第九脂肪代谢.ppt

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1、第九章 脂代谢,本章主要内容 了解脂类的酶促水解 掌握脂肪的分解代谢 （主要脂肪酸的氧化） 掌握脂肪的从头合成,脂 类,脂质是脂肪和类脂的总称。 脂肪又称为储存脂质，是高等动植物储存于组织细胞内的重要能源； 人体所需能量的40%左右来自F 类脂是构成机体组织的结构成分。,氧化放能的比较,1g脂肪 38.9KJ 1g糖 17.15KJ 1g蛋白质 23.43KJ,第一节 概述,一、脂类水解 动植物、微生物（主要是真菌）体内都有不同种类的脂类水解酶（如动物小肠中来自胰腺的胰脂酶）。,脂类水解的主要酶类：,主要水解脂肪酸与一元醇构成的酯。,各类脂酶的水解情况,酯酶：主要水解脂肪酸与一元醇构成的酯。

2、R1COOR2 + H2OR1COOH + R2OH,脂肪酶（有两类）,-脂酶,-脂酶,-脂酶,磷脂酶D,磷脂酶,二、脂肪吸收和转运 （人和动物在小肠粘膜细胞）,脂肪吸收的三种形态： 完全水解甘油和脂肪酸 不完全水解单酰甘油、二酰甘油、甘油和脂肪酸 完全不水解经胆汁乳化为脂肪微粒,甘油三脂,乳糜微粒,高密度脂蛋白(HDL),低密度脂蛋白(LDL),极低密度脂蛋白(VLDL),乳糜微粒(CM),组织和 器官,血 液 系 统,水解、氧化,储存（肝脂）,长链脂酸 的吸收和转运,（膜外）,（膜内）,亲水性,三、油脂中间代谢概况,由食物中消化 吸收的脂类,糖类,氨基酸,血脂,分泌（肠道、皮肤）,肝脂,脱

3、饱和、 碳链加长或缩短,磷脂,氧化 生能,氧化生能,第二节 脂肪的代谢,活化脱氢糖代谢彻底氧化,包括甘油和脂肪酸的代谢,一、脂肪的分解代谢（先酶解为甘油和脂酸）,1、甘油的分解,乙酰COA,2.脂肪酸分解（氧化）,为什么叫氧化？ 氧化发生在 脂肪酸的碳原子 氧化被氧化形成羰基，该处的共价键断开，分解出一个乙酰CoA。 部位原核生物细胞质、各种真核生物线粒体基质内,AMP+PPi FADH2 + NADH + H+,脂酰COA,具体过程,1.饱和脂肪酸,活化,水化,脱氢,硫酯解,乙酰CoA,脱氢,转运,细胞质,线粒体基质,产物,A.活化,+,+,ATP,H2O,脂酰-CoA 高能化合物,AMP

4、+ PPi,消耗2高能键,C4C10脂肪酸直接穿越，线粒体内活化 C12的脂肪酸在细胞质中活化，转运入线粒体基质中,B.转运进入线粒体基质中,为什么需要转运过程？ 脂酰-CoA不能自由通过线粒体膜。,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 肉毒碱,脂酰肉碱,肉毒碱转酰基酶,线粒体内膜,脂酰肉碱,移位酶,肉碱,肉毒碱转酰基酶,脂酰CoA,HSCoA,氧化,C. 氧化 a.脱氢,FAD FADH2,脱氢酶,b.水化（或水合）,HOH, ,水化酶,-羟脂酰CoA,c.脱氢,-酮脂酰CoA,NADH+ NADH + H+,-烯脂酰CoA,D.硫

5、解,H SCoA,+,乙酰CoA,重复氧化,乙酰CoA,？,进入三羧酸循环彻底氧化！ 或进入乙醛酸循环,脂肪酸-氧化要点,（1）脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗一个ATP分子两个高能键且活化场所在细胞质中 （2）除脂酰CoA合成酶，其余所有酶都属于线粒体酶 (3)脂酰COA需要肉毒碱转运到线粒体中 （4）-氧化作用包括氧化（脱氢）、水化、再氧化（脱氢）、硫解重复步骤。,脂肪酸-氧化作用,D、产能效率,以软脂酸为例,C16H32O2,？次氧化彻底转化,8乙酰CoA +7FADH2 +7NADH +7H+,C16H32O2,16CO2 +16H2O+106ATP,净产ATP： 108-2=106,

6、获能效率,（1067.3）/2340=33%,7,彻底氧化时产ATP： 8乙酰CoA 8 10=80 7FADH2 7 1.5=10.5 7NADH 7 2.5=17.5,G=-2340Kcal/mol,（活化脂肪酸消耗）,乙酰COA 3NADH+FADH2+GTP 产生ATP:32.51.51=10ATP,TCA,2.不饱和脂肪酸的氧化,3HSCoA 3CH3COSCoA,顺- 3 -烯脂酰CoA,异构化酶,反- 2-烯脂酰CoA,氧化,3、脂肪酸的其他氧化途径,.氧化,O2,O2,+ CO2,主要是带支链的或奇数或过长的脂肪酸，机理不清。,.氧化,O2,氧化,+ 氧化,特殊微生物具有的途径

7、,加单氧酶,加单氧酶,石油中的脂肪烃先被微生物氧化为脂肪酸,进一步通过脂肪酸氧化途径被降解。,1乙酰乙酸,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。,？,4、酮体的生成和利用,特殊的酶,部分CH3COSCoA + CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,HSCoA,乙酰乙酰CoA,直接或间接,CH3COCH2 COOH,HSCoA,CH3COCH3,2丙酮,3-羟丁酸,硫解酶,是脂在肝氧化的正常产物,注意： 肝并不能降解（利用）酮体产能（缺酶），由血液传递给其它组织利用。但积累过多会形成酮尿或酮血，又由于乙酰乙酸、-羟丁酸为酸性，酮血病人有酸中毒的危险。,三 、脂肪的

8、合成,1、脂肪酸的生物合成,部位细胞质,途径和位置均大不相同,位置不同互不影响,脂肪酸的合成原料是什么？,同位素 示踪实验,CD313COOH,喂鼠实验,肝脏脂酸 分子 分析,CD313CH2 CD213CH2 CD213COOH,结果,乙酸可合成脂酸,乙酰CoA是合成的前体,饱和脂酸的两种合成途径 非线粒体途径（胞液全合成途径） 饱和脂酸碳链延伸途径（线粒体、粗面内质网加工途径） 非线粒体途径：,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,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

9、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,CO2,乙酰CoA,脂肪酸合成,丙酮酸,糖异生,三羧酸循环,腔+外膜+细胞质,提问：为什么糖吃多了会发胖呢？,？,B.羧化（丙二酸单酰CoA）,C.与载体蛋白结合,+,CO2,乙酰CoA羧化酶,ATP Mn2+ 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）,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 转酰酶,HSCoA,3,丙二酸单酰

10、CoA,+,D.合成脂酰乙酰ACP,2,2转丙酰酶,2,3,合成酶,CO2,乙酰乙酰ACP,4C,活性中心,NADPH(H+),NADPH+,CH3CCH2CACP,羟丁脂酰ACP,（4C酮脂酰）,（4C羟脂酰）,E.完成一轮合成,5,CH3CH=CHCACP,H2O,4C,CH3CH2CH2CACP,NADPH(H+),NADPH+,？,1,3,2,5,4,6,一圈碳链增加2C,烯丁脂酰ACP,（4C烯脂酰）,（4C脂酰）,3酮脂酰ACP合成酶,4C6C,6C8C,16C,硫酯酶,软脂酸 + ACP,脂酸合成的化学途径：,丙二酸单酰CoA的形成： 乙酰CoA + CO2丙二酸单酰CoA,乙酰

11、CoA羧化酶,底物与酰基载体蛋白（ACP）结合,缩合：乙酰-S-ACP +丙二酸单酰-S-ACP合成酶乙酰乙酰-S-ACP + CO2,CH3CCH2CACP,还原,NADPH(H+),CH3CH=CHCACP,脱水,还原,CH3CH2CH2CACP,新一轮 合成,NADPH(H+),脂肪酸生物合成时，真正需要的加合物是丙二酸单酰CoA。 合成1分子软质酸（16：0） ，所需的8个二碳单位中，只有1个是以乙酰CoA形式，而其他7个均丙二酸单酰CoA形式。,脂肪酸从头合成的特点：,(1) 每一循环使碳链延长两个碳原子，例如由乙酰基生成丁酰基。 (2) CO2的参入是为了缩合反应顺利进行。 (3)

12、 由糖酵解提供羧化反应中所消耗的ATP。 (4) 这是一个还原过程，碳链每延长两个碳原子，经两次还原，消耗了2NADPH。 (5)ACP作用是传递酰基 (6)终产物是含16个碳的软脂酸，因为-酮脂酰-ACP合成酶对软脂酰-ACP无活性，所以碳链不能继续延长。 试验证实脂肪酸合成需要的NADPH的60%是由磷酸戊糖途径提供,脂肪酸的氧化作用与FA的合成过程比较：,氧化 从头合成 1、场所 线粒体 细胞质 2、酰基载体 HSCoA HSACP 3、过程 活化（消耗两个高能键） 转酰基 脱氢烯脂酰COA 缩合酮脂酰ACP 水合羟脂酰COA 还原羟脂酰ACP 脱氢酮脂酰COA 脱水烯脂酰ACP 硫解少

13、两个C的脂酰COA 还原多两个C脂酰ACP,4、辅酶： 第一次FAD NADPHH+ 第二次NAD+ 5、反应方向 COOHCH3 CH3COOH 6、CO2参与 不需 需要 7、ATP 产生 消耗 8、转运系统 肉毒碱 柠檬酸 9、反应酶系不同 脱氢E、水合E、 合成E、还原E、脱水E 硫解E 由以上比较可知，FA的分解不是FA合成的简单逆转。,碳链的延伸（加工）途径,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,同方式延长至C22、C24等,

14、？,微粒体延长系统是与脂肪酸从头合成酶复合物相类似的多酶复合物。它利用丙二酰辅酶A加长碳链，还原过程需NADPH供氢，中间过程与软脂酸合成系统相似，但没有以ACP为核心的多酶复合体系,2.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,EFADH2,EFAD,Fe2+,细胞色素b5,Fe3+,Fe3+,去饱和酶,Fe2+,不饱和脂酰CoA,饱和脂酰CoA,2H2O,+O2,B. 植物和低等好氧生物-共氧化,不饱和脂肪酸,CH3（CH2）7-CH=CH-（CH2）7-COOH,CH3（CH2）16-COOH,912二烯酸,加 氧 酶,再脱氢,硬脂酸,油酸,亚油酸,

15、12 15的脱氢（多烯酸的形成）只有植物、微生物能进行。 哺乳动物由于缺乏相关酶只能从食物中获取多烯酸（必需脂肪酸）。,人体内含有的不饱和脂肪酸主要有: 棕榈油酸（16C，9）、油酸（18C， 9）、亚油酸（18C， 9,12 ）、亚麻酸（18C， 9,12,15）以及花生四烯酸（20C， 6,9,12,15 ）等。 单不饱和FA可由饱和FA脱氢产生,人体自己合成。 亚油酸C 和亚麻酸C 是哺乳动物体内的必需脂肪酸自身不能合成，只能由食物获得。 （因为体内缺乏催化C9以后的碳原子引入双键的酶）,必需脂肪酸,2、甘油的合成,磷酸二羟丙酮NADHL-pi-甘油,葡萄糖,酵 解,丙酮酸,糖 异 生,

16、氨基酸,3脂肪的合成,1.活化,+,ATP,甘油激酶,+,ADP,甘油,3-磷酸甘油,脂肪酸,+ HSCoA,脂肪酸硫激酶,RCOSCoA 脂酰CoA,脂肪,2.合成,R1COSCoA,HSCoA,转酰酶,R2COSCoA,HSCoA,转酰酶,？,磷脂酸酶,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,第三节 磷脂代谢和固醇代谢,第四节 脂质代谢在工业上的应用,目前主要限于对脂肪酶的应用，代谢途径的利用还很少。,一、在食品工业中的应用,1、脂酶水解食品中的脂肪产生一系列短碳链的脂肪酸、醛等，从而影响食品的风味，也是乳制品酸败的主要原因。,2、脂酶（微生物）催化的酯交换生产新酯类产品的一种手段,三、 石油开采和处理石油污染 1、 石油开采（二、三次采油） 利用微生物产生表面活性剂黄原胶（多糖）等； 利用微生物分解烷烃、石蜡，使石油增产（可达50%） 2、 处理石油污染 利用基因工程技术“超级细菌”分解原油多种成分低分子有机物,