脂類代謝的教案

脂類代謝的教案第1頁/共81頁本章主要內容：

脂類的生理功能脂肪的分解代謝脂肪的合成代謝脂肪代謝的調節(jié)類脂的代謝脂類在體內的轉運

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動物機體的脂類（lipids）分為脂肪和類脂兩大類。脂肪指甘油三酯（TG，Triglyceride），主要是儲脂。類脂是指除脂肪以外的其他脂類，包括磷脂、糖脂、膽固醇及其酯（是組織脂的主要成分），還有其他的脂溶性分子。1.脂類的生理功能1.1脂類的分類第3頁/共81頁

某些不飽和脂酸（如亞麻酸、亞油酸、花生四烯酸）動物機體自身不能合成，必須從植物油中攝取，它們是動物不可缺少的營養(yǎng)素，稱為必需脂酸。必需脂酸（essentialfattyacid）

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脂肪的氧化分解為動物機體提供能量來源，脂肪也是動物的貯能方式，其儲量與營養(yǎng)狀況有關；脂肪還有抵御寒冷和固定保護內臟的作用；類脂是細胞膜的組成成分，也稱組織脂，其組成與營養(yǎng)狀況無關；一些脂類分子是重要的生理活性分子。1.脂類的生理功能1.2脂類的生理功能第5頁/共81頁消化部位：主要在小腸上段吸收部位：十二指腸下段和空腸上段1.脂類的生理功能1.3脂類消化與吸收第6頁/共81頁

脂肪組織中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解為脂肪酸和甘油并釋放入血液供其他組織利用的過程。激素敏感脂酶受多種激素調控，胰島素下調，腎上腺素與胰高血糖素上調激素敏感脂酶的活性。2.脂肪的分解2.1脂肪的動員甘油和脂肪酸在機體內將按不同的途徑進行代謝第7頁/共81頁TAC

脂肪動員β-氧化糖酵解途徑酮體生成酮體利用甘油三酯分解代謝的概況磷酸二羥丙酮丙酮酸脂肪酸a-磷酸甘油甘油CO2+H2O乙酰CoA酮體甘油三酯第8頁/共81頁按糖代謝途徑進行分解。注意，甘油必須從脂肪組織中轉運到肝臟分解，因為催化甘油磷酸化的甘油激酶為肝臟、腎中特有。2.脂肪的分解2.2甘油的代謝第9頁/共81頁babaFA的分解氧化是從羧基端β-碳原子，碳鏈逐次斷裂下一個2C單位

Knoop實驗用苯環(huán)標記末端的偶數或奇數脂肪酸飼喂狗，然后分析其尿中的代謝產物2.脂肪的分解2.3脂肪酸的分解Knoop實驗第10頁/共81頁脂肪酸的β-氧化

脂肪酸的分解氧化發(fā)生在β-碳原子上，每次降解生成一個乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。如此循環(huán)往復。乙酰CoA經過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解并釋放能量。脂肪酸的β氧化在線粒體的基質中進行。第11頁/共81頁

（1）脂肪酸的活化——生成脂酰CoA

以16個碳原子的偶數飽和脂肪酸——軟脂酸（又稱棕櫚酸）為例

代謝途徑第12頁/共81頁A、細胞內定位：胞液（內質網、線粒體外膜的胞液側）注意:B、ATPAMP+PPi，消耗2個高能磷酸鍵。C、PPi+H2O2*Pi，使反應向生成脂酰

CoA方向進行。D、脂酸活化后，生成高能硫脂鍵，增加了水溶性，同時也增加了脂酸的代謝活性。第13頁/共81頁（2）轉運——脂酰CoA從胞液轉移至線粒體內

催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于線粒體的基質中，所以脂酰CoA必須通過線粒體內膜進入基質中才能進行氧化分解。肉堿(L-3-羥基-4-三甲氨基丁酸)肉堿轉移酶I(外側關鍵酶)肉堿轉移酶II（內側）第14頁/共81頁（2）轉運——脂酰CoA從胞液轉移至線粒體內

在肉堿參與下脂肪酸轉入線粒體的簡要過程

第15頁/共81頁（3）脂肪酸β-氧化的反應過程脫氫加水脫氫硫解注意脫氫反應的輔酶和輔基第16頁/共81頁

a、細胞內定位：線粒體（基質）β-氧化的特點：

b、每進行一次：兩次脫氫：1次生成FADH21次生成NADH+H+

生成1分子乙酰CoA，碳鏈縮短2個碳原子偶數碳鏈完全分解成乙酰CoA。

c、多酶復合體：中間產物不會離開

d、一般不可逆。第17頁/共81頁β-氧化羧化基團轉移TAC

出線粒體進入線粒體胞液蘋果酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酰CoA甲基丙二酰CoA琥珀酰CoA乙酰CoA丙酮酸TAC奇數脂酰CoA2.脂肪的分解2.4奇數脂肪酸的代謝—丙酸的代謝及其生理意義第18頁/共81頁在反芻動物血糖的一半以上來自丙酸的異生作用丙酸的代謝第19頁/共81頁

概念：酮體（ketonebody）是一類小分子有機酸，是脂肪酸在肝中分解氧化時產生的特有的中間代謝物，有乙酰乙酸（也有稱β-酮丁酸）、β-羥丁酸和丙酮。在肝臟中由乙酰CoA縮合生成，在肝外組織，如腦、心、骨骼肌中利用。乙酰乙酸，30%丙酮，微量-羥丁酸,70%2.脂肪的分解2.5酮體的生成和利用第20頁/共81頁酮體的生成：組織定位：肝臟

細胞內定位：線粒體原料：乙酰輔酶A（來自于脂酸β-氧化）過程：分三步

特點：A、限速酶：HMG-CoA合成酶

B、肝內生成肝外用第21頁/共81頁第22頁/共81頁酮體的利用：組織定位：

除肝細胞、成熟紅細胞外所有組織細胞，主要在心、腎、腦、骨骼肌細胞。細胞內定位：線粒體

過程：

第23頁/共81頁脫氫酶琥珀酰CoA轉硫酶硫解酶第24頁/共81頁酮體的生理意義與酮?。╧etosis）

肌肉組織對脂肪酸的利用是有限的，而酮體分子小，水溶性，是易于利用的能源分子。過多的脂肪攝入，長期饑餓，葡萄糖供應短缺（常見于高產乳牛，妊娠期的母畜等），導致脂肪大量動員，產生過量的乙酰CoA，可縮合成酮體。在糖尿病人，一方面糖的大量損失，另一方面由于草酰乙酸轉入異生途徑而使三羧酸循環(huán)不暢，糖不能有效氧化，促進乙酰CoA累積和酮體的合成。其結果是酮體在血液中的濃度增加，當超過肝外組織的利用能力時，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。第25頁/共81頁3.脂肪的合成代謝3.1長鏈脂肪酸的合成脂酸合成代謝的特點：A、必需脂肪酸不能合成B、先合成十六碳飽和脂肪酸（軟脂酸），在此基礎上進行碳鏈的延長、縮短和去飽和。第26頁/共81頁軟脂酸的合成組織定位：

肝、脂肪組織和小腸粘膜上皮，家禽以肝臟為主，家畜以脂肪組織為主。細胞內定位：胞液第27頁/共81頁原料：

A、乙酰輔酶A

（來自于葡萄糖分解代謝，通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)出線粒體）

B、NADPH+H+

（來自于磷酸戊糖途徑和檸檬酸-丙酮酸循環(huán)）C、ATP、HCO3–（CO2）、Mn++、生物素第28頁/共81頁（1）乙酰CoA的轉運——從線粒體到胞液“檸檬酸-丙酮酸途徑”和轉氫反應①酵解②丙酮酸脫氫酶系③檸檬酸合酶④檸檬酸裂解酶⑤蘋果酸脫氫酶⑥蘋果酸酶(以NADP+為輔酶的蘋果酸脫氫酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶第29頁/共81頁（2）丙二酸單酰CoA的合成

在脂肪酸的合成過程中，原料乙酰CoA要羧化轉變?yōu)楸釂熙oA（3C單位），這需要CO2參與。

反應如下：

這個反應是脂肪酸合成途徑的限速反應第30頁/共81頁

A、乙酰輔酶A羧化酶

（acetylCoAcarboxylase），限速酶單體-無活性，10-20倍多聚體-有活性?？蛇M行別構調節(jié)和共價修飾調節(jié)。需檸檬酸激活，可被長鏈脂酰CoA抑制。注意：

B、生物素，羧化酶的輔基，起轉移羧基的作用。第31頁/共81頁包括7個酶和一個脂?；d體蛋白ACP脂酰基轉移酶丙二酸單酰-ACP?；D移酶酮脂酰-ACP合成酶（-SH）酮脂酰-ACP還原酶羥脂酰-ACP脫水酶烯脂酰-ACP還原酶硫酯酶

（3）脂肪酸合成的多酶復合體系第32頁/共81頁?；d體蛋白（ACP-SH）是一種含有４‘－磷酸泛酰巰基乙胺輔基的蛋白質，其活性基團Ser上的-OH與其相連，也寫成ACP-SH（AcylCarrierProtein）第33頁/共81頁（4）脂肪酸的生物合成過程①乙酰CoA-ACP?；D移酶②丙二酸單酰CoA-ACP?；D移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(縮合酶)④β-酮脂酰-ACP還原酶⑤β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥烯脂酰-ACP還原酶乙酰CoA作起始物第34頁/共81頁最后：水解或硫解CH3(CH2)14C-SACP+H2OOCH3(CH2)14COOH+HS-ACP硫酯酶軟脂酸合成總反應式CH3C-SCOA+7COOHCH2C-SCOA+14NADPHOOCH3(CH2)14COOH+7CO2+8HSCOA+14NADP+（4）脂肪酸的生物合成過程注意：反應所需要的大量NADPH有兩個來源，8個來自乙酰CoA轉運時的轉氫反應，6個來自磷酸戊糖途徑第35頁/共81頁脂肪酸的合成可以簡述如下：

合成起始物為乙酰CoA，與丙二酸單酰CoA（3C單位）提供的乙?；s合（同時釋放CO2），使其烴鏈延長2個碳原子，經過還原-脫水-還原的循環(huán)往復，脂肪酸的烴鏈不斷延長。在這個過程中，脂?；饕cACP的巰基相連，最后在在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。第36頁/共81頁

軟脂酸合成的總反應注意：反應所需要的大量NADPH有兩個來源，8個來自乙酰CoA轉運時的轉氫反應，6個來自磷酸戊糖途徑第37頁/共81頁7種酶活性都在一條多肽鏈上，屬多功能酶，由一個基因編碼；有活性的酶為兩相同亞基首尾相連組成的二聚體。三個結構域：

底物進入縮合單位還原單位軟脂酰釋放單位（4）哺乳動物的脂肪酸合成酶系第38頁/共81頁人和動物碳鏈的延長的酶系存在于肝細胞的

１）微粒體系統（內質網系）２）線粒體類似于軟脂酸合成以軟脂酸為基礎以丙二酸單酰CoA為２C供體以CoA為酰基載體NADPH供氫經縮合、還原、脫水、再還原循環(huán)往復，延長C18-C24的脂肪酸類似于β－氧化的逆過程以軟脂酰CoA為基礎以乙酰CoA為２C供體以CoA為?；d體NADPH供氫經縮合、還原、脫水、再還原循環(huán)往復，延長C24-C26的脂肪酸3.脂肪的合成代謝3.2脂肪酸碳鏈的延長和脫飽和第39頁/共81頁不飽和脂酸的合成

動物體內缺乏△9以上去飽和酶，故不能合成必需脂酸，而在植物體內則含有這些去飽和酶。

由去飽和酶（desaturase）催化脫氫。第40頁/共81頁（一）甘油二酯途徑（主要途徑）肝細胞和脂肪細胞主要按此途徑合成甘油三酯3.脂肪的合成代謝3.3脂肪的合成第41頁/共81頁（二）甘油一酯途徑腸黏膜細胞內，以甘油一酯形式吸收進來第42頁/共81頁4.脂肪代謝的調控4.1脂肪組織中脂肪合成與分解的調節(jié)脂肪組織中甘油三酯/脂肪酸循環(huán)第43頁/共81頁4.脂肪代謝的調控4.2肌肉中糖與脂肪分解代謝的相互調節(jié)葡萄糖/脂肪酸循環(huán)

第44頁/共81頁4.脂肪代謝的調控4.3肝臟的調節(jié)作用脂肪酸在肝中的主要代謝途徑第45頁/共81頁

磷脂包括甘油磷脂，鞘磷脂等，其功能主要是細胞膜的組成成分，參與脂類在體內的運輸，磷脂的一些代謝物是細胞信號傳導的第二信使。在動物的各種組織中都有磷脂的合成和分解代謝，肝中尤其活躍。

5.類脂的代謝5.1磷脂-含有磷酸的脂類第46頁/共81頁磷脂的組成及結構：

A、甘油磷脂FAFAPiX

甘油B、鞘磷脂FAPiX鞘氨醇第47頁/共81頁

OOCH2O-C-R1

R2C-O-CHO

CH2O-P-OXOH

根據取代基團X的不同，可將甘油磷脂分為六類甘油磷脂的組成及結構第48頁/共81頁第49頁/共81頁

鞘磷脂的組成及結構

CH3(CH2)12CH=CH-CHOH

CHNH2

CH2OH

鞘氨醇的化學結構第50頁/共81頁

脂肪酸+鞘氨醇（二氫鞘氨醇）+取代基X鞘脂

CH3(CH2)mCH=CH-CHOHCHNHCO(CH2)nCH3CH2-O-X

m多為12；n多在12~22之間。

X：磷酸膽堿、磷酸乙醇鞍------鞘磷脂

單糖基、寡糖鏈------鞘糖脂第51頁/共81頁CO23*-CH3(SAM)

A、組織定位：以肝、腎、腸最活躍。5.2甘油磷脂的合成

B、細胞內定位：內質網

C、原料：

糖代謝---甘油、脂酸、ATP、CTP

食物---必需脂酸、膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇等絲氨酸乙醇胺膽堿

5.類脂的代謝第52頁/共81頁合成過程

甲基的來源和轉移S-腺苷甲硫氨酸，SAM合成的前體：SAM第53頁/共81頁活性膽堿和活性膽胺的準備第54頁/共81頁磷脂酸是合成甘油磷脂的重要中間體卵磷脂和腦磷脂的合成第55頁/共81頁5.類脂的代謝5.3甘油磷脂的分解第56頁/共81頁5.類脂的代謝5.4膽固醇的生物合成與代謝轉變膽固醇（cholesterol）是動物體中最重要的一種以環(huán)戊烷多氫菲為母核的固醇類化合物。動物：膽固醇、膽固醇脂植物：β-谷固醇（β-sitosterol）酵母：麥角固醇（ergosterol）第57頁/共81頁環(huán)戊烷多氫菲5，6-雙鍵、10，13-甲基、17-多碳鏈3-羥基（膽固醇）、3-脂酰基（膽固醇酯）第58頁/共81頁膽固醇的生物合成組織定位：

除腦和成熟紅細胞外所有組織，以肝臟（占70-80%）和小腸（占10%）為主。細胞內定位：

胞液、滑面內質網第59頁/共81頁原料：A、乙酰輔酶A：

主要來自于葡萄糖的分解、脂酸的β-氧化和氨基酸代謝，通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)進入胞液。B、NADPH+H+：

來自于磷酸戊糖途徑。C、ATP：來自于糖代謝。第60頁/共81頁A、甲羥戊酸（Mevalonicacid,MVA）的合成B、鯊烯（Squalene）的合成C、膽固醇的合成

細胞內：脂肪酰膽固醇脂肪?；D移酶（ACAT）血漿中：卵磷脂膽固醇脂肪酰基轉移酶（LCAT）基本過程：分為3個階段D、膽固醇的酯化

第61頁/共81頁第62頁/共81頁

70%-80%的膽固醇由肝臟合成，少量由小腸合成。合成膽固醇的場所是胞液的微粒體部分，原料是乙酰CoA。合成一個分子的膽固醇需要18分子的乙酰CoA，并由檸檬酸-丙酮酸循環(huán)和磷酸戊糖途徑提供10分子的NADPH，期間形成焦磷酸酯中間物和脫去二氧化碳。

HMGCoA還原酶是途徑的關鍵酶，受膽固醇的反饋抑制。

第63頁/共81頁膽固醇在動物體內的轉化生物膜組成7-脫氫膽固醇VitD3腎上腺皮質激素睪酮等雌二醇等孕酮牛黃鵝膽酸膽汁酸食物（少量）肝合成（主要）膽固醇膽酸第64頁/共81頁

血漿所含脂類的統稱。包括甘油三酯，卵磷脂，膽固醇及其酯、自由脂肪酸（FFA）

6.脂類在體內的轉運6.1血脂6.2血漿脂蛋白

血漿中脂類與載脂蛋白結合而形成的運輸脂類的微粒稱為血漿脂蛋白（Lipoprotein,LP）.第65頁/共81頁血漿脂蛋白的結構

內核：甘油三脂（CM、VLDL）膽固醇酯（HDL、LDL）

外表：載脂蛋白、磷脂、游離膽固醇第66頁/共81頁脂蛋白結構圖第67頁/共81頁6.脂類在體內的轉運6.3血漿脂蛋白的分類電泳分類法：乳糜微粒，β-脂蛋白，前β-脂蛋白和α-脂蛋白密度分類法：乳糜微粒（CM），極低密度脂蛋白（VLDL），低密度脂蛋白（LDL），高密度脂蛋白（HDL）第68頁/共81頁電泳法分離血漿脂蛋白第69頁/共81頁超速離心法分離血漿脂蛋白高密度脂蛋白低密度脂蛋白極低密度脂蛋白乳糜微粒第70頁/共81頁第71頁/共81頁特點：具有雙性α-螺旋的結構種類：A、B、C、D、E五類，有20余種。功能：結合和轉運脂質參與脂蛋白代謝關鍵酶活性的調節(jié)參與脂蛋白受體的識別6.脂類在體內的轉運6.4載脂蛋白（Apolipoprotein,Apo）指血漿脂蛋白中的蛋白質部分第72