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文档简介
第二节脂肪的合成代谢一、脂肪动员(一)贮存脂肪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)。促进:肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素抑制:胰岛素脂肪酸经血浆白蛋白(清蛋白,albumin)运输至肝脏等组织细胞中甘油被运送到肝脏和肾脏,经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用,转化为磷酸磷酸二羟丙酮。ThetriacylglycerolLipaseIsHormoneRegulatedinadipocytesEpinepherineandglucagon胰高血糖素,胰增血糖素signalslowbloodglucoselevel;Adenylatecyclase环化酶isactivatedbythebindingofthehormonestoreceptors;cAMPactivatestheproteinkinaseA,whichphosphorylatesandactivatethelipase.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。
贮存脂蛋白脂肪酶脂肪组织
动员激素敏感脂肪酶肝游离脂肪酸-清蛋白VLDLVLDLCM小肠肌肉等组织脂肪动员脂肪动员的激素调节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。脂肪代谢概况肝糖→脂肪→VLDL小肠脂肪CM脂肪细胞合成、储存、动员脂肪心肌肉肾CM食物脂肪(外源性)合成脂肪(内源性)CMVLDLFFA动员FFA*FFA:游离脂肪酸**CM:乳糜微粒(二)脂肪肝(1)动员过度(2)运输问题——脂肪分解加剧
食物中脂类
氧化供能
体内合成脂类
进入脂库储存
脂库动员释放
构成生物膜
转变成其他物质血脂二、脂类的生物合成(一)脂肪酸的生物合成生物机体内脂类的合成是十分活跃的,特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。从头合成:主要在肝脏脂肪积累:脂肪组织脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。1、部位:胞浆2、原料:乙酰CoA、NADPH、ATP3、柠檬酸-丙酮酸循环(三羧酸转运体系)
——乙酰CoA的转运(线粒体→细胞质)因为乙酰CoA在线粒体产生,乙酰CoA不能直接穿过线粒体内膜,需要通过“柠檬酸穿梭”的方式从线粒体基质到达细胞质,才能用于合成脂肪酸。在植物体中,线粒体内产生的乙酰CoA先脱去CoA以乙酸的形式运出线粒体,再在线粒体外由脂酰CoA合成酶催化重新形成乙酰CoA。因此植物体内可能不存在“柠檬酸穿梭”。4、合成过程◎从头合成(乙酰CoA)——在胞液中(16碳以下)◎延长途径——在线粒体或微粒体中脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。◎饱和脂肪酸的从头合成合成部位:细胞质合成的原料:乙酰CoA(主要来自Glc酵解)NADPH(60%磷酸戊糖途径、40%苹果酸酶反应)ATP
HCO3—产物:不超过16碳的饱和脂肪酸合成过程(1)丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。丙二酸单酰CoA的生成(供体活化)乙酰CoA羧化酶:辅酶是生物素乙酰CoA的羧化为不可逆反应,是脂肪酸合成的限速步骤,故乙酰CoA羧化酶的活性高低控制着脂肪酸合成的速度。。乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶影响乙酰CoA羧化酶活性的因素:(在动物体中)柠檬酸:促进无活性的单体聚合成有活性的全酶,从而加速脂肪酸的合成;软脂酰CoA:促使全酶的解体,因而抑制脂肪酸的合成。乙酰CoA是脂肪酸合成的起始引物;丙二酸单酰CoA是链的延长单位在原核生物中,由两种酶和一种蛋白质组成三元多酶复合体在动物及高等植物体内,乙酰CoA羧化酶是由多个亚基组成的寡聚酶,每个亚基兼具上述的三种催化活性,但只有当它们聚合成完整的寡聚酶后才有活性。乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基:(1)生物素羧基载体蛋白(biotincarboxyl-carrierprotein,BCCP)+生物素=生物胞素(biocytin)(2)生物素羧化酶(BC)(3)转羧基酶(CT)羧基基载体蛋白上生物素转移羧基的模式图CO2COO-(2)从头合成阶段———以软脂酸(16碳)的合成为例(在细胞液中进行)。脂肪酸合酶系统(fattyacidsynthasesystem,FAS)催化该合成反应的是一个多酶体系,共有七种蛋白质参与反应,以没有酶活性的脂酰基载体蛋白(ACP)为中心,组成一簇。原初反应(初始反应)装载反应缩合反应还原反应脱水反应还原反应
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脂酸合成酶系酰基载体蛋白(ACP.SH)ACP:不同生物体中的ACP十分相似:大肠杆菌中的ACP是一个由77个氨基酸残基组成的热稳定蛋白质,在它的第36位丝氨酸残基的侧链上,连有辅基4'-磷酸泛酰巯基乙胺。脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构0-CH2-Ser-ACPHS辅基:4-磷酸泛酰巯基乙胺ACP上的Ser羟基与4-磷酸泛酰巯基乙胺上的磷酸基团相连
CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺AHS4-磷酸泛酰巯基乙胺
ACP辅基犹如一个转动的手臂,以其末端的巯基携带着脂酰基依次转到各酶的活性中心,从而发生各种反应,如图所示。各类细胞中脂肪酸合成酶系细菌、植物(多酶复合体)多酶复合体:6种酶+ACP★
脂酰基载体蛋白(ACP)辅基:磷酸泛酰巯基乙胺
磷酸泛酰巯基乙胺通过-SH与脂酰基相连,犹如摇臂,把脂酰基从一个催化中心转移到另一个催化中心酵母(α6β6)6种酶+ACPα:ACP、β-酮脂酰合成酶、β-酮脂酰还原酶β:脂酰转移酶、丙二酸单酰转移酶、β-羟脂酰脱水酶、β-烯脂酰还原酶电镜下直径为25nm哺乳动物(α2,多酶融合体)7种酶+ACP结构域I:底物进入酶系进行缩合的单元,乙酰转移酶活性、丙二酸单酰转移酶、缩合酶结构域II:还原反应物的单元,ACP、β-酮脂酰还原酶、β-羟脂酰脱水酶、β-烯脂酰还原酶结构域III:释放软脂酸的单元,软脂酰-ACP硫酯酶。
多酶融合体:不同的酶以共价键连在一起,形成单一的肽连,称为多酶融合体。有利于酶的协同作用,提高催化效率。在动物中,FA合成酶含有1个ACP和7个酶,所有这些酶均定位于一条多功能多肽链上,形成不同的酶活性和ACP功能区,该酶是二聚体。三个结构域:底物进入缩合单位、还原单位、软脂酰释放单位目录FAS上的活性巯基:(用于运载脂酰基)中央巯基—ACP上的巯基;外围巯基—b-酮脂酰-ACP合酶上的巯基,由该酶的一个Cys残基提供。E.coli中的脂肪酸合成◎启动(原初反应):乙酰基(脂酰基)引物连到β-酮脂酰ACP合成酶上◎装载(丙二酸单酰基转移):生成丙二酸单酰-S-ACP丙二酸单酰基供体与ACP相连。脂酰基(乙酰基)引物与β-酮脂酰-ACP合成酶相连。◎缩合反应:生成β-酮脂酰-S-ACP
不可逆脂酰基引物的羰基C攻击丙二酸单酰基供体的甲基C释放的CO2来自形成丙二酸单酰CoA时所羧化的HCO3—
◎第一次还原反应:生成D-β-羟脂酰-S-ACP
形成的是D-β-羟脂酰-S-ACP,而脂肪分解氧化时形成的是L型。β-酮脂酰-ACP还原酶/NADPH◎脱水反应:形成反式-β-烯脂酰-S-ACP
羟脂酰-ACP脱水酶◎第二次还原反应:形成(n+2)脂酰-S-ACP
烯脂酰-ACP还原酶/NADPH◎第二次循环:丁酰-S-ACP的丁酰基由ACP转移至β-酮脂酰-ACP合成酶上。至此,生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子;然后丁酰基再从ACP上转移到β-酮脂酰合成酶的-SH上,再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应,每次重复增加两个碳原子,释放一分子CO2,消耗两分子NADPH,经过7次重复后合成软脂酰-ACP,最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸(16碳)。奇数碳原子的饱和脂肪酸:起始引物为丙二酸单酰-S-ACP。
◎释放(动物)多数生物(尤其动物)仅限于形成软脂酸(16C),因为β-酮脂酰ACP合成酶不能接受16C酰基。软脂酰-ACP硫酯酶软脂酰-ACP+H2O→软脂酸+HS-ACP软脂酸合成的反应流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH
OCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA
①丙二单酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2软脂酸H2O进位链的延伸水解
OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH(3)延长阶段(在线粒体和微粒体中进行)该过程是以脂酰CoA(不是脂肪酸)作为起点(引物),通过与从头合成相似的步骤,即缩合→还原→脱水→再还原,逐步在羧基端增加二碳单位。
至于延长的具体方式,在细胞的不同部位都不相同。生物体内有两种不同的酶系可以催化碳链的延长,一是线粒体中的延长酶系,另一个是粗糙内质网中的延长酶系。①线粒体脂肪酸延长酶系能够延长中、短链(4-16C)饱和或不饱和脂肪酸。以乙酰CoA为C2供体,不需要酰基载体,由软脂酰CoA与乙酰CoA直接缩合。相当于脂肪酸b-氧化过程的逆转,只是第二次还原反应由还原酶而不是脱氢酶催化,电子载体为NADPH而不是FADH2;RCO-S-CoA+CH3CO-S-CoAβ-酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHRCO-CH2CO-S-CoAL-β-羟脂酰CoA脱氢酶/NADPHRCHOH-CH2CO-S-CoAβ-烯脂酰CoA水化酶H2ORCH=CHCO-S-CoAβ-烯脂酰CoA还原酶/NADPHRCH2-CH2CO-S-CoA②内质网脂肪酸延长酶系哺乳动物细胞的内质网膜能延长饱和或不饱和长链脂肪酸(16C及以上)延长过程与从头合成相似,只是以CoA代替ACP作为脂酰基载体用丙二酸单酰CoA作为C2的供体,NADPH作为H的供体,与从头合成过程相似,中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同,从羧基端延长。植物的脂肪酸延长系统有两个——叶绿体或前质体中的只负责将软脂酸转变为硬脂酸(18:0),这一过程类似于从头合成途径;碳链的进一步延长则由内质网上的延长系统完成。植物体中脂肪酸链的延长5、脂肪酸合成的化学计量(从乙酰CoA开始)以合成软脂酸为例:由乙酰-S-CoA合成软脂酸的总反应:
8乙酰CoA+14NADPH+14H++7ATP+H2O→软脂酸+8CoASH+14NADP++7ADP+7Pi14*2.5+7=42ATP14*3+7=496、脂肪酸合成途径与β-氧化的比较软脂酸分解与合成代谢的区别。7、不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。去饱和作用有需氧和厌氧两条途径,前者主要存在于真核生物中,后者存在于厌氧微生物中。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸(16C,一个不饱和键)、油酸(18C,一个不饱和键)、亚油酸(18C,两个不饱和键)、亚麻酸(18C,三个不饱和键)以及花生四烯酸(20C,四个不饱和键)等,在人类及多数动物体内,只能合成一个双键的单不饱和脂肪酸(△9),如硬脂酸脱氢生成油酸,软脂酸脱氢生成棕榈油酸,前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成,后三种为多不饱和脂肪酸,必须从食物中摄取,因为哺乳动物体内没有△9以上的去饱和酶——必需脂肪酸。植物和某些微生物可以合成(△12)二烯酸、三烯酸,甚至四烯酸。某些微生物(E.coli)、酵母及霉菌能合成二烯、三烯和四烯酸。不饱和脂肪酸的合成(1)需氧途径(2)厌氧途径
是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在脂肪酸从头合成的过程中,当生成、-羟葵酰-ACP时,由专一的脱水酶催化脱水,生成、-稀葵酰-ACP,在继续参入二碳单位,就可产生不同长度的单不饱和脂肪酸。NADPH+H+NADP+FAD2Fe去饱和酶RCH2-CH2-RCH=CH-2e2e2e2eO2+4H+2H2O4e(黄素蛋白)动:细胞色素b5zh植:铁硫蛋白(1)需氧途径该途径由去饱和酶系催化,需要O2和NADPH的共同参与。去饱和酶系由去饱和酶(desaturase)及一系列的电子传递体组成。在该途径中,一分子氧接受来自去饱和酶的两对电子而生成两分子水,其中一对电子是通过电子传递体从NADPH获得,另一对则是从脂酰基获得,结果NADPH被氧化成NADP+,脂酰基被氧化形成双键。(参见下图)动物和植物体内的去饱和酶系略有不同:动物中的结合在内质网膜上,植物中的游离在细胞液中;动物中的以脂酰CoA以底物,植物中的以脂酰ACP为底物;两者的电子传递体的组成也略有差别,动物体内的细胞色素b5在植物体内为铁硫蛋白。1)需氧途径(1)需氧途径去饱和作用一般首先发生在饱和脂肪酸的9、10位碳原子上,生成单不饱和脂肪酸(如棕榈油酸、油酸)。接下来,对于动物,尤其是哺乳动物,从该双键向脂酸的羧基端继续去饱和形成多不饱和脂肪酸。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。而植物有Δ9、Δ12、Δ15去饱和酶,则是从该双键向脂酸的甲基端继续去饱和生成如亚油酸、亚麻酸等的多烯脂肪酸。此外,植物也可以不通过这条需氧途径,而是在内质网膜上由单不饱和脂肪酸以磷脂或甘油糖脂的形式继续去饱和的,它也是一个需氧的过程。H++NADHNAD+E-FADE-FADH2Fe2+Fe3+Fe2+Fe3+油酰CoA+2H2O硬脂酰CoA+O2NADH-cytb5
还原酶去饱和酶Cytb5
由于动物不能合成亚油酸和亚麻酸,但对维持其生长十分重要,所以必须从食物中获得,这些脂肪酸对人类和哺乳动物是必需脂肪酸。但动物能通过去饱和作用和延长脂肪酸碳链的过程将它们转变为二十碳四烯酸。厌氧途径是厌氧微生物合成单不饱和脂肪酸的方式。这一过程发生在脂肪酸从头合成的过程中。当FAS系统从头合成到10个碳的羟脂酰-ACP(b-羟癸酰-ACP)时,接下来的脱水作用不是由b-羟脂酰-ACP脱水酶催化发生在a、b位之间,而是由另一专一性的b-羟癸酰-ACP脱水酶催化发生在b、g位之间,生成b、g-烯癸酰-ACP,然后不再进行烯脂酰-ACP的还原反应,而是继续参入二碳单位,进行从头合成的反应过程。这样,就可产生不同长短的单不饱和脂肪酸。(2)厌氧途径厌氧途径只能生成单不饱和脂肪酸,因此厌氧微生物中不存在多不饱和脂肪酸。1.厌氧途径(2)厌氧途径8、脂肪酸合成的调节(1)酶浓度调节:乙酰CoA羧化酶(产生丙二酸单酰CoA)脂肪酸合成酶系苹果酸酶(产生还原当量)(2)酶活性的调节:乙酰CoA羧化酶是限速酶。别构调节:柠檬酸激活、软脂酰CoA反馈抑制。共价调节:胰高血糖素、肾上腺素磷酸化抑制,胰岛素脱磷酸化激活。*代谢物的调节高脂饮食肝内脂乙酰CoA饥饿脂肪动员酰CoA羧化酶进食糖类→→乙酰CoA↑NADPH↑柠檬酸↑脂酸合成*激素的调节胰岛素乙酰CoA羧化酶脂酸合成酶合成↑→脂酸合成↑柠檬酸裂解酶脂蛋白脂肪酶→脂酸↑→进入脂肪组织→肥胖胰高血糖素PKA乙酰CoA羧化酶活性↓肾上腺素、生长素乙酰CoA羧化酶↓FA合成小结:部位:胞液原料;乙酰CoA(直接原料:丙二酰CoA)酶系:FA合成酶系限速酶:乙酰CoA羧化酶酰基载体:ACP-SH一次循环:缩合、加氢、脱水、加氢--延长2C合成方向:CH3--COOH供氢体:NADPH+H+(主要来自戊糖磷酸途径)终产物:软脂酸(即:棕榈酸)(二)其他
脂类的生物合成1、脂酰甘油
动物肝脏、脂肪组织及小肠粘膜细胞中合成大量的三脂酰甘油,植物也能大量合成三脂酰甘油,微生物合成较少。合成原料:(1)甘油-3-磷酸:★磷酸二羟丙酮(糖酵解产物)还原★甘油磷酸化(只有肝中才有甘油激酶)(2)脂酰CoA:脂肪酸的活化
事实上,在甘油和脂肪酸缩合连结成脂肪时,所需要的是3-磷酸甘油,而不是游离的甘油。
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。
2、磷脂类★甘油磷脂:磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷酯酰胆碱(卵磷脂)磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇★鞘脂类★类二十烷酸★胆固醇1、甘油磷脂的生物合成磷脂酰胆碱脂肪酸含氮碱甘油X-OHX取代基甘油磷脂的名称水-H磷脂酸胆碱-CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱乙醇胺-CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺丝氨酸-CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸甘油-CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油肌醇磷脂酰肌醇甘油磷脂的分类
3.甘油磷脂的合成代谢糖酵解途径α-磷酸甘油磷脂酸磷脂补救合成从头合成磷脂酸(phosphatidicacid)TG合成的重要中间产物,磷脂合成的中间枢纽
磷酸胆碱的重要作用a、含量最多b、磷酸胆碱与脂肪肝胆碱合成或摄入磷脂酰胆碱
VLDLDGTG(肝)脂肪肝◎甘油磷脂在大肠杆菌中的合成大肠杆菌中的三种甘油磷脂:磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol,PG)二磷脂酰甘油(diphosphatidylglycerol)合成过程:★CDP-二脂酰甘油是磷脂合成中的关键中间体◎甘油磷脂在真核生物中的合成真核生物的甘油磷脂:磷脂酰乙醇胺磷脂酰胆碱磷脂酰丝氨酸磷脂酰肌醇合成过程:(1)磷脂酰丝氨酸的合成◎磷脂酸→CDP-二脂酰基甘油→磷脂酰丝氨酸(细菌中)动物、大肠杆菌中,磷脂酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺。◎丝氨酸与磷脂酰乙醇胺的醇基酶促交换磷酯酰乙醇胺+丝氨酸→磷酯酰丝氨酸+乙醇胺(2)磷脂酰乙醇胺的合成(脑磷脂)★磷脂酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺。★由乙醇胺开始的合成:◎乙醇胺磷酸化反应式:◎磷酸乙醇胺生成CDP-乙醇胺磷酸乙醇胺胞嘧啶核苷酸(CTP)转移酶◎CDP-乙醇胺与甘油二脂形成磷脂酰乙醇胺磷酸乙醇胺转移酶甘油二酯+CDP-乙醇胺磷脂酰乙醇胺+CMP磷酸乙醇胺转移酶(3)磷酯酰胆碱的合成(卵磷脂)◎从头合成(动物细胞)◎节约利用(主要是细菌)由磷脂酰乙醇胺的氨基直接甲基化甲基的供体是S-腺苷甲硫氨酸。
磷脂酰乙醇胺甲基转移酶的辅基是四氢叶酸。磷脂酰丝氨酸CO2磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺甲基转移酶磷脂酰胆碱丝氨酸乙醇胺以上三个合成途径的关系:(4)磷脂酰肌醇的合成真核生物由CDP-二脂酰甘油合成磷脂酰肌醇PLC对磷脂酰肌醇-4,5-P2(PIP2)的降解
(一)甘油磷脂的合成1.合成部位2.合成原料甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺CTP、ATP、丝氨酸、肌醇等3.合成过程
1)甘油二酯合成途径2)CDP-甘油二酯合成途径全身各组织,肝、肾、肠最活跃。(1)CDP-胆碱、CDP-乙醇胺的生成HOCH2CHCOOHNH2CO2HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N+(CH3)33S-腺苷蛋氨酸ATPADP乙醇胺激酶P-OCH2CH2NH2ATPADP胆碱激酶P-OCH2CH2N+(CH3)3CTPPPiCTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶CDP-OCH2CH2NH2CTPPPiCTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CDP-OCH2CH2N+(CH3)3CDP-乙醇胺CDP-胆碱3.合成过程2.CDP-甘油二酯合成途径磷脂酰肌醇磷脂酸1,2-甘油二酯CDP-胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸CMP磷酸胆碱转移酶磷酸乙醇胺转移酶CDP-乙醇胺H2OPi磷脂酸磷酸酶3S-腺苷蛋氨酸磷脂酰乙醇胺甲基转移酶磷脂酰乙醇胺丝氨酸转移酶丝氨酸乙醇胺H+CO2脱羧酶(2)磷脂酰胆碱与磷脂酰乙醇胺的生成1甘油二酯合成途径(卵磷脂)(脑磷脂)胆碱乙醇胺磷脂合成与脂肪肝肝内合成的磷脂
作为细胞膜成分;
参与合成VLDL转运内源性甘油三酯。原料磷脂合成VLDL合成肝内脂肪不能及时输出过多脂肪积聚于肝(>10%)脂肪肝。引起脂肪肝的可能原因:合成原料不足;2.营养过剩、活动量过少;3.大量酗酒等。
(一)甘油磷脂的合成代谢含量:磷脂酰胆碱最多,磷脂酰胆胺其次
(卵磷脂)(脑磷脂)
部位:肝、小肠、肾等原料:丝氨酸、蛋氨酸、甘油二酯、ATP、CTP甘油磷脂的合成代谢
食物丝氨酸代谢
胆胺胆碱磷酸胆胺磷酸胆碱CDP-胆胺CDP-胆碱
ATPADPCTPPPi甘油二酯CMP脑磷脂卵磷脂甲基化甲基化(SAM)葡萄糖3-磷酸甘油转酰酶2RCOCoA2CoA磷脂酸磷酸酶Pi
1,2-甘油二脂CDP-乙醇胺CMPCDP-胆碱CMP脂酰-CoACoA磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)磷脂酰胆碱(卵磷脂)甘油三脂(1)1,2-DG是合成PC、PE、TG
的共同中间产物(缺乏胆碱、
胆胺时,趋向合成TG)
(2)CDP-胆碱、CDP-胆胺是胆碱、
胆胺的活性形式
甘油磷脂的合成代谢的生理意义肝脏的重要性:脂类和脂肪代谢的重要场所,包括脂类的合成、分解;酮体的生成、脂蛋白代谢.上述过程障碍则肝内脂类含量改变。脂肪肝:
肝内脂肪积存过多的现象.原因:1.食入脂肪过多或动员加强;2.肝功减退或活泼甲基供应不足,磷脂合成障碍,脂蛋白,脂肪从肝运出困难.
脂肪肝酒精性非酒精性肥胖脂肪组织增多TG合成,分解FFA(细胞毒性)VLDL减少TG运出障碍3、鞘磷脂和鞘糖脂由软脂酰-CoA和丝氨酸合成鞘磷脂和鞘糖脂★鞘磷脂和鞘糖脂的合成都始于神经酰胺
二、鞘磷脂的代谢鞘磷脂的化学组成及结构CH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCHNH2CH2OHCH3(CH2)14—CHOHCHNH2CH2OH鞘氨醇二氢鞘氨醇CH3(CH2)m—C=C—CHOHHHCHNH2CH2OH—CO(CH2)n(CH2)3OX
鞘脂的化学结构通式m多为12;n多在12~22之间CH3(CH2)m—C=C—CHOHHHCHNH2CH2OH—CO(CH2)n(CH2)3—O—P—CH2CH2N+(CH3)3=OOH鞘氨醇鞘磷脂神经酰胺神经鞘磷脂鞘氨醇的合成
(2)N-脂酰鞘氨醇的合成
(3)
神经鞘磷脂的合成1.合成部位:
全身各组织(尤其脑)内质网。2.合成原料:
软脂酸CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛、NADPH+H+、FAD、VitB6、Mg2+。3.合成过程(一)神经鞘磷脂的合成代谢CH3(CH2)12—CH2—CH2—C~SCoA=O3-酮二氢鞘氨醇合酶、VitB6、Mg2+CO~SH+CO2FADFADH2脱氢酶NADPH+H+NADP软脂酰CoACH3(CH2)12—CH2—CHOHCHNH2CH2OH二氢鞘氨醇CH2—CH—COOHOHNH2丝氨酸CH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCHNH2CH2OH鞘氨醇CH3(CH2)12—CH2—CO=CHNH2
CH2OHβ-二氢鞘氨醇鞘氨醇的合成
(2)神经酰胺的合成CH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCHNH2CH2OHRCO~SCoACoA~SH脂酰转移酶CHNHCORCH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCH2OH鞘氨醇神经酰胺(3)鞘磷脂的合成CH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCHNHCORCH2OHCH3(CH2)12—C=C—CHOHHHCHNHCORCH2O—P—OCH2CH2N+(CH3)3=O—OH磷脂酰胆碱甘油二酯鞘磷脂合酶鞘磷脂神经酰胺合成过程3、甘油糖脂的合成2、糖脂的分解4、类二十烷酸的生物合成(自学)
P2795、胆固醇的生物合成胆固醇的分布广泛存在于全身各组织,人体约含胆固醇140g。脑、肝、肾、肠等内脏含量较高。所有固醇均具有环戊烷多菲烃的共同结构。植物不含胆固醇但含植物固醇,以
-谷固醇为最多。酵母含麦角固醇。HOC2H52423282922
-谷固醇HOCH3242327282278麦角固醇胆固醇的生理功能胆固醇是生物膜的重要组成成分。维持膜的流动性和正常功能膜结构中的胆固醇均为游离胆固醇,而细胞中储存的都是胆固醇酯。胆固醇在体内可转变为胆汁酸、维生素D3肾上腺皮质激素及性激素等重要生理活性物质。1.合成器官:除人脑外各组织肝小肠2.原料:乙酰CoA,NADPH+H+,ATP3.部位:胞浆、微粒体4.过程:3个阶段
乙酰-CoAC2甲羟戊酸C6异戊二烯衍生物C5鲨烯C30羊毛固醇C30胆固醇C27
(1)MVA的生成a.酶:HMGCoA还原酶(限速酶)b.场所:胞浆c.特点:反应的前2步与酮体生成过程相同HMGCoA还原酶HMGCoAMVA3分子乙酰-CoA合成甲羟戊酸HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键调空酶:◎胆固醇的含量影响基因的表达(mRNA转录)◎胆固醇的含量影响酶蛋白的半衰期◎磷酸化失活HMG-CoA还原酶是降胆固醇药物lovastatin的靶酶(竞争性抑制)(2)鲨烯的生成
由甲羟戊酸合成异戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸
由异戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸缩合生成鲨烯
P287图29-45由甲羟戊酸转化为两种类异戊二烯焦磷酸(3)胆固醇合成(27C)鲨烯环化生成羊毛固醇羊毛固醇还原、甲基化生成胆固醇5.胆固醇合成的调节HMGCoA还原酶
胆固醇胆汁酸胰岛素甲状腺激素胰高血糖素肾上腺皮质激素乙酰CoA,NADPH+H+,ATP饥饿饱餐药物
6.胆固醇的转变与排泄类固醇激素(肾上腺皮质激素)维生素D胆固醇胆汁酸
粪固醇(排泄)★生成胆汁酸是胆固醇降解的重要机制胆固醇到胆酸、胆酸盐★以血浆脂蛋白形式进入血浆,其中LDL通过LDL受体被肝外组织摄取受体介导的LDL的吸收★转化为固醇类激素及D3
一、胆固醇的生物合成(一)合成部位
全身各组织(特别是肝)的胞液及内质网。(二)合成原料
乙酰CoA(来自柠檬酸-丙酮酸循环)、NADPH+H+、ATP2.合成过程
1)甲基二羟戊酸(MVA)的合成2)MVA转变为鲨烯3)鲨烯转变为胆固醇
1.甲羟戊酸的合成2CH3CO~SCoACoA~SH
β-酮硫解酶
CH3COCH2CO~SCoACOOHCH2HO—C—CH3CH2CO~SCoACOOHCH2HO-C-CH3CH2CH2OH
2NADPH+2H+2
NADP+CoA~SHHMG-CoA还原酶CH3CO~SCoACoA~SHHMG-CoA合酶HMG-CoA甲羟戊酸(MVA)关键酶(三)胆固醇合成的基本过程2.鲨烯的生成甲戊酸(MVA)(6C)异戊烯焦磷酸(IPP)(5C)6+6+鲨烯(30C)羧化环化O2羊毛固醇(30C)脱甲基、还原等NADPH+H+HO
3.
胆固醇的生成鲨烯(30C)胆固醇(27C)(四)胆固醇合成的调节
1.饱食与饥饿高糖、高饱和脂肪膳食时,能诱导肝HMG-CoA还原酶合成糖及脂肪代谢产生的乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多过多的蛋白质,因丙氨酸及丝氨酸等代谢提供了原料乙酰CoA★饥饿、禁食则相反胆固醇合成增加2.胆固醇的负反馈调节体内内源性胆固醇和外源性胆固醇增多都可反馈抑制HMGCoA还原酶的活性,使内源性胆固醇的合成减少,这种反馈调节主要存在于肝。长期低胆固醇饮食血浆胆固醇浓度也只能降低10%-25%。因此,仅靠减少胆固醇的数量不能使血浆胆固醇浓度明显降低。胰高血糖素和糖皮质激素能抑制HMGCoA还原酶的活性,使胆固醇的合成减少。胰岛素能诱导HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成。甲状腺激素可提高HMGCoA还原酶的活性,增加胆固醇的合成,还可促进胆固醇向胆汁酸转化,而且转化作用更强。因此,甲状腺功能亢进的病人血中胆固醇的含量反而降低。
3.激素的影响乙酰CoA胆固醇
HMG-CoA还原酶饥饿禁食
甲状腺激素皮质醇
胰岛素
胰高血糖素
胆盐(-)
(+)(+)
胆固醇合成的调节(四)胆固醇合成的调节二、胆固醇的酯化1.细胞内胆固醇的酯化2.血浆内胆固醇的酯化
Lecithin-cholesterolAcyltransferase(LCAT)(二)胆固醇的转化
(一)转变为胆汁酸(bileacid)(肝脏)可促进脂类在水相中乳化。肝肠循环(二)转化为类固醇激素(三)转化为7-脱氢胆固醇(皮肤)胆固醇的母核——环戊烷多氢菲在体内不能被降解,但侧链可被氧化、还原或降解,实现胆固醇的转化。(肾上腺皮质、睾丸、卵巢等内分泌腺)三、胆固醇在体内的转化与排泄
胆固醇在体内不能被彻底分解为CO2和H2O,其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3。胆汁酸维生素D3胆固醇孕烯醇酮皮质酮孕酮皮质醇(糖皮质激素)醛固酮(盐皮质激素)睾丸酮雌二醇(性激素)粪便排出胆汁酸种类游离型结合型初级胆酸甘氨胆酸牛磺胆酸鹅脱氧胆酸甘氨鹅脱氧胆酸牛磺鹅脱氧胆酸次级脱氧胆酸甘氨脱氧胆酸牛磺脱氧胆酸石胆酸甘氨石胆酸牛磺石胆酸
类固醇激素胆汁酸胆固醇VitD3
食物
体内合成
(乙酰CoA)(三)胆固醇转化胆固醇酯1.转变为胆盐胆固醇胆酸结合型胆汁酸胆盐
促进脂类消化、吸收;2.转变为Vit.D3
胆固醇7-脱氢胆固醇Vit.D3
1,25-(OH)2Vit.D3调节钙、磷代谢
肝
甘氨酸牛磺酸
Na+、K+肝、小肠
皮下
日光
醛固酮(盐皮质激素)(21C)调节水盐代谢
皮质醇/酮(糖皮质激素)
(21C)调节糖、脂、蛋白质代谢
性激素(雌激素:*雌二醇,E2)(雄
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