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第八章 脂类代谢（一）

第八章 脂类代谢（一）. 第一节 脂类概述 第二节 甘油三酯的分解. 教学目的 : 1. 了解脂类的生理功能 2. 掌握脂肪酸的 β- 氧化过程及能量释放 3. 了解脂肪酸的其它氧化途径 4. 掌握酮体的生成及利用 5. 掌握脂肪酸的合成代谢 6. 了解其它脂类的代谢 教学重点难点 : 脂肪酸的 β- 氧化 ; 酮体的生成利用 ; 脂肪酸的合成 教学课时 : 6. 第一节 脂类概述 一、脂类的分类. 酰基甘油酯. 单纯脂类. 蜡. 磷脂. 复合脂类. 脂类. 糖脂、硫脂. 萜 类. 衍生脂类. 甾醇类 脂肪酸. 单 纯 脂 类. 1. 概念.

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第八章 脂类代谢（一）

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Presentation Transcript

  1. 第八章 脂类代谢（一） 第一节 脂类概述 第二节 甘油三酯的分解

  2. 教学目的: 1.了解脂类的生理功能2.掌握脂肪酸的β-氧化过程及能量释放3.了解脂肪酸的其它氧化途径4.掌握酮体的生成及利用5.掌握脂肪酸的合成代谢6.了解其它脂类的代谢教学重点难点:脂肪酸的β-氧化;酮体的生成利用;脂肪酸的合成教学课时:6

  3. 第一节 脂类概述一、脂类的分类 酰基甘油酯 单纯脂类 蜡 磷脂 复合脂类 脂类 糖脂、硫脂 萜 类 衍生脂类 甾醇类 脂肪酸

  4. 单 纯 脂 类 1.概念 单纯脂类是 由脂肪酸和甘油或醇形成的酯 2.种类 （1）酰基甘油酯 (2) 蜡

  5. 复 合 脂 类 复合脂是指除脂 肪酸与醇组成的 酯外,分子内还含 有其它成分的脂 类。 1.概念 2.种类 (1) 磷脂 (2) 糖脂和硫脂

  6. 衍生脂类 1. 概念 前二类的衍生物 2. 种类 （1）甾醇类（固醇） （2） 萜类化合物

  7. 脂肪的分布与生理功能 分布:脂肪组织,皮下、大网膜、肠系膜等处,构 成“ 脂库” 。 含量:受营养、体力活动情况影响－－可变脂, 占成年男性体重的10～20%。 生理功能: －－储能供能:完全氧化释放37.7 kJ/g (9.1千卡)能量(空腹时,供应50%以上能量;禁食3天,供应85%的能量); －－保护组织和器官； －－促进脂溶性维生素的吸收利用； －－提供必需脂肪酸(亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等)。

  8. 二、脂类物质的生理功用： ① 供能贮能。 合理饮食 脂肪氧化供能占20~30% 空腹 脂肪氧化供能占50%以上 禁食1~3天 脂肪氧化供能占85% 饱食、少动 脂肪堆积，发胖 ② 构成生物膜。 ③ 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。 • 必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸（油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）。 ④ 保护和保温作用。

  9. ⑤某些特殊作用。 许多类脂及其衍生物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。 花生四烯酸 前列腺素等生物活性物质 磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇、甘油二酯 胆固醇 类因醇激素、VD3 人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。 常用简写方式 软脂酸：16：0 硬脂酸： 18：0 油酸：18：1△9c

  10. 三、脂类的消化与吸收 脂类的消化吸收：均在小肠部位进行。 1、脂类的消化：主要依靠胰脏分泌的酶以及胆囊分泌的胆汁酸（乳化）。 ①酯酶：水解脂肪酸和一元醇形成的酯。 胆固醇酯酶：水解胆固醇酯，产物为胆固醇和脂肪酸。 简单酯酶：水解简单酯如乙酸乙酯等。 ②脂酶： 脂肪酶：水解甘油三酯，产物是甘油、甘油单或双脂以及脂肪酸。 磷脂酶：PLA1、PLA2、PLC、PLD，产物为甘油、甘油单或双脂以及脂肪酸等。

  11. 三种脂肪酶——激素敏感脂酶

  12. 2、脂类的吸收：小肠上皮细胞。 ①可溶性的产物如甘油、脂肪酸，被小肠上皮细胞吸收后直接进入毛细血管经门静脉运到肝脏进行进一步代谢。 ②不溶性的产物如甘油脂等，经胆汁酸高度乳化后被小肠上皮细胞吸收，并在其中重新被合成原脂，再进入淋巴系统，形成脂蛋白，最后进入血液中运到肝脏。

  13. Section 2 甘油三酯代谢(Triacylglycerol Metabolism) 一、甘油三酯的分解代谢 (一) 脂肪动员： • 贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive tri-glyceride lipase, HSL）、甘油二酯脂肪酶、甘油单酯脂肪酶的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。

  14. 脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，它们在生物体内将沿着不同途径进行代谢。脂肪在脂肪酶催化下水解成甘油和脂肪酸，它们在生物体内将沿着不同途径进行代谢。 • 胰脂肪酶是一种非专一性水解酶，对脂肪酸碳链的长短及饱和度专一性不严格。但该酶具有较好的位置选择性，即易于水解甘油酯的1位及3位的酯键，主要产物为甘油单酯和脂肪酸。甘油单酯则被另一种甘油单酯脂肪酶水解，得到甘油和脂肪酸。

  15. + - • 激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。 胰岛素 前列腺素E2 烟酸 肾上腺素 去甲肾上腺素 胰高血糖素 激素敏感脂肪酶

  16. 脂肪动员的激素调节作用 • 脂解激素 抗脂解激素 • 胰高血糖素 生长素 肾上腺素 胰岛素 • (－) (﹢) • ATP 腺苷酸环化酶cAMP 磷酸二酯酶5`-AMP • 无活性蛋白激酶蛋白激酶有活性 • 无活性TG脂肪酶TG脂肪酶P 有活性 • ATP ADP • 甘油 甘油一酯 甘油二酯 甘油三酯 • 脂肪酸 脂肪酸 脂肪酸+ (﹢) (﹢) (﹢)

  17. 脂肪动员的基本过程 甘油三酯 ↓激素敏感脂肪酶 脂肪酸+甘油二酯 ↓甘油二酯酶 脂肪酸+甘油一酯 ↓甘油一酯酶 脂肪酸+甘油

  18. 脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid,FFA）和一分子的甘油。 • 甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。 • 脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。

  19. 二、脂肪酸的分解代谢 • （一）.脂肪酸的-氧化 • 概念：脂肪酸在体内氧化时在羧基端β-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作β-氧化。 • 脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。 • 脂肪酸的-氧化在线粒体中进行，

  20. O R-C-SCoA ATP AMP+PPi 脂肪酸β氧化反应过程： (1)脂肪酸的活化： • 脂肪酸进入细胞后，在线粒体外胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。 • 脂酰CoA合成酶(脂肪酸硫激酶1)催化，由ATP提供能量： O R-C-OH 脂酰CoA合成酶 + CoA-SH

  21. (CH3)3N+ (CH3)3N+ CH2CH CH2COOH CH2CH CH2COOH RCO-O OH 脂酰肉碱 肉碱 (2)脂酰CoA转入线粒体： • 催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，脂酰CoA须通过线粒体内膜进入基质才能进行氧化。 • 脂酰CoA需特殊的载体肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸)携带,借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）和一种肉碱/脂酰肉碱移位酶催化的移换反应和转移才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。 RCO-SCoA CoA-SH 肉碱脂酰 转移酶

  22. β-氧化 ATP CoASH N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO- AMP+PPi O R-C-S-CoA O R-C-S-CoA 肉毒碱 CoASH 酯酰肉毒碱 酯酰肉毒碱 N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- O R-C 酯酰CoA进入线粒体基质示意图 O R-C-OH 外侧 内侧 肉毒碱再在移位酶帮助下，回到线粒体外的细胞质中。 肉毒碱 载体 酶I 酶II CoASH 脂酰肉毒碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用，重新生成脂酰CoA, 释放出肉毒碱 脂酰CoA在肉毒碱脂酰转移酶催化下，与肉毒碱反应，生成脂酰肉毒碱， 线粒体内膜

  23. 肉 碱脂酰转移酶Ⅱ 膜间隙(外) 肉毒碱 肉毒碱 肉毒碱 肉毒碱 肉 碱脂酰转移酶Ⅰ 基质(内) 功能：运载脂酰CoA进入线粒体( 线粒体膜 ) 肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ（内膜外侧） 肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ（内膜内侧）

  24. 基质(内) 膜间隙(外) 肉 碱 脂 酰转 移 酶 Ⅱ 线 粒 体 肉 毒 碱 肉 毒 碱 肉 毒 碱 肉 毒 碱 肉 碱 脂 酰转 移 酶Ⅰ 肉毒碱 肉 毒 碱

  25. (3) β-氧化： • β-氧化过程由四个连续的酶促反应组成： ① 脱氢； ② 水化； ③ 再脱氢； ④ 硫解。 • 同时释放出1分子乙酰CoA。 • 反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。

  26. 脱氢 • 脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。

  27. 水化 • 在烯脂酰CoA水合酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)--羟脂酰CoA。 2

  28. 再脱氢 • -羟脂酰CoA在脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)--羟脂酰CoA的脱氢。 2 2

  29. 硫解 • 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。 2 • 少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰CoA。脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA，一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧化。

  30. Ｏ R-CH2-CH2C-SCoA O CH3C~SCoA O R-C~ScoA || || + β-氧化的生化历程 || Ｏ R-CH=CH-C-SCoA a、脱氢 || b、水化 OH O R-CH-CH2C~SCoA c、再脱氢 O O R-C-CH2C~SCoA d、硫解

  31. Ｏ RCH2CH2CSCoA Ｏ RCH=CH-C-SCoA 脂酰CoA β-烯脂酰CoA FAD FADH2 O R-C~ScoA OH O RCHCH2C~ScoA O CH3C~SCoA || || || + β-羟脂酰CoA 脂酰CoA 乙酰CoA NAD + O O RCCH2C-SCoA NADH || β-酮酯酰CoA β-氧化的主要生化反应 酯酰CoA脱氢酶 △2-烯酰CoA水化酶 H2O β-羟脂酰CoA脱氢酶 硫解酶 CoASH

  32. β-氧化的反应过程 脱氢 脂酰CoA脱氢酶 水化酶 水化 硫解 硫解酶 β-羟脂酰CoA脱氢酶 再脱氢

  33. FAD 呼吸链 H20 FADH2 H2O NAD + 呼吸链 H20 NADH CoASH ATP 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰CoA TCA 软脂酸氧化的生化历程 RCH2CH2CO-SCoA ATP 脂酰CoA脱氢酶 RCH=CH-CO-SCoA β-烯脂酰CoA水化酶 ATP RCHOHCH2CO~ScoA β-羟脂酰CoA脱氢酶 RCOCH2CO-SCoA β-酮酯酰CoA硫解酶 CH3CO~SCoA 乙酰CoA + 脂酰CoA R-CO~ScoA 乙酰CoA

  34. 脂肪酸β-氧化的特点： ① β-氧化过程在线粒体基质内进行； ② β-氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； ③ 需要FAD，NAD，CoA为辅助因子； ④ 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。

  35. (4) 彻底氧化： • 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。 • 氧化过程中产生的NADH和FADH2通过呼吸链进行电子的传递形成ATP。

  36. 脂肪酸氧化分解能量的产生 • 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。 • 例如软脂酸（含16碳）:经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA， A:每一次-氧化，生成1分子FADH2和1分子NADH+H+。 B:1个乙酰CoA完全氧化(参加TCA）产生10个ATP（按照一个NADH产生2.5个ATP，1个FADH2产生1.5个ATP）

  37. 阶段 1 线粒体中脂肪酸彻底氧化的三大阶段 阶段 2  - 氧 化 8乙酰-CoA 软脂酸 C15H31COOH 三羧酸循环 阶段 3 呼 吸 链 放 能

  38. 脂肪酸氧化分解能量的产生 C:计算1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共生成ATP的数目为： 7次β-氧化分解产生4×7=28分子ATP； 8分子乙酰CoA可得10×8=80分子ATP； • 共可得108分子ATP， • 由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个ATP），故1分子软脂酸彻底氧化分解可净生成106分子ATP。

  39. 脂肪酸的β-氧化生理意义 • 1.提供能量：1分子软脂酸彻底氧化分解可净生成106分子ATP。 • 2、生物合成的原料： • β-氧化产物—乙酰 CoA可作为合成脂肪酸、酮体和某些 AA的原料。 • （3）解决陆生动物对水的需求。

  40. （二）.脂肪酸的其它氧化途径 (1)α-氧化： ◆指在α-碳原子部位进行的氧化作用。脂肪酸的α-碳被氧化成羟基，生成 α-羟脂肪酸， α-羟脂肪酸进一步脱羧、氧化转变为少1个碳原子的脂肪酸。 ◆α-氧化对降解支链脂肪酸、奇数碳原子脂肪酸及长链脂肪酸（C22及C24）有重要作用。 1. 特点：每次氧化少1个碳单位 2. 酶：单加氧酶

  41. （2）脂肪酸的ω-氧化 脂肪酸的末端甲基（ω-端）经氧化转变成羟基, 继而再氧化成羧基, 从而形成α,ω-二羧酸, 再从两端同时进行β-氧化降解脂肪酸。 ω-氧化在内质网中发生

  42. （3）奇数碳脂肪酸的氧化 1. 方式： β-氧化 2. 产物：乙酰CoA和丙酰CoA 3. 丙酰CoA的去路

  43. 三羧酸循环 CO2 + ATP + H2O生物素 丙酰-CoA羧化酶 丙酰-CoA D-甲基丙二酰CoA 甲基丙二酰CoA表异构酶 （消旋酶） 甲基丙二酰CoA变位酶 B12辅酶 琥珀酰CoA L-甲基丙二酰CoA

  44. （三）不饱和脂肪酸的氧化 1. 方式：脂肪酸的β-氧化 2. 特点：几乎所有生物体的不饱和FA，双键一般在第9位及第9位后，两个双键间隔一个碳原子（即一个亚甲基-CH2-），形成非共轭系统，且其结构一般是顺式双键（饱和FA氧化产生的双键为反式 ）。 含一个双键，氧化时就少生成 1分子FADH2 ,即少生成 2 分子（1.5分子）ATP。

  45. 3. 单烯和多烯脂肪酸的氧化 （1）单烯酸——需 烯脂酰CoA异构酶 （2）多烯酸——需 烯脂酰CoA异构酶 2,4-二烯脂酰CoA还原酶 油酸：十八碳单不饱和脂肪酸（ 9 18:1） 亚油酸：十八碳双不饱和脂肪酸（ 9,12 18:2）

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