生化CH脂質(zhì)代謝

生化CH脂質(zhì)代謝第1頁/共59頁第九章脂代謝9.1概論9.2脂類的消化、吸收、運(yùn)輸和貯存9.3脂肪的分解代謝9.4脂肪酸及脂類的合成代謝9.5脂質(zhì)代謝在工業(yè)上的應(yīng)用第2頁/共59頁9.1概論脂肪是生物體能量貯存的的主要形式。脂肪的熱值最高脂肪是高度濃縮的代謝燃料分子脂肪是生物體處於特定環(huán)境時的主要能量來源。類脂是構(gòu)成機(jī)體的組織結(jié)構(gòu)成份、被稱為結(jié)構(gòu)脂質(zhì)。脂肪氧化分解的許多中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為糖類和氨基酸。返回第3頁/共59頁9.2脂類的消化、吸收、運(yùn)輸和貯存(一)脂類的消化小腸上段是主要的消化場所脂類(TG、PL、Ch等)微團(tuán)甘油一脂、溶血磷脂、長鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團(tuán)膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、磷脂酶等水解乳化第4頁/共59頁9.2脂類的消化、吸收、運(yùn)輸和貯存(二)脂類的吸收在十二指腸下段及空腸上段吸收混合微團(tuán)小腸粘膜細(xì)胞內(nèi)乳糜微粒門靜脈肝臟擴(kuò)散重新酯化載脂蛋白結(jié)合第5頁/共59頁9.2脂類的消化、吸收、運(yùn)輸和貯存(三)脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)和脂蛋白的作用乳糜微粒(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（按密度大小分）第6頁/共59頁第7頁/共59頁血漿脂蛋白的組成、性質(zhì)及功能

CMVLDLIDLLDLHDL蛋白質(zhì)

1~210182550脂肪

84~85503053膽固醇脂

414224017磷脂

818222127合成部位

小腸粘膜肝細(xì)胞血漿、肝肝、小腸肝細(xì)胞功能

轉(zhuǎn)運(yùn)外源轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源逆向轉(zhuǎn)運(yùn)

甘油三脂甘油三脂膽固醇膽固醇酯膽固醇

膽固醇

28893第8頁/共59頁什麼是好的脂蛋白？正常人空腹血漿中不易檢測CM與VLDL。LDL由VLDL轉(zhuǎn)變而成，是空腹血漿的主要脂蛋白，其膽固醇含量相對較高，血漿中LDL高者易患動脈粥樣硬化。HDL能將肝外組織衰老與死亡細(xì)胞膜上的膽固醇經(jīng)血液逆向運(yùn)回肝，轉(zhuǎn)變成膽汁酸鹽等排泄，一般認(rèn)為它有防止動脈粥樣硬化的作用。第9頁/共59頁9.2脂類的消化、吸收、運(yùn)輸和貯存返回第10頁/共59頁9.3脂肪的分解代謝甘油的代謝脂肪酸的代謝酮體的代謝

β

-氧化作用

α

-氧化作用

ω-氧化作用CH3-(CH2)n-

CH2-

CH2-COOH返回第11頁/共59頁甘油的代謝甘油激酶磷酸甘油脫氫酶異構(gòu)酶返回第12頁/共59頁β-氧化作用飽和偶數(shù)脂肪酸的β-氧化作用脂肪酸β-氧化作用的生理意義脂肪酸β-氧化作用的發(fā)現(xiàn)返回第13頁/共59頁脂肪酸β-氧化作用的發(fā)現(xiàn)β-氧化作用的概念脂肪酸體內(nèi)氧化時在羧基端的β-碳原子上進(jìn)行氧化，碳鏈逐次斷裂，每次斷下一個二碳單位，既乙醯CoA，該過程稱作β-氧化。β-氧化作用的試驗證據(jù)1904年F.Knoop用：1、苯甲酸和苯乙酸飼喂狗2、苯環(huán)標(biāo)記的脂肪酸飼喂狗證明了脂肪酸分解是每次二個碳單位。第14頁/共59頁脂肪酸β-氧化作用的發(fā)現(xiàn)-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH馬尿酸苯乙尿酸奇數(shù)碳原子：偶數(shù)碳原子：-COOH（苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）-C－NH－CH2－COOH（馬尿酸）O-CH2－C－NH－CH2－COOH(苯乙尿酸)O脂肪酸β-氧化作用學(xué)說返回第15頁/共59頁飽和偶數(shù)脂肪酸的β-氧化作用脂肪酸活化脂醯~SCoA進(jìn)入線粒體β-氧化反應(yīng)過程乙醯~SCoA的徹底氧化β-氧化的生化歷程返回第16頁/共59頁脂肪酸活化成脂醯~SCoA位於內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜的脂醯CoA合成酶催化脂肪酸與CoA-SH生成活化的脂醯CoA。反應(yīng)不可逆RCOOH+CoA—SHRCO~SCoA脂醯CoA合成酶ATPAMP+PPiMg2+

H2O2Pi脂肪酸脂醯CoA返回第17頁/共59頁脂醯CoA進(jìn)入線粒體脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質(zhì)內(nèi)，但胞漿中活化的長鏈脂醯CoA(12C以上)卻不能直接透過線粒體內(nèi)膜，必須與肉堿(carnitine)結(jié)合成脂醯肉堿才能進(jìn)入線粒體基質(zhì)。RCO-SCoACoA-SH肉堿脂醯轉(zhuǎn)移酶肉堿脂醯肉堿反應(yīng)由肉堿脂醯轉(zhuǎn)移酶(CAT-Ⅰ和CAT-II)催化：(CH3)3N+-CH2CH-CH2COOHRCO-O(CH3)3N+-CH2CH-CH2COOHOH第18頁/共59頁此過程為脂肪酸β-氧化的限速步驟，CAT-Ⅰ是限速酶，丙二酸單醯CoA是強(qiáng)烈的競爭性抑制劑。肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)脂醯CoA進(jìn)入線粒體第19頁/共59頁脂肪燃燒因數(shù)—左旋肉堿左旋肉旋能促進(jìn)脂肪酸進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化分解。隨著年齡的增長，體內(nèi)左旋肉堿含量水準(zhǔn)在逐漸降低，所謂“千金難買老來瘦”。左旋肉堿在脂肪燃燒中發(fā)揮著巨大的作用，是促進(jìn)脂肪“燃燒”的減肥藥。返回第20頁/共59頁β-氧化反應(yīng)過程(1)氧化(脫氫）(2)水化RCH2CCCO~CoAHH反2-烯酰CoAOHRCH2CHCH2CO~SCoAL-β-羥脂醯CoA脂醯CoA脫氫酶FADFADH2反2-烯醯CoA水化酶H2O1.5ATP呼吸鏈ＯR-CH2-

CH2C-SCoA||第21頁/共59頁β-氧化反應(yīng)過程(3)再氧化（再脫氫）(4)硫解L-β-羥脂醯CoA脫氫酶NAD+NADH+H+CH3CO~SCoA乙醯CoARCH2CO~SCoA脂醯CoA(14C)CoA-SH

β-酮脂醯CoA硫解酶2.5ATP呼吸鏈(1)(2)(3)(4)重複反應(yīng)L-β-羥脂醯CoAOHRCH2CHCH2CO~SCoAβ-酮脂醯CoARCH2C~SCoA

OCH2CO返回第22頁/共59頁乙醯~SCoA的徹底氧化脂肪酸β-氧化產(chǎn)生乙醯～SCoA，可與來自糖代謝中丙酮酸氧化脫羧生成的乙醯～SCoA一樣進(jìn)入三羧酸循環(huán)，可徹底被氧化生成CO2，同時產(chǎn)生NADH+H+和FADH2。在β-氧化生成乙醯～SCoA過程中產(chǎn)生的NADH+H+和FADH2，與三羧酸迴圈中乙醯基氧化產(chǎn)生的NADH+H+和FADH2一樣，都能經(jīng)氧化呼吸鏈將氫原子傳遞給氧，通過呼吸鏈氧化與磷酸化偶聯(lián)產(chǎn)生ATP。返回第23頁/共59頁

乙醯CoAFAD

FADH2

NAD+NADHRCH2CH2CO-SCoA脂酰CoA脫氫酶脂醯CoA

β-烯脂酰CoA水化酶

β-羥脂酰CoA脫氫酶

β-酮酯酰CoA硫解酶RCHOHCH2CO~ScoARCOCH2CO-SCoARCH=CH-CO-SCoA+CH3CO~SCoAR-CO~ScoAH2O

CoASHTCA

乙醯CoA

乙醯CoAATPH20呼吸鏈H20呼吸鏈

乙醯CoA

乙醯CoA

乙醯CoA

乙醯CoAβ-氧化反應(yīng)的生化歷程第24頁/共59頁脂肪酸β-氧化作用的生理意義β-氧化作用能為機(jī)體提供大量的能量。β-氧化作用能提供乙醯～SCoA作為合成脂肪酸、糖和某些氨基酸的原料。β-氧化作用產(chǎn)生大量的水可提供陸生動物對水的需要。第25頁/共59頁脂肪酸β-氧化作用的能量生成1分子軟脂酸(16C)活化生成的軟脂醯CoA經(jīng)7次β-氧化.總反應(yīng)式如下：1分子軟脂酸徹底氧化共生成:

(1.5×7)+(2.5×7)+(10×8)=108分子ATP減去脂肪酸活化時消耗ATP的2個高能磷酸鍵淨(jìng)生成106分子ATP。軟脂醯CoA+7FAD+7NAD++7CoA-SH+7H2O8乙酰CoA+7FADH2+7(NADH+H+)返回第26頁/共59頁不飽和脂肪酸的氧化順反異構(gòu)酶體內(nèi)不飽和脂肪酸約占脂肪酸總量的一半以上。也在線粒體中進(jìn)行β-氧化。由於不飽和脂肪酸的雙鍵處於順式構(gòu)型，所以需要另一個特異性的酶：Δ3-順，Δ2-反烯醯CoA異構(gòu)酶催化：第27頁/共59頁不飽和脂肪酸的氧化差向異構(gòu)酶當(dāng)雙鍵處於偶數(shù)位時，不飽和脂肪酸經(jīng)幾次β-氧化後的產(chǎn)物為D(－)β-羥脂醯～SCoA。這個產(chǎn)物不能被β-羥脂醯～SCoA脫氫酶所催化，因為它要求L型異構(gòu)體的底物。這時需要β-羥脂醯～SCoA差向異構(gòu)酶的作用，使之轉(zhuǎn)變?yōu)長(+)β

-羥脂醯～SCoA，使之能繼續(xù)進(jìn)行β-氧化反應(yīng)第28頁/共59頁奇數(shù)碳脂肪酸的氧化奇數(shù)碳脂肪酸經(jīng)β

-氧化可產(chǎn)生n-1個乙醯～SCoA和一個丙醯～SCoA：第29頁/共59頁脂肪酸的α-氧化作用

脂肪酸氧化作用發(fā)生在α-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α-氧化作用。RCH2COO-RCH(OH)COO-RCOCOO-RCOO-CO2O2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+RCH(OOH)COO-CO2RCHOO2NAD

+NADH+H+過氧化羥化第30頁/共59頁脂肪酸的ω氧化作用脂肪酸的ω-氧化指脂肪酸的末端甲基（ω-端）經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變成羥基，繼而再氧化成羧基，從而形成α，ω-二羧酸的過程。CH3(CH2)nCOO-HOCH2(CH2)nCOO-OHC(CH2)nCOO--OOC(CH2)nCOO-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第31頁/共59頁酮體的代謝返回酮體的生成酮體的利用酮體生成的生理意義脂肪酸在肝臟中不完全氧化的中間產(chǎn)物，是β－羥丁酸(約占總量70％)、乙醯乙酸(約占30％)和丙酮(含量極微)的統(tǒng)稱。乙醯CoA是酮體生成的原料。第32頁/共59頁酮體的生成羥甲基戊二酸單醯CoA（HMGCoA）脂肪酸硫解酶2CH3COSCoACH3COCH2COSCoA乙醯乙醯CoAHOOCCH2-C-CH2COSCoA|CH3OH|HMGCoA裂解酶HMGCoA合成酶CH3COSCoACoASH--氧化CH3COCH2COOHCH3CHOHCH2COOH乙醯乙酸丙酮--羥丁酸脫氫酶CO2NADH+H+NAD+CH3COCOOH脫羧酶CoASH返回第33頁/共59頁酮體的利用肝臟細(xì)胞的線粒體中含有生成酮體的酶體系，故肝臟是生成酮體的器官，但缺乏氧化酮體的酶，因此不能利用酮體，肝臟產(chǎn)生的酮體必須經(jīng)血液被運(yùn)輸?shù)礁瓮饨M織進(jìn)一步氧化分解。肝外組織(如心肌、骨骼肌、腎、腎上腺、腦組織等)有活性很強(qiáng)的利用酮體的酶，所以可利用酮體供能。第34頁/共59頁酮體的利用CH3COCH2COOH

乙醯乙酸CH3COCH2CO~SCoA

乙醯乙醯CoAATP+CoA~SHPPi+AMP2PiCH2COOHCH2CO~CoA

TCA乙醯CoACH3CO~CoA

β-羥丁酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羥丁酸脫氫酶NAD+NADH+H+琥珀醯CoA琥珀酸轉(zhuǎn)移酶乙醯乙醯CoA合成酶H2OHSCoA硫解酶心、腎、腦和骨胳肌此酶活性高(10倍)CH2COOHCH2COOH返回第35頁/共59頁酮體生成的生理意義酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細(xì)血管壁，是輸出脂肪能源的一種形式。長期饑餓時，酮體供給腦組織50~70%的能量。禁食、應(yīng)激及糖尿病時，心、腎、骨骼肌攝取酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供腦和紅細(xì)胞所需，並可防止肌肉蛋白的過多消耗。返回第36頁/共59頁9.4脂肪酸及脂類的合成代謝脂肪酸的合成代謝脂肪酸碳鏈的延長脂肪的合成返回脂類的合成代謝第37頁/共59頁脂肪酸的合成代謝脂肪酸合成部位

在肝、腎、腦、肺、乳腺及脂肪等多種組織的胞漿中均含有脂肪酸合成酶系，肝臟是人體合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最強(qiáng)，約比脂肪組織大8～9倍。第38頁/共59頁脂肪酸的合成代謝脂肪酸合成的原料碳源：糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解產(chǎn)生的乙醯CoA，它們都存在于線粒體中。線粒體中的乙醯CoA，需通過檸檬酸穿梭系統(tǒng)運(yùn)到胞漿，才能供脂肪酸合成所需。

第39頁/共59頁脂肪酸的合成代謝脂肪酸合成的原料

ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等其中NADPH在肝臟細(xì)胞和哺乳動物乳腺中主要來自胞漿中的磷酸戊糖途徑，在脂肪細(xì)胞中，主要來自蘋果酸酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH:蘋果酸+NADP+

丙酮酸+CO2+NADPH+H+

第40頁/共59頁脂肪酸的合成代謝脂肪酸合成酶系動物細(xì)胞脂肪酸合成酶系包括7種不同功能的酶和醯基載體蛋白(ACP)，都存在於一條肽鏈上的七個功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域)，由一個基因編碼；酵母細(xì)胞中該酶系包含六個酶和ACP，定位於兩條肽鏈上；大腸桿菌的該酶系含六個酶及ACP共七條肽鏈。第41頁/共59頁脂肪酸的合成代謝脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式①②③④⑤⑥中央巰基SH週邊巰基SH①乙醯CoA羧化酶②ACP－丙二醯轉(zhuǎn)移酶③β-酮脂醯-ACP合成酶④β-酮脂醯-ACP還原酶

⑤β-羥脂醯-ACP脫水酶⑥烯脂醯-ACP還原酶

第42頁/共59頁脂肪酸的合成代謝CoA-SH與ACP-SH的比較CH2-Ser-ACPHSCoA分子中也有4-磷酸泛醯巰基乙胺AHS4-磷酸泛醯巰基乙胺輔基：4-磷酸泛醯巰基乙胺第43頁/共59頁脂肪酸生物合成的反應(yīng)歷程β-烯丁醯A(chǔ)CPCH3COCH2C0-SACP

丁醯A(chǔ)CPCH3CH(OH)CH2C0-SACP

CH3CH=CH2C0-SACPCH3CH2CH2C0-SACP

β-酮丁醯A(chǔ)CPβ-羥丁醯A(chǔ)CPCH3COCoACH3COACPHOOCCH3COACPHOOCCH3COCoACH3COCoACO2+ACPC2C2C2C2C2C2NADPHNADP+NADP+NADPHH2OCH3(CH2)14C0-SACP+CO2ACP①②縮合③還原④脫水⑤⑥再還原⑦硫解軟脂肪酸第44頁/共59頁脂肪酸的合成代謝軟脂酸合成的總反應(yīng)乙醯CoA＋7丙二酸單醯CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O軟脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoA-SH脂肪酸合成酶系（7次迴圈）第45頁/共59頁脂肪酸從頭合成與β-氧化比較區(qū)別點從頭合成β-氧化細(xì)胞中發(fā)生部位細(xì)胞質(zhì)線粒體醯基載體ACP-SHCoA-SH二碳片段的加入與裂解方式丙二醯A(chǔ)CP乙醯CoA電子供體或受體NADPHFAD、NAD+酶系七種酶和一個蛋白質(zhì)組成複合物四種酶原料轉(zhuǎn)運(yùn)方式檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)肉堿穿梭系統(tǒng)羥脂醯化合物的中間構(gòu)型D-型L-型對二氧化碳和檸檬酸的需求要求不要求能量變化消耗7個ATP和14NADPH產(chǎn)生106個ATP返回第46頁/共59頁脂肪酸碳鏈的延長軟脂醯CoA或軟脂酸生成後，可在滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體經(jīng)脂肪酸碳鏈延長酶系的催化作用下，形成更長碳鏈的飽和脂肪酸。延長途徑線粒體延長途徑：基本上是β-氧化的逆過程，只是NADPH2作為供氫體參與第二次還原反應(yīng)?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)延長途徑：與從頭合成類似，只是輔酶A作為醯基載體，丙二醯輔酶A提供二碳單位。返回第47頁/共59頁脂肪的合成返回葡萄糖NADH+H+NAD+磷酸甘油脫氫酶CH2OHCCH2O-HO-PCH2OCOR1CCH2O-R2CO-O-PCH2OCOR1CCH2OHR2CO-O-H2OPi磷脂酸磷酸酶CH2OCOR1CCH2OCOR3R2CO-O-CoA-SHR3CO~SCoA脂醯轉(zhuǎn)移酶R1CO~SCoAR2CO~SCoA磷酸甘油脂醯轉(zhuǎn)移酶2CoA-SH磷脂酸TGCH2OHC=OCH2OH第48頁/共59頁脂類的合成代謝(一)甘油磷脂的合成合成部位：全身各組織，肝、腎、腸最活躍。合成原料：甘油、脂肪酸、磷酸鹽、膽鹼、乙醇胺絲氨酸、食物食物或脂肪分解

CTP、ATP、絲氨酸、肌醇等合成過程：第49頁/共59頁乙醇胺和膽鹼的活化CDP-乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CTP:磷酸乙醇胺胞苷轉(zhuǎn)移酶CTPPPiCDP-OCH2CH2N(CH3)3CDP-膽鹼CTP:磷酸膽鹼胞苷轉(zhuǎn)移酶CTPPPiHOCH2CH2N(CH3)3膽鹼激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3POCH2CH2NH2磷酸乙醇胺HOCH2CH2NH2乙醇胺激酶ATPADPP第50頁/共59頁甘油磷脂的合成磷脂醯乙醇胺（腦磷脂）CDP-乙醇胺CMP磷脂醯膽鹼（卵磷脂）葡萄糖3-磷酸甘油磷脂酸1,2-甘油二酯脂醯CoACoACDP-膽鹼CMP甘油三酯2RCOCoA2CoAPi轉(zhuǎn)醯酶磷酸酯酶轉(zhuǎn)移酶第51頁/共59頁脂類的合成代謝(二)膽固醇的合成合成部位：全身各組織（特別是肝）的胞液及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。合成原料：乙醯CoA（來自檸檬酸-丙酮酸迴圈）、NADPH+H+、ATP合成過程：包括近30步反應(yīng)，分3個主要階段，HMG-CoA還原酶是整個反應(yīng)限速酶。第52頁/共59頁膽固醇合成的調(diào)節(jié)1.食物種類的影響★高糖、高飽和脂肪膳食時