生物化學：第七章 脂類代謝(一2）

1、脂類代謝,第一次課,第一節(jié)（熟悉,脂質(zhì)的構(gòu)成、功能及分析 The composition, function and analysis of lipids,三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG)，也稱為甘油三酯 (triglyceride, TG,膽固醇 (cholesterol, CHOL) 膽固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid,定義:脂肪和類脂總稱為脂質(zhì)(lipids,分類,一、脂質(zhì)是種類繁多、結(jié)構(gòu)復雜的一類大分子物質(zhì)（了解,類脂(lipoid

2、,脂肪 (fat,一）甘油三酯(TG)是甘油的脂酸酯,TG的分子式都一致嗎,編碼體系 從脂酸的羧基碳起計算碳原子的順序。 或n編碼體系 從脂酸的甲基碳起計算其碳原子順序,系統(tǒng)命名法(了解,二）脂肪酸（FA）是脂肪烴的羧酸,標示脂酸的碳原子數(shù)即碳鏈長度和雙鍵的位置,飽和脂肪酸（fatty acids）的結(jié)構(gòu)通式為: CH3（CH2）nCOOH。 高等動植物脂肪酸碳鏈長度一般在1420之間，為偶數(shù)碳,表7-1常見的脂肪酸,表7-1常見的脂肪酸,必需脂肪酸,人體所需，自身不能合成，必須由食物提供的脂肪酸，稱為營養(yǎng)必需脂酸(essential fatty acid)，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸,甘

3、油磷脂：由甘油構(gòu)成的磷脂（體內(nèi)含量最多） 鞘磷脂：由鞘氨醇構(gòu)成的磷脂,三）磷脂（phospholipids，PL）可分為 甘油磷脂和鞘磷脂兩類,分類,甘油磷脂,鞘磷脂,甘油磷脂基本結(jié)構(gòu),體內(nèi)幾種重要的甘油磷脂,FA,O,X,鞘氨醇,鞘氨醇基本結(jié)構(gòu),FA,O,X 鞘磷脂 磷酸膽堿、磷酸乙醇胺 鞘糖脂 葡萄糖、半乳糖、唾液酸等,鞘氨醇,鞘脂的母體結(jié)構(gòu),四）膽固醇以環(huán)戊烷多氫菲為基本結(jié)構(gòu),固醇共同結(jié)構(gòu)：環(huán)戊烷多氫菲,動物膽固醇(27碳,植物(29碳,酵母(28碳,二、脂質(zhì)具有多種復雜的生物學功能,一）甘油三酯（TG）是機體重要的能源物質(zhì),產(chǎn)能多： 38 KJ/g TG 17 KJ/g protein

4、 or glucose 體積小： 不含水 專門的存貯： 脂肪組織（體內(nèi)游離脂肪酸少,二）脂肪酸(FA)具有多種重要生理功能,1. 提供必需脂肪酸,人體自身不能合成，必須由食物提供的脂肪酸，稱為營養(yǎng)必需脂酸(essential fatty acid)，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸,2. 合成不飽和脂肪酸衍生物,前列腺素（prostaglandin, PG） 血栓噁烷(thromboxane, TX) 白三烯(leukotrienes, LT,花生四烯酸 （20:4 5，8，11，14,PG根據(jù)五碳環(huán)上取代基和雙鍵位置不同，分 9 型,三）磷脂是重要的結(jié)構(gòu)成分和信號分子,1. 磷脂是構(gòu)成生物膜的

5、重要成分,細胞膜中能發(fā)現(xiàn)幾乎所有的磷脂 各種磷脂在不同生物膜中所占比例不同; 磷脂酰膽堿存在于細胞膜中 心磷脂是線粒體膜的主要脂質(zhì),2. 磷脂酰肌醇是第二信使的前體,PIP2-DAG + IP3,四）膽固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物學功能固醇類物質(zhì)的前體,膽固醇是細胞膜的基本結(jié)構(gòu)成分 膽固醇可轉(zhuǎn)化為一些具有重要生物學功能的固醇化合物 可轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼帷㈩惞檀技に丶熬S生素D3,脂質(zhì)的分類、含量、分布及生理功能,三、脂質(zhì)組分的復雜性決定了脂質(zhì)分析技術(shù)的復雜性(自學,一）用有機溶劑提取脂質(zhì) （二）用層析分離脂質(zhì) （三）根據(jù)分析目的和脂質(zhì)性質(zhì)選擇分析方法 （四）復雜的脂質(zhì)分析還需特殊的處理,脂質(zhì)的

6、消化與吸收 Digestion and Absorption of Lipids,第二節(jié)（了解,條件 乳化劑的乳化作用 酶的催化作用,部位 小腸上段,一、膽汁酸鹽協(xié)助脂質(zhì)消化酶消化脂質(zhì),31,十二指腸下段及空腸上段,二、吸收的脂質(zhì)經(jīng)再合成進入血循環(huán),吸收部位,吸收方式,12C,中鏈及短鏈脂酸構(gòu)成的TG,乳化,吸收,脂肪酶,甘油 + FA,門靜脈,血循環(huán),腸粘膜細胞,長鏈脂酸構(gòu)成的TG吸收方式,甘油一酯途徑,TG合成方式之一,第 三 節(jié)(重點) 甘油三酯代謝 Metabolism of Triglyceride,甘油三酯的合成代謝 脂肪酸的合成代謝 甘油三酯的分解代謝 脂肪動員 甘油進入糖代謝

7、脂酸的氧化 脂酸的其他氧化方式 酮體的生成和利用,本節(jié)主要內(nèi)容,一、不同來源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途徑合成甘油三酯 （掌握,一）合成部位內(nèi)質(zhì)網(wǎng),酶：脂酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶,甘油 FA,甘油一酯途徑（小腸粘膜細胞,甘油二酯途徑（肝、脂肪細胞,二）合成原料,三）合成基本過程,活化,甘油一酯途徑,甘油二酯途徑,肝細胞、脂肪細胞主要以糖代謝產(chǎn)物為原料按此途徑合成甘油三酯,甘油的活化,甘油二酯途徑,41,TG合成小結(jié),部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 酶：脂酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶 原料：甘油、FA,二、內(nèi)源性脂肪酸的合成需先合成軟脂酸再加工延長,組 織：肝（主要）及脂肪組織等 亞細胞： 胞液：主要合成16碳的軟脂酸（棕櫚酸） 線

8、粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：碳鏈延長,1. 合成部位,一）軟脂酸的合成（掌握,NADPH的來源,磷酸戊糖途徑（主要來源,乙酰CoA、NADPH、 ATP、HCO3-、 Mn2,2. 合成原料,乙酰CoA的主要來源,乙酰CoA通過 檸檬酸-丙酮酸循環(huán)(citrate pyruvate cycle)出線粒體,線 粒 體 膜,胞液,線粒體基質(zhì),丙酮酸,丙酮酸,蘋果酸,草酰乙酸,檸檬酸,檸檬酸,乙酰CoA,蘋果酸,1）乙酰CoA轉(zhuǎn)化成丙二酰CoA,總反應式,丙二酰CoA +ADP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. FA合成酶系及反應過程,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶 (acetyl Co

9、A carboxylase，ACC) 限速酶 存在于胞液中 輔基是生物素 激活劑是Mn2+ 別構(gòu)酶,酶活性調(diào)節(jié)方式： 1、別構(gòu)調(diào)節(jié)：有活性的是其多聚體形式（由10-20個單體呈線狀排列）檸檬酸與異檸檬酸可促進單體聚合成多聚體，增強酶活性，而軟脂酸和長鏈脂肪酸可加速解聚，從而抑制該酶活性。 2、化學修飾調(diào)節(jié)：AMPK磷酸化后的乙酰輔酶A羧化酶是無活性的。 3、誘導：長期高糖低脂飲食能誘導此酶生成,2）軟脂酸經(jīng)7次縮合、還原、脫水、再還原基本反應循環(huán)合成,重復加成過程 每次延長2個碳原子 丙二酰CoA提供碳原子 FA合成過程在各種生物基本相似,高等動物多功能酶,輔基:4磷酸泛酰胺基乙硫醇 是脂?；?/p>

10、載體,E2-泛-SH,?；d體蛋白 Acyl carrier protein, ACP,底物進入,軟脂酸的合成過程,E2-泛-SH,E1-半胱-SH,ACP,E2,E2,轉(zhuǎn)位,E2,經(jīng)過7輪循環(huán)反應，每次加上一個丙二酰基，增加兩個碳原子，最終釋出軟酯酸,軟脂酸合成的總反應,CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+H,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP,軟脂酸合成過程中二碳單位的供體是,丙二酰CoA,二）軟脂酸延長在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體內(nèi)進行（了解,三）不飽和FA的合成需多種去飽和酶催化（了解,部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

11、酶：去飽和酶 只能合成單不飽和脂酸,動物：4、5、8、9 植物：9、12、15,四）FA合成受代謝物和激素調(diào)節(jié)（了解,3. 脂肪酸合酶（fatty acid synthase, FAS） 可作為藥物治療的靶點,定義 脂肪動員(fat mobilization)是指儲存在脂肪細胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解,釋放FFA和甘油，并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程,三、TG氧化分解產(chǎn)生大量ATP供機體需要,一） TG分解代謝從脂肪動員開始,二）甘油轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油后被利用,肝、腎、腸等組織,三）-氧化（-oxidation ）是FA分解的核心過程,主要過程,主要過程,71,71,3. 脂酰CoA分

12、解產(chǎn)生乙酰CoA、FADH2和NADH,脫氫,加水,再脫氫,硫解,脂酰CoA,L(+)-羥脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,72,72,5,肉堿轉(zhuǎn)運載體,線粒體膜,74,74,活化：消耗2個高能磷酸鍵,氧化,每輪循環(huán) 四個重復步驟：脫氫、水化、再脫氫、硫解產(chǎn)物：1分子乙酰CoA 1分子少兩個碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. FA 氧化是體內(nèi)ATP的重要來源,以16碳軟脂酸的氧化為例,7 輪循環(huán)產(chǎn)物： 8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量計算： 生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 凈ATP 108

13、2 = 106,10,2.5,1.5,1.不飽和脂酸的氧化,2.過氧化酶體脂酸氧化,3.奇數(shù)碳原子脂酸的氧化丙酰CoA,4. 脂肪酸氧化還可從遠側(cè)甲基端進行,四）不同的FA還有不同的氧化方式（了解,1.不飽和脂酸的氧化,亞油酰CoA （9順，12順,3次氧化,十二碳二烯脂酰CoA （3順，6順,十二碳二烯脂酰CoA （2反，6順,3順,2反-烯脂酰 CoA異構(gòu)酶,2次氧化,八碳烯脂酰CoA （2順,D(+)-羥八碳脂酰CoA,L(-)-羥八碳脂酰CoA,4 乙酰CoA,4次氧化,羥脂酰CoA 表構(gòu)酶,烯脂酰CoA 水化酶,長鏈FA(C20、C22,過氧化酶體,脂肪酸氧化酶 （FAD為輔酶,較短

14、鏈 脂酸,線粒體,氧化,2. 超長碳鏈脂肪酸需先在過氧化酶體氧化成較短碳鏈脂肪酸,H+O2,H2O2,H2O,奇數(shù)碳脂酸 膽固醇側(cè)鏈 Ile Met Thr Val,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TCA 循環(huán),3. 丙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾oA進行氧化,4. 脂肪酸氧化還可從遠側(cè)甲基端進行,氧化（- oxidation,部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng),中間產(chǎn)物：, -二羧酸,利于-oxidation,概念,1 酮體在肝中生成,2 酮體在肝外組織氧化利用,3 酮體是肝向肝外組織輸出能量的重要形式,4 酮體生成受多種因素調(diào)節(jié),五)FA在肝分解可產(chǎn)生酮體,乙酰乙酸(

15、acetoacetate) 30% -羥丁酸(-hydroxybutyrate) 70% 丙酮(acetone,概 念,酮體,Ketone bodies,是FA在肝細胞分解氧化產(chǎn)生的特有的中間產(chǎn)物,1. 酮體在肝中生成,1)部位： 2)原料： 3)限速酶： 4)生成過程,85,肝臟 線粒體,乙酰CoA,HMG CoA合成酶,CoASH,CoASH,NAD,NADH+H,羥丁酸 脫氫酶,HMGCoA 合成酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,2. 酮體在肝外組織氧化利用,1 部位： 2酶： 3 作用： 4 利用過程,87,肝外組織 線粒體,琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶 乙酰乙酰CoA硫解酶 乙酰乙酰CoA硫激酶,NAD,NADH+H,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,琥珀酰CoA 轉(zhuǎn)硫酶,乙酰乙酰CoA硫激酶,乙酰乙酰CoA 硫解酶,3. 酮體是肝向肝外組織輸出能