生物化学07脂类代谢课件

第一节

脂肪的分解代谢一、脂类概述定义：脂肪和类脂总称为脂类脂肪(fat)：三脂酰甘油(triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯(triglyceride,TG)类脂(lipoid)：胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterolester,CE)磷脂(phospholipid,PL)鞘脂(sphingolipids)分类二、脂类的消化和吸收1.脂类的消化条件

①

乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；②酶的催化作用部位

主要在小肠上段消化过程及相应的酶乳化消化酶甘油三酯产物食物中的脂类2-甘油一酯+2FA酯酶

胰脂酶

辅脂酶微团(micelles)FA+甘油辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子，分子量约10,000。辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠。进入肠腔后，辅脂酶原被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而被激活。辅脂酶本身不具脂肪酶的活性，但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢键进行的；它与脂肪通过疏水键进行结合。辅脂酶三、甘油三酯的分解代谢脂肪动员定义

储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。关键酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）1.甘油的分解（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)甘油激酶甘油磷酸脱氢酶异构酶EMP途径2.饱和脂肪酸的分解代谢——β-氧化（1）β-氧化作用的概念及证据概念：脂肪酸在体内氧化时在羧基端的β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。试验证据1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了β-氧化学说。奇数碳原子：偶数碳原子：苯甲酸苯乙酸（2）脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi

+CoA-SH

（3）脂酰CoA进入线粒体（需要载体）关键酶

N+(CH3)3CH2HO-CHCH2COO-肉碱酯酰肉碱OR-C-S-CoAOR-C-OHATPCoASHAMP+PPiCoASH肉碱OR-C-S-CoAβ-氧化线粒体内膜内侧外侧载体酯酰肉碱CoASH

OR-C

N+(CH3)3CH2-O-CHCH2COO-肉碱脂酰转移酶Ⅰ肉碱脂酰转移酶Ⅱ移位酶（4）脂酸的β-氧化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L(+)-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-SH反⊿2-烯脂酰CoA5以含C16的棕榈酸为例：脂酰CoA脱氢酶L(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿--烯酰CoA水化酶2H2OFADFADH2β酮脂酰CoA硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉碱转运载体ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链2ATPH2O呼吸链3ATP线粒体膜TCANADH+H+

FADH2

H2O呼吸链2ATP

H2O呼吸链3ATP乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环生成酮体肝外组织氧化利用β-氧化过程中能量的释放及转换效率以棕榈酸为例：CH3(CH2)14COOH活化：消耗2个高能磷酸键β氧化：每轮循环四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子FADH21分子

NADH+H+净生成：131–2=129ATP7次β-氧化8乙酰CoA7NADH7FADH212ATP3ATP2ATP96ATP21ATP14ATP131ATPCH3(CH2)14COOH3.不饱和脂酸的氧化不饱和脂酸（油酸）β氧化顺⊿3-烯酰CoA反⊿2-烯酰CoA

⊿3顺-⊿2反烯酰CoA

异构酶β氧化（1）单不饱和脂酸的氧化（2）含一个以上双键的不饱和脂酸的氧化-自学如⊿9,12亚油酸：CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚油酰CoA（⊿9顺，⊿12顺）3次β氧化十二碳二烯脂酰CoA（⊿3顺，⊿6顺）⊿3顺-⊿2反-烯脂酰CoA异构酶（⊿2反，⊿6顺）二烯脂酰CoA1次β氧化+1次脱氢（⊿2反，⊿4顺）二烯脂酰CoA2,4-二烯脂酰CoA还原酶烯脂酰CoA异构酶4.奇数碳脂酸的β-氧化IleMetThrVal奇数碳脂酸胆固醇侧链CH3CH2CO~CoA羧化酶（ATP、生物素）CO2D-甲基丙二酰CoAL-甲基丙二酰CoA消旋酶变位酶5-脱氧腺苷钴胺素琥珀酰CoATCA4.酮体的生成和利用乙酰乙酸(acetoacetate)、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)代谢定位：生成：肝细胞线粒体利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体CO2CoASHCoASHNAD+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶HMGCoA

合酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA

裂解酶（1）酮体的生成（2）酮体的利用NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸CoASH+ATPPPi+AMPCoASH琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心和脑的线粒体）乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）（3）酮体生成的生理意义酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。四、脂酸的合成代谢1.饱和脂酸的生物合成1）软脂酸的从头合成——丙二酸单酰CoA途径组织：肝（主要）、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﹣、NADPH②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(citratepyruvatecycle)出线粒体。乙酰CoA脂酸Glc（主要）柠檬酸-丙酮酸循环从头合成（主要途径:在胞液中）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CoANADPH+H+NADP+苹果酸酶CoA乙酰CoA

ATPADPPPi柠檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O柠檬酸合酶苹果酸CO2CO2a.丙二酸单酰ACP的合成③软脂酸合成酶系及反应过程||OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoAOCH3C-S~CoA乙酰CoA

||+ATPHCO3-ADP+Pi||OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA

羧化酶生物素乙酰CoA羧化酶(acetylCoAcarboxylase)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。乙酰CoA羧化酶的活性受到别构调节（柠檬酸，异柠檬酸↑；棕榈酰CoA↓）、磷酸化（无活性，AMP激活磷酸化酶）和脱磷酸化（有活性）以及激素（胰高血糖素、肾上腺素↓；胰岛素↑）的调节。乙酰CoA羧化酶催化原理：酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4´-磷酸泛酰巯基乙胺，是脂酰基载体。´ACP的辅基结合脂酰基丝氨酸残基4´-磷酸泛酰巯基乙胺b.脂酸合成从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。*软脂酸合成酶系大肠杆菌有6种酶蛋白（脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、β-酮脂肪酰合成酶、β-酮脂肪酰还原酶、β-羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶）；动物细胞还有第7种酶：硫酯酶，聚合在一起构成的多酶体系。高等动物7种酶活性中心都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。①②③④⑤⑥中央巯基SH外围巯基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP转移酶②丙二酸单酰CoA:ACP转移酶③β-酮脂酰-ACP合酶④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶大肠杆菌的脂酸合成酶系模式图*软脂酸的合成过程*底物进入

乙酰CoAACP-S-乙酰基(缩合酶)丙二酰CoAACP-S-丙二酰基软脂酸合成酶乙酰基（第一个）丙二酰基缩合CO2

还原NADPH+H+NADP+脱水H2O

再还原NADPH+H+

NADP+*转位丁酰基由ACP转移至β-酮脂酰-ACP合酶的巯基上ACPSC=OCH2CH2CH3CEHSSO=CCH2CH2CH3CEACPHS转位软脂酸合成的总反应CH3COSCoA

+7HOOCCH2COSCoA

+

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

+6H2O+8HSCoA+14NADP+软脂酸的合成总图2）脂酸碳链的延长a.内质网脂酸碳链延长酶系以丙二酰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，但脂酰基连在CoASH上进行反应，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。b.线粒体脂酸碳链延长酶系以乙酰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烯脂酰还原酶，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。NAD+NAD+NADH·H+NADP+3）不饱和脂酸的合成动物：有Δ4、Δ5、Δ8、Δ9去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。植物：有Δ9、Δ12、Δ15

去饱和酶H++NADHNAD+E-FADE-FADH2Fe2+Fe3+Fe3+Fe2+油酰CoA+2H2O硬脂酰CoA+O2NADH-cytb5

还原酶去饱和酶Cytb5内质网：脂酰CoA通过碳链的氧化、脱氢形成双键（去饱和酶），合成软脂酰油酸（16C:1,Δ9）和油酸（18C:1,Δ9）**人体缺乏Δ9以上的去饱和酶，故不能合成亚油酸（18C:2,Δ9,12）、亚麻酸（18C:3,Δ9,12,15）和花生四烯酸（20C:4,Δ5,8,11,14），必须由食物提供，所以亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸被称为必需脂肪酸。人体缺乏必需脂肪酸时，会出现生长缓慢、抵抗力下降、皮肤炎和毛发稀疏等。这些高度不饱和脂肪酸也是磷脂的重要成分，花生四烯酸还是合成前列腺素、血栓呃烷和白三烯等重要生理活性物质的前体。五.三酰甘油的生物合成磷酸甘油酯酰转移酶磷酸甘油酯酰转移酶二酰甘油酯酰转移酶磷酸酯酶第二节

磷脂的代谢定义含磷酸的脂类称磷酯。分类

甘油磷脂——由甘油构成的磷酯（体内含量最多的磷脂）鞘磷脂——由鞘氨醇构成的磷脂X指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。FAFAPiX

甘油FAPiX鞘氨醇一、甘油磷脂的代谢组成：甘油、脂酸、磷酸、含氮化合物结构：功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。常为花生四烯酸X=胆碱、水