第七章-2 脂代谢江大食品生化.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 甘油三酯的分解和脂肪酸代谢,当生物体动用体内的储存脂肪，或高等动物从食物中摄取脂肪时，大都需要将其进行酶水解，生成甘油和脂肪酸，才能被细胞吸收利用。,催化脂肪水解的酶称为脂肪酶,。,甘油三酯的分解是经脂肪酶水解的。,一、脂肪的消化、吸收和传送,在脂肪细胞中，因为没有甘油激酶,，所以无法利用脂解产生的甘油，只有通过血液运至肝脏，,甘油才能被磷酸化和氧化生成磷酸二羟丙酮，,再经异构化生成3-磷酸甘油醛，然后可经糖酵解途径转化成丙酮酸继续氧化，或经糖异生途径生成葡萄糖,。,二、甘油的代谢,甘油的氧化,甘油激酶,糖代谢,活化脱氢糖代谢彻底氧化,目前发现只有肝脏细胞具有甘油激酶，这意味着什么,3-磷酸甘油,-脱氢酶,磷酸二羟丙酮,甘油只能在肝脏中氧化,？。,活化,水化,脱氢,硫酯解,乙酰,CoA,脱氢,线粒体膜,转运,细胞质,线粒体基质,产物,氧化,三、脂肪酸的氧化分解,1、饱和偶碳脂肪酸的,-,氧化降解作用,长链脂肪酸进入细胞后，首先被,活化,，形成脂酰辅酶,A，,然后再,进入线粒体,内氧化。,-,氧化是脂肪酸分解的主要代谢途径,。,该途径的酶系在线粒体的基质中，每次,-,氧化降解由,脱氢、加水、脱氢和硫解,四步反应组成。,-,氧化,部位,原核生物,细胞质,各种真核生物,线粒体,基质,内,A,、,脂肪酸的活化,在细胞中有两类活化脂肪酸的酶,(1),内质网脂酰辅酶,A,合成酶,(,也称硫激酶,),可活化具有,12,个碳原子以上,的长链脂肪酸。,(2),线粒体脂酰辅酶,A,合成酶,可活化,4-10,个碳原子,的中链或短链脂肪酸，它所催化的反应需要,ATP,参加。,中链或短链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。,活化,+,+,ATP,脂酰合成酶,Mg,2+,H,2,O,脂酰,-,CoA,高能化合物,AMP+,PPi,消耗,2,高能键,B,、,脂酰,CoA,的跨膜运输,在细胞质中合成的,脂酰,CoA,不能自由穿过线粒体内膜进入线粒体,。,肉毒碱可以作为载体，将脂酰基转运至线粒体内,。,转运,C4C10,脂肪酸直接穿越，线粒体内活化,C12,以上的脂肪酸细胞质中活化，转运入,脂酰,CoA,溶解差，难以逾越,外膜,水腔,内膜,？,性质载体能完成由水腔进入内膜的转运任务呢？,两性,肉毒胆碱,（赖氨酸衍生物）,非极性,极性,脂酰肉碱,肉毒碱转酰基酶,线粒体内膜,(肉毒碱,，,简称肉碱，,L-,-,羟基-,-,三甲基胺基丁酸,),线粒体内膜,肉碱,脂酰肉碱,基质,腔,肉毒碱转酰基酶,脂酰,CoA,HSCoA,脂酰肉碱,移位酶,肉碱,肉毒碱转酰基酶,脂酰,CoA,HSCoA,氧化,C、,脂酰,CoA,的,-,氧化,降解,经过,脱氢,(,FADH,2,)、,水合,、,脱氢,(,NADH+H,+,)、,硫解四步,反应,，,完成一次,-,氧化,，生成,一个乙酰,CoA,、,一个,FADH,2,)、,和,一个,NADH+H,+,。,乙酰,SC,O,A,脂肪酸的,氧化,根据反应方程：,脂肪酸的,碳原子被氧化,（形成羰基）,，该处的共价键断开，分解出一个,乙酰,SCoA,。,ATP,H,2,O+2,HSCoA,AMP+,PPi,FADH,2,+,NADH+H,+,脂酰,SC,O,A,a.,脱氢,FAD,FADH,2,脱氢酶,b.,水化（或水合）,HOH,水化酶,-,羟,脂酰,CoA,c.,脱氢,脱氢酶,-,酮,脂酰,CoA,NADH,+,NADH+H,+,-,烯,脂酰,CoA,脂肪酸的,氧化,d.,硫解,H,SCoA,+,乙酰,CoA,少二碳原子的脂酰,CoA,氧化,乙酰,CoA,？,进入,三羧酸循环彻底氧化！,或,进入,乙醛酸循环,脂酰基团,C,H,3,C,O,C,O,O,H,N,A,D,+,N,A,D,H,+,H,+,C,o,A,S,H,C,O,2,C,H,3,C,O,S,C,o,A,O,C,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,C,(,O,H,),C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,C,H,C,O,O,H,C,H,(,O,H,),C,O,O,H,N,A,D,(,P,),N,A,D,(,P,),H,+,H,C,H,2,C,O,O,H,C,H,C,O,O,H,C,O,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,C,O,O,H,N,A,D,H,+,H,N,A,D,N,A,D,H,+,H,+,+,C,O,S,C,o,A,C,H,2,C,H,2,C,O,O,H,G,D,P,+,P,i,G,T,P,C,o,A,S,H,H,2,O,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,F,A,D,H,2,F,A,D,C,H,C,O,O,H,C,H,C,O,O,H,H,O,C,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,H,+,N,A,D,+,C,O,2,+,+,C,o,A,S,H,H,2,O,C,o,A,S,H,C,O,2,丙酮酸,乙酰,CoA,(2),(,1,),(7),(8),(9),(10),(5),(,6,),(3),(4),草酰琥珀酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,L-,苹果酸,草酰乙酸,H O,2,三羧酸循环,乙醛酸循环,异柠檬酸,柠檬酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,三羧酸循环,乙酰,CoA,乙醛酸,乙酰,CoA,CoASH,例如,软脂酸,经,7,次,-,氧化，可完全降解成,8,个乙酰,CoA,、,7,分子的,FADH,2,、,7,分子的,NADH+H,+,。,净生成,812+7(2+3),2=129,个,ATP,每活化一分子的脂肪酸需要,2,分子的,ATP,。,一分子脂肪酸彻底氧化生成多少,ATP?,软脂酸彻底氧化的总方程,产能效率,以软脂酸为例,C,16,H,32,O,2,？,次,氧化彻底转化,8,乙酰,CoA,+7FADH,2,+7NADH+7H,+,当：,乙酰,CoA,及脱下的氢经过,三羧酸循环,、,氧化磷酸化,彻底氧化,C,16,H,32,O,2,16,CO,2,+,16,H,2,O+,131,ATP,G=,-,2340Kcal/mol,ATP,净产率,131-2（活化消耗,1,2）=129,获能效率,（1297.3）/2340=40%,单位重量,脂肪酸,转化的,ATP,储能（,kcal/,kg,),=,2.3,糖,？,脂肪酸中,H,含量高,7,3、脂肪酸的其它氧化途径,1),-,氧化仅存在于植物组织、动物的脑和神经细胞的微粒体中。,2),-,氧化,脂肪酸的其他氧化途径,1.,氧化,O,2,O,2,+,CO,2,主要是带支链的脂肪酸或奇数脂肪酸或过长的脂肪酸，机理不清。,2.,氧化,O,2,氧化,+,氧化,快速双向,氧化,特殊微生物具有的途径,单氧酶,脱氢酶、单,氧酶,2、,饱和奇碳脂肪酸的,-,氧化降解,与饱和偶碳脂肪酸的,-,氧化降解过程基本相同，只是最后产生的,丙酰,CoA,的,去路不同,。,4,、不饱和脂肪酸的氧化,不饱和脂肪酸的,-,氧化降解过程与饱和脂肪酸的,-,氧化降解过程基本相同，只是因为不饱和脂肪酸分子中含有顺式结构的双键，所以在氧化过程需要有另外的酶参加,(3-,顺,-2-,反烯脂酰,CoA,异构酶,),。,不饱和脂肪酸,3,HSCoA,3,CH,3,COSCoA,-,烯,脂酰,CoA,异构化酶,-,烯,脂酰,CoA,氧化,氧化,SCoA,四、酮体（,Ketone,bodies,）,的代谢,酮体是脂肪在肝脏中氧化产生的,乙酰乙酸、,-,羟丁酸和丙酮,的总称。,(1),酮体的合成,(2),酮体的分解,酮体是肝输出能源的一种形式，是肌、脑组织的重要能源之一。,肝脏具有活性较强的酮体合成酶，,但缺乏利用酮体的酶系,糖尿病人,以脂代谢维生,呼出的气体一股,甜味,血内含有大量,丙酮,。,？,酮体的生成和利用,特殊的酶,部分,CH,3,COSCoA+CH,3,COSCoA,CH,3,COCH,2,COSCoA,HSCoA,乙酰乙酰,CoA,直接或间接,CH,3,CO,CH,2,COOH,HSCoA,1,乙酰乙酸,脱羧,CO,2,CH,3,CO,CH,3,加氢,NAD,+,NADH,+,+,H,+,CH,3,C,H,CH,2,COOH,O,H,2,丙酮,3,-,羟丁酸,硫解酶,(,乙酰硫解酶,),(HMG-,CoA,合成酶,),(HMG-,CoA,裂解酶,),(-,羟丁酸脱氢酶,),酮体的合成途径,(乙酰乙酰-,CoA,),-,羟-,-,甲基戊二酸单酰,CoA,(HMG-,CoA,),(乙酰乙酸),(,丙酮,),(,-,羟丁酸),(乙酰硫解酶,),(,HMG-,CoA,合成酶),(,HMG-,CoA,裂解酶,),(,-,羟丁酸脱氢酶),部分丙酮在一系列酶的作用下转变为丙酮酸和乳酸，进而异生成糖。,-,羟丁酸的进一步降解,外源油脂的分解,脂肪酸,的来源,内源体内利用糖、氨基酸碳链,分解产生的乙酰,CoA,自身合成。,第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成,脂肪酸的生物合成,分解：脱氢 水化 脱氢 硫酯解,合成,：缩合 加氢 脱水 加氢,部位,细胞质,途径和位置均大不相同,位置不同,互不影响,一、脂肪酸合成的主要途径,(1)非线粒体酶系合成途径,即胞浆酶系合成饱和脂肪酸途径。该途径的终产物是软脂酸，故又称为软脂酸合成途径，它是脂肪酸合成的主要途径。,(,2)线粒体酶系合成途径,又称饱和脂肪酸碳链延长途径,1,、非线粒体酶系合成饱和脂肪酸途径,1),软脂酸合成酶系,该酶是由,7,个酶组成的多酶反应体系，核心成分是,酰基载体蛋白,(,ACP,),，,其余,6,个酶分子按顺序排列在,ACP,的周围。,2)脂肪酸合成原料的准备,(1)乙酰辅酶,A,的跨膜运输,饱和脂肪酸的合成是在细胞浆中进行的，而,脂肪酸合成的原料,乙酰辅酶,A,是由脂肪酸的,-,氧化或丙酮酸脱羧而来，这两个过程都是在线粒体中进行的。,由于,乙酰辅酶,A,不能自由穿过线粒体膜,进入胞浆，因此，需要相应的运送机制将乙酰辅酶,A,转运到细胞浆中。,细胞质,脂肪酸合成,乙酰,CoA,脂肪酸分解,A.,转运,A.,转运,脂酰,CoA,溶解差，难以逾越,外,膜,水腔,内,膜,乙酰,CoA,乙酰,CoA,线粒体内膜,线粒体基质,三羧酸载体,乙酰,CoA,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,草酰乙酸,ATP，,CoASH,柠檬酸裂解酶,ADP+Pi,NADH,苹果酸脱氢酶,NAD,+,苹果酸,丙酮酸,NADP,+,NADPH,CO,2,乙酰,CoA,脂肪酸合成,丙酮酸,羧化,三羧酸循环,腔+外膜+细胞质,糖代谢产物,(2),乙酰辅酶,A,的羧化,乙酰辅酶,A,作为原料参加脂肪酸合成之前必须羧化成,丙二酸单酰,CoA,。,催化该反应的,乙酰辅,酶,A,羧化酶,，,其辅基是生物素,，该酶包括三个亚基：,生物素羧基载体蛋白,(BCCP),、,生物素羧化酶,(BC),羧基转移酶,(CT),。,乙酰辅酶,A,羧化酶是脂肪酸合成途径中的一个调节酶。控制生物素的量可改变细胞膜的通透性,软脂酸合成多酶复合体催化合成软脂酸时，,需要,乙酰辅酶,A,或其它,短链的脂酰辅酶,A,作为,引物,，,在引物的羧基上每次加长一个二碳单位,(-C-C-),，,引物最终成为合成的脂肪酸的甲基末端。,二碳单位的供体不是乙酰辅酶,A,，,而是丙二酸单酰辅酶,A,。,？,羧化,连接载体蛋白,（,连接一羧基,COOH,）,+,CO,2,乙酰,CoA,羧化酶,ATP Mn,2+,生物素,丙二酸单酰,CoA,？,辅酶,合成酶复合体,酶,载体蛋白（简写,ACP,）,中间产物,产物脂肪酸,腺呤,酰基载体蛋白（,ACP）,辅酶,A（,CoA,）,(,酰基载体),作用：,“,吊运,”,中间产物在各酶活性中心间传递反应。,乙酰,CoA,1,1,ACP,转酰酶,HSCoA,3,3,合成酶,SH,3,合成酶,S,乙酰,丙二酸单酰,CoA,乙酰,乙酰,+,D.,合成脂酰乙酰,ACP,2,2,丙二酸单酰,CoA,ACP,转酰酶,2,丙二酸单酰,乙酰,ACP,3,酮脂酰,ACP,合成酶,2,3,S,乙酰,丙二酸单酰,3,合成酶,CO,2,乙酰乙酰,ACP,4,酮脂酰,ACP,还原酶,4C,活性中心,NADPH(H,+,),NADPH,+,CH,3,C,CH,2,C,ACP,CH,3,C,H,CH,2,C,ACP,O,H,羟丁脂酰,ACP,（4,C,酮脂酰）,（4,C,羟脂酰）,E.,完成一轮合成,5,酮脂酰,ACP,合成酶,酮脂酰,ACP,还原酶,6,烯,脂酰,ACP,还原酶,CH,3,C,H,CH,2,C,ACP,O,H,CH,3,C,H=,CHC,ACP,H,2,O,4C,5,羟,脂酰,ACP,脱水酶,CH,3,C,H,2,CH,2,C,ACP,NADPH(H,+,),NADPH,+,？,1,3,2,5,4,6,一圈碳链增加,2,C,烯,丁脂酰,ACP,（4,C,烯,脂酰）,（4,C,脂酰）,6,3,合成酶,2,4,5,还原酶,脱水酶,还原酶,转移酶,3酮脂酰,ACP,合成酶,4C,4C,6C,6C,6C,4C6C,3C,4C,CO,2,6C,6C8C,16,C,硫酯酶,软脂酸,+,ACP,软脂酸,分解,与,合成,代谢的区别,区 别 点,脂 酸 氧 化,脂 酸 合 成,1.细胞中的部位,细胞质,线粒体,2.酰基载体,ACP,CoA,3.二碳单元参加或断裂的形式,丙二酸单酰,CoA,乙酰,CoA,4.电子供体或受体,NADPH,FAD，,NAD,5.酶系,7,种酶，复合体,4,种酶,6.能量变化,消耗7个,ATP,及14个,NADPH,产生129个,ATP,3),软脂酸合成的反应历程,经过,7,次循环，即可生成,16,个碳的软脂酸。,总反应式,8,乙酰辅酶,A+14 NADPH,2,+7 ATP+H,2,O,软脂酸,+8,辅酶,A+14NADP,+,+7ADP+7 P,i,2,、线粒体酶系合成途径,-,饱和脂肪酸碳链延长途径,线粒体、内质网和微粒体都有能使短链饱和脂肪酸的碳链延长的酶系。,它们与软脂酸合成酶系有几点不同,(1),它是以,乙酰辅酶,A,为单体,(,二碳单位的供体,),，而不是,丙二酸单酰,-,CoA,。,(2)-,酮脂酰,CoA,还原反应是以,NADH+H,+,提供还原力，而不是,NADPH,2,。,(3),反应过程中的各种酰基都是以,COA-SH,为,载体，而不是,ACP-SH,。,该反应体系类似于,-,氧化的逆反应，但又不完全相同，,-,氧化的脂酰,-COA,脱氢酶是,以,FAD,为辅基的,，而,脂肪酸的碳链延长反应是以,NADPH,2,作为烯脂酰,-COA,还原酶的辅酶,。,在非线粒体途径，,该酶是以,NADPH+H+,为辅酶的,在,-,氧化中，,脂酰,CoA,脱氢,酶是以,FAD,为,辅酶的,碳链的加长,比软脂酸碳链更长的脂肪酸在,线粒体,或,微粒体,中完成操作,硬脂酸等的合成,通过,肉碱,载运。,软脂酰,CoA,乙酰,CoA,HSCoA,缩合酶,C18,酮,脂酰,CoA,还原酶,脱水酶,还原酶,C18,脂酰,CoA,硬脂酸,同样方式延长至,C22、C24,等,？,3、不饱和脂肪酸的合成,(1)单烯不饱和脂肪酸的合成,9,-,单烯不饱和脂肪酸是,通过脱饱和的酶复合物,催化饱和脂肪酸脱饱和作用而生成。,这是一个氧化脱氢过程，该途径一般是在脂肪酸的第9、10位碳上脱氢，形成,9,-,单烯不饱和脂肪酸。,在哺乳动物体内，引入双键的氧化反应需要一个由两种酶和一个细胞色素组成的电子传递体系参与。,但哺乳动物体内缺少能在,C9,以外引进双键的酶，因此亚油酸和亚麻酸必需由食物供给。,不饱和脂肪酸的合成,各种生物不尽相同。,A.,高等动物的,脂肪组织和肝组织-,共氧化,FADH,2,FAD,NADH,+,H,+,NAD,+,NADH,细胞色素,b5-,还原酶,Fe,2+,细胞色素,b5,Fe,3+,Fe,3+,去饱和酶,Fe,2+,不饱和脂酰,CoA,饱和脂酰,CoA,2H,+,2H,2,O,+,O,2,B.,植物和低等好氧生物-,共氧化,NADPH,2e-,黄素蛋白,2e-,铁硫蛋白,2e-,酶-,O,2,O,2,酶,饱和脂酰,CoA,不饱和脂酰,CoA,2H,2,O,2H,+,不饱和脂肪酸,植物和微生物可利用与单烯脂酸类似的方法合成,多烯脂酸（,必需脂肪酸）,，动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取。,(,2),-,氧化、脱水途径,二、甘油三酯的合成,脂酰辅酶,A,和,L-,磷酸甘油,是合成甘油三酯的前体物质。,(1)L-,磷酸甘油的来源,脂肪的合成,1.,活化,+,ATP,甘油激酶,P,+,ADP,甘油,3-,磷酸甘油,脂肪酸,+,HSCoA,脂肪酸硫激酶,RCOSCoA,脂酰,CoA,(2),脂酰辅酶,A,的合成,植物、微生物,多酶复合体系合成的脂肪酸是以脂酰辅酶,A,的形式释放到细胞液中的，它可直接用于合成甘油三酯,(,脂肪,),。,其他来源的脂肪酸需要由脂酰辅酶,A,合成酶催化生成脂酰辅酶,A,R-COOH+,CoA,-SH+ATP,脂酰辅酶,A,合成酶,RCO,SCoA,+AMP+,Ppi,(3),甘油三酯的合成,三、磷脂的合成,促进了生物膜的不断更新、修复、调整。,1.,分解（水解脂肪酸氧化）,2.,合成代谢,磷脂的代谢,高等动植物活化胆碱,HO,(CH,2,),2,N,(CH,3,),2,OH,胆碱,激酶,ATP,ADP,磷酸胆碱,CTP,PPi,CTP,转移酶,CDP,胆碱,(CH,2,),2,N,(CH,3,),2,OH,P,(CH,2,),2,N,(CH,3,),2,OH,CDP,转移酶,甘油二酯,卵磷脂+,CMP,微生物活化磷脂酸,P,CTP,PPi,CTP,转移酶,CDP,磷脂酸,CDP,甘油二酯,转移酶,胆碱,卵磷脂+,CMP,四、胆固醇的代谢,机体中的胆固醇来源于食物和生物合成。,肝脏是胆固醇合成的主要场所,，占全身合成总量的,3/4,以上。,1,、胆固醇的生物合成,胆固醇的生物合成是从乙酰辅酶,A,缩合开始，乙酸、,乙酰辅酶,A,及其前体都可转变成胆固醇。,2,、胆固醇的降解和转化,胆固醇可转变成各种生理活性物质,五、脂代谢与糖代谢之间的关系,连接点是乙酰辅酶,A,和磷酸二羟丙酮,血脂与血浆脂蛋白的结构与分类,1,、血脂,指血浆中所含的脂质，包括：,甘油三酯：,55,100mg/100ml,磷脂：以卵磷脂为主（,70,），,110,210mg/100ml,胆固醇及其酯：醇型胆固醇占,1/3,，酯型占,2/3,，,130,250,。,游离脂肪酸,:6,16mg/100ml,2,、,血浆脂蛋白的结构,（,1,）脂蛋白的结构,表面：磷脂、胆固醇、膜蛋白内部：甘油三酯、胆固醇酯,血浆脂蛋白的结构模型,（,2,）脂蛋白的分类,由于不同的血浆脂蛋白所含脂类的种类、数量以及载脂蛋白的质量不同，表现出密度、颗粒大小、电荷、电泳行为荷免疫原性不同，因此可利用电泳或超速离心的方法将其分开。,利用电泳可分为：乳糜微粒（,CM,）、,、前,和,脂蛋白。,利用密度梯度超速离心技术，血浆脂蛋白可分为四类：,乳糜微粒（,CM,）,极,低密度脂蛋白（,VLDL,）,低密度脂蛋白（,LDL,）,高密度脂蛋白（,HDL,）,（,3,）载脂蛋白,二、血浆脂蛋白的主要功能,1,、乳糜微粒（,CM,）,在小肠粘膜上皮细胞中将食物中消化吸收得脂类分解物重新合成脂肪，然后与内质网上合成得蛋白质、磷脂、胆固醇等形成,CM,。,其特点：含有大量脂肪（,90,），而蛋白质含量很少,CM,中的脂肪来自食物，它是,外源性脂肪的主要运输形式,2,、极低密度脂蛋白（,VLDL,）,由肝实质细胞合成。,其合成过程与小肠粘膜上皮细胞合成,CM,的过程基本类似。,主要成分也是脂肪，但磷脂和胆固醇的含量比,CM,多。,VLDL,的脂肪由糖在肝脏中转化而来，也可以由脂肪动员而来，它是,内源性脂肪的主要运输形式。,3,、,低密度脂蛋白（,LDL,）,它是血液中,VLDL,在清除过程中水解掉部分脂肪和少量蛋白质的残余部分。,DLD,中脂肪含量少，而磷脂和胆固醇的含量相对增高。,它的主要功能是运输胆固醇。,4,、,高密度脂蛋白（,HDL,）,主要在肝脏中生成而分泌出来，最初在细胞内由蛋白质结合部分磷脂及胆固醇而形成。其密度大于,1.2,，在酶的作用下。其中的胆固醇转变为胆固醇酯，而称,HDL,。,HDL,除蛋白质含量最多外，磷脂（,30,）和胆固醇（约,20,）的含量也高。,HDL,担负着转运胆固醇和磷脂的作用，,HDL,的作用与,LDL,基本相反。它是机体胆固醇的清扫机，,负责将胆固醇运送到肝脏代谢。,食物脂肪,乳糜微粒,脂肪组织,（贮存脂肪）,脂蛋白,脂肪酸清蛋白,肝 脏,脂蛋白,各,组织,（氧化利用）,糖,动员,贮存,贮存,转化、贮存,消化,吸收,