生物化学课件 第七章 脂类代谢一3doc.docx

1、生物化学课件 第七章 脂类代谢一3doc生物化学课件 第七章 脂类代谢(一3） 脂类代谢 第一次课 第一节（熟悉） 脂质的构成、功能及分析 THE COMPOSITION, FUNCTION AND ANALYSIS OF LIPIDS 。 三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG) ，也称为甘油三酯 (triglyceride, TG) 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid) 定义: 脂肪和类脂总称为脂

2、质(lipids) 分类: 一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质（了解） 类脂(lipoid) 脂肪 (fat) （一）甘油三酯(TG) 是甘油的脂酸酯 TG 的分子式都一致吗？ 编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。 或N N 编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。 系统命名法( ( 了解) ) （二）脂肪酸（FA ）是脂肪烃的羧酸 标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。 饱和脂肪酸（fatty acids ）的结构通式为: CH 3 （CH 2 ） n COOH 。 高等动植物脂肪酸碳链长度一般在 14 20 之间，为 偶数碳 。 表 表7-1 常见的脂肪酸 惯名

3、系统名 碳原子数和双键数 分子式 饱和脂肪酸 月桂酸 (lauric acid) n- 十二烷酸 12:0 CH 3 (CH 2 ) 10 COOH 豆寇酸(myristic acid) n- 十四烷酸 14:0 CH 3 (CH 2 ) 12 COOH 软脂肪酸(palmitic acid) n- 十六烷酸 16:0 CH 3 (CH 2 ) 14 COOH 硬脂肪酸(stearic acid) n- 十八烷酸 18:0 CH 3 (CH 2 ) 16 COOH 花生酸(arachidic acid) n- 二十烷酸 20:0 CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 山箭酸 (beheni

4、c acid) n- 二十二烷酸 22:0 CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 掬焦油酸 (lignoceric acid) n- 二十四烷酸 24:0 CH 3 (CH 2 ) 18 COOH 不饱和脂肪酸 棕榈( 软) 油酸(palmitoleic acid) 9- 十六碳一烯酸 16:1 -7 9 CH 3 (CH 2 ) 5 CHCH(CH 2 ) 7 COOH 油酸(oleic acid) 9- 十八碳一烯酸 18:1 -9 9 CH 3 (CH 2 ) 7 CHCH(CH 2 ) 7 COOH 异油酸 (Vaccenic acid) 反式11- 十八碳一烯酸 18:1 -7

5、11 CH 3 (CH 2 ) 5 CHCH(CH 2 ) 9 COOH 亚油酸 (linoleic acid) 9,12- 十八碳二烯酸 18:2 -6 9 ，12 CH 3 (CH 2 ) 4 (CHCHCH 2 ) 2 (CH 2 ) 6 COOH a- 亚麻酸 (a-linolenic acid) 9,12,15- 十八碳三烯酸 18:3 -3 9 ，12 ，15 CH 3 CH 2 (CHCHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 6 COOH - 亚麻酸 (-linolenic acid) 6,9,12- 十八碳三烯酸 18:3 -6 6 ，9 ，12 CH 3 (CH 2 ) 4 (C

6、HCHCH 2 ) 3 (CH 2 ) 3 COOH 花生四烯酸(arachidonic acid) 5,8,11,14- 二十碳四烯酸 20:4 -6 5 ，8 ，11 ，14 CH 3 (CH 2 ) 4 (CHCHCH 2 ) 4 (CH 2 ) 2 COOH timnodonic acid (EPA) 5,8,11,14,17- 二十碳五烯酸 20:5 -3 CH 3 CH 2 (CHCHCH 2 ) 5 (CH 2 ) 2 COOH clupanodonic acid (DPA) 7,10,13,16,19- 二十二碳五烯酸 22:5 -3 CH 3 CH 2 (CHCHCH 2 )

7、 5 (CH 2 ) 4 COOH cervonic acid (DHA) 4, 7,10,13,16,19- 二十二碳六烯酸 22:6 -3 CH 3 CH 2 (CHCHCH 2 ) 6 CH 2 COOH 表 表7-1 常见的脂肪酸 必需脂肪酸 人体所需，自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为营养必需脂酸(essential fatty acid)，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。 甘油磷脂：由甘油构成的磷脂（体内含量最多） 鞘磷脂：由鞘氨醇构成的磷脂 FA FA Pi X 甘油甘油 （三）磷脂 （ （phospholipids ，PL） ） 可分为 甘油磷脂和鞘磷脂两类 分类： 甘

8、油磷脂 鞘磷脂 FA X 鞘氨醇鞘氨醇 O 甘油磷脂基本结构 FA FA Pi X 甘油甘油 体内几种重要的甘油磷脂 X FA FA Pi 甘油甘油 FA O X 鞘氨醇鞘氨醇 鞘氨醇基本结构 FA O X 鞘磷脂 磷酸胆碱、磷酸乙醇胺 鞘糖脂 葡萄糖、半乳糖、唾液酸等 鞘氨醇鞘氨醇 鞘脂的母体结构 （四）胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构 固醇共同结构：环戊烷多氢菲 动物胆固醇 (27 碳) ) 植物 (29 碳) ) 酵母 (28 碳) ) 二、脂质具有多种复杂的生物学功能 （一）甘油三酯（TG）是机体重要的能源物质 产能多： 38 KJ/g TG 17 KJ/g protein or glu

9、cose 体积小： 不含水 专门的存贮： 脂肪组织（体内游离脂肪酸少） （二）脂肪酸(FA) 具有多种重要生理功能 1. 提供必需脂肪酸 人体自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为营养必需脂酸 (essential fatty acid) ，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。 2. 合成不饱和脂肪酸衍生物 前列腺素 （prostaglandin, PG ） 血栓 噁 烷(thromboxane, TX) 白三烯(leukotrienes, LT) 花生四烯酸 （20:4 5 ，8 ，11 ，14 ） PG 根据五碳环上取代基和双键位置不同，分 9 型： PGE 2 诱发炎症，促局部血管扩张。

10、 PGE 2 、PGA 2 使动脉平滑肌舒张而降血压。 PGE 2 、PGI 2 抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。 PGF 2 使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。1. PGPG 、TX 和LT 具有很强生物活性( 自学)2. TX PGF 2 、TXA 2 强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI 2 、 PGI 3 对抗它们的作用。 TXA 3 促血小板聚集，较TXA 2 弱得多。3. LT LTC 4 、LTD 4 及LTE 4 被证实是过敏反应的慢反应物质。 LTD 4 还使毛细血管通透性增加。 LTB 4 还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发

11、展。（三）磷脂是重要的结构成分和信号分子 1. 磷脂是构成生物膜的重要成分 细胞膜中能发现几乎所有的 磷脂 各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同; 磷脂酰胆碱 存在于细胞膜中 心磷脂 是线粒体膜的主要脂质。 2. 磷脂酰肌醇是第二信使的前体 PIP 2 -DAG + IP 3 （四）胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体 胆固醇是细胞膜的基本结构成分 胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物 可转变为 胆汁酸、类固醇激素及维生素D D 3 3 分类 含量 分布 生理功能 脂肪 甘油三酯 95 脂肪组织、 血浆 1. 储脂供能 2. 提供必需脂酸 3. 促脂溶性维生素

12、吸收 4. 热垫作用 5. 保护垫作用 6. 构成血浆脂蛋白 类脂 糖酯、胆固醇及其酯、磷脂 5 生物膜、神经、 血浆 1. 维持生物膜的结构和功能 2. 胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等 3. 构成血浆脂蛋白 脂质的分类、含量、分布及生理功能 三、脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性( ( 自学) ) （一）用有机溶剂提取脂质 （二）用层析分离脂质 （三）根据分析目的和脂质性质选择分析方法 （四）复杂的脂质分析还需特殊的处理 脂质的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipids 第二节 （了解） 条件 乳化剂的乳化作用 酶的催化作用 部位 小

13、肠上段 一、胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质 胆汁酸对脂类的乳化作用 胆汁酸 疏水界面 胆盐 亲水界面 辅酯酶 微团 胆盐 胰脂酶 脂肪 脂肪酶消化 脂酸 31 十二指肠下段及空肠上段。 二、吸收的脂质经再合成进入血循环 吸收部位 吸收方式 12C 中链及短链脂酸 构成的TG 乳化 吸收 脂肪酶 甘油 + FA 门静脉 血循环 肠粘膜细胞 长链脂酸构成的TG吸收方式 CoA + RCOOH RCOCoA 脂酰CoA 合成酶 ATP AMP PPi 脂酰CoA 转移酶 CoA R 2 COCoA R 3 COCoA CoA 脂酰CoA 转移酶 CH2 2OH CH2 2OH CHO- -C C-

14、-R R 1 O =CH2 2OH CH2 2OH CHO- -C C- -R R 1 O =CH2 2OH CH2 2O- -C C- -R R2 2CHO- -C C- -R R 1 O=O =CH2 2OH CH2 2O- -C C- -R R2 2CHO- -C C- -R R 1 O=O =CH2 2O- -C C- -R R 3 CH2 2O- -C C- -R R 2 CHO- -C C- -R R 1 O=O=O= 甘油一酯途径 TG 合成方式之一 第 三 节( ( 重点 ) 甘油三酯代谢 METABOLISM OF TRIGLYCERIDE 甘油三酯的合成代谢 脂肪酸的合成代

15、谢 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的 氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用 本节主要内容 一、不同来源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途径合成甘油三酯 （ 掌握 ） （一）合成部位 内质网 特点 入血的形式 肝 脏 合成 VLDL 脂肪组织 合成并贮存 小肠粘膜 合成 CM 酶：脂酰辅酶A 转移酶 甘油 FA 1. 甘油一酯途径（ 小肠粘膜细胞 ） 2. 甘油二酯途径（ 肝、脂肪细胞 ） （二）合成原料 （三）合成基本过程 甘油一酯途径 甘油二酯途径： 肝细胞、脂肪细胞主要以 糖 代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。 甘油的活化 甘油二酯途径 41 TG 合成小结 特点

16、 方式 入血形式 肝 脏 合成 DG途径 VLDL 脂肪组织 合成并贮存 DG途径 小肠粘膜 合成 MG途径 CM 部位：内质网 酶：脂酰辅酶A A 转移酶 原料： 甘油、 FA 二、内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长 组 织：肝（主要）及脂肪组织等 亚细胞： 胞液：主要合成 16 碳的软脂酸（棕榈酸） 线粒体、内质网：碳链延长 1. 合成部位 （一）软脂酸的合成（掌握） NADPH 的来源: : 磷酸戊糖途径（主要来源） 乙酰CoA 、NADPH 、 ATP 、HCO 3 - 、 Mn 2+ 2. 合成原料 乙酰 CoA 的主要来源: : 乙酰CoA 通过 柠檬酸- 丙酮酸循环(ci

17、trate pyruvate cycle) 出线粒体。 乙酰CoA 氨基酸 Glu （主要） 线 粒 体 膜 胞液 线粒体基质 丙酮酸 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 柠檬酸 乙酰CoA NADPH+H + NADP + 苹果酸酶 CoA 乙酰CoA ATP AMP PPi ATP 柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸 H 2 O 柠檬酸合酶 苹果酸 CO 2 CO 2 （1 ）乙酰CoA 转化成 丙二酰CoA 总反应式: : 丙二酰CoA +ADP + Pi ATP + HCO 3 - + 乙酰CoA 3. FA 合成酶系及反应过程 乙酰CoA 羧化酶 乙酰CoA 羧化酶 (acetyl CoA

18、 carboxylase ，ACC) 限速酶 存在于胞液中 辅基是生物素 激活剂是Mn 2+ 别构酶 酶活性调节方式： 1、别构调节：有活性的是其多聚体形式（由10-20个单体呈线状排列）柠檬酸与异柠檬酸可促进单体聚合成多聚体，增强酶活性，而软脂酸和长链脂肪酸可加速解聚，从而抑制该酶活性。 2、化学修饰调节：AMPK磷酸化后的乙酰辅酶A羧化酶是无活性的。 3、诱导：长期高糖低脂饮食能诱导此酶生成 （2 ）软脂酸经7 次缩合、还原、脱水、再还原基本反应循环合成 重复加成过程 每次延长2 个碳原子 丙二酰CoA 提供碳原子 FA 合成过程在各种生物基本相似。 高等动物多功能酶 辅基:4 磷酸泛酰胺

19、基乙硫醇 是 脂酰基载体 。 E 2 - 泛-SH 酰基载体蛋白 Acyl carrier protein, ACP 底物进入 乙酰CoA KS-S- 乙酰基 丙二酰CoA ACP-S- 丙二酰基 软脂酸 合成酶 乙酰基 2 个碳的脂酰基 丙二酰基 软脂酸的合成过程 E 2 - 泛-SH E 1 - 半胱-SH CO 2 H 2 O ACP E 2 E 2 转位 E 2 E 1 SH ACP CO 2 H 2 O E 2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -C O= CH 3 -CH 2 -CH 2 -C O= CH 3 -CH 2 -CH 2 -C OH H CH 3 -CH 2 -CH 2

20、 -C E 2 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 经过7 轮循环反应 ， 每次加上一个丙二酰基 ， 增加两个碳原子 ， 最终释出软酯酸 。 K S S O=C CH 3 A C P S C=O CH 2 COO - K S S O=C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 A C P S C=O CH 2 COO - K S S O=C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 A C P S C=O CH 2 COO - O - O=C CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH

21、 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 K S A C P HS HS + 4H + +4e - CO 2 K S S O=C CH 2 CH2 CH3 A C P S C=O CH 2 COO - 4H + +4e - CO 2 4H + +4e - CO2 ATMTKS 缩合 还原KR脱水 再还原HDERATTENADPH + H +NADP +(CH 2 ) 14 C OOCH 3NADP + H +NADPH CH 3 C SOCH 3 C SOOOC CH 2 C SOC CH 2 C SOOCH 3CH CH 2 C SOOHCH 3CH CH C SOCH 3CH 2 CH

22、 2 C SOCH 3KS 的巯基ACP 的巯基CH 2 CH 2 C SOCH 3CO 2H 2 OH 2 O（ （7 次循环后 ）OOC CH 2 C S CoAOHS CoACH 3 C SOCoAHS CoAHSHSHSHSHSHSHSHS 软脂酸合成的总反应: : CH 3 COSCoA + 7 HOOCH 2 COSCoA + 14NADPH+H + CH 3 (CH 2 ) 14 COOH + 7 CO 2 + 6H 2 O + 8HSCoA + 14NADP + 软脂酸合成过程中二碳单位的供体是： 丙二酰CoA 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级

23、 第四级第五级#（二）软脂酸延长在内质网和线粒体内进行 （了解） 部位 二碳单位供体 供氢体 反应过程 产物 内质网 丙二酰CoA (载体CoASH) NADPH+H + 类似软脂酸合成 18碳硬脂酸为最多 线粒体 乙酰CoA (载体CoASH) NADPH+H + -氧化的逆反应 18碳硬脂酸为最多 （三）不饱和FA 的合成需多种去饱和酶催化 （ 了解） ） 名称 碳链长度 双键数目及位置 软油酸 16 1，9 油酸 18 1，9 亚油酸 18 2 , 9，12 亚麻酸 18 3, 9，12，15 花生四烯酸 20 4, 5，8，11，14 部位：内质网 酶：去饱和酶 只能合成单不饱和脂酸

24、动物：4 、5 、8 、9 植物：9 、12 、15 （四）FA 合成受代谢物和激素调节 （ 了解） ） 3. 脂肪酸合酶 （fatty acid synthase, FAS ） 可作为药物治疗的靶点 定义 脂肪动员(fat mobilization) 是指 储存在脂肪细胞中的脂肪 ， 被脂肪酶逐步水解, 释放FFA 和甘油 ， 并释放入血以供其他组织氧化利用的过程 。 三、TG 氧化分解产生大量ATP 供机体需要 （一） TG 分解代谢从 脂肪动员 开始 （二）甘油转变为3- 磷酸甘油后被利用 肝 、肾、肠等组织 （三）- 氧化 （-oxidation ） 是 是FA 分解的核心过程 主要过

25、程 主要过程 71 71 3. 脂酰CoA 分解产生 乙酰CoA 、FADH 2 和 和NADH 脱氢 加水 再脱氢 硫解 脂酰CoA L(+)- 羟脂酰CoA 酮脂酰CoA 脂酰CoA+ 乙酰CoA 脂酰CoA 脱氢酶 反 2 - 烯酰CoA L(+)- 羟脂酰 CoA 脱氢酶 NAD + NADH+H + 2 - 烯脂酰CoA 水化酶 H 2 O FAD FADH 2 酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH RCH = CHCSCoA O =RCH = CHCSCoA O =O =RCH 2 CH 2 CSCoA O =O =RCHOHCH 2 CSCoA O =O =RCOCH 2 CSCo

26、A O =O =RCSCoA + CH 3 COSCoA O=O=72 72 C H 3 (CH 2 ) 7 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COS CoAC H 3 (CH 2 ) 7 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COS CoAC H 3 COS CoAC H 3 (CH 2 ) 7 CH 2 CH 2 CH 2 COCoAC H 3 COS CoAC H 3 (CH 2 ) 7 CH 2 COS CoAC H 3 COCoAC H 3 COS CoA5 脂肪酸合成与 脂肪酸合成与 -氧化的区别 氧化的区别 -氧化 氧化 脂肪酸合成

27、 脂肪酸合成 部位 部位 线粒体内 线粒体内 胞浆 胞浆 中间产物 中间产物 酯酰 酯酰 CoA 与 与 ACP 上的 上的 SH 连接 连接 酶 酶 独立的酶 独立的酶 多酶复合体 多酶复合体 循环的单位 循环的单位 乙酰 乙酰 CoA 丙二酰 丙二酰 CoA 主要辅酶 主要辅酶 NAD + FAD NADPH FA合成与 合成与 氧化的区别 氧化的区别脂酰CoA 脱氢酶 L(+)- 羟脂酰 CoA 脱氢酶 NAD + NADH+H + - 烯酰CoA 水化酶 2 H 2 O FAD FADH 2 酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH 脂酰CoA 合成酶 肉碱转运载体肉碱转运载体 ATP Co

28、ASH AMP PPi H 2 O 呼吸链 1.5ATP H 2 O 呼吸链 2.5ATP 线粒体膜 TAC 脂 脂 肪 肪 酸RCH2 2CH2 2C C- - OH O=O=RCH = CHCSCoA O =RCH = CHCSCoA O =O =RCH 2 CH 2 CSCoA O =O =RCHOHCH 2 CSCoA O =O =RCOCH 2 CSCoA O =O =RCSCoA + CH 3 COSCoA O=O=RCH 2 CH 2 CSCoA O =O =74 74 活化： 消耗2 个高能磷酸键 - 氧化： 每轮循环 四个重复步骤： 脱氢、水化、再脱氢、硫解产物：1 分子 乙

29、酰CoA 1 分子少两个碳原子的脂酰CoA 1 分子NADH+H + 1 分子FADH 2 4. FA 氧化是体内ATP 的重要来源 以16 碳软脂酸的氧化为例 7 轮循环产物： 8 分子 乙酰CoA 7 分子NADH+H + 7 分子FADH 2 能量计算： 生成ATP 8 10 + 7 2.5 + 7 1.5 = 108 净ATP 108 2 = 106 1. 不饱和脂酸的氧化 2. 过氧化酶体脂酸氧化 3. 奇数碳原子脂酸的氧化 丙酰CoA 4. 脂肪酸氧化还可从远侧甲基端进行 （四）不同的FA 还有不同的氧化方式（了解） 1. 不饱和脂酸的氧化 不饱和脂酸 氧化 顺 3 - 烯酰CoA

30、 顺 2 - 烯酰CoA 反 2 - 烯酰CoA 3 顺- 2 反烯酰CoA 异构酶 氧化 L(+)- 羟脂酰CoA D(-)- 羟脂酰CoA D(-)- 羟脂酰CoA 表异构酶 H 2 O 亚油酰CoA （ 9 顺， 12 顺） 3 次 氧化 十二碳二烯脂酰CoA （ 3 顺， 6 顺） 十二碳二烯脂酰CoA （ 2 反， 6 顺） 13 456C H 3cOSCoA27C H 3cOSCoA123456 7 3 顺, 2 反- 烯脂酰 CoA 异构酶 C H 3cOSCoA1812 912 次 氧化 C H 3 cOSCoA123八碳烯脂酰CoA （ 2 顺） D(+)- 羟八碳脂酰CoA

31、 L(-)- 羟八碳脂酰CoA 4 乙酰CoA 4 次 氧化 - 羟脂酰CoA 表构酶 烯脂酰CoA 水化酶 1 2 C H 3 c O H O SCoA 3 C C H 3 SCoAOHO12 3长链FA(C 20 、C 22 ) （过氧化酶体） 脂肪酸氧化酶 （FAD 为辅酶） 较短链 脂酸 （线粒体） 氧化 2. 超长碳链脂肪酸需先在过氧化酶体氧化成较短碳链脂肪酸 H + +O 2 H 2 O 2 H 2 O 奇数碳脂酸 胆固醇侧链 Ile Met Thr Val CH 3 CH 2 COCoA 羧化酶 （ATP 、生物素） CO 2 D- 甲基丙二酰CoA L- 甲基丙二酰CoA 消旋

32、酶 变位酶 5 - 脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰CoA TCA 循环 3. 丙酰CoA 转变为琥珀酰CoA 进行氧化 4. 脂肪酸氧化还可从远侧甲基端进行 -氧化（- oxidation） 部位：内质网 中间产物：, - 二羧酸 酶：- 氧化酶系 羧化酶 脱氢酶 NADP+ NAD+ Cyt P450 利于-oxidation 概念 1 酮体在肝中生成 2 酮体在肝外组织氧化利用 3 酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式 4 酮体生成受多种因素调节 ( 五)FA 在肝分解可产生酮体 乙酰乙酸(acetoacetate) 30% - 羟丁酸(-hydroxybutyrate) 70% 丙酮(acetone)