脂肪代謝教案

1、脂肪代謝教案 本章主要介紹脂類（主要是脂肪）物質(zhì)在生物體的分解及合成代謝。重點掌握脂肪酸在生物體內(nèi)的氧化分解途徑-氧化和酮體的生成作用，了解脂類的功能和其他的氧化分解途徑脂 類 代 謝思考1.奇數(shù)C與不飽和C脂肪酸的氧化2.酮體的生成與利用學(xué)習(xí)目的與要求：重點：難點：1.脂肪酸的氧化2.酮體的生成與利用3.脂肪酸的合成1.脂肪酸的氧化2.酮體的生成3脂肪酸的氧化與脂肪酸的合成的差異生物體內(nèi)的脂類（triglycerides) 功能 血酯 脂肪的分解代謝 脂肪酸的功能 脂肪酸的代謝 甘油(glycerol)的代謝脂類的生理功能組成細(xì)胞的必要成分氧化供能，儲存能量保持體溫保護固定內(nèi)臟供給人體必需脂

2、肪酸促進脂溶性維生素吸收生 物 體 內(nèi) 的 脂 類脂類單純脂類復(fù)合脂類非皂化脂類酰基甘油酯蠟磷脂糖脂、硫脂萜 類甾醇類含有脂肪酸不含脂肪酸單 純 脂 類1.概念單純脂類是由脂肪酸和醇形成的酯2.種類(2) 蠟（1）?；视王?fù) 合 脂 類1.概念2.種類復(fù)合脂是指除脂肪酸與醇組成的酯外,分子內(nèi)還含有其它成分的脂類。(1) 磷脂(2) 糖脂和硫脂磷脂酰膽堿磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰絲氨酸磷脂酰甘油幾種糖脂和硫酯2,3-雙?；?1-D-吡喃-D-甘油6-亞硫酸-6-脫氧-葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-雙?；?1-(-D-半乳糖基-1，6- -D-半乳糖基）-D-甘油非 皂 化 脂 類1.

3、概念2. 種類 即異戊二烯脂類, 不含脂肪酸,不能進行皂化。（1）甾醇類（固醇）（2） 萜類化合物血酯概念：血液中的酯質(zhì)的總稱。甘油酯、固醇以及磷脂和游離的脂肪酸等，含量沒有血糖穩(wěn)定,是血和蛋白的結(jié)合物，血液中的脂類越少越好載脂蛋白：能夠和脂結(jié)合的蛋白。脂蛋白是儲存和運輸脂的方式 血液是運輸脂質(zhì)的要道. 主要有:甘油脂（單、二、三、酰甘油）、磷脂、膽固醇及固醇脂和游離的脂肪酸。 血脂含量不如血糖恒定，隨膳食條件和各種生理條件的影響血脂的含量和成分均有一定變化。 血漿中的脂類并非以游離狀態(tài)存在，常以脂蛋白的形式存在（蛋白質(zhì)部分稱為載脂蛋白）。脂蛋白是運輸和儲存脂的主要形式，不同的脂蛋白運輸?shù)闹?/p>

4、不同。一、脂類的消化、吸收和運轉(zhuǎn)1、脂類的消化2、脂類的吸收二、脂類的轉(zhuǎn)運和脂蛋白的作用乳麋微粒（CM）極低密度脂蛋白VLDL低密度脂蛋白LDL高密度脂蛋白HDL脂蛋白的種類脂類的消化吸收和運轉(zhuǎn)脂 肪酶脂 肪酶脂 肪酶脂肪的消化脂肪的消化主要在腸中進行，胰液和膽汁經(jīng)胰管和膽管分泌到十二指腸，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成為甘油及游離脂肪酸，但大部分脂肪僅局部水解成甘油一酯，甘油一酯進由另一種脂酶水解成甘油和脂肪酸。脂肪的酶促水解脂肪的吸收在動物和人體中,小腸既能吸收完全水解的脂肪,也能吸收部分水解或者未經(jīng)水解的脂肪.吸收后,大多由淋巴細(xì)胞系統(tǒng)進入血液循環(huán),一小部分直接經(jīng)門靜脈進肝臟。未被

5、吸收的脂肪進入大腸被細(xì)菌分解.未被水解的脂肪也能直接被吸收.但需高度乳化為脂肪微粒. 完全水解后生成的甘油可以和水溶物一起被腸黏膜吸收；脂肪酸需與膽汁按比例結(jié)合成可溶于水的復(fù)合物被吸收；單脂酰甘油和二脂酰甘油可直接被吸收后再合成脂肪通過淋巴系統(tǒng)進入血液循環(huán). 甘 油 的 轉(zhuǎn) 化 肝中甘油激酶的催化下，轉(zhuǎn)變?yōu)?磷酸甘油。（實線為甘油的分解，虛線為甘油的合成)甘油激酶磷酸甘油脫氫酶異構(gòu)酶磷酸酶PP氨基酸,脂肪ATP +甘油的去路甘油的來源蛋白質(zhì)糖類脂肪 甘油不能直接參與脂肪的合成，必須轉(zhuǎn)化為磷酸甘油后才可以。脂 肪 的 分 解 代 謝三、脂肪酸的分解代謝-氧化作用-氧化作用-氧化作用一、脂 肪 的

6、 水 解二、甘 油 的 轉(zhuǎn) 化不飽和及奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化四、酮體的代謝CH3-(CH2)n - CH2 - CH2 -COOH 脂肪的分解 當(dāng)機體需要時，貯存在脂肪細(xì)胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解為游離脂肪酸 （free fatty acid，F(xiàn)FA ）和甘油并釋放入血液被其他組織氧化利用，這一過程稱為脂肪動員。脂肪酶為激素調(diào)節(jié)酶，在禁食、饑餓或交感神經(jīng)興奮時，腎上腺素、去甲腎上腺素、胰高血糖素等分泌增加并使它促進脂肪動員。胰島素等則使其活性抑制，具有對抗脂肪動員的作用。脂肪組織貯存的甘油三酯的動員脂肪酸的功能形成糖酯和磷脂通過共價鍵和糖蛋白的蛋白質(zhì)部分連接燃料分子脂肪酸衍生物起激素的作用和細(xì)

7、胞內(nèi)第二信使的作用必需脂肪酸由于動物機體缺乏脫飽和酶，不能合成對其生理活動十分重要的多不飽和脂肪酸，而必須從食物中獲得（植物和微生物可以合成）,這類不飽和脂肪酸稱為必需脂肪酸（essential fatty acid）。 必需脂肪酸主要有 亞油酸（18：2，9,12） 亞麻油酸（18：3，9,12,15） 花生四烯酸（20：4，5,8,11,14飽和脂肪酸的-氧化作用（3） -氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率2、氧化過程1、-氧化作用的概念及試驗證據(jù)（1） 脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運（2） -氧化的生化過程-氧化作用的概念及試驗證據(jù) 概 念 試驗證據(jù) 1904年F.Knoop根據(jù)用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸飼喂狗的

8、實驗結(jié)果，推導(dǎo)出了-氧化學(xué)說。 脂肪酸在體內(nèi)氧化時在羧基端的-碳原子上進行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位，既乙酰CoA，該過程稱作-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：Knoop的重要發(fā)現(xiàn) 1904年，F(xiàn)ranz Knoop將末端碳連有苯基的一些奇數(shù)碳和偶數(shù)碳脂肪酸衍生物喂狗，然后分離狗尿中的苯化合物。Knoop發(fā)現(xiàn)，當(dāng)奇數(shù)碳脂肪酸衍生物被降解時，尿中檢測出的是馬尿酸（苯甲酸和甘氨酸的結(jié)合物）；如果是偶數(shù)碳，則尿中排出的是苯乙尿酸（苯乙酸和甘氨酸的結(jié)合物）。因此Knoop認(rèn)

9、為，脂肪酸的氧化發(fā)生在-碳原子上，即每次從脂肪酸鏈上降解下來的是2碳單位，也就是后來所謂的脂肪酸-氧化。脂肪酸-氧化發(fā)生在線粒體中。脂肪酸的分解代謝部位：原核生物的溶膠和真核生物的線粒體基質(zhì)中?；罨合哪芰浚磻?yīng)不可逆運輸機制：長鏈的酯酰輔酶A不易通過線粒體內(nèi)膜，需要運輸機制。脂肪酸的活化和轉(zhuǎn)運a、脂肪酸的活化 OR-C-OH+CoA-SH脂酰CoA合成酶 OR-C-SCoAATPAMP+PPib、脂酰CoA的運轉(zhuǎn) 肉毒堿的作用長鏈脂肪酸氧化前必須進行活化，活化在線粒體外進行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 脂

10、肪酸活化在細(xì)胞液中進行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進入線粒體內(nèi)才能代謝。 脂酰CoA進入線粒體- 肉毒堿穿梭脂肪酸的-氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中進行的，中、短鏈脂肪酸可直接穿過線粒體內(nèi)膜，而長鏈脂肪酸需依靠肉堿（也叫肉毒堿，Carnitine）攜帶，以脂酰肉堿的形式跨越內(nèi)膜而進入基質(zhì)，故稱肉堿轉(zhuǎn)運。 肉毒堿是季胺類化合物，是一種人體必需的營養(yǎng)素，有著重要的生物學(xué)功能和臨床應(yīng)用價值。近年來肉毒堿在心腦血管疾病、消化疾病、兒童疾病的預(yù)防和治療，以及血液透析病人的營養(yǎng)支持和運動醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的研究和應(yīng)用。肉堿（也叫肉毒堿，Carnitine）結(jié)構(gòu)E1E

11、2脂酰CoA進入線粒體- 肉毒堿穿梭其中的肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶和是一組同工酶。前者在線粒體外催化脂酰CoA上的脂?；D(zhuǎn)移給肉堿，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內(nèi)將運入的脂酰肉堿上的脂?；匦罗D(zhuǎn)移至CoA，游離的肉堿被運回內(nèi)膜外側(cè)循環(huán)使用。-氧化的生化歷程 a、脫氫b、水化c、再脫氫 R-CH=CH-C-SCoA R-CH2 - CH2CO-SCoA OH O R-CH-CH2CSCoA O O R-C-CH2CSCoA OR-CScoA OCH3CSCoA|+|d、硫解|-氧化的主要生化反應(yīng)酯酰CoA脫氫酶脂酰CoA RCH2CH2C-SCoA RCH=CH-C-SCoA -烯脂酰CoA OR-CSc

12、oA脂酰CoA OCH3CSCoA 乙酰CoA|+2-烯酰CoA水化酶 -羥脂酰CoA脫氫酶 硫解酶H2O CoASHNAD +NADHFAD FADH2 OH O RCHCH2CScoA-羥脂酰CoA| O O RCCH2C-SCoA -酮酯酰CoA|乙酰CoA氧化的生化歷程 乙酰CoAFAD FADH2 NAD +NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA 脫氫酶脂酰CoA -烯脂酰CoA 水化酶 -羥脂酰CoA 脫氫酶 -酮酯酰CoA 硫解酶RCHOHCH2COScoARCOCH2CO-SCoA RCH=CH-CO-SCoA +CH3COSCoAR-COScoAH2O CoASHTC

13、A 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoAATPH20呼吸鏈H20呼吸鏈 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA-氧化過程中能量的釋放及轉(zhuǎn)換效率凈生成：108 2 = 106 ATP例：軟脂酸7次-氧化8 乙酰CoACH3(CH2)14COOH7 NADH7 FADH210 ATP 2.5 ATP 1.5 ATP 80 ATP17.5 ATP10.5 ATP108（131） ATP乙酰CoA: 9*10=9032+90-2=120ATP2.生物合成的原料：-氧化的產(chǎn)物乙酰CoA可作酮體和氨基酸合成的原料-氧化過程產(chǎn)生大量的水可供陸生動物對水的需求。脂肪酸的-氧化生理意義 以C18 -氧化:

14、8*(2.5+1.5)=321.提供能量：3. 提供大量的水脂肪酸的-氧化作用 脂肪酸氧化作用發(fā)生在-碳原子上，分解出CO2，生成比原來少一個碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱為-氧化作用。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD +NADH +H+NAD +NADH +H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD +NADH +H+過氧化羥化脂肪酸的-氧化作用 哺乳動物組織可以把綠色植物的葉綠醇首先降解為植烷酸，然后通過-氧化繼續(xù)將植烷酸降解。脂肪酸的氧化作用 脂肪酸的-氧化指脂肪酸的末端甲基（-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成，-二

15、羧酸的過程。CH3(CH2)n COO-HOCH2(CH2)n COO-OHC(CH2)n COO-OOC(CH2)n COO-O2NAD(P) +NAD(P)H+H+NAPD +NADPH+H+NAD(P) +NAD(P)H+H+混合功能氧化酶醇酸脫氫酶醛酸脫氫酶-氧化 動物體內(nèi)也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，它們通過-氧化途徑進行氧化分解。 -氧化在脂肪酸分解代謝中并不重要，不過一些海洋浮游細(xì)菌采用-氧化方式快速分解溢出到海面上的石油，在防止海洋污染方面有應(yīng)用價值。 脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰 CoA三酰甘油脂肪酸氧化 糖原

16、（或淀粉）1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物1.CH3CH2COSCoACH3CHCOSCoA COOH丙酰CoA羧化酶生物素ATPCO2ADPPi例:C17CH3(CH2)15COSCOACH3CH2COSCoA7CH3COSCoA+7次-氧化丙酰CoA奇數(shù)飽和碳原子脂肪酸經(jīng)過多次-氧化后,余下一分子三碳化合物-丙酰CoA.奇數(shù)飽和碳原子脂肪酸的氧化3.琥珀酸輔酶A三羧酸循環(huán)4.徹底氧化琥珀酸輔酶A草酰乙酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)2.CH2COSCoACH2COOHCH3CHCOSCoA COOH變位酶B12ATP、CoASH丙酸的代謝甲基丙二酸單酰CoA琥珀酰Co

17、A硫激酶羧化酶變位酶三羧酸循環(huán)ATP、CO2 生物素CoB12（1）動物體內(nèi)丙酸的來源 纖維素在反芻動物瘤胃中發(fā)酵產(chǎn)生的丙酸 ：纖維素在反芻動物瘤胃中發(fā)酵產(chǎn)生的主要是乙酸（70），其次是丙酸 （20）和丁酸（10）； 許多氨基酸脫氨后生成奇數(shù)碳原子脂肪酸； 長鏈奇數(shù)碳原子的脂肪酸經(jīng)過-氧化最后生成的丙酰 CoA。 丙酸代謝的意義 反芻動物體內(nèi)的葡萄糖，約有50來自丙酸的異生作用，其余的大部分來自氨基酸的糖異生，丙酸代謝對于反芻動物是非常重要的。丙酸代謝中還需要維生素 B12，因此反芻動物對這種維生素的需要量比其他動物大，不過瘤胃中的微生物能夠合成并提供足量的維生素 B12 。 C9為例分析能量

18、變化 3次-氧化 甲基丙二酸單酰CoA的生成 丙酮酸生成 乙酰CoA的生成 最終4分子乙酰CoA油酸：順-9-C18CH3（CH2）7-CH=CH-（CH2）7COSCoACH3（CH2）7-CH=CH-CH2-COSCoACH3（CH2）8-CH=CH-COSCoACH3（CH2）8-CH-CH2COSCoA OH OHCH3（CH2）8-CH-CH2COSCoA 6CH3COSCoA3次-氧化3CH3COSCoA順-3,4-C12反-2,3-C12D-羥-C12L-羥-C125次-氧化烯脂酰COA異構(gòu)酶水合酶H2O表構(gòu)酶不飽和脂肪酸的-氧化不飽和偶數(shù)碳原子脂肪酸的降解特點比飽和脂肪酸多了2

19、種酶 異構(gòu)酶和表構(gòu)酶多一個雙鍵，少一次FAD脫氫乙酰輔酶A的結(jié)局進入檸檬酸循環(huán)徹底氧化分解作為類固醇的前體生成膽固醇作為脂肪酸合成的前體轉(zhuǎn)化為酮體酮體的代謝酮體的生成酮體的分解生成酮體的意義 脂肪酸-氧化產(chǎn)物乙酰CoA,在肌肉中進入三羧酸循環(huán)，在肝細(xì)胞中可形成乙酰乙酸、D-羥丁酸、丙酮等中間產(chǎn)物。這三種物質(zhì)統(tǒng)稱為酮體。2.酮體的生成乙酰CoA乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸-羥丁酸丙酮HMG CoA裂解酶硫解酶CoASH脫氫酶-羥-甲戊二酰CoA HMG CoA脫羧酶乙酰CoAHMG CoA合成酶CoASHH2OCO2酮體的生成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）硫解酶2CH3COSCoACH3CO

20、CH2COSCoA乙酰乙酰CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA |CH3OH |HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASHCH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙酰乙酸丙酮-羥丁酸脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCH3脫羧酶CoASH酮體生成的全套酶系位于肝細(xì)胞線粒體的內(nèi)膜或基質(zhì)中，其中HMGCoA 合成酶是此途徑的限速酶。肝臟中酮體的生成酮體的合成主要是肝臟的功能酮體中丙酮的生成量較小，產(chǎn)生后即被吸收；乙酰乙酸和-羥丁酸隨血液進入肝外組織氧化，為組織供應(yīng)能量。腦組織一般使用葡萄糖供給能量，當(dāng)葡萄糖供給不足時，也可由乙酰乙酸和-羥丁酸供應(yīng)

21、能量。在肝臟線粒體中，決定乙酰輔酶A去向的是草酰乙酸。 OHCH3CHCH2COOH OCH3CCH2COOH OCH3CCH2COSCOA 2 CH3COSCOA脫氫酶硫解酶CoASHNAD+ NADH+H+琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶琥珀酰CoA琥珀酸丙酮呼出丙酮酸或乳酸3.酮體的分解肝臟不能使酮體進一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。酮體的危害 嚴(yán)重饑餓或糖尿病人體內(nèi)可產(chǎn)生大量的乙酰乙酸。上述情況下，血液中出現(xiàn)大量丙酮（有毒物質(zhì)）。丙酮具有揮發(fā)性和特

22、殊氣味。血液中出現(xiàn)乙酰乙酸和-羥丁酸，使血液的pH降低，發(fā)生酸中毒尿中酮體升高發(fā)生酮病。血液或尿液中酮體過高導(dǎo)致昏迷或死亡。人體對葡萄糖的需求人腦以葡萄糖作為主要燃料，對其有高度依賴性。成人每日需要葡萄糖160g，腦每日需要葡萄糖120g。紅細(xì)胞也需要葡萄糖如果肌體處于饑餓或劇烈運動狀態(tài)必須由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖肌體只有維持一定的血糖水平，才能保證器官的葡萄糖供給肝外組織用酮體作為燃料酮體的分解乙酰乙酰CoA硫解酶轉(zhuǎn)移酶琥珀酰CoACoASH-氧化乙酰乙酸脫氫酶NADH+H+NAD+乙酰CoA2-羥丁酸琥珀酸C磷脂的代謝鞘脂類的代謝甾醇的代謝磷脂和糖脂的降解與合成1、磷脂的降解2、磷脂的生物合

23、成3、糖脂的合成與分解磷脂的分解代謝(一). 磷脂的水解 CH2O COR1 R2CO OCH O OH CH2O P O-CH2CH2N(CH3)3 OH1234磷脂酶A: 凡是作用于磷脂中一個脂肪?；拿附y(tǒng)稱為磷脂酶A(溶血作用) A1-1, A2 -2(蜂毒,蛇毒,蜥毒,某些細(xì)菌，動物中酶原)磷脂酶B: A1與A2的混合物。既作用于A1的產(chǎn)物;又作用于A2的產(chǎn)物。 B酶作用產(chǎn)物為甘油磷酸膽堿（胺）磷脂酶C： 微生物，蛇毒，動物腦中。水解鍵-3磷脂酶D：高等植物中，作用于鍵-4磷脂酶的作用部位磷脂酶 C磷脂酶 D磷脂酶 A2(B2)磷脂酶 A1(B1)乙醇胺和膽堿的活化HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷轉(zhuǎn)移酶ATPADPCTPPPi膽堿激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP- OCH2CH2N(CH3)3CDP-膽堿CTP:磷酸膽堿胞苷轉(zhuǎn)移酶CTPPPiPP磷脂酰乙醇胺和磷脂酰膽堿的合成磷脂酰乙醇胺（腦磷脂）CDP-乙醇胺CMP磷脂酰膽堿（卵磷脂）葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1，2-甘油二酯脂