第10章脂代谢学习.pptx
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1、本章主要内容:本章主要内容:4脂类的生理功能脂类的生理功能4 脂肪的分解代谢脂肪的分解代谢4 脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢4 脂肪代谢的调节脂肪代谢的调节4 类脂的代谢类脂的代谢4 脂类在体内的转运脂类在体内的转运 第1页/共51页1 1 脂类的生理功能动物机体的脂类(动物机体的脂类(lipids)分为脂肪和类脂两大类。)分为脂肪和类脂两大类。脂肪指甘油三酯脂肪指甘油三酯(Triglyceride,TG),主要是储脂,既是,主要是储脂,既是能量来源,能量来源,也是能量储备,其储量与营养状况有关也是能量储备,其储量与营养状况有关.类脂指除脂肪以外的其他脂类。包括磷脂、糖脂、胆固醇类脂指除脂肪以外
2、的其他脂类。包括磷脂、糖脂、胆固醇及其酯,它们是组织脂的主要成分,如细胞膜的成分,其及其酯,它们是组织脂的主要成分,如细胞膜的成分,其含量是稳定的。此外还有其他的脂溶性分子。含量是稳定的。此外还有其他的脂溶性分子。第2页/共51页脂肪还有抵御寒冷和固定保护内脏的作用脂肪还有抵御寒冷和固定保护内脏的作用一些脂类分子是重要的生理活性分子。如一些脂类分子是重要的生理活性分子。如必需脂肪酸必需脂肪酸(Essentialfattyacids)为多不饱和脂肪酸()为多不饱和脂肪酸(PolyunsaturatedFattyAcids,PUFA)动物机体自身不能合成,须从食物中)动物机体自身不能合成,须从食物
3、中摄取,如摄取,如亚油酸(亚油酸(18:2),亚麻油酸(),亚麻油酸(18:3)和花生四烯)和花生四烯酸(酸(20:4)等。它们是细胞膜上磷脂的成分,还可以转变成等。它们是细胞膜上磷脂的成分,还可以转变成前列腺素,白三烯和血栓素等活性分子。前列腺素,白三烯和血栓素等活性分子。肌醇磷脂、甘油二酯等是细胞传递代谢信号的第二信使。肌醇磷脂、甘油二酯等是细胞传递代谢信号的第二信使。第3页/共51页2 2 脂肪的分解代谢2.1脂肪的动员脂肪的动员(adipokineticaction)指指在在激激素素敏敏感感脂脂酶酶作作用用下下脂脂肪肪组组织织中中的的脂脂肪肪水水解解为为脂脂肪肪酸酸和甘油并释放入血液供
4、其他组织利用的过程。和甘油并释放入血液供其他组织利用的过程。激激素素敏敏感感脂脂酶酶的的活活性性受受多多种种激激素素调调控控,胰胰岛岛素素下下调调,肾肾上上腺素与胰高血腺素与胰高血糖素上调其活性。糖素上调其活性。第4页/共51页2.2甘油的分解甘油的分解按糖代谢途径进行分解。注意,甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏进按糖代谢途径进行分解。注意,甘油必须从脂肪组织中转运到肝脏进行分解,因为催化甘油磷酸化的行分解,因为催化甘油磷酸化的甘油激酶甘油激酶为肝脏、为肝脏、肾中肾中特有。特有。上述反应过程中,实线为甘油的分解,上述反应过程中,实线为甘油的分解,虚线为甘油的合成。虚线为甘油的合成。肝脏肝脏第5页
5、/共51页babaFA的分解氧化是从羧基端的分解氧化是从羧基端-碳原子,碳链逐次断裂下一碳原子,碳链逐次断裂下一个个2C单位单位2.3脂肪酸的分解代谢脂肪酸的分解代谢Knoop实验实验用苯环标记偶数或奇数脂肪酸的末端,用苯环标记偶数或奇数脂肪酸的末端,用以饲喂狗,然后分析狗尿中的代谢用以饲喂狗,然后分析狗尿中的代谢产物,推断脂肪酸在体内的分解方式产物,推断脂肪酸在体内的分解方式偶数奇数第6页/共51页脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化脂肪酸的分解氧化发生在脂肪酸的分解氧化发生在-碳原子上,每次降解生碳原子上,每次降解生成一个乙酰成一个乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰和比原来少两个碳原子的脂酰CoA
6、,如此循如此循环往复。环往复。乙酰乙酰CoA经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。脂肪酸的脂肪酸的氧化在线粒体的基质中进行。氧化在线粒体的基质中进行。第7页/共51页 以偶数饱和脂肪酸以偶数饱和脂肪酸软脂酸(又称棕榈酸,软脂酸(又称棕榈酸,16:0 )为例)为例(1)(1)脂肪酸的脂肪酸的活化活化生成脂酰生成脂酰CoACoARCH2CH2CH2COOH+HSCoA+ATPRCH2CH2CH2CO-SCoA+AMP+PPi 催化该反应的酶为催化该反应的酶为脂酰脂酰CoACoA合成酶合成酶(硫激酶),反应(硫激酶),反应 消耗了一个消耗了一个ATPATP分子中
7、的分子中的2 2个高能键个高能键 第8页/共51页(2)(2)转移转移从胞液到线粒体从胞液到线粒体L-(CH3)3N+-CH2CH(OH)CH2COOL-羟-三甲氨基丁酸(肉碱,carnitine)第9页/共51页H2O(3)脱氢脱氢注意生成了注意生成了FADH(4)加水加水第10页/共51页(5)再脱氢再脱氢注意生成了注意生成了NADH(6)硫解硫解至此完成至此完成1次次-氧化氧化,生成生成1分子乙酰分子乙酰CoA以及少了以及少了2个碳原子的个碳原子的脂酰脂酰CoA,再经过脱氢,加水,再脱氢,硫解的多次循环往复,可以,再经过脱氢,加水,再脱氢,硫解的多次循环往复,可以将偶数脂肪酸完全降解成将
8、偶数脂肪酸完全降解成乙酰乙酰CoA。第11页/共51页脂肪酸脂肪酸-氧化的氧化的总图总图脂肪酸活化(胞液)脂肪酸活化(胞液)转移(肉碱系统)转移(肉碱系统)脱氢脱氢-加水加水-再脱氢再脱氢-硫解硫解-循环往复(线粒体)循环往复(线粒体)产生的产生的FADH和和NADH进进入呼吸链入呼吸链,乙酰乙酰CoA进入进入三羧酸循环氧化分解三羧酸循环氧化分解第12页/共51页以以软脂酸软脂酸为例的能量计算为例的能量计算软软脂脂酸酸(16:0)+8HSCoA+7NAD+7FAD+7H2O8乙酰乙酰CoA+7NADH2+7FADH28乙酰乙酰CoA80ATP7NADH217.5ATP7FADH210.5ATP
9、总计总计=108-2=106ATP(注意:注意:-2)第13页/共51页 -氧化:氧化:在动物体中,在动物体中,C10或或C11脂肪酸的碳链末端碳原子(脂肪酸的碳链末端碳原子(-碳碳原子)可以先被氧化,形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,可以原子)可以先被氧化,形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后,可以从分子的任何一端进行从分子的任何一端进行-氧化,最后生成的琥珀酰氧化,最后生成的琥珀酰CoA可直接进入可直接进入TCA。如海洋微生物降解污染的石油。如海洋微生物降解污染的石油。-氧化:氧化:在植物种子萌发时,脂肪酸的在植物种子萌发时,脂肪酸的-碳被氧化成羟基,生成碳被氧化成羟基,生成-羟基酸。羟基酸。
10、-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化,需要有肪酸。上述反应由单氧化酶催化,需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参和抗坏血酸等参加。加。其他氧化方式其他氧化方式第14页/共51页2.4不饱和脂肪酸的分解不饱和脂肪酸的分解有两个酶是必需的:有两个酶是必需的:烯脂酰烯脂酰CoA异构酶异构酶催化双键从顺式转变为反式催化双键从顺式转变为反式羟脂酰羟脂酰CoA差向酶差向酶催化羟基从催化羟基从D(-)转变为)转变为L(+)第15页/共51页2.5奇数脂肪酸的代谢奇数脂肪酸的代谢 在反刍动物一半以上的血糖来自丙酸的异生作用在反刍
11、动物一半以上的血糖来自丙酸的异生作用.第16页/共51页酮酮体体(ketonebody)是是一一类类小小分分子子有有机机酸酸,是是脂脂肪肪酸酸在在肝肝中中分分解解氧氧化化时时产产生生的的特特有有的的中中间间代代谢谢物物,有有乙乙酰酰乙乙酸酸(也也有有称称-酮酮丁丁酸酸)、-羟羟丁丁酸酸和和丙丙酮酮。在在肝肝脏脏中中由由乙乙酰酰CoA缩缩合合生生成成,在在肝肝外外组组织织,如如脑脑、心心、骨骼肌中利用。骨骼肌中利用。乙酰乙酸,乙酰乙酸,30%丙酮,微量丙酮,微量-羟丁酸羟丁酸,70%,70%2.6酮体的生成与利用酮体的生成与利用第17页/共51页生酮生酮作用(作用(ketogenesis)场所:
12、场所:肝脏肝脏线粒体线粒体原料:原料:乙酰乙酰CoA关键酶:关键酶:-羟羟-甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)合成酶(肝中)合成酶(肝中)第18页/共51页解酮解酮作用(作用(ketolysis)由于肝内缺乏分解酮体所需要的硫激酶,酮体的分解须在由于肝内缺乏分解酮体所需要的硫激酶,酮体的分解须在肝外肝外组织中进行(需要组织中进行(需要乙酰乙酸乙酰乙酸-琥珀酰琥珀酰CoA转移酶转移酶,又称转硫酶,又称转硫酶,其作其作用相当于硫激酶),最终将用相当于硫激酶),最终将酮体酮体转变成乙酰转变成乙酰CoA进入三羧酸循环氧进入三羧酸循环氧化分解。化分解。解酮反应解酮反应第19页/共51页酮
13、体的生理意义与酮体的生理意义与酮病酮病(ketosis)肌肉组织对脂肪酸的利用是有限的,而酮体分子小,肌肉组织对脂肪酸的利用是有限的,而酮体分子小,水溶性,是易于利用的能源分子。如心肌、肾皮质、长时水溶性,是易于利用的能源分子。如心肌、肾皮质、长时间运动中的骨骼肌都可以利用酮体。间运动中的骨骼肌都可以利用酮体。大脑不能直接利用脂大脑不能直接利用脂肪酸。饥饿引起血糖水平降低时,大脑转而利用酮体以减肪酸。饥饿引起血糖水平降低时,大脑转而利用酮体以减少对葡萄糖的依赖。少对葡萄糖的依赖。过多的脂肪摄入,长期饥饿,葡萄糖供应短缺(常过多的脂肪摄入,长期饥饿,葡萄糖供应短缺(常见于高产乳牛,妊娠期的母畜等
14、),导致脂肪大量动员,见于高产乳牛,妊娠期的母畜等),导致脂肪大量动员,产生过量的乙酰产生过量的乙酰CoA,可缩合成酮体。,可缩合成酮体。在糖尿病人,由于糖的大量损失,草酰乙酸转入异在糖尿病人,由于糖的大量损失,草酰乙酸转入异生途径而使三羧酸循环变得不畅,糖不能有效氧化分解,生途径而使三羧酸循环变得不畅,糖不能有效氧化分解,促使乙酰促使乙酰CoA累积累积,也导致了酮体的大量形成。结果是酮体也导致了酮体的大量形成。结果是酮体在血液中的浓度增加,当其超过肝外组织的利用能力时,在血液中的浓度增加,当其超过肝外组织的利用能力时,引起酮血、酮尿等,以至酸中毒,即酮病。引起酮血、酮尿等,以至酸中毒,即酮病
15、。第20页/共51页3.1甘油的来源甘油的来源糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮可以还原成甘油糖代谢的中间产物磷酸二羟丙酮可以还原成甘油-3-磷酸磷酸3.2脂肪酸的合成脂肪酸的合成由由乙酰乙酰CoA为原料为原料,在胞液中进行。,在胞液中进行。但是乙酰但是乙酰CoA须先从线粒体转运到胞液,并且转变成须先从线粒体转运到胞液,并且转变成丙二酸丙二酸单酰单酰CoA,再由再由脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系催化合成。催化合成。3脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢第21页/共51页(1)(1)乙酰乙酰CoACoA的转运的转运从线粒体到胞液从线粒体到胞液酵解酵解 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 柠檬酸裂
16、解酶(柠檬酸裂解酶(ATPATP)苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸酶苹果酸酶(以以NADP+NADP+为辅酶的苹果酸脱氢酶为辅酶的苹果酸脱氢酶)丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶“柠檬酸柠檬酸-丙酮酸途径丙酮酸途径”(准备原料准备原料)上述途径不仅转运乙酰上述途径不仅转运乙酰CoACoA,而且将,而且将 NADHNADH转变为转变为NADPHNADPH,实现,实现氢的转移氢的转移第22页/共51页(2)由乙酰由乙酰CoA(2C)合成合成丙二酸单酰丙二酸单酰CoA(3C)反应如下:反应如下:是由是由乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶催化的脂肪酸合成途径中的催化的脂肪酸合成途径
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