生物化学脂类代谢-课件.ppt

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1、第八章第八章 脂类代谢脂类代谢本章的主要内容：本章的主要内容：1.1.了解脂类的主要生理功能了解脂类的主要生理功能4.4.了解血浆脂蛋白的分类了解血浆脂蛋白的分类,掌握掌握血浆脂蛋血浆脂蛋 白组成和结构及其代谢白组成和结构及其代谢2.2.掌握脂酸的掌握脂酸的-氧化、氧化、酮体的生成酮体的生成 与利用及其调节与利用及其调节3.3.掌握胆固醇的生物合成及其调节掌握胆固醇的生物合成及其调节脂类的概念：脂类的概念：脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水而溶于有机溶剂。而溶于有机溶剂。脂类脂类(Lipids)脂肪脂肪又称又称三酰甘油三酰甘油或或甘油三酯甘油三酯 (triglyc

2、eride,TG)类脂类脂胆固醇胆固醇(cholesterol,Ch)胆固醇酯胆固醇酯(cholesteryl ester,CE)磷脂磷脂(phospholipid,PL)糖脂糖脂(glycolipid,GL)CH2OCOR1 R2CO-O-CHCH2OHCH2OH R2CO-O-CHCH2OHDG:1,2-二酰甘油二酰甘油or 甘油二酯甘油二酯 CH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3TG:三酰甘油三酰甘油or甘油三酯甘油三酯MG:2-单酰甘油单酰甘油or 甘油一酯甘油一酯 HO胆固醇胆固醇R-C-O O胆固醇胆固醇酯酯第一节第一节 脂类的主要生理功能脂类的主要生理功能一、一、储能

3、和氧化供能储能和氧化供能 1g脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约38kJ，而，而1g糖糖彻底氧化仅供销能彻底氧化仅供销能16.7kJ.脂肪组织储存脂肪脂肪组织储存脂肪,约占体重约占体重1020%.合理饮食合理饮食 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占2030%空腹空腹 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占50%以上以上禁食禁食13天天 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占85%饱食、少动饱食、少动 脂肪堆积，发胖脂肪堆积，发胖三、三、参与代谢调控参与代谢调控花生四烯酸花生四烯酸前列腺素等生物活性物质前列腺素等生物活性物质磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇三磷酸肌醇、甘油二酯三磷酸肌醇、甘油二酯 （第二信使）（第二信使

4、）二、二、生物膜的重要结构成分生物膜的重要结构成分 甘油磷脂甘油磷脂 生物膜脂双层的基本骨架生物膜脂双层的基本骨架 鞘脂鞘脂 生物膜的重要成分生物膜的重要成分四、保护内脏与维持体温四、保护内脏与维持体温 至至今今在在体体内内尚尚未未发发现现有有9 9以以上上的的去去饱饱和和酶，即在第酶，即在第10C10C与与碳原子碳原子之间不能形成双键。之间不能形成双键。必需脂酸必需脂酸 指人体不能合成，必需由食物提供的指人体不能合成，必需由食物提供的脂酸，脂酸，有有3种：种：亚油酸亚油酸(18C:2,9,12 9,12)亚麻酸亚麻酸(18C:3,6,9,12 6,9,12)花生四烯酸花生四烯酸(20C:4,

5、5,8,11,14 5,8,11,14)五、五、转变成多种重要的生理活性物质转变成多种重要的生理活性物质 胆固醇胆固醇类固醇激素、类固醇激素、Vit D3二、二、脂类的吸收脂类的吸收在在十二指肠下段十二指肠下段及及空肠上段空肠上段吸收吸收消化产物乳化消化产物乳化成混合微团成混合微团扩散扩散小肠粘膜小肠粘膜细胞内细胞内重新酯化重新酯化载脂蛋白结合载脂蛋白结合乳糜微粒乳糜微粒门静脉门静脉肝脏肝脏第七节第七节 血浆脂蛋白代谢血浆脂蛋白代谢P153P153一、血脂一、血脂二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构三、载脂蛋白三、载脂蛋白四、血浆脂蛋白的代谢四、血浆脂蛋白的代谢五、

6、血浆脂蛋白代谢异常五、血浆脂蛋白代谢异常3.3.血脂的去路血脂的去路：与脂的功能一致与脂的功能一致进入脂肪组织储存；进入脂肪组织储存；构成生物膜；构成生物膜；氧化供能；氧化供能；转变为其他物质。转变为其他物质。二二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构血浆脂蛋白的分类、组成及结构（一）血浆脂蛋白的分类（一）血浆脂蛋白的分类 1.电泳法电泳法 按其移动的快慢，按其移动的快慢，可将脂蛋白依次分为：可将脂蛋白依次分为：-脂蛋脂蛋白白、前前-脂蛋白脂蛋白、-脂蛋白脂蛋白，乳糜微乳糜微粒粒在原点不动在原点不动+CM前前血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱2.超速离心法超速离心法按密度大小依次

7、为按密度大小依次为：HDL又可分为又可分为HDL1、HDL2、HDL3等亚类。等亚类。乳糜微粒（乳糜微粒（CM）极低密度脂蛋白（极低密度脂蛋白（VLDL)低密度脂蛋白低密度脂蛋白(LDL)高密度脂蛋白高密度脂蛋白(HDL）密密度度尚有脂蛋白尚有脂蛋白(a)（Lp(a)）。游离脂肪酸）。游离脂肪酸(FFA)与清蛋白结合而运输与清蛋白结合而运输.颗颗粒粒血浆脂蛋白分类示意图血浆脂蛋白分类示意图(二二)血浆脂蛋白的组成血浆脂蛋白的组成 主要由主要由蛋白质蛋白质、甘油三酯甘油三酯、磷脂磷脂、胆固醇及其酯胆固醇及其酯组成，但不同的脂组成，但不同的脂蛋白蛋白的蛋白质和脂类的组成比例及含量各的蛋白质和脂类的

8、组成比例及含量各不相同。各种脂蛋白的功能亦不相同。不相同。各种脂蛋白的功能亦不相同。血浆脂蛋白的组成、性质及功能血浆脂蛋白的组成、性质及功能 CM VLDL LDL HDL LP(a)蛋白质蛋白质 0.52 510 2025 4550 2231TG 8095 5070 812 36 310PL 57 15 20 2030 1923CE 3 1012 4042 1517 2640Apo A C B48 C B100 E B100 A ACC (a)B100 合成部位合成部位 小肠粘膜小肠粘膜 肝细胞肝细胞 血浆、肝血浆、肝 肝、小肠肝、小肠 肝细胞肝细胞 (三三)血浆脂蛋白的结构血浆脂蛋白的结构

9、卵磷脂卵磷脂 胆固醇脂酰转移酶胆固醇脂酰转移酶(lecithin cholesterol acyl transferase,LCAT)特殊的脂质转运蛋白特殊的脂质转运蛋白（Lipid transfer protein,LTP）:胆固醇酯转运蛋白胆固醇酯转运蛋白(CETP)脂蛋白脂肪酶脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase,LPL)磷脂转运蛋白磷脂转运蛋白(PTP)甘油三酯转运蛋白甘油三酯转运蛋白(TTP)肝脂肪酶肝脂肪酶(hepatic lipase HL)脂酰脂酰CoA:胆固醇脂酰转移酶胆固醇脂酰转移酶(acyl CoA:cholesterol acyl transferase,

10、ACAT)2OOHCH-O-C-RRCOOCHOCH2-O-P-O-胆碱胆碱 卵磷脂卵磷脂2CH-O-C-RHOCHOOCH2-O-P-O-OH胆碱胆碱溶血磷脂溶血磷脂LCATHO胆固醇胆固醇R-C-O O胆固醇胆固醇酯酯胆固醇的酯化（血液中）胆固醇的酯化（血液中）RCOSCoA 脂酰CoA ACAT脂酰脂酰CoA:胆固醇脂酰转移酶胆固醇脂酰转移酶HO胆固醇胆固醇R-C-O O胆固醇胆固醇酯酯胆固醇的酯化（细胞中）胆固醇的酯化（细胞中）HSCoA主要载脂蛋白主要载脂蛋白Apo 来来 源源 分分 布布 功功 能能A1 肠、肝肠、肝 HDL、CM 激活激活LCAT、识别、识别HDL受体受体 A 肠

11、、肝肠、肝 HDL、CM 激活激活HL、抑制、抑制LCAT B100 肝肝 LDL、VLDL 识别识别LDL受体受体 C 肝肝 CM VLDL HDL 激活激活LPL(a)肝肝 Lp(a)抑制纤溶抑制纤溶 CETP 肠肠 HDL 转运胆固醇转运胆固醇 PTP 肠肠 HDL 抑制磷脂抑制磷脂 E 肝肝 CM VLDL HDL 识别识别LDL受体及肝受体及肝LRP主要脂蛋白受体主要脂蛋白受体 受体受体 识别的识别的Apo 识别的识别的LpLDL受体受体 ApoB100,E LDL VLDL(ApoB100.E受体受体)ApoE受体受体 ApoE CM残粒残粒,VLDL残粒残粒 LRP(脂蛋白受体相

12、关蛋白）脂蛋白受体相关蛋白）清道夫受体清道夫受体 修饰的修饰的ApoB100 修饰的修饰的LDL (修饰的修饰的LDL受体受体)乳糜微粒乳糜微粒(CM)代谢过程代谢过程新生的新生的CM经淋巴循环，经淋巴循环，进入血液循环进入血液循环CM部分部分ApoAHDLApoC、E成熟成熟CMApo C+LPL将将CM中的中的TG水解水解FFA、GlyCM表面过量的表面过量的ApoA、C，PL，FchHDLCETP促进促进Ch酯化酯化CM残粒残粒迅速被肝清除迅速被肝清除 被被LRP清除清除Apo B100、E受体清除受体清除3.3.清清除除方方式式:迅迅速速被被肝肝脏脏清清除除，一一半半通通过过LRP，另

13、一半则通过，另一半则通过ApoB100E受体。受体。4.4.生理功能生理功能:转运外源性转运外源性TG。CM特点特点:CM颗粒大能使光散射，密度小。颗粒大能使光散射，密度小。空腹血中不含空腹血中不含CM!饭后血清，饭后血清，4过夜形成过夜形成奶油层。奶油层。（二）极低密度脂蛋白（二）极低密度脂蛋白（VLDLVLDL）1.1.合合成成部部位位及及来来源源:主主要要是是肝肝脏脏合合成成，禁禁食食时时小小肠肠粘粘膜膜细细胞胞少少量量。肝肝细细胞胞内内的的PL、CE及及ApoB100、E与新合成的与新合成的TG形成新生的形成新生的VLDL。2.主要代谢变化主要代谢变化:与与CM相似。从相似。从HDL获

14、得获得apoC、E转变为成熟的转变为成熟的VLDL，Apo C激活肝外毛细激活肝外毛细血管内皮细胞表面的血管内皮细胞表面的LPL，从而使，从而使VLDL中的中的TG反复水解，表面过多的反复水解，表面过多的ApoC及及PL、Ch转移转移给给HDL，并接受，并接受HDL的的CE（CETP协助）。成协助）。成为富含为富含ApoB100、E 的的VLDL残粒（旧称中间密残粒（旧称中间密度脂蛋白，度脂蛋白，IDL）。）。新生新生VLDL进入血液进入血液VLDLHDLApoC、E成熟成熟VLDLApoC+LPL水解其水解其中的中的TGFA、GlyVLDL表面的过量的表面的过量的ApoC、PL及及ChHDL

15、CETP促进促进HDL的的CE到到VLDLVLDL颗粒逐渐变小，颗粒逐渐变小，ApoB100、ApoE含量相对增多，密度含量相对增多，密度逐渐增加逐渐增加VLDL残粒（残粒（IDL）小部分被肝小部分被肝细胞上的细胞上的LRP摄取摄取部分被部分被ApoB100、E受体摄取代受体摄取代谢谢约约50%被被LPL、HL进一步水解去除进一步水解去除TG，其表面的，其表面的ApoE移至移至HDL，同时，同时CEPT促进促进CE从从HDL移至移至VLDL残粒残粒富含富含CE和和ApoB100的的LDLVLDL 的代谢过程的代谢过程3.3.清清除除方方式式:大大部部分分通通过过ApoB100、E受受体体清清除

16、除；一一部部分分则则通通过过LRP清清除除；少少于于50%的的VLDL残残粒粒被被LPL和和肝肝HL进进一一步步水水解解，转转移移表表面面ApoE给给HDL并接受并接受CE，最后转变成为，最后转变成为LDL。4.4.生生理理功功能能:转转运运内内源源性性TG。亦亦具具逆逆向向转转运运Ch功能。功能。VLDL亦为较大颗粒，当血中水平升高时，亦为较大颗粒，当血中水平升高时，血清外观呈乳浊，但血清外观呈乳浊，但4过夜不形成奶油层。过夜不形成奶油层。（三）低密度脂蛋白（三）低密度脂蛋白（LDL）1.合合成成部部位位及及来来源源:一一部部分分（约约50%）由由VLDL转变而来，一部分是肝脏合成。转变而来

17、，一部分是肝脏合成。3.清清除除方方式式:LDL的的降降解解主主要要通通过过LDL受受体体途途径径，其其中中6570 血血浆浆LDL是是依依赖赖肝肝脏脏的的LDL受受体途径降解体途径降解。4.生生理理功功能能:转转运运肝肝脏脏合合成成的的Ch到到周周围围组组织织。亦具逆向转运亦具逆向转运Ch功能。功能。2.主要代谢变化主要代谢变化:接受接受HDL的的CE。LDL受体途径受体途径LDL受体受体亚油酰胆固醇酯亚油酰胆固醇酯LDL蛋白质蛋白质LDL与受体结合与受体结合内吞内吞氨基酸氨基酸胆固醇胆固醇 溶酶体溶酶体水解作用水解作用内内质质网网1.HMG-CoA还原酶还原酶2.ACAT胆固醇酯胆固醇酯3

18、.LDL受体受体调节作用调节作用4.构成细胞膜构成细胞膜 LDL受体途径的生理意义在于：受体途径的生理意义在于：该途径能反馈抑制内源性胆固醇的合成该途径能反馈抑制内源性胆固醇的合成(抑制抑制内质网内质网Ch合成的限速酶合成的限速酶HMG-CoA还原酶活性还原酶活性)，并反馈抑制，并反馈抑制LDL受体合成（受体合成（抑制其基因表达，抑制其基因表达，称负调节或降调节称负调节或降调节），使细胞避免胆固醇酯的），使细胞避免胆固醇酯的过量堆积；过量堆积；受体对受体对LDL具有高度亲和性，使具有高度亲和性，使细胞细胞在血浆在血浆低浓度胆固醇条件下能得到所需的胆固醇。低浓度胆固醇条件下能得到所需的胆固醇。脂

19、酰脂酰CoA:胆固醇脂酰转移酶胆固醇脂酰转移酶(acyl CoA:cholesterol acyl transferase,ACAT)-催化催化Ch酯化酯化.（四）高密度脂蛋白（四）高密度脂蛋白（HDL）1.1.合合成成部部位位及及来来源源:肝肝脏脏（主主）；小小肠肠（少少）；血血中中CM、VLDL的的TG被被LPL降降解解后后脱脱落落的的表表面面成成分分亦亦形形成成HDL。表表面面消消耗耗的的PL、Ch从从细细胞胞膜膜、CM和和VLDL处处补补充充,随随CE内内移移HDL变变为为球球状状;表表面面ApoC、E转转移移至至CM、VLDL后成为成熟的后成为成熟的HDL3。HDL3 接接受受Ch并

20、并酯酯化化内内移移，还还接接受受CM、VLDL脂脂解解后的表面成分成为后的表面成分成为HDL2。2.主要代谢变化主要代谢变化:新生新生HDL为为圆盘状双脂层结构圆盘状双脂层结构。其表。其表面面ApoA1激活激活LCAT水解卵磷脂，产物水解卵磷脂，产物溶血磷脂溶血磷脂(释放入释放入血血)和和CE(转入转入HDL核心核心)；HDL代谢过程代谢过程CM、VLDLCM、VLDL残粒残粒新新生生HDLLCATLCATHDL3 肝肝 外外 细细 胞胞ChChCM、VLDL（细胞膜）（细胞膜）PLChApoACPLChApoACCECELCATLCATChCh不断不断得到得到HDL2LCATLCATHDL1

21、Ch Apo ECh Apo EHDLRHDLRCECEVLDLVLDL LDLR LDLRCETP CECETP CELDLLDLLRPLRP肝外肝外LDLRLDLR饱饱和和降降调调节节无饱无饱和现和现象象HL选择作用选择作用HDL2水解水解TG、PL肝肝HDLHDL循环循环小肠小肠 HDL2与与CM、VLDL的的脂脂解解（LPL活活性性）密密切切相相关关。如如缺缺乏乏Apo C，则则LPL活活性性降降低低，CM、VLDL脂脂解解减减弱弱，HDL2含含量量降降低低。如如冠冠心心病病、糖糖尿尿病病时时，血血浆浆HDL2/HDL3比比值值(临临床床评评价价AS和和冠冠心心病病的的危危险险性性)下

22、下降降。HDL2再增加再增加CE并从肝外组织获得并从肝外组织获得ApoE，成为，成为 HDL1，另另HL选择性作用于选择性作用于HDL2,水解水解TG和和PL(兼兼),使使HDL2 转变成为转变成为HDL3。故正常人血浆。故正常人血浆HDL1中极少，仅摄入高中极少，仅摄入高Ch时增加，时增加，HDL1又称又称HDLc。3.清除方式清除方式:HDL主要被肝脏的主要被肝脏的HDL受体清除。受体清除。4.生生理理功功能能:胆胆固固醇醇的的逆逆向向转转运运(reverse cholesterol transport,RCT)。被认为是抗。被认为是抗AS性脂蛋白。性脂蛋白。(五五)脂蛋白脂蛋白(a)Lp

23、(a)合成部位合成部位：肝脏：肝脏代谢：独立的脂蛋白代谢：独立的脂蛋白参考值：高度偏态分布参考值：高度偏态分布 大多数血浆大多数血浆Lp(a)0.2g/L临床意义：临床意义：血浆血浆Lp(a)0.3g/L与与As呈正相关呈正相关 致致As的独立危险因素的独立危险因素 与传统的危险因素无关与传统的危险因素无关 与传统的抗危险因素无相关性与传统的抗危险因素无相关性各型血浆脂蛋白的比较各型血浆脂蛋白的比较 CM VLDL LDL HDL Lp(a)来源来源小肠粘小肠粘膜细胞膜细胞关键酶关键酶LPL主要主要功能功能肝细胞肝细胞合成合成LPL血血VLDL肝合成肝合成ACAT（内质网）（内质网）转运转运内

24、内源性源性Ch肝及肝及小肠小肠 LCAT逆向逆向转转运胆固运胆固醇醇转运转运外外源性源性TG转运转运内内源性源性TG肝细肝细胞胞抑制抑制纤纤溶酶原溶酶原激活激活五、高脂血症与高脂蛋白血症五、高脂血症与高脂蛋白血症 空腹血浆中的脂类水平高于参考值上空腹血浆中的脂类水平高于参考值上限者称为限者称为高脂血症高脂血症。临床常见的有高胆固临床常见的有高胆固醇血症、高甘油三酯血症等。醇血症、高甘油三酯血症等。分原发性和继发性二大类。分原发性和继发性二大类。临床上通常将空腹血浆中一种或几种临床上通常将空腹血浆中一种或几种LPLP含量明显升高称含量明显升高称高脂蛋白血症高脂蛋白血症。诊断标准：诊断标准：成人成

25、人 TG 2.26mmol/L 胆固醇胆固醇 6.21mmol/L世界卫生组织将高脂蛋白血症分为世界卫生组织将高脂蛋白血症分为6型。型。高脂蛋白血症分型高脂蛋白血症分型类型类型 LP变化变化血脂变化血脂变化病病 因因 CM TG Ch LPL 或或 Apo C遗传缺陷遗传缺陷 b LDL VLDL Ch TG VLDL及及ApoB100E合成合成VLDL、LDL降解降解 a a LDL Ch ApoB100E受体功能缺陷受体功能缺陷 -VLDL Ch TG Apo E异常异常,干扰干扰CM及及VLDL残粒摄取残粒摄取 VLDL TG VLDL合成合成 或降解或降解 CM VLDL TG Ch

26、LPL或或ApoC缺陷缺陷 VLDL、CM分解分解LDL受体基因受体基因(已发现已发现200多种突变型）多种突变型）受体阴性突变；受体阴性突变；受体前体加工缺陷型突变；受体前体加工缺陷型突变；受体结合缺陷型突变；受体结合缺陷型突变；受体内吞缺陷型突变；受体内吞缺陷型突变；再循环缺陷型。再循环缺陷型。第四节第四节 三酰甘油代谢三酰甘油代谢一、三酰甘油的分解代谢一、三酰甘油的分解代谢二、三酰甘油的合成代谢二、三酰甘油的合成代谢三、多不饱和脂酸的重要衍生物三、多不饱和脂酸的重要衍生物 （自学）（自学）第四节第四节 三酰甘油代谢三酰甘油代谢一、三酰甘油的分解代谢一、三酰甘油的分解代谢 （一）脂肪动员（

27、一）脂肪动员 （二）脂酸的（二）脂酸的-氧化氧化 （三）脂酸的特殊氧化形式（三）脂酸的特殊氧化形式 （四）（四）酮酮体的生成与利用体的生成与利用（一）脂肪的动员（一）脂肪的动员概念：概念：储存于脂肪细胞中的脂肪，在储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂酸和甘油，释放入血供作用下逐步水解为游离脂酸和甘油，释放入血供其他组织利用的过程，称其他组织利用的过程，称脂肪的动员脂肪的动员。激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶(HSL):甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活性受多种激素调节，故称性受多种激素调节，故称激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶。脂

28、解激素：脂解激素：促进脂肪动员的激素。促进脂肪动员的激素。肾上腺素、胰肾上腺素、胰 高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素。高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素。抗脂解激素：抗脂解激素：抑制脂肪动员的激素抑制脂肪动员的激素。胰岛素、胰岛素、前列腺素前列腺素E1。脂肪动员的激素调节作用脂肪动员的激素调节作用()ATPcAMP5-AMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶TG脂肪酶脂肪酶TG脂肪酶脂肪酶-PATPADP甘油三酯甘油三酯甘油甘油脂酸脂酸甘油一酯甘油一酯 脂酸脂酸甘油二酯甘油二酯脂酸脂酸胰高血糖素胰高血糖素 生长素生长素肾上腺素肾上腺素脂解激素脂解激素+胰岛素胰岛素抗脂解激素抗脂解激素腺苷酸环化酶腺苷酸环化

29、酶无活性无活性蛋白激酶蛋白激酶有活性有活性蛋白激酶蛋白激酶+无活性无活性有活性有活性+甘油代谢甘油代谢ATPADP甘油激酶甘油激酶（肝、肾、肠）（肝、肾、肠）甘油二酯甘油二酯磷脂磷脂CO2+H2OCH2OHCHCH2OHHO甘油甘油CH2OHCHCH2OHO3-磷酸磷酸甘油甘油PNAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2O O磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮P3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛CHOCHCH2O HOP糖氧化糖氧化糖糖糖异生糖异生（二）脂酸的（二）脂酸的-氧化氧化 脂酸脂酸-氧化是在脂酰基氧化是在脂酰基-碳原子上进行碳原子上进行脱氢脱氢、加水加水、再脱氢再脱氢和和与与-

30、碳原子之间碳原子之间断裂断裂的过程。的过程。饱和脂酸的饱和脂酸的-氧化氧化 此过程是在一系列酶的催化下完成的。此过程是在一系列酶的催化下完成的。脂酸脂酸必须先在必须先在胞液中胞液中活化为脂酰活化为脂酰CoA，然后进入，然后进入线线粒体粒体-氧化。氧化。Franz Knoop与脂酸的与脂酸的-氧化氧化 Franz Knoop（18751946）德德国国生生物物化化学学家家。在在1904年年他他29岁岁时时，用用不不能能被被机机体体分分解解的的苯苯基基标标记记脂脂酸酸的的甲甲基基，以以此此喂喂犬犬或或兔兔后后发发现现，如如喂喂苯苯标标记记的的偶偶数数碳碳原原子子脂脂酸酸例例如如C6H5-CH2（C

31、H2）2nCOOH，则则主主要要代代谢谢产产物物是是苯苯乙乙酸酸（C6H5-CH2COOH）。苯苯 乙乙 酸酸 以以 其其 甘甘 氨氨 酸酸 结结 合合 物物 苯苯 乙乙 尿尿 酸酸（C6H5-CH2CO-NHCH2COOH）从从尿尿中中排排出出。如如喂喂苯苯标标记记的的奇奇数数碳碳原原子子脂脂酸酸例例如如C6H5-CH2（CH2）nCOOH，则则主主要要代代谢谢产产物物是是苯苯甲甲酸酸（C6H5COOH），苯苯甲甲酸酸以以其其甘甘氨氨 酸酸 结结 合合 物物 马马 尿尿 酸酸（C6H5CO-NH-CH2COOH）从尿中排出。）从尿中排出。位于位于内质网内质网和和线粒体外膜线粒体外膜的脂酰的脂

32、酰CoACoA合成酶合成酶催化脂酸与催化脂酸与CoA-SH CoA-SH 生成活化的生成活化的脂酰脂酰CoACoA。RCOOH+CoASHRCOSCoA脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATPAMP+PPiMg2+1.1.脂酸的活化脂酸的活化 脂酰脂酰CoACoA的生成的生成（胞液）胞液）H2O2Pi反应不可逆！反应不可逆！脂酸脂酸脂酰脂酰CoA（二）脂酸的（二）脂酸的-氧化氧化 脂酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的脂酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰长链脂酰CoACoA（12C12C以上）以上）却不能直接透过线粒体内膜，却不能直接透过线粒体内膜，必须与必须与肉碱肉碱(ca

33、rnitine(carnitine，L-L-羟羟-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)结合成脂结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。酰肉碱才能进入线粒体基质内。RCO-SCoACoA-SH肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶(CH3)3N+CH2CH CH2COOHOH肉碱肉碱(CH3)3N+CH2CH CH2COOHRCO-O 脂酰肉碱脂酰肉碱2.2.脂酰脂酰CoACoA进入进入线粒体线粒体反应由肉碱脂酰转移酶反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-1和和CAT-ll)催化：催化：脂酰脂酰 SCoA合成酶合成酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶-肉碱肉碱-脂酰肉碱转位酶脂酰肉碱转位酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶-线粒体外膜线粒

34、体外膜线粒体内膜线粒体内膜外侧外侧内侧内侧FFA+CoASH+ATPAMP+PPi脂酰脂酰 SCoA肉碱肉碱脂酰脂酰肉碱肉碱CoASH脂酰脂酰肉碱肉碱CoASH脂酰脂酰 SCoA肉碱肉碱 此过程为脂酸此过程为脂酸-氧化的氧化的限速步骤限速步骤，CAT-l是限速酶是限速酶，丙二酸单酰丙二酸单酰CoA是强是强烈的竞争性抑制剂。烈的竞争性抑制剂。饥饿、高脂低糖膳饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病食或糖尿病时，时，CAT-1活性增强。活性增强。脂酰脂酰CoA进入线粒体基质后，进入线粒体基质后，经经脂酸脂酸-氧化酶氧化酶系系的催化作用，在脂酰基的催化作用，在脂酰基-碳原子上依次进行碳原子上依次进行脱脱氢、加水、

35、再脱氢氢、加水、再脱氢及及硫解硫解4步连续反应，使脂酰步连续反应，使脂酰基在基在与与-碳原子间断裂，生成碳原子间断裂，生成1分子乙酰分子乙酰CoA和和少少2个碳原子的脂酰个碳原子的脂酰CoA，3.脂酸的脂酸的-氧化氧化具体步骤如下具体步骤如下:(1)脱氢脱氢RCH2CH2CH2COSCoA脂酰脂酰CoA(18C)脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶FADFADH2H2O1.5P呼吸链呼吸链(2)加水加水RCH2C C COCoAHH 反反2-烯酰烯酰CoA 反反2-烯酰烯酰CoA水化酶水化酶 H2O OHRCH2CHCH2COSCoAL-羟脂酰羟脂酰CoAOHRCH2CHCH2COSCoAL-羟脂酰羟脂

36、酰CoA(3)再脱氢再脱氢NAD+NADH+H+L-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶(4)硫解硫解CH3COSCoA乙酰乙酰CoARCH2COSCoA脂脂酰酰CoA(16C)(1)脱氢脱氢-酮脂酰酮脂酰CoARCH2CSCoAOCH2CO2.5H2OPCoA-SH-酮脂酰酮脂酰 CoA硫解酶硫解酶 脂酸脂酸-氧化的特点：氧化的特点：-氧化过程在线粒体基质内进行；氧化过程在线粒体基质内进行；-氧氧化化为为一一循循环环反反应应过过程程，由由脂脂酸酸氧氧化酶系催化，反应不可逆；化酶系催化，反应不可逆；需要需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；为辅助因子；每每循循环环一一次次，生生成成一一分分子子FAD

37、H2，一一分分子子NADH，一一分分子子乙乙酰酰CoA和和一一分分子子减少两个碳原子的脂酰减少两个碳原子的脂酰CoA。1分分子子硬硬脂脂酸酸(18C)活活化化生生成成的的硬硬脂脂酰酰CoA经经8次次-氧化氧化。总反应式如下。总反应式如下:硬脂酰硬脂酰CoA+8FAD+8NAD+8CoASH+8H2O 9乙酰乙酰CoA+8FADH2+8(NADH+H+)1分子硬脂酸彻底氧化共生成分子硬脂酸彻底氧化共生成:(1.58)+(2.58)+(109)=122分子分子ATP4.4.脂酸氧化的能量生成脂酸氧化的能量生成 减去脂酸活化时消耗的减去脂酸活化时消耗的2分子分子ATP净生成净生成120分子分子ATP

38、脂酸脂酸-氧化氧化的生理意义的生理意义（1）释放的能量）释放的能量40%用于合成其他化合用于合成其他化合 物；物；（2）60%用于维持体温；用于维持体温；（3）脂酸的改造过程）脂酸的改造过程(三三)脂酸的特殊氧化方式（自学）脂酸的特殊氧化方式（自学）1.1.奇数脂酸的氧化奇数脂酸的氧化 2.2.不饱和脂酸的氧化不饱和脂酸的氧化 体内不饱和脂酸约占脂肪酸总量的一半以上。体内不饱和脂酸约占脂肪酸总量的一半以上。也在线粒体中进也在线粒体中进行行氧化。在未遇双键前的反氧化。在未遇双键前的反应过程与饱和脂酸的应过程与饱和脂酸的氧化完全相同。氧化完全相同。但天然脂酸的顺式双键需经线粒体特异但天然脂酸的顺式

39、双键需经线粒体特异3 3-顺顺2 2-反烯酰反烯酰CoACoA异构酶异构酶催化：催化：(如油酸如油酸=18:1,=18:1,9 9)（四）酮体的生成及利用（四）酮体的生成及利用 脂酸在心肌、骨骼肌等组织中脂酸在心肌、骨骼肌等组织中-氧化生成氧化生成的大量乙酰的大量乙酰CoACoA，通过，通过TACTAC彻底氧化成彻底氧化成COCO2 2和和H H2 2O O。然而在然而在肝脏肝脏中脂酸中脂酸氧化生成的乙酰氧化生成的乙酰CoA，有有一部分转变成一部分转变成乙酰乙酸乙酰乙酸、羟丁酸羟丁酸及及丙酮丙酮。这。这三种中间产物统称为三种中间产物统称为酮体酮体(ketonebodies)。-羟丁酸约羟丁酸约

40、70，乙酰乙酸约，乙酰乙酸约30，丙酮含量极，丙酮含量极微。微。酮体的生成酮体的生成 肝肝细细胞胞线线粒粒体体中中含含有有活活性性较较强强的的酮酮体体合合成成的的酶酶系系。脂脂酸酸在在线线粒粒体体氧氧化化生生成成的的乙乙酰酰CoA是是合成酮体的原料。合成酮体的原料。CH3COCH2COSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACH3COSCoA 乙酰乙酰CoACH3CCH2COSCoAOHCH2COOH CH3CHCH2COOH OH -羟丁酸羟丁酸CH3COCH2COOH乙酰乙酸乙酰乙酸CH3COCH3丙酮丙酮酮体的生成途径酮体的生成途径 CH3COSCoA 乙酰乙酰CoACoASH乙酰乙乙酰乙酰酰Co

41、A硫解酶硫解酶CoASHHMG-CoA 合酶合酶HMG-CoA 裂解酶裂解酶NADH+H+NAD+-羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶CO2乙酰乙酸乙酰乙酸 脱羧酶脱羧酶关键酶关键酶-羟羟-甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰CoA2.酮体的利用酮体的利用 酮体在肝脏合成酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液，输送到进入血液，输送到肝外组织利用肝外组织利用。肝内生酮肝外用肝内生酮肝外用CH3COCH2COOH 乙酰乙酰 乙酸乙酸CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoAATP+CoASHPPi+AMP2 PiC

42、H2COOHCH2COSCoACH2COOHCH2COOH TCA乙酰乙酰 CoA CH3COSCoA酮体的氧化途径酮体的氧化途径 -羟丁酸羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶NADH+NADH+H+琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA-3酮酮 酸酸CoA转移酶转移酶 乙酰乙酰 乙酰乙酰 CoA合成酶合成酶H2OHSCoA乙酰乙酰 乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶 心、肾、脑和骨胳心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高肌此酶活性高(10倍倍)3.酮体生成的生理意义酮体生成的生理意义（1）酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。管

43、壁。是输出脂肪能源的一种形式是输出脂肪能源的一种形式。（2）长期饥饿时，酮体供脑组织长期饥饿时，酮体供脑组织5070%的能量。的能量。（3）禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。（4）长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为酮体的能力时，血中酮体蓄积，称

44、为酮血症酮血症。尿。尿中有酮体排出，称中有酮体排出，称酮尿症酮尿症。二者统称为。二者统称为酮体症酮体症(酮症酮症).可导致代谢性酸中毒，可导致代谢性酸中毒，称称酮酮 症酸中毒症酸中毒。4.4.酮体生成的调节酮体生成的调节1.饱食及饥饿饱食及饥饿的影响的影响饥饿或糖尿病时饥饿或糖尿病时胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素肝内乙酰肝内乙酰CoA 酮体生成酮体生成 饱食及糖供应充足时饱食及糖供应充足时，则相反。，则相反。脂肪动员脂肪动员肝内脂酸肝内脂酸-氧化氧化入肝脂酸入肝脂酸2.柠檬酸合酶柠檬酸合酶 的调节的调节饥饿或糖尿病时饥饿或糖尿病时胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素肝内乙酰肝内乙酰CoA 酮

45、体生成酮体生成 饱食及糖供应充足时饱食及糖供应充足时，则相反。，则相反。脂肪动员脂肪动员肝柠檬酸合酶肝柠檬酸合酶肝长链脂酸肝长链脂酸CoA3.3.肉碱脂酰转移酶活性肉碱脂酰转移酶活性饱食及糖供应充足饱食及糖供应充足胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素乙酰乙酰CoA、柠檬酸、柠檬酸乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶乙乙酰酰CoA生成丙二酸单酰生成丙二酸单酰CoA长链脂酰长链脂酰CoACoA入入线粒体线粒体-氧化氧化 酮体生成酮体生成饥饿饥饿 or 糖尿病时，则相反。糖尿病时，则相反。糖有氧氧化糖有氧氧化变构激活变构激活CAT-1饱食及糖供应充足时饱食及糖供应充足时，则相反。，则相反。4.草酰乙酸的影响草酰

46、乙酸的影响丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶糖代谢糖代谢草酰乙酸草酰乙酸脂酸脂酸-氧氧化化NADH/NAD+比值比值苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸苹果酸移出线粒体苹果酸移出线粒体成为糖异生的原料成为糖异生的原料脂酸脂酸氧化产生的氧化产生的乙酰乙酰CoA不易进入不易进入TAC 酮体酮体二、脂酸的合成代谢二、脂酸的合成代谢细胞定位：胞液体系细胞定位：胞液体系 (合成合成)内质网体系内质网体系 线粒体体系线粒体体系 部位：肝、肾、脑、肺、乳腺、部位：肝、肾、脑、肺、乳腺、小肠及小肠及 脂肪组织脂肪组织 加工改造加工改造(一一)软脂酸的合成软脂酸的合成 2.2.合成原料合成原料 脂酸合成的

47、脂酸合成的碳源碳源主要来自主要来自糖氧化糖氧化产产生的生的乙酰乙酰CoA。ATP、NADPH、HCO3-(CO2)及及Mn2+等。等。脂酸的合成脂酸的合成 线粒体产生的乙酰线粒体产生的乙酰 CoA，需通过，需通过柠檬酸柠檬酸-丙酮酸丙酮酸循环循环运到运到胞液胞液中，才能成为脂酸合成的原料。中，才能成为脂酸合成的原料。其中其中NADPH主要来自胞液中的主要来自胞液中的磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径，其次是，其次是柠檬酸柠檬酸丙酮酸循环。丙酮酸循环。柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoASH线粒体线粒体 内膜内膜线粒体线粒体外膜

48、外膜ATP、CoASHADP+Pi乙酰乙酰CoACoA合成脂酸合成脂酸NADH+H+NAD+苹果酸苹果酸NADP+NADPH+H+CO2苹果酸酶苹果酸酶丙酮酸丙酮酸载体载体苹果酸苹果酸NAD+NADH+H+ADP+PiATPCO2柠檬酸柠檬酸丙酮酸循环丙酮酸循环胞胞 液液Gaa柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶柠檬酸柠檬酸 载体载体苹果酸苹果酸-酮戊二酸酮戊二酸载体载体(1)丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的合成的合成 CH3COSCoA+HCO3-+ATP 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶Mn2+、生物素、生物素 HOOC-CH2COSCoA+ADP+Pi丙二酸单酰丙二酸单酰 CoA在胞液中进行在胞液中进行HCO

49、3-+ATPADP+Pi酶酶-生物素生物素酶酶-生物素生物素-CO2丙二酰单酰丙二酰单酰CoA乙酰乙酰CoA3.脂酸合成酶系及反应过程脂酸合成酶系及反应过程机理：机理：关键酶关键酶H2O 活性活性 羧化酶羧化酶柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA羧化酶活性的调节羧化酶活性的调节部分活性部分活性 羧化酶羧化酶柠檬酸柠檬酸P无活性无活性羧化酶羧化酶PATPADPAMP活化的活化的 蛋白激酶蛋白激酶Pi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶单体单体(无活性无活性)多聚体多聚体(有活性有活性)柠檬酸柠檬酸长链脂酰长链脂酰CoA(2)脂酸合成脂酸合成 由由脂酸合成酶系脂酸合成酶系催化。包括催化。包括7种不同功能的酶种不同功能的酶，

50、都在一条肽链上，由一个基因编码。都在一条肽链上，由一个基因编码。活性酶是由活性酶是由2个相同亚基首尾相联组成的二聚体。个相同亚基首尾相联组成的二聚体。亚基均有酰基载体蛋白亚基均有酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)，其辅基为，其辅基为4-磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺连接在连接在Ser残基上，称中心巯基残基上，称中心巯基(ACP-SH)，起结合并转运，起结合并转运脂酰基的作用。此为整个合成体系的中心。脂酰基的作用。此为整个合成体系的中心。H H HO CH3 O HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-AC