第10章脂类的代谢new.ppt

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1、第10章脂类的代谢new现在学习的是第1页，共35页概念概念概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。溶剂从

2、细胞和组织中提取出来。现在学习的是第2页，共35页分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯）真脂或中性脂肪（甘油三酯）类脂类脂磷脂糖脂固醇胆固醇甘油磷脂甘油磷脂鞘氨醇磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂卵磷脂脑磷脂脑磷脂现在学习的是第3页，共35页n n贮藏物质/能量物质能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。氧形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。氧化化1g1g脂肪放出的能量脂肪放出的能量37.66kJ37.66kJ脂肪不仅含有较高热量，脂肪不仅含有较高热量，而且贮存在体内所占体积也小。而且贮存在体内所占体积也小。n n提供给机体

3、必需脂成分提供给机体必需脂成分（1 1）必需脂肪酸）必需脂肪酸 亚油酸亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键；碳脂肪酸，含两个不饱和键；亚麻酸亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键；花生四烯酸花生四烯酸 2020碳脂肪酸，含四个不饱和键；碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2）生物活性物质 激素、胆固醇、维生素等。脂类的功能脂类的功能现在学习的是第4页，共35页n n生物体结构物质生物体结构物质 （1）作为细胞膜的主要成分）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷几乎细胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。脂都集中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。（2 2）保护作用）保护作用 脂肪

4、组织较为柔软，存在于各脂肪组织较为柔软，存在于各重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官重要的器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用。起保护作用。n n用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。化的治疗等。现在学习的是第5页，共35页一、脂类的酶促水解一、脂类的酶促水解 脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中。它能催化脂肪逐步水解产生脂肪酸和甘油。现在学习的是第6页，共35页1.1.脂肪的水解脂肪的水解 n n乳化乳化 脂肪的消化主要在肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水

5、解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种脂酶水解成甘油和脂肪酸。现在学习的是第7页，共35页二、脂肪的分解代谢二、脂肪的分解代谢n n生物体利用脂肪作为供能原料的第一个步骤是水解脂肪生成甘油和脂肪酸。脂肪酶催化此反应。以后甘油和脂肪酸在组织内氧化生成CO2和水，所放出的化学能被用于完成各种生理机能。现在学习的是第8页，共35页（一）（一）（一）（一）甘油的氧化甘油的氧化甘油的氧化甘油的氧化 糖酵解途径（糖酵解途径（EMP）三羧酸循环（三羧酸循环（TCATCA）磷酸戊糖途径（HMPHMP）.现在学习的是第9页，共35页（二）（二）脂肪酸的氧化分解（

6、脂肪酸的氧化分解（-氧化）氧化）n n脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行活化，活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。现在学习的是第10页，共35页n n穿膜（脂酰穿膜（脂酰CoACoA进入线粒体）进入线粒体）脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。现在学习的是第11页，共35页n n脂酰脂酰CoACoA需要借助一种特殊的载体肉毒碱需要借助一种特殊的载体肉毒碱(3-(3-羟基羟基-4-

7、4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)才能转运到线粒才能转运到线粒体内。脂酰体内。脂酰CoACoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生长脂酰肉毒碱，然后通与肉毒碱反应，生长脂酰肉毒碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内膜过线粒体内膜。脂酰肉毒碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的质中的CoACoA作用，重新生成脂酰作用，重新生成脂酰CoA,CoA,释放释放出肉毒碱。肉毒碱再在移位酶帮助下，回出肉毒碱。肉毒碱再在移位酶帮助下，回到线粒体外的细胞质中。到线粒体外的细胞质中。现在学习的是第12页，共35页n n脂肪酸

8、的脂肪酸的氧化氧化n n脂酰脂酰CoACoA在线粒体的基质中通过脂肪酸氧化在线粒体的基质中通过脂肪酸氧化酶系作用进行氧化分解。酶系作用进行氧化分解。每进行一次每进行一次-氧氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出四步反应，同时释放出1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA。反。反应产物是比原来的脂酰应产物是比原来的脂酰CoACoA减少了减少了2 2个碳的个碳的新的脂酰新的脂酰CoACoA。如此反复进行，直至脂酰。如此反复进行，直至脂酰CoACoA全部变成乙酰全部变成乙酰CoACoA。现在学习的是第13页，共35页n n脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA

9、的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下通过五步反应，生成比原来少两个碳原子的脂肪酰辅酶A和一分子二碳单位的乙酰CoA，再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水，并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。脂酰CoA的氧化反应过程如下：现在学习的是第14页，共35页（1 1）脱氢）脱氢 脂酰脂酰CoACoA经脂酰经脂酰CoA脱氢酶催化，在其脱氢酶催化，在其和和碳原子上脱氢，生成碳原子上脱氢，生成2 2反烯脂酰反烯脂酰CoACoA，该脱氢反应的，该脱氢反应的辅基为辅基为FAD。（2 2）加水（水合反应）加水（水合反应）2反烯脂酰CoA在在2 2反烯脂反烯脂酰酰CoACoA水合酶催化下，

10、在双键上加水生成L-羟脂羟脂酰酰CoACoA。现在学习的是第15页，共35页（3 3）脱氢）脱氢 L-L-羟脂酰羟脂酰CoA在在L-羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶催化下，脱去催化下，脱去碳原子与羟基上的氢原子生成碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酮脂酰酰CoACoA，该反应的辅酶为，该反应的辅酶为NADNAD+。（4 4）硫解 在-酮脂酰CoACoA硫解酶催化下，-酮脂酮脂酰酰CoACoA与CoA作用，硫解产生作用，硫解产生 1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoACoA。现在学习的是第16页，共35页n n此碳链较短的脂酰辅酶A又经过脱氢、加水、脱氢及硫解等反应，生成

11、乙酰辅酶A。如此重复进行，一分子脂肪酸最终变成许多分子乙酰辅酶A。乙酰辅酶A可以进入TCA循环氧化成CO2和水，也可以参与其他合成代谢。现在学习的是第17页，共35页脂肪酸-氧化产生的能量n n脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含（含16161616碳）经过碳）经过碳）经过碳）经过7 7 7 7次次次次 -氧化，可以生成氧化，可以生成氧化，可以生成氧化，可以生成8 8 8 8个乙酰个乙酰个乙酰个乙酰CoACoACoACoA，每一次，每一次，每一次，每一次 -氧化，还将生成氧化，还将生成1 1 1 1分子分子分子分子FADHFADHFA

12、DHFADH2 2和和和和1 1 1 1分子分子分子分子NADHNADH。软脂酸完全。软脂酸完全。软脂酸完全。软脂酸完全氧化的反应式为：氧化的反应式为：氧化的反应式为：氧化的反应式为：n nC C C C1616H H H H3131CO-SCoA+7 CoA-SH+7 FAD+NADCO-SCoA+7 CoA-SH+7 FAD+NADCO-SCoA+7 CoA-SH+7 FAD+NADCO-SCoA+7 CoA-SH+7 FAD+NAD+7 H+7 H+7 H+7 H2 2 2 2O O 8 CH8 CH8 CH8 CH3 3 3 3CO-SCoA+7 FADHCO-SCoA+7 FADH2

13、 2+7 NADH+7 H+7 NADH+7 H+7 NADH+7 H+7 NADH+7 H+n n按照一个按照一个按照一个按照一个NADHNADHNADHNADH产生产生产生产生2.52.5个个个个ATPATPATPATP，1 1 1 1个个FADHFADHFADHFADH2 2 2 2产生产生产生产生1.51.51.51.5个个ATP,1ATP,1ATP,1ATP,1个个个个乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA完全氧化产生完全氧化产生完全氧化产生完全氧化产生10101010个个个个ATPATPATPATP计算，计算，1 1分子软脂酰分子软脂酰分子软脂酰分子软脂酰CoACoACoACoA

14、在分在分在分在分解代谢过程中共产生解代谢过程中共产生解代谢过程中共产生解代谢过程中共产生108108108108个个个个ATPATP。n n由于软脂酸转化成软脂酰由于软脂酸转化成软脂酰由于软脂酸转化成软脂酰由于软脂酸转化成软脂酰CoACoACoACoA时消耗了时消耗了时消耗了时消耗了1 1 1 1分子分子分子分子ATPATP中的两个高中的两个高能磷酸键的能量（能磷酸键的能量（ATPATPATPATP分解为分解为分解为分解为AMP,AMP,AMP,AMP,可视为消耗了可视为消耗了可视为消耗了可视为消耗了2 2 2 2个个ATPATPATPATP），），），），因此，因此，因此，因此，1 1 1

15、1分子软脂酸完全氧化净生成分子软脂酸完全氧化净生成 108 108 108 108 2=106 2=106 2=106 2=106 个个个个ATPATPATPATP。现在学习的是第18页，共35页n n 总结：总结：脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰氧化最终的产物为乙酰CoACoACoACoA、NADHNADHNADHNADH和和和和FADHFADHFADHFADH2 2 2 2。假如碳原子数为假如碳原子数为CnCn的脂肪酸进行的脂肪酸进行的脂肪酸进行的脂肪酸进行氧化，则需要作氧化，则需要作（n/2n/21 1 1 1）次循环才能完全分解为）次

16、循环才能完全分解为）次循环才能完全分解为）次循环才能完全分解为n/2n/2n/2n/2个乙酰个乙酰个乙酰个乙酰CoACoACoACoA，产生，产生n/2n/2n/2n/2个个个个NADHNADH和和和和n/2n/2n/2n/2个个个个FADHFADHFADHFADH2 2 2 2；生成的乙酰；生成的乙酰CoACoACoACoA通过通过通过通过TCATCATCATCA循环循环彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而彻底氧化成二氧化碳和水并释放能量，而NADHNADHNADHNADH和和和和FADHFADHFADHFADH2 2 2 2则通过呼吸链传递电子生成则通过呼吸链传递电子生成ATPATPATP

17、ATP。至此可以生成。至此可以生成。至此可以生成。至此可以生成的的的的ATPATPATPATP数量为：数量为：数量为：数量为：以软脂酸（以软脂酸（18C18C18C18C）为例计算其完全氧化所生成的）为例计算其完全氧化所生成的）为例计算其完全氧化所生成的）为例计算其完全氧化所生成的ATPATP分子数：分子数：分子数：分子数：现在学习的是第19页，共35页（三）（三）脂肪酸的其它氧化分解方式脂肪酸的其它氧化分解方式n n奇数碳原子脂肪酸的分解奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化羧化 脱羧脱羧n n脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化n n脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化n n不饱和脂肪酸的分解不饱和脂肪酸的分解现在学习

18、的是第20页，共35页（四）（四）酮体的生成和利用酮体的生成和利用1 酮体的生成酮体的生成n n乙酰乙酰CoA在人及哺乳动物肝外组织中，大在人及哺乳动物肝外组织中，大部分可迅速部分可迅速进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP，或被某些合成反应所利用。n n但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮，这羟丁酸和丙酮，这三者统称为三者统称为酮体酮体。现在学习的是第21页，共35页（1 1）酮体的生成）酮体的生成 A.2A.2分子的乙酰CoA在肝脏线粒体乙酰乙酰在肝脏线粒体乙酰乙酰CoACoA硫解硫解酶的作用下，缩合成乙酰乙酰酶的作用下，缩合成乙酰乙酰CoA

19、，并释放，并释放1 1分子的分子的CoASH。B.B.乙酰乙酰CoACoA与另一分子乙酰CoACoA缩合成羟甲基缩合成羟甲基戊二酸单酰戊二酸单酰CoA（HMG CoAHMG CoA），并释放），并释放1 1分子CoASHCoASH。C.HMG CoA在在HMG CoAHMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰酸和乙酰CoACoA。乙酰乙酸在线粒体内膜。乙酰乙酸在线粒体内膜-羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶作用下，被还原成作用下，被还原成-羟丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脱羧而成为丙酮。现在学习的是第22页，共35页（2）酮体的分解 肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一

20、步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。现在学习的是第23页，共35页n nA.A.乙酰乙酸在肌肉线粒体中经乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoACoA转移酶催转移酶催化，能被琥珀酰化，能被琥珀酰CoACoA活化成乙酰乙酰CoA。n nB.B.乙酰乙酰乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoACoA进入三羧酸循环。进入三羧酸循环。n nC.-C.-羟丁酸在羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成

21、乙酰CoACoA而被氧化。而被氧化。n nD.D.丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。异生成糖。现在学习的是第24页，共35页n n酮体在正常血液中少量存在，是人体利用脂的一种正常现象。正常情况下，血液中酮体浓度相对恒定，这是因为肝中产生的酮体可在肝外组织中迅速利用。n n肾脏、心肌、大脑和肌肉组织是利用酮体的重要组织。特别是对于不能利用脂肪酸的脑组织来说，利用酮体做为能源具有重要意义。现在学习的是第25页，共35页n n但在某些生理或病理情况下，如膳食中糖供应不足时，或因患糖尿病而缺乏氧化糖的能力时，脂肪动员加速、肝脏中酮体生

22、成增加，超过了肝外组织氧化的能力。使血液中酮体积累，造成酮血症。血中酮体过多，由尿排出，又形成酮尿。n n酮体为酸性物质，若超过血液的缓冲能力，就可引起酸中毒。现在学习的是第26页，共35页1.1.脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成 生物机体内脂类的合成是十分活跃的，生物机体内脂类的合成是十分活跃的，特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳特别是在高等动物的肝脏、脂肪组织和乳腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自腺中占优势。脂肪酸合成的碳源主要来自糖酵解产生的乙酰糖酵解产生的乙酰CoACoA。脂肪酸合成步骤。脂肪酸合成步骤与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物与氧化降解步骤完全不同。脂肪酸的生物合成是在

23、细胞液中进行，需要合成是在细胞液中进行，需要CO2CO2和柠檬和柠檬酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。酸参加；而氧化降解是在线粒体中进行的。三、脂肪的生物合成三、脂肪的生物合成现在学习的是第27页，共35页组组组组 织：肝（主要）织：肝（主要）织：肝（主要）织：肝（主要）、脂肪、脂肪、脂肪、脂肪、乳腺乳腺乳腺乳腺等组织等组织等组织等组织 亚细胞：亚细胞：亚细胞：亚细胞：胞液：主要合成胞液：主要合成1616碳的软脂酸（棕榈酸）碳的软脂酸（棕榈酸）碳的软脂酸（棕榈酸）碳的软脂酸（棕榈酸）肝线粒体、内质网：碳链延长肝线粒体、内质网：碳链延长1.合成部位合成部位（一）软脂酸的合成（一）软脂酸的合成

24、现在学习的是第28页，共35页NADPHNADPH的来源的来源的来源的来源 磷酸戊糖途径（主要来源）磷酸戊糖途径（主要来源）磷酸戊糖途径（主要来源）磷酸戊糖途径（主要来源）柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环乙酰乙酰乙酰乙酰CoA、ATP、HCOHCO3 3、NADPHNADPH2.合成原料合成原料乙酰乙酰CoA的主要来源的主要来源乙酰乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环(citrate pyruvate cycle)出线粒体。出线粒体。乙酰乙酰CoA 氨基酸氨基酸 Glc（主要）（主要）现在学习的是第29页，共35页线线粒粒体

25、体膜膜胞液胞液胞液胞液 线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体基质 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA CoA NADPH+H NADPH+H+NADP NADP+苹果酸酶苹果酸酶苹果酸酶苹果酸酶 CoA CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA CoA ATP ATP AMP PPi AMP PPi ATPATP 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA CoA 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸 H H2 2O O 柠檬酸合成酶柠檬酸合成

26、酶柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸 COCO2 2COCO2 2 NADH+H NADH+H+NAD NAD+现在学习的是第30页，共35页现在学习的是第31页，共35页合成过程可以分为三个阶段：合成过程可以分为三个阶段：（1 1）原料的准备）原料的准备乙酰CoA羧化生成丙二酸单酰CoA（在细胞液中进行），由乙酰CoA羧化酶催化，辅基为生物素，是一个不可逆反应。乙酰CoA羧化酶可分成三个不同的亚基：生物素羧化酶（BC）生物素羧基载体蛋白（BCCP）羧基转移酶（CT）现在学习的是第32页，共35页（2 2 2 2）合成阶段）合成阶段）合成阶段）合成阶段 以软脂酸（16碳）的合成

27、为例（在细胞液中进行）。催化该合成反应的是一个多酶体系，共有七种蛋白质参与反应，以没有酶活性的脂酰基载体蛋白（ACP）为中心，组成一簇。n n原初反应（初始反应）n n原初反应 n n缩合反应缩合反应 n n还原反应还原反应 n n脱水反应脱水反应 n n还原反应还原反应 现在学习的是第33页，共35页现在学习的是第34页，共35页 至此，生成的丁酰-ACP比开始的乙酰-ACP多了两个碳原子；然后丁酰基再从ACP上转移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重复以上的缩合、还原、脱水、还原4步反应，每次重复增加两个碳原子，释放一分子CO2，消耗两分子NADPH，经过7次重复后合成软脂酰-ACP，最后经硫脂酶催化脱去ACP生成软脂酸（16碳）。现在学习的是第35页，共35页