动物生物化学课件10脂类代谢.ppt

第十章 脂类代谢,Lipids Metabolism,,本章主要内容：, 脂类的生理功能  脂肪的分解代谢  脂肪的合成代谢, 类脂的代谢（胆固醇的合成代谢及转变）  脂类在体内的转运,,动物机体的脂类（lipids）分为脂肪和类脂两大类 脂肪指甘油三酯（TG， Triglyceride），主要是储脂 类脂是指除脂肪以外的其他脂类，包括磷脂、糖脂、 胆固醇及其酯（是组织脂的主要成分），还有其他的 脂溶性分子1.脂类的生理功能,1.1 脂类的分类,脂肪的氧化分解为动物机体提供能量来源，脂肪 也是动物的贮能方式，其储量与营养状况有关；,脂肪还有抵御寒冷和固定保护内脏的作用；,类脂是细胞膜的组成成分，也称组织脂，其组成,与营养状况无关；,一些脂类分子是重要的生理活性分子1. 脂类的生理功能,1.2 脂类的生理功能,,某些不饱和脂酸（如亚麻酸、亚油,酸、花生四烯酸）动物机体自身不能合 成，必须从饲料中摄取，它们是动物不 可缺少的营养素，称为必需脂酸必需脂酸（essential fatty acid）,甘油和脂肪酸在机体内将按不同的途径进行代谢,CH2 O C,R,2. 脂肪的分解 2.1 脂肪的动员 脂肪组织中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解为脂肪 酸和甘油并释放入血液供其他组织利用的过程。

激素敏 感脂酶受多种激素调控，胰岛素下调，肾上腺素与胰高 血糖素上调激素敏感脂酶的活性 O,CH2 O C,O,R,O,HO CH,CH2 OH,CH2 OH,C,OH,O,R C O CH,+ 3 R,+ 3 H 2O,脂肪,甘油,脂肪酸,糖酵解途径,酮体 利用,甘油三酯分解代谢的概况,磷酸二羟丙酮,a-磷酸甘油,甘油,丙酮酸 CO2+H2O,脂肪动员 β-氧化 TAC 脂肪酸 乙酰CoA 酮体 生成 酮体,甘油三酯,葡萄糖,,按糖代谢途径进行分解注意，甘油必须从脂肪组织中转运 到肝脏分解，因为催化甘油磷酸化的甘油激酶为肝脏、肾中 特有2. 脂肪的分解,2.2 甘油的代谢,,,结论：FA的分解氧化是 从羧基端β-碳原子开始 的，碳链逐次断裂下一个 2C单位Knoop 实验用苯环标记末 端的偶数或奇数脂肪酸饲喂狗， 然后分析其尿中的代谢产物  ,2.脂肪的分解 2.3 脂肪酸的分解 Knoop实验,,脂肪酸的β-氧化,脂肪酸的分解氧化发生在,β-碳原子上，每次降解生成一个乙酰CoA和比原来少 两个碳原子的脂酰CoA如此循环往复乙酰CoA经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。

脂肪酸的β氧化粒体的基质中进行代谢途径 以16个碳原子的偶数饱和脂肪酸—— 软脂酸（又称棕 榈酸）为例 （1）脂肪酸的活化——生成脂酰CoA,ATP,AMP+PPi,CoA Mg2+,~ S CoA,+ HS CoA 细胞内定位：胞液,,,（2）转运——脂酰CoA从胞液转移至线粒体内 催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中， 所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行 氧化分解肉碱(L-3-羟基-4-三甲氨基丁酸 ),关键酶),肉碱转移酶 肉碱转移酶,I(外侧 II（内侧）,,（2）转运——脂酰CoA从胞液转移至线粒体内,在肉碱参与下脂肪酸转入线粒体的简要过程,,,,（3）,脂肪酸β-氧化的反应过程 注意脱氢反应的辅酶和辅基 脱氢 加水 脱氢 硫解,,β -氧化的特点：,a、细胞内定位：线粒体（基质） b、每进行一次β -氧化： 两次脱氢：1次生成FADH2,1 次生成NADH+H+,生成1分子乙酰CoA，碳链缩短2个碳原子 偶数碳链完全分解成乙酰CoA c、多酶复合体：中间产物不会离开 d、一般不可逆净生成 -2 + 28+ 80 = 106 mol ATP,活化 -2,β -氧化 7*1.5+7*2.5,三羧酸循环 88**10,脂肪酸氧化的能量计算 以1mol软脂酸（16C）彻底氧化分解为例：,C,O,丙酰CoA合成酶 ( 硫激酶),ATP,AMP+PPi,O,CO2,丙酰C oA 羧化酶 ATP, 生物素,CH CH 3 C ~ SCoA,O HO C,O 甲基丙二酸 单酰CoA,变位酶 V B 12,CH 2 CH 2 C ~ SCoA,COOH,O 琥珀酰CoA,三羧酸 循环,CH 3 CH 2 丙酸,CH 3 CH 2 C ~ SCoA 丙酰CoA,O H + H SCoA,2.脂肪的分解 2.4 奇数脂肪酸代谢—丙酸代谢及其生理意义,,概念：酮体（ketone body ）是 一类小分子有机酸，是脂肪酸在肝 中分解氧化时产生的特有的中间代 谢物，有乙酰乙酸（ 也有称β-酮丁 酸）、β-羟丁酸和丙酮。

在肝脏中 由乙酰CoA缩合生成，在肝外组织，,如脑、心、骨骼肌中利用 丙酮，微量,乙酰乙酸， 30% ß-羟丁酸,70%,2. 脂肪的分解 2.5 酮体的生成和利用,,,,,,,酮体的生成：,组织定位：肝脏,细胞内定位：线粒体,原料：乙酰辅酶A（来自于脂酸β -氧化）,过程：分三步,特点：A、限速酶：HMG-CoA合成酶,B 、肝内生成肝外用,,酮体的利用：,组织定位：,除肝细胞、成熟红细胞外所有组织细胞，,主要在心、肾、脑、骨骼肌细胞细胞内定位：线粒体,过程：,,,,,,脱氢酶,乙酰乙酸-琥珀酰CoA转移酶,硫解酶,酮体的生理意义与酮病（ketosis）,肌肉组织对脂肪酸的利用是有限的，而酮体分子,小，水溶性，是易于利用的能源分子过多的脂肪摄入，长期饥,饿，葡萄糖供应短缺（常见于高产乳牛，妊娠期的母畜 等），导致脂肪大量动员，产生过量的乙酰CoA，可缩合 成酮体在糖尿病人，一方面糖的大,量损失，另一方面由于草酰乙酸转入异生途径而使三羧 酸循环不畅，糖不能有效氧化，促进乙酰CoA累积和酮体 的合成其结果是酮体在血液中的浓度增加，当超过肝 外组织的利用能力时，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。

3.脂肪的合成代谢,3.1 长链脂肪酸的合成 脂酸合成代谢的特点： A、必需脂肪酸不能合成,B、先合成十六碳饱和脂肪酸（软脂酸），,在此基础上进行碳链的延长、缩短 和去饱和软脂酸的合成,组织定位：,肝、脂肪组织和小肠粘膜上皮，家禽以,肝脏为主，家畜以脂肪组织为主细胞内定位：胞液,,原料：,A、乙酰辅酶A,（来自于葡萄糖分解代谢，通过柠檬酸-丙酮,酸循环出线粒体）,B、NADPH+H+,（来自于磷酸戊糖途径和柠檬酸-丙酮酸循环）,C、ATP、HCO3–（CO2）、Mn++、生物素,,,,,,“柠檬酸-丙酮酸途径”和转氢反应,（1）乙酰CoA的转运——从线粒体到胞液 ①酵解 ②丙酮酸脱氢酶系 ③柠檬酸合酶 ④柠檬酸裂解酶 ⑤苹果酸脱氢酶 ⑥苹果酸酶 (以 NADP+为辅酶的苹果酸 脱氢酶) ⑦丙酮酸羧 化酶,⑧乙酰CoA,羧化酶,（2）丙二酸单酰CoA的合成 在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰 CoA要羧化转变 为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO2参与 反应如下：,乙酰CoA 羧化酶 生物素,A TP,A D P+Pi,C,O,O,C H 3,CO 2,O,HO,C ~ SCoA + 乙酰CoA,C H2 C ~ SCoA 丙二酸单酰C oA,要点： A、乙酰辅酶A羧化酶是限速酶 B、生物素，羧化酶的辅基，起转移羧基的作用。

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7),脂酰基转移酶 丙二酸单酰-ACP酰基转移酶 酮脂酰-ACP合成酶（-SH） 酮脂酰-ACP还原酶 羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶 硫酯酶,（3）脂肪酸合成的多酶复合体系 包括7个酶和一个脂酰基载体蛋ACP,,,酰基载体蛋白（ACP-SH）,是一种含有４ ‘－磷酸泛酰巯基乙胺辅基的蛋白质，其活性基团 Ser上,的-OH与其相连，也写成 ACP-SH（Acyl Carrier Protein）,４‘－磷酸泛酰巯基乙胺,,,,,,（4）脂肪酸的生物合成过程,①乙酰CoA-ACP酰基转移酶 β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶),②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶 ④β-酮脂酰-ACP还原酶,③ ⑤β-羟,脂酰-ACP脱水酶,⑥烯脂酰-ACP还原酶,乙酰CoA作起始物,,,,,,,,CH3(CH2)14COOH+HS-ACP,CH3(CH2)14C-SACP+H2O 软脂酸合成总反应式 O,硫酯酶 O,（4）脂肪酸的生物合成过程 最后：水解或硫解 O,CH3C-SCOA+7COOHCH2C-SCOA+14NADPH CH3(CH2)14COOH+7CO2+8HSCOA+14NADP+ 注意：反应所需要的大量NADPH有两个来源，8个来自乙酰CoA转运时的转氢反 应，6个来自磷酸戊糖途径,,,脂肪酸的合成可以简述如下：,合成起始物为乙酰CoA，与丙二,酸单酰CoA（3C单位）提供的乙酰基缩合（同时释放,CO2），使其烃链延长2个碳原子，经过还原-脱水-还原,的循环往复，脂肪酸的烃链不断延长。

在这个过程中， 脂酰基主要与ACP的巯基相连，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CoA7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因,编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体三个结构域：,底物进入缩,合单位,还原单位 软脂酰释,放单位,（4）哺乳动物的脂肪酸合成酶系,,,１）微粒体系统（内质网系） 类似于软脂酸合成 以软脂酸为基础 以丙二酸单酰 CoA为２C供体 以CoA为酰基载体 NADPH供氢 经缩合、还原、脱水、再还 原循环往复，延长C18-C24的 脂肪酸,２）线粒体 类似于β－氧化的逆过程 以软脂酰CoA为基础 以乙酰CoA为２C供体 以CoA为酰基载体 NADPH供氢 经缩合、还原、脱水、再还 原循环往复，延长C24-C26的 脂肪酸,3.脂肪的合成代谢,3.2,脂肪酸碳链的延长和脱饱和 人和动物碳链的延长的酶系存在于肝细胞的,,不饱和脂酸的合成,动物体内缺乏△9以上去饱和酶，故不 能合成必需脂酸，而在植物体内则含有这 些去饱和酶由 去饱和酶催化脱氢一）甘油二酯途径（主要途径）,肝细胞和脂肪细胞主要按此,途径合成甘油三酯,3.脂肪的合成代谢,3.3,脂肪的合成,,,（二）甘油一酯途径,肠黏膜细胞内，以甘油一酯形式吸收进来,,5. 类脂的代谢,5.4 胆固醇的生物合成与代谢转变,胆固醇（cholesterol）是动物体中最重要的一 种以环戊烷多氢菲为母核的固醇类化合物。

动物：胆固醇、胆固醇脂,植物：β-谷固醇,酵母：麦角固醇,环戊烷多氢菲,5，6 - 双键、10，13 -甲 基、17 -多碳链,3 - 羟基（胆固醇）、3 - 脂酰基（胆固醇酯）,,胆固醇的生物合成,组织定位：,除脑和成熟红细胞外所有组织，以肝,脏（占70-80%）和小肠（占10%）为主细胞内定位：,胞液、滑面内质网,,原料：,A、乙酰辅酶A：,主要来自于葡萄糖的分解、脂酸的 β-氧化和 氨基酸代谢，通过柠檬酸-丙酮酸循环进入胞 液B、NADPH+H+ ：,来自于磷酸戊糖途径C、ATP：来自于糖代谢A、甲羟戊酸（Mevalonic acid, MVA）的合成 B、鲨烯的合成,C、胆固醇的合成,基本过程：分为3个阶段,,,,,,,70%-80%的胆固醇由肝脏合成，少量由小肠合成 合成胆固醇的场所是胞液的内质网膜，原料是乙酰 CoA合成一个分子的胆固醇需要18分子的乙酰 CoA，并由柠檬酸-丙酮酸循环和磷酸戊糖途径提供 10分子的NADPH，期间形成焦磷酸酯中间物和脱去 二氧化碳HMGCoA还原酶是途径的关键酶，受胆固醇的,反馈抑制生物膜组成,7-脱氢胆固醇,胆固醇在动物体内的转化 VitD3,肾上腺皮质激素,睾酮等,雌二醇等,孕酮,牛黄鹅胆酸 胆汁酸,食物（少量） 肝合成（主要）,胆固醇,胆酸,,,,血浆脂蛋白,血浆所含脂类的 统称。