丙二酸单酰CoA的生成是脂肪酸合成的第一步，由乙酰CoA羧化酶催化；它也是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。3.脂酸合成反应过程1分子乙酰CoA与7分子丙二酸单酰CoA缩合而成各种生物合成脂酸的过程基本相似。1.以丙二酸单酰CoA为基本原料基本过程：经缩合、还原、脱水、再还原一个反应循环，每次延长2个碳原子。（1）丙二酸单酰CoA的合成酶-生物素-CO2+乙酰CoA

酶-生物素+丙二酰CoA总反应式:

丙二酰CoA+ADP+PiATP+HCO3-+乙酰CoA酶-生物素+HCO3¯酶-生物素-CO2ADP+PiATP软脂酸合成的总反应:

乙酰辅酶A

+7丙二酸单酰CoA

+

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

+6H2O+8HSCoA+14NADP+软脂酸的合成过程软脂酸合成酶高等动物的软脂酸合成酶是一个多功能酶，7种酶活性都在一条多肽链上软脂酸的合成总图内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长.以丙二酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+

供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基不是以ACP为载体的，而是在CoASH上进行反应，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。1.脂酸碳链在内质网中的延长（二）脂酸碳链的延长以乙酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢，过程与β-氧化的逆反应基本相似，需α-β烯酰还原酶，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。2.脂酸碳链在线粒体中的延长1.代谢物的调节作用乙酰CoA羧化酶的别构调节物抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA激活剂：柠檬酸、异柠檬酸进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，异柠檬酸及柠檬酸堆积，有利于脂酸的合成。（四）脂酸合成的调节2.激素调节

胰高血糖素肾上腺素生长素脂酸合成﹣﹣TG合成胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而复活+

脂酸合成

胰岛素乙酰CoA羧化酶、脂酸合成酶、ATP-柠檬酸裂解酶、脂蛋白脂酶+TG合成乙酰CoA羧化酶的共价调节：消化吸收和内源性合成的脂酸，以游离的形式存在较少，大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于体内。甘油三酯的主要作用是为机体提供能量甘油三酯是脂酸的主要储存形式1.甘油三酯是机体重要的能量来源2.甘油三酯是机体的主要能量储存形式男性：21%，女性：26％1gTG=38kJ三、甘油三酯氧化分解产生大量ATP

定义脂肪动员是指储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。（一）脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤脂肪动员过程：脂解激素-受体G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(无活性)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甘油一酯脂肪酶脂肪动员关键酶：甘油三酯脂肪酶（HSL）（二）甘油经糖代谢途径代谢肝、肾、肠等组织组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体部位（三）β-氧化是脂肪酸分解的核心过程1.脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）脂酰CoA合成酶ATP

AMPPPi脂酰CoA合成酶存在于内质网及线粒体外膜上。+CoA-SH主要过程2.脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸β-氧化的主要限速步骤

肉碱脂酰转移酶Ⅰ是脂酸β-氧化的限速酶。胞液侧线粒体基质脂酰CoA+肉碱脂酰肉碱脂酰CoA+肉碱肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶II肉碱-脂酰肉碱移位酶脱氢加水再脱氢硫解脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脱氢酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA

水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH3.脂酸的β-氧化的最终产物主要是乙酰CoA乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环生成酮体肝外组织氧化利用经过上述四步反应，脂酰CoA的碳链被