（优质医学）脂肪酸的分解β-氧化作用

1,脂肪酸的分解代谢,？,Metabolism of Lipids,脂肪酸的分解和合成,2,一、概述,储存能量的重要方式 热值（氧化1g脂肪产生的热量）糖、Pr的2.3倍,磷脂：生物膜的主要成分,类脂及衍生物：重要生理作用 固醇类：某些动物激素、VD及胆酸的前体 脂代谢与人类的某些疾病（如冠心病、脂肪肝、胆病、肥胖病等）有密切关系,3,生 物 体 内 的 脂 类,脂类,单纯脂类,复合脂类,非皂化脂类,酰基甘油酯,蜡,磷脂,糖脂、硫脂,萜 类,甾醇类,含脂肪酸,不含脂肪酸,异戊二烯脂类,不含脂肪酸,不能进行皂化。,4,脂肪的分解代谢总图,5,二、脂类的消化、吸收和转运,甘油三酯,三脂酰甘油脂肪酶,胆固醇酯,胆固醇酯酶,磷脂,磷脂酶A2,游离的脂肪酸、胆固醇和甘油-2-单酯经胆汁乳化、糖化后吸收。,6,（一）脂类的消化,小肠上段：主要消化场所,脂类(TG、Ch、PL等),微团,甘油一脂、溶血磷脂、 长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、磷脂酶等水解,乳化,7,(二) 脂类的吸收,十二指肠下段、空肠上段,混合 微团,小肠粘膜 细胞内,乳糜微粒,门静脉,肝脏,扩散,重新酯化,载脂蛋白结合,8,9,乳麋微粒（CM）,极低密度脂蛋白VLDL,低密度脂蛋白LDL,高密度脂蛋白HDL,脂蛋白的种类,(三) 脂类的转运和脂蛋白的作用,（按密度大小分）,10,分类：4类 颗粒 密度 CM 大 小 VLDL LDL HDL 小 大,11,(1)乳糜微粒（CM）,小肠粘膜细胞中生成 主要功能: 外源性甘油三酯转运至脂肪、心和肌肉 等肝外组织而利用，同时将食物中外源 性胆固醇转运至肝脏；,12,（2）极低密度脂蛋白(VLDL) 肝脏内生成，体内转运内源性甘油三酯的主要方式； （3）低密度脂蛋白(LDL) 由VLDL转变 功能:将肝脏合成的内源性胆固醇运到肝外组织 保证组织细胞对胆固醇的需求,13,（4）高密度脂蛋白(HDL) 肝脏和小肠中生成 主要功能:将肝外细胞释放的胆固醇转运到肝脏 防止胆固醇在血中聚积、防止动脉粥样硬化,14,血浆脂蛋白的组成、性质及功能,15,16,二、脂肪的分解代谢,（一）脂肪的水解,17,18,（二）甘油的转化,（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)）,19,20,21,（三）饱和偶碳脂肪酸的-氧化作用,脂肪酸氧化分解时，碳链的断裂发生羧基端的-碳原子（脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子）。 每次断下一个二碳单位（乙酰CoA） 线粒体, 试验证据 1904,F.Knoop,苯环标记脂肪酸饲喂狗 -氧化学说,22,b,a,b,a,Franz Knoops labeling Experiments (1904): fatty acids are degraded by oxidation at the b carbon, i.e., b oxidation.,23,内质网、线粒体外膜：脂酰CoA合成酶,反应不可逆,1、脂肪酸的活化：脂酰CoA（胞浆）,24,脂肪酸氧化酶系：线粒体基质 长链脂酰CoA（12C）不能直接透过线粒体内膜 与肉碱(carnitine) 结合:脂酰肉碱,进入线粒体基质,肉碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-II)催化：,2、脂酰CoA进入线粒体：肉毒碱穿梭,限速步骤：CAT-限速酶 丙二酸单酰CoA 强竞争性抑制剂,25,肉毒碱穿梭,26,肉碱转运脂酰辅酶A 进入线粒体,27,3、脂肪酸-氧化：四步骤（线粒体）,28,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,-氧化的生化历程,29,30,4、总结：,1）一次活化，消耗一个ATP的二个高能磷酸键（线粒体外）,2）肉碱载体转运脂酰CoA 进入线粒体（关键步骤）,3）-氧化酶都是线粒体酶,4）-氧化：脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤,5）-氧化产物乙酰CoA进入TCA，彻底氧化,31,1分子软脂酸(16C)：7次-氧化 总反应式:,5、能量生成,32,氧化：乙酰CoA、NADH和FADH2 碳原子数：Cn脂肪酸，氧化 （n/21）次循环 n/2乙酰CoA，（n/2-1）NADH、（n/2-1）FADH2 乙酰CoA：TCA，CO2、H2O，释放能量 NADH、FADH2：呼吸链传递电子生成ATP 生成ATP数量：,33,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,-酮戊二酸,琥珀酸辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,柠檬酸合成酶 （1）,顺乌头酸酶 （2）,异柠檬酸脱氢酶 （3）,三羧酸 二羧酸,-酮戊二酸脱氢酶 （4）,琥珀酸硫激酶 （5）,琥珀酸脱氢酶 （6）,延胡索酸酶 （7）,苹果酸脱氢酶 （8）,乙酰辅酶A,34,1分子软脂酸彻底氧化: (1.57)+(2.57)+(108) = 108分子ATP,脂肪酸活化:消耗2个ATP 净生成：106 分子ATP,35,（四）不饱和偶碳脂肪酸的氧化作用,-氧化作用 需酶：异构酶，还原酶,1、单不饱和脂肪酸的氧化,除需-氧化所有酶，还需反烯脂酰CoA异构酶。,36,Oxidation of a monounsaturated fatty acid: the enoyl-CoA isomerase helps to reposition the double bond,37,2、多不饱和脂肪酸的氧化,反烯脂酰CoA异构酶、差向酶（D型和L型的转变）,38,Both an isomerase and a reductase are needed for oxidizing polyunsaturated fatty acids.,39,（五）奇数碳原子的-氧化,1、反复-氧化，丙酰CoA,丙酰CoA,丙酰CoA羧化酶,D-甲基丙二酸单酰CoA,差向酶,L-甲基丙二酸单酰CoA,变位酶,琥珀酰CoA,TCA,40,2、丙酸代谢途径,（1）丙酰CoA：硫激酶,（2）乙酰CoA：-羟丙酸支路（植物）,脂肪酸氧化作用发生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原来少一个碳原子的脂肪酸,1、脂肪酸的-氧化（植物）,（六）脂肪酸的其它氧化方式,41,2、脂肪酸的氧化,脂肪酸末端甲基（-端）经氧化转变成羟基，再氧化成羧基，形成，-二羧酸的过程。 进入线粒体，任何一端-氧化,细菌对石油的氧化,42,43,三、酮体的生成和利用,1、酮体,脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物 羟丁酸（70） CH3CH(OH)CH2COOH 乙酰乙酸（30） CH3COCH2COOH 丙酮（极微） CH3COCH3,统称,原料：乙酰CoA,脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物,44,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,脂肪酸,硫解酶,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,乙酰乙酰CoA,HMGCoA 合成酶,CH3COSCoA,CoASH,-氧化,CoASH,2、酮体的生成,45,3、酮体的利用,酮体：肝脏合成，肝脏缺乏利用酮体的酶，不能利用 通过血液输送到肝外组织利用,46,CH3COCH2COOH 乙酰乙酸,CH3COCH2CO-SCoA 乙酰乙酰CoA,ATP+CoA-SH,PPi+AMP,2 Pi,乙酰 CoA CH3CO-CoA,-羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH, -羟丁酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,转移酶,乙酰乙酰 CoA合成酶,H2O,HSCoA,硫解酶,心、肾、脑和骨胳 肌此酶活性高(10倍),TCA,47,4、酮体生成及利用的意义,(1)正常情况：肝脏输出能源的一种形式 (2)饥饿或疾病：心、脑等重要器官提供必要的能源 供给脑组织5070%的能量,48,49,酮血症（ketonemia）,正常，血中酮体的含量极低，0.0780.49mmol/L 饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病： 脂肪动员加强，肝中酮体生成过多，超过肝外组织利用能力 血中酮体升高。,50,临床意义： 正常：25mg,9mg和3mg（24hr），含量少，正常值： 阴性 糖类代谢障碍：脂肪分解代谢，酮体（严重者34g/L）超过 肝外组织利用能力，积聚体内，酸中毒 尿酮体代谢性酸中毒 阳性：糖尿病酮症酸中毒、严重的妊娠中毒性休克 中毒（磷、乙醚、氯仿等） 热性病 （伤寒、麻疹、猩红热、肺炎、败血症、急性风湿热、结核等） 分娩、过量摄入脂肪和蛋白质、重症不能进食（食道癌） 体内缺乏糖类，大量分解脂肪，尿中酮体阳性,51,CH2O OCH CH2O,-C - R1,R2-C -,O,O,-C - R1,O,TG,O P OH OH,磷脂酸,X,磷脂,胆碱,磷脂酰胆碱,胆胺,磷脂酰胆胺,丝氨酸,磷脂酰丝氨酸,甘油,磷脂酰甘油,磷脂酰甘油,二磷脂酰甘油,四、磷脂的分解代谢,52,胆碱合成或摄入,磷脂酰胆碱,VLDL,DG,TG,（肝）,脂肪肝,磷酸胆碱的重要作用 a、含量最多 b、磷酸胆碱与脂肪肝,53,54,磷脂酶的作用部位,磷脂酶（A1，A2，B，C， D）,产物：甘油 、脂肪酸、磷脂、含氮碱,磷脂酶的作用位点,55,56,溶血磷脂：磷脂酶A1或A2的水解产物 强表面活性剂，可使RBC破裂溶血 毒蛇咬伤、急性胰腺炎 溶血磷脂的消除-磷脂酶B,57,甘油的代谢,58,（1）只存在于真核细胞 （2）膜结构的重要成分-游离胆固醇 细胞内-胆固醇酯 （3）来源 食物 0.5-1g/day 体内合成,五、胆固醇代谢,59,胆固醇,胆汁酸,胆固醇酯 (组成脂蛋白成分),VD3,（肝脏）,（皮肤） UV,脂酰CoA,CoASH,（血浆）,粪固醇,排出,类固醇类激素： 雄激素、雌激素、 肾上腺皮质激素等,LCAT：卵磷脂-胆固醇酰基转移酶,60,胆固醇转变为其他物质,肾上腺皮质激素,雌酮,孕酮（黄体酮）,孕烯醇酮,胆固醇（胆甾醇）,醛甾酮,雄酮,61,孕烯醇酮,二羟胆固醇,胆固醇转变为激素,62,胆固醇转变为激素,孕烯醇酮,二羟胆固醇,63,胆固醇转变为性激素,孕酮（黄体酮）,雌酮,雌二酮,64,胆固醇转变为维生素,65,