糖代谢脂肪酸分解.ppt

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1、第六章 脂代谢,Chapter 6 LIPID METABOLISM,重点掌握脂肪酸-氧化过程和部位，参与反应的酶、辅基和辅酶 会计算饱和、不饱和脂肪酸经氧化，柠檬酸循环和氧化磷酸化彻底氧化为CO2和水所产生的能量 掌握酮体的定义、生成和利用部位;了解其生成过程及危害 了解脂肪酸合成部位和合成过程以及与脂肪酸分解过程的主要差别 了解甘油磷脂以及胆固醇生物合成的基本途径.,第六章 脂代谢,脂肪酸氧化的主要方式是-氧化（脂肪酸激活， 脂酰CoA转运， -氧化步骤:脱氢, 水合, 再脱氢, 硫解） 奇数碳脂肪酸的-氧化有丙酰CoA生成, 可代谢生成琥珀酰CoA，可生糖。偶数碳脂肪酸不能生糖。 酮体是

2、燃料分子（酮体在肝脏中合成，在肝外线粒体中氧化） 脂肪酸的合成是在细胞溶胶中进行的（乙酰CoA的转运，丙二酸单酰CoA的生成，脂肪酸合酶复合体催化的脂肪酸合成). 磷脂和三脂酰甘油的合成是通过共同途径合成的. 胆固醇是由细胞溶胶中的乙酰CoA合成的.,第六章 脂代谢,第六章 脂代谢,第一节 脂类的消化吸收和转运 第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成 第四节 磷脂代谢 第五节 鞘脂类代谢 第六节 胆固醇代谢 第七节 脂类代谢的调节 第八节 脂肪代谢紊乱,脂类（lipid）： 脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。 胆固醇(cholesterol,Ch) 胆固醇酯(cholester

3、yl ester,CE) 磷脂(phospholipid,PL) 糖脂(glycolipid,GL),概述,脂类的主要生理功能:,(一) 储能和氧化供能 (二) 生物膜的重要结构成分 (三) 参与代谢调控 (四) 形成脂锚钩,将蛋白质锚定在膜上,脂类的主要生理功能,(一) 储能和氧化供能,1g脂肪在体内彻底氧化供能约38kJ， 1g糖彻底氧化仅供能16.7kJ. 脂肪热值(caloric value)是糖和蛋白质的2.3倍。,脂肪组织储存脂肪,约占体重1020%.,合理饮食 脂肪氧化供能占2030%,空腹 脂肪氧化供能占50%以上,禁食13天 脂肪氧化供能占85%,饱食、少动 脂肪堆积，发胖,

4、(三) 参与代谢调控(激素,胞内信使),花生四烯酸,前列腺素等生物活性物质,磷脂酰肌醇,三磷酸肌醇、甘油二酯 （第二信使）,胆固醇,类固醇激素、Vit D3,(四) 形成脂锚钩,将蛋白质锚定在膜上, 是生物膜受体成分,(一) 脂类的消化 (二) 脂类的吸收 (三) 脂类转运和储存,第一节 脂类的消化吸收和转运,脂肪的消化和吸收主要在小肠中进行,胃脂肪酶,酸性食糜,(一 ) 脂类的消化：,胃：胃脂肪酶（gastric lipase） 胃酸 酸性食糜 小肠 刺激 胰脏 胰液（三种脂肪酶） 胆囊 胆汁（乳化） （1）胰脂肪酶(pancreatic lipase, 三脂酰甘油脂肪酶)： 在胰液中为酶原

5、，经肠中胆汁和辅（共）脂肪酶（colipase）作用成为活性形式。 甘油三酯 + H2O 胰脂肪酶 2-单脂酰甘油 + 游离脂肪酸 （2）酯酶：水解胆固醇酯（胆固醇酯酶），单酰甘油，维生素A的酯。 （3）磷脂酶A2：水解磷脂，产生溶血磷脂和脂肪酸。,(二) 脂类的吸收,中、短链脂肪酸或甘油 小肠粘膜细胞肝门静脉入血 甘油单酯和长链脂肪酸小肠粘膜细胞 重新合成甘油三酯 磷脂或胆固醇等 + 载脂蛋白 乳糜微粒(CM) 淋巴系统 血液循环 甘油三酯被消化 残余乳糜微粒（富含胆固醇酯） 肝脏吸收 乳糜微粒：合成于小肠上皮细胞中，是运输外源性甘油三酯和胆固醇酯的主要形式,(三) 脂类转运和储存,被吸收的

6、甘油、脂肪酸 、 重新合成 磷脂、胆固醇等 内源性脂类 储存 载脂蛋白 不同密度脂蛋白 转运 进入细胞 脂肪酸运输 在血液中与清蛋白结合，可被心肌等直接利用 内源性脂肪的主要运输形式极低密度脂蛋白(VLDL) VLDL合成于肝脏内质网，随着其中甘油三酯的消化 中间密度脂蛋白（IDL) 低密度脂蛋白（LDL） LDL是转运肝脏合成内源性胆固醇的主要形式 受体介导内吞形式吸收 高密度脂蛋白(HDL)：搜集、清除血中胆固醇 新生HDL由肝、小肠合成，吸收血液中 CM或VLDL释放的胆固醇、磷脂、甘油三酯等后, 形成HDL（含50%蛋白），至肝清除,课后复习,(一) 脂肪的动员甘油三酯的水解 (二)

7、饱和脂肪酸的-氧化作用 (三) 不饱和脂肪酸的氧化 (四) 奇数碳链脂肪酸的氧化 (五) 脂肪酸的其他氧化途径,第二节 脂肪的分解代谢,(一) 脂肪的动员甘油三酯的水解,脂肪的动员（fat mobilization） ：储存于脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸(FFA)和甘油，并释放入血供其他组织氧化利用的过程。,激素敏感脂肪酶(HSL): 甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活 性受多种激素调节，故称激素敏感脂肪酶。,脂解激素：促进脂肪动员的激素。肾上腺素、胰 高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素。,抗脂解激素：抑制脂肪动员的激素。胰岛素、 前列腺素E1。,脂滴包被蛋白,1. 甘油三

8、酯的水解: CH2OOCR1 CH2OOCR1 R2COO-CH + H2O 脂肪酶 R2COO-CH CH2OOCR3 R3COOH CH2OH （甘油三酯） （甘油二酯） CH2OH CH2OH 甘油二酯脂肪酶 R2COO-CH 甘油单酯脂肪酶 HO-CH R1COOH CH2OH R2COOH CH2OH （甘油单酯） （甘油）,(一) 脂肪动员与脂肪酸运输,2. 甘油的代谢：,CH2OH （glycerokinase） CH2OH HO-CH 甘油激酶 HO-CH CH2OH ATP ADP CH2O PO32- （甘油） （3 - P-甘油） CH2OH 磷酸甘油脱氢酶 O = C

9、NAD+ NADH+H+ CH2O PO32- （二羟丙酮磷酸） 二羟丙酮磷酸（DHAP）走向: （1）进入EMP和TCA循环，氧化为CO2和H2O （2）沿着逆反应重新生成甘油 （3）经糖异生作用合成葡萄糖,(一) 脂肪动员与脂肪酸运输,(二) 饱和脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸的活化 脂肪酸-氧化作用的步骤 脂肪酸-氧化的要点 还原型辅酶进入电子传递链 5 脂肪酸-氧化过程中的能量贮存,饱和脂肪酸的-氧化作用：,脂酸-氧化是脂酰CoA进入线粒体基质后， 经脂酸-氧化酶系的催化作用，在脂酰基-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢和硫解4步连续反应,使脂酰基在与-碳原子间断裂，生成1分子乙酰CoA和

10、少2个碳原子的脂酰CoA的过程.,饱和脂酸的-氧化:,主要在肝和肌细胞线粒体基质中进行。,-氧化作用的试验证据, 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。,课后复习,1 脂肪酸的活化：脂肪酸脂酰-CoA,细胞溶胶,脂酰CoA合成酶,脂酰CoA合成酶,1 脂肪酸的活化： 仅需一次活化，但消耗1个ATP分子中的两个高能键 RCOOH + HS CoA 脂酰CoA合成酶 RCO-SCoA （脂肪酸） ATP AMP+PPi （脂酰-CoA） 脂酰CoA 合成酶催化，该酶分布在细胞溶胶、线粒体外膜或内质网膜上，活化后形成的中、短链脂酰CoA可直接透过

11、线粒体内膜；而长链脂酰CoA必须通过肉碱(carnitine) 的载体作用转运至线粒体基质中。,脂酰-CoA通过肉碱转移系统进入线粒体,肉碱-脂酰转移酶I （CAT-I）,肉碱-脂酰转移酶II（ CAT-ll）,肉碱/脂酰肉碱移位酶,acyl-carnitine/carnitine transporter,此转移过程为脂肪酸 -氧化的限速步骤，CAT-I是限速酶，丙二酸单酰CoA是强烈的竞争性抑制剂。饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时，CAT-I活性增强。,(肉毒碱或肉碱， carnitine，L-羟-三甲氨基丁酸),2 脂肪酸-氧化作用的步骤,脂肪酸-氧化在线粒体基质中进行 经历：脱氢、水化、再脱

12、氢和硫解4个重复步骤。 （1）脱氢：脂酰CoA脱氢形成 2反式烯脂酰CoA （2）水化： 2反式烯脂酰CoA水化形成 L(+) -羟脂酰CoA （3）再脱氢：-羟脂酰CoA再脱氢形成-酮脂酰CoA （4）硫解：-酮脂酰CoA硫解生成少两个C原子的脂酰CoA 按照上述四个步骤循环进行，生成的产物为乙酰CoA,饱和脂肪酸的-氧化作用,3 脂肪酸-氧化的要点:,脂肪酸仅需一次活化，消耗一个ATP的两个高能键，所需的脂酰CoA合成酶在线粒体外。 活化后的长链脂酰CoA需要经过肉碱脂酰转移酶催化进入线粒体。 所有脂肪酸-氧化的酶全部为线粒体酶。 -氧化经历：脱氢、水化、再脱氢和硫解4个重复步骤, 每一循

13、环产生1分子FADH2, 1分子NADH, 1分子乙酰CoA 。,4. 还原辅酶进入电子传递链:,5 脂肪酸-氧化过程中的能量贮存,以软脂酸（C16）为例： 含有16个C的软脂酸需要经历 16/2 1 = 7 次-氧化，形成： 8个乙酰辅酶A 经过TCA循环 产生8 10 = 80个ATP 7个NADH 经过呼吸链 产生7 2.5 = 17.5个ATP 7个FADH2 经过呼吸链 产生7 1.5 = 10.5个ATP 脂肪酸活化:消耗2个高能键 共形成106个ATP,软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoASH + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H

14、+),水化,课后复习,动物组织中大约有2550%的脂肪酸是在过氧化物酶体中氧化,(三)不饱和脂肪酸的氧化:,体内不饱和FA约占FA总量的一半以上。 也在线粒体中进行氧化。 在未遇双键前的反应过程与饱和FA的氧化完全相同。,但顺式双键需经线粒体特异（3, 2-）烯酰CoA异构酶催化(如油酸=18:1,9).,多不饱和脂酸如亚油酸(18:2, 9,12)的另一双键还需2,4-二烯酰CoA还原酶.,少脱一次氢，少生成1分子FADH2 。在线粒体中。 烯酰辅酶A异构酶,1 单不饱和脂肪酸的氧化：,2 多不饱和脂肪酸的氧化：,亚油酸 （18:2 9, 12 ）,第二个双键: 消耗1个NADPH,2,4-

15、二烯酰CoA还原酶,（四）奇数碳脂肪酸的-氧化与丙酸代谢,奇数碳脂肪酸在反刍动物中含量较高（提供25%能量）、一些支链氨基酸(Val, Ile)降解也产生丙酸。丙酸两条代谢途径：,(1)生成琥珀酰CoA：（动物中存在）,H2O,(2) -羟丙酸支路（植物、微生物中普遍存在）脱羧,(五)脂肪酸的其它氧化途径,1. -氧化作用 存在于植物的种子、叶子；动物的脑、肝脏等中。 以游离脂肪酸为底物，有O2参与，在 -碳原子上发生氧化作用，分解出一个一碳单位CO2，生成缩短了一个碳原子的脂肪酸。这种氧化作用称为脂肪酸的-氧化作用。 降解支链FA、奇数FA或过分长链(C22、C24)FA 植烷酸(phyta

16、nic acid) -氧化 降植烷酸(pristanic acid) -氧化,CO2,微粒体,OH,脂肪酸的-氧化作用:两个途径,RCH2COOH,RCH(OH)COOH,RCOCOOH,RCOOH,CO2,O2,NAD +,NADH +H+,NAD +,NADH +H+,羟化,NADP +,NADPH +H+,单加氧酶 Fe 2+，Vc,脂肪酸过氧化物酶,D-氢过氧脂肪酸,ATP +,L-羟脂肪酸,2. 脂肪酸的-氧化途径 首先在鼠肝内质网的微粒体中发现。 中长链的脂肪酸（8C12C）可通过此途径降解； 脂肪酸的-氧化： 指脂肪酸的末端甲基（-端）经氧化转变成羟甲基，继而再氧化成羧基，从而形

17、成，-二羧酸的过程。然后在-端或-端活化，进行-氧化 CH3(CH2)8COOH -氧化 HOOC(CH2)8COOH -氧化 琥珀酰CoA (C10羧酸) (C10二羧酸), 在肝脏（微粒体）和植物及细菌中均可进行 。,脂肪酸的氧化作用,Cyt P450 非血红素铁蛋白,脂肪酸的-氧化作用,课外阅读资料,需要Cyt P450和 非血红素铁蛋白参与反应。,脂肪酸的-氧化途径的应用: 如浮游细菌，氧化烃类，清除海洋表面的大量石油。 加速脂肪酸降解的速度。,脂肪,甘油:,脂酸:,按糖分解代谢 进行,有不同的代谢途径 （其中最重要的是-OX）,产生大量CH3COSCoA,乙酰CoA的去路,三 酮 体

18、,乙酰CoA可在肝细胞线粒体中形成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，这三种物质统称为酮体。,酮体的生成,酮体的分解,生成酮体的意义,酮 体：,1. 酮体的合成：主要在肝脏合成。,脂酰CoA,限速酶,上述酮体生成过程实际上是一个循环过程，又称为雷宁循环(lynen cycle)，两个分子乙酰CoA通过此循环生成一分子乙酰乙酸,酮体在肝脏合成，但肝脏不能利用酮体，因为缺乏琥珀酰CoA转硫酶（-酮酰CoA转移酶）和乙酰乙酸硫激酶。肝外组织（心肌、骨骼肌、肾上腺皮质和脑等）不产生酮体但可以利用酮体供能, TCA循环,D-,丙酮： 低浓度：丙酮酸、乳酸 生糖 高浓度：乙酸,肝内生酮肝外用,2 酮体的分解与利用

19、肝外组织利用酮体为能源：,o,1）酮体易运输：酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载体，能透过血脑屏障及毛细血管壁。而长链脂肪酸需要载体。 2）易利用：FA活化后进入-氧化，每经4步反应才能生成一分子乙酰CoA，而乙酰乙酸活化后只需一步反应就可以生成两分子乙酰CoA，-羟丁酸的利用只比乙酰乙酸多一步氧化反应。也可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。,3.酮体生成的生理意义,酮体易运输，易利用,3）节省葡萄糖供脑和红细胞利用：肝外组织利用酮体会生成大量的乙酰CoA，大量乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶系活性，限制糖的利用。同时乙酰CoA还能激活丙酮酸羧化酶，促进糖异生。禁食、应激及糖尿病时

20、，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。 脑组织不能利用长链FA，但在饥饿时可利用酮体供能，长期饥饿时，酮体供能可达5070%。 4）长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为酮血症。尿中有酮体排出，称酮尿症（ketosis） 。二者统称为酮体症(酮症).可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒。,1、从以下几方面比较饱脂肪酸的-氧化与生物合成的异同：反应的亚细胞定位，酰基载体，C2单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。 2、脂肪组织

21、中己糖激酶缺失为什麽导致脂肪合成障碍？ 3、简述油料作物种子萌发脂肪转化成糖的机理。 4、名词解释 氧化氧化 氧化 乙醛酸循环,作业题: P256,2(计算硬脂酸和亚油酸彻底氧化产生的ATP数),脂代谢I,5、当肝脏的-氧化作用超过柠檬酸循环的容量时，则过量生成的乙酰CoA会形成酮体，即乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮。这种情况会出现在严重的糖尿病患者，因为这些患者的组织不能利用葡萄糖，只好以氧化大量的脂肪酸来代替。尽管乙酰CoA没有毒性，但线粒体也必须将它转化成酮体，如果不能转换将出现什么问题？这种转换带来什么好处？ 6、糖尿病患者一般都患有严重酮病。如果给她服用14C标记的乙酰CoA（乙酰基的两

22、个碳都标记），那么她呼出的气体中是否含有14C标记的丙酮？说明理由。,7、假如你必须食用鲸脂和海豹脂，其中几乎不含有碳水化合物。（a）使用脂肪做为唯一能量的来源，会产生什么样的后果？（b）如果饮食中不含葡萄糖，试问消耗奇数碳脂肪酸好还是偶数碳脂肪酸好？ 8、每一分子软脂酸（16碳）完全氧化为CO2和H2O净生成的能量可以使多少分子的葡萄糖转化为甘油醛-3-磷酸？ 9. P256,1-5 10. 氧化途径(oxidation pathway)：是脂肪酸氧化分解的主要途径，脂肪酸被连续地在碳氧化降解生成乙酰CoA，同时生成NADH和FADH2，因此可产生大量的ATP。该途径因脱氢和裂解均发生在位碳

23、原子而得名。每一轮脂肪酸氧化都是由4步反应组成：氧化、水化、再氧化和硫解。,5、答：由于线粒体CoA库比较小，缺少CoA不能使-氧化正常运作，所以CoA必须经由乙酰CoA形成酮体再循环生成。这可使-氧化正常运作。从以下几方面比较饱脂肪酸的-氧化与生物合成的异同：反应的亚细胞定位，酰基载体，C2单位，氧化还原反应的受氢体和供氢体，中间产物的构型，合成或降解的方向，酶系统情况。 6、答：糖尿病患者的呼吸中有可能含有14C标记的丙酮。标记的乙酰CoA进入体内的乙酰CoA库，其中一部分要转换成酮体进一步代谢，丙酮是其中的一种酮体，容易进入呼吸系统。,7、答：（a）葡萄糖经酵解生成丙酮酸，丙酮酸是草酰乙酸的主要前体，如果饮食中不含葡萄糖，草酰乙酸的浓度下降，柠檬酸循环的速度将减慢（b）奇数，因为丙酸可以转换为琥珀酰CoA，它是柠檬酸循环的中间代谢物，可用于糖异生。 肉毒碱穿梭系统（carnitine shuttle system）:脂酰CoA通过形成脂酰肉毒碱从细胞质转运到线粒体的一个穿梭循环途径。,