【简明生物教程】课件第十章脂代谢

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1、第十章第十章脂类代谢脂类代谢.大写小写英文注音国际音标注音中文注音alpha alfa阿耳法betabeta贝塔gammagamma伽马detadelta德耳塔epsilonepsilon艾普西隆zetazeta截塔etaeta艾塔thetaita西塔iotaiota约塔kappakappa卡帕lambdalambda兰姆达mumiu缪nuniu纽xiksi可塞omicronomikron奥密可戎pipai派rhorou柔sigma sigma西格马tautau套upsilonjupsilon衣普西隆phifai斐chikhai喜psipsai普西omegaomiga欧米伽希腊字母读音表.10

2、.1脂代谢的意义和重要性脂代谢的意义和重要性 是在体内氧化放能，供给机体利用。生物体对外界环境的屏障，防止机体热量的散失。是许多组织和器官的保护层。帮助食物中脂溶性维生素（A、D、E、K）的吸收。生物体内不可缺少的组成成分。一些不皂化脂类，如类固醇和萜类，是具有维生素、激素等生物功能的脂溶性物质。.10.2脂类的酶水解脂类的酶水解10.2.1脂肪的脂肪的酶酶促水解促水解.脂肪脂肪脂肪酶甘油甘油+脂肪酸脂肪酸CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2OH-CH2-O-C-R1R2-C-O-CHCH2-O-C-R3O=O=O=H2OR3COOH三酰甘油脂肪酶O=O=-CH2OHHCOHCH2OH

3、CH2OHR2-C-O-CHCH2OHO=-H2OR1COOH二酰甘油脂肪酶H2OR2COOH单酰甘油脂肪酶-限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存限速步骤，磷酸化的脂肪酶有活性，动物的脂肪酶存在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及在于脂肪细胞中，而植物的脂肪酶存在脂体、油体及乙醛酸循环体中。乙醛酸循环体中。.CH2OHHCOHCH2OH-ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHC=OCH2O-P-异构酶磷酸丙糖CHOCHOHCH2O-P-糖异生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2

4、O糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖甘油可生糖，但脂肪酸几乎不能生糖.脂肪水解的第一步是限速步骤。.10.3 脂类的吸收、转移和储存.小肠小肠小肠上皮细胞小肠上皮细胞脂肪或肌肉细胞脂肪或肌肉细胞血管血管.信号作用、被LPL识别chylomicronparticle乳糜微粒乳糜微粒胆固醇胆固醇磷脂磷脂胆固醇酯胆固醇酯三酰甘油酯三酰甘油酯将脂从小将脂从小肠上皮细肠上皮细胞运到毛胞运到毛细血管中细血管中LPL水解三酰甘油.10.3 脂类的吸收、转移和储存（一）消化：主要在十二指肠，胰脂肪酶有三种：甘油三酯脂肪酶：水解生成2

5、-单脂酰甘油需胆汁和共脂肪酶激活；胆固醇酯酶：生成胆固醇和脂肪酸；磷脂酶A2：生成溶血磷脂和脂肪酸。.食物中的脂肪主要是甘油三酯，与胆汁结合生成胆汁酸盐微团，其中的甘油三酯70%被胰脂肪酶水解，20%被肠脂肪酶水解成甘油和脂肪酸。微团逐渐变小，95%的胆汁酸盐被回肠重吸收。.（二）吸收：水解产物经胆汁乳化，被动扩散进入肠粘膜细胞，在光滑内质网重新酯化，形成前乳糜微粒，进入高尔基体糖化，加磷脂和胆固醇外壳，形成乳糜微粒，经淋巴系统进入血液。甘油和小分子脂肪酸（12个碳以下）可直接进入门静脉血液。.（三）转运：甘油三酯和胆固醇酯由脂蛋白转运。在脂蛋白中，疏水脂类构成核心，外面围绕着极性脂和载脂蛋白

6、，以增加溶解度。脂蛋白主要有7种，由肝脏和小肠合成，可使疏水脂类溶解，定向转运到特异组织。.脂肪的分解代脂肪的分解代谢甘油的分解代甘油的分解代谢CH2OHHCOHCH2OH-ATPADP+Pi甘油激酶CH2OHHCOHCH2O-P-磷酸酯酶NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸丙糖糖异生葡萄糖EMPCH3C=OCOOH-乙酰COATCACO2+H2O.脂酸的分解代谢脂酸的分解代谢饱和偶碳脂肪酸的饱和偶碳脂肪酸的-氧化作用：氧化作用：Knoop发现动物体在进行脂肪酸降解时，是逐步将碳原子成对地从脂肪酸链上切下，而不是一个一个地拆除，因此提出脂肪酸的-氧化学说.1、脂肪酸的活化、脂肪酸的活

7、化两类活化脂肪酸的酶：（1）内质网脂酰辅酶A合成酶（硫激酶），可活化具有12个碳原子以上的长链脂肪酸。（2）线粒体脂酰辅酶A合成酶，可活化具有4-10个碳原子的中链或短链脂肪酸。催化的反应需ATP参加，总反应式是：脂酰辅酶A.该反应实际上分两步进行：形成一个高能硫酯键需消耗二个高能磷酸键。.脂酰腺苷酸无机焦磷酸酶水解无机焦磷酸酶水解 高能化合物脂酰腺苷酸高能化合物.2、脂肪酸经线粒体膜外至膜内的转运、脂肪酸经线粒体膜外至膜内的转运脂肪酸的-氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。1010碳以上的脂酰碳以上的脂酰CoACoA不能透过线粒体内膜不

8、能透过线粒体内膜肉碱是载体可将长链脂肪酸以脂酰基形式从线粒体膜外转移到膜内。.（二）脂酰（二）脂酰CoACoA转运入线粒体转运入线粒体 动物体内催化动物体内催化-氧化的酶分布于线粒体基质中氧化的酶分布于线粒体基质中，而长链脂酸的而长链脂酸的激活在线粒体外进行激活在线粒体外进行;线粒体外线粒体外产生的脂酰辅酶产生的脂酰辅酶A A不能进入线粒体内部。可不能进入线粒体内部。可通过通过肉毒碱肉毒碱通过线粒体内膜。通过线粒体内膜。肉毒碱肉毒碱(3-(3-羟基羟基-4-4-三甲氨基丁酸三甲氨基丁酸)脂酰脂酰CoACoA载体载体.脂酰肉碱转移酶脂酰肉碱转移酶.脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化脂酰脂酰CoACoA在在

9、线粒体基质线粒体基质中进行中进行 氧化氧化反应历程：反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出反应产物：释放出1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 比原脂酰比原脂酰CoACoA少少2 2个碳个碳脂酰脂酰CoACoA.脂酰脂酰CoACoA脱氢氧化脱氢氧化在在脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶的催化下，在的催化下，在-和和-碳原碳原子上各脱去一个氢原子，生成子上各脱去一个氢原子，生成反式反式,-烯脂烯脂酰酰CoACoA，氢受体是，氢受体是FADFAD。.水化水化在在烯脂酰烯脂酰CoACoA水合酶水合酶催化下，催化下，,-烯脂酰烯脂酰CoACoA水水化，生成化，生成L(+

10、)-L(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA。.再脱氢再脱氢在在-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶催化下，脱氢生成催化下，脱氢生成-酮脂酰酮脂酰CoACoA。反应的氢受体为。反应的氢受体为NADNAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化此脱氢酶具有立体专一性，只催化L L(+)-(+)-羟脂酰羟脂酰CoACoA的脱氢。的脱氢。.硫解硫解在在-酮脂酰酮脂酰CoACoA硫解酶硫解酶催化下，生成乙酰催化下，生成乙酰CoACoA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CoACoA。.脂肪酸-氧化后形成乙酰CoA进入三羧酸循环，最后形成CO2和H2O。以软脂酰CoA（C15H31COSCoA）为

11、例，经过7次上述的-氧化循环，即可将软脂酰CoA转变为8个分子的乙酰CoA。.软脂酸完全氧化成乙酰辅酶A共经过7次-氧化生成7个FADH2、7个NADH和8个乙酰辅酶A，后者又可参加三羧酸循环彻底氧化。7mol FADH2和7mol NADH可提供：1.57+2.57=28molATP。8mol乙酰辅酶A彻底氧化则可生成：108=80molATP。.由于软脂酸转化为软脂酰软脂酸转化为软脂酰CoA消耗消耗1分子分子ATP中的两个高能磷酸键：中的两个高能磷酸键：每摩尔软脂酸完全氧化，在理论上至少可净合成28+80-2=106molATP。.1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放

12、出能量9790.56kJ。由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量有30.541069790.56100%=33.1%，以ATP的形式贮存起来。.脂肪酸脂肪酸-氧化的生理意义氧化的生理意义为机体提供比糖氧化更多的为机体提供比糖氧化更多的能量能量乙酰乙酰CoACoA还可作为脂肪酸和某些还可作为脂肪酸和某些AAAA的的合成原料合成原料产生大量的水可供陆生动物对产生大量的水可供陆生动物对水水的需要的需要.v在植物体内，脂肪酶主要存在脂体、油在植物体内，脂肪酶主要存在脂体、油体以及乙醛酸循环体中。油料种子萌发体以及乙醛酸循环体中。油料种子萌发时，脂肪酸时，脂肪酸-氧化就是在乙醛酸循环体氧化就是在乙醛酸循环体内

13、进行的。内进行的。.不饱和脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化场所：线粒体脂肪酸活化与转运同饱和脂肪酸（一）单不饱和脂肪酸 异构酶异构酶（二）多不饱和脂肪酸 异构酶、还原酶异构酶、还原酶.油酰CoA3-顺-12-烯酰CoA烯酰烯酰CoA异构酶异构酶2-反-12-烯酰CoA单单不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的分分解解.烯酰烯酰CoA异构酶异构酶烯酰烯酰CoA还原酶还原酶多不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸的分解的分解.说明：不饱和脂肪酸氧化产生的ATP数目比相同碳原子数的饱和脂肪酸产生的ATP数目要少。（？）.奇奇数碳脂肪酸的数碳脂肪酸的-氧化氧化在许多植物，海洋生物，石油酵母中存在奇数碳脂肪酸。它们经反复-氧化

14、作用后，可能产生丙酰辅酶A。.丙酰辅酰A的出路：转化成琥珀酰CoA，从而进入三羧酸循环，继续进行代谢。.丙酰辅酰A代谢还可通过-羟丙酸支路进行，最终形成乙酰辅酶A进入三羧酸循环。.脂酸的其他氧化途径脂酸的其他氧化途径 （1）脂肪酸的）脂肪酸的-氧化氧化在植物种子、植物叶子组织中、脑和肝细胞中发现。仅游离脂肪酸能作为底物，而且直接涉及到分子氧，产物既可以是D-羟基脂肪酸，也可以是含少一个碳原子的脂肪酸。.-氧化氧化FAFA的的-碳被氧化成羟基，生成碳被氧化成羟基，生成-羟基酸羟基酸-羟基酸进一步脱羧、氧化羟基酸进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸转变成少一个碳原子的脂肪酸.（2）脂肪酸的脂

15、肪酸的-氧化途径氧化途径动物体内贮存的多是碳原子数在12个以上的脂肪酸，这些脂肪酸可进行-氧化，不产生二羧酸。但机体内也存在有少量的十二碳以下的脂肪酸，十碳的癸酸和十一碳酸，这些酸通过-氧化途径进行氧化降解。.-氧化涉及末端甲基的羟基化，形成一级醇，并继而氧化，成醛再转化成羧酸等步骤。.脂肪酸的脂肪酸的氧化氧化中长链脂肪酸.-氧化氧化中长链中长链FAFA碳链碳链末端（末端（）碳原子）碳原子先被氧化先被氧化形成二羧酸（内质网）形成二羧酸（内质网）二羧酸进入线粒体二羧酸进入线粒体从分子任何一端进行从分子任何一端进行-氧化氧化最后生成的琥珀酰最后生成的琥珀酰CoACoA可直接进入可直接进入TCATC

16、A.酮体的代谢酮体的代谢在肝外组织中，乙酰辅酶在肝外组织中，乙酰辅酶A A可通过可通过TCATCA循环，生成循环，生成COCO2 2和和H H2 2O O。当脂肪酸氧化产生的乙酰当脂肪酸氧化产生的乙酰CoACoA的量超过的量超过TCATCA的能力的能力时，多余的乙酰时，多余的乙酰CoACoA则用来形成酮体。则用来形成酮体。在动物肝、肾的线粒体内乙酰在动物肝、肾的线粒体内乙酰CoACoA进入酮体的合进入酮体的合成（正常代谢）成（正常代谢）糖代谢受阻，草酰乙酸供给不够糖代谢受阻，草酰乙酸供给不够乙酰乙酰CoACoA积累积累.酮体和酮血症、酮尿症酮体和酮血症、酮尿症肝内生成的酮体超过了肝外组织所能利

17、用的限度，血中酮体即堆积起来，临床上称为“酮血症”。患者随尿排出大量酮体，即“酮尿症”。乙酰乙酸和-羟丁酸是酸性物质，体内积存过多，便会影响血液酸碱度，造成“酸中毒”。酮体成为乙酰CoA的主要产物。.丙酮乙酰乙酸D-羟丁酸.酮体在肝外组织中的利用.酮体在肝脏中形成酮体在肝脏中形成但肝脏没有但肝脏没有乙酰乙酸乙酰乙酸-琥珀酰琥珀酰CoA转移酶转移酶酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环酮体易溶于水，透出细胞进入血液循环在在肝外组织肝外组织进行氧化进行氧化 肝内生成和肝外利用肝内生成和肝外利用是肝脏输出能源的形式是肝脏输出能源的形式 主要在心脏、肾脏、脑及肌肉中通过三羧酸循环氧化为酸性物质，累积产生酸

18、中毒，破坏机体水为酸性物质，累积产生酸中毒，破坏机体水盐代谢平衡盐代谢平衡.脂肪的合成代谢脂肪的合成代谢甘油的生物合成：甘油的生物合成：合成脂肪所需的L-磷酸甘油主要有两个来源：1、可由脂肪水解产生的甘油生成.2、可由糖酵解产生的二羟丙酮磷酸还原而成.脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成（一）饱和脂酸的生物合成.碳源主要来自乙酰CoA,乙酰CoA来自糖酵解的丙酮酸的氧化脱羧，长链脂肪酸的-氧化作用及某些氨基酸的分解代谢。在生物体内先合成饱和脂肪酸，然后由饱和脂肪酸转变为不饱和脂肪酸。.1、乙酰辅酶、乙酰辅酶A的转运的转运“丙酮酸-柠檬酸循环”，可把柠檬酸看成携带乙酰基团出线粒体的运输形式。.细胞质

19、中含有一种合成脂肪酸的重要体系，它含有可溶性酶系，可以在ATP、NADPH、Mg2+、Mn2+及CO2存在下催化乙酰辅酶A合成脂肪酸。.乙酰CoA羧化酶为别构酶，是脂肪酸合成的限速调节酶。柠檬酸为别构激活剂，脂酰CoA为别构抑制剂。2、丙二酸单酰辅酶的生成、丙二酸单酰辅酶的生成在在乙酰CoA羧化酶及生物素的作用下：.3 3、丙二酰基及乙酰基转移至、丙二酰基及乙酰基转移至酰基载体蛋白酰基载体蛋白（ACPACP）酯酰基载体蛋白酯酰基载体蛋白（ACP）脂肪合成酶系统有七种蛋白质参与反应，以酰基载体蛋白为中心，组成一簇。脂肪合成过程中的中间产物以共价键与载体蛋白相连大肠杆菌的ACP是由77个氨基酸所构

20、成的蛋白质。丙二酰基及乙酰基均在转酰酶作用下从辅酶A转移到酰基载体蛋白（ACP）上。.3、缩合、缩合.4、还原、还原.5、脱水、脱水.6、再还原、再还原.此丁酰ACP（C4片段）乃脂肪酸合成的第一轮产物，通过这一轮反应，延长了两个碳原子，继续第二轮：.依上述过程一轮一轮反应可生成软脂酸。软脂酸是大多数有机体脂肪酸合成酶系的终产物。.软脂酸的从头合成途径可总结如下式：.一般当饱和脂酰链达16碳原子上时，脂肪酸的合成即停止。从ACP移去脂酰基的脱酰基酶（硫酯酶）对16个碳原子脂酰基表现最大的活性；-酮脂酰ACP缩合酶与从ACP转来的大于14碳的脂酰基结合能力很弱，因而使它还未转移到缩合酶上就被脱酰

21、基酶（硫酯酶）由ACP上裂解出。.饱和脂肪酸的延长饱和脂肪酸的延长线粒体酶系、内质网酶系、微粒体酶系线粒体酶系、内质网酶系、微粒体酶系有催化短有催化短链脂肪酸延长酶系链脂肪酸延长酶系.内质网脂肪酸延长酶系内质网脂肪酸延长酶系哺乳动物细胞的内质网膜能够将饱和或不饱和长链脂肪酸作为引物，例如软脂酰辅酶A、硬脂酰辅酶A、油酸、亚油酸，利用丙二酸单酰辅酶A作为C2的供体，NADPH+H+为氢的供体，从羧基末端延长，其中间过程与脂肪酸合成酶体系相似，只是由辅酶A代替ACP为脂酰基载体。.不饱和脂肪酸的合成不饱和脂肪酸的合成单烯脂肪酸的合成单烯脂肪酸的合成多为顺式结构，位于C9、C10之间。（）需氧途径在

22、动物组织中：.在植物组织中.（）厌氧途径 许多微生物在厌氧条件下可形成单烯脂肪酸。.多烯脂肪酸的合成多烯脂肪酸的合成多烯脂肪酸可分为棕榈油酸、油酸、亚油酸和亚麻酸四类。其他多烯脂肪酸可在此四类前体基础上，通过延长或再饱和衍生而来。植物体内的亚油酸和亚麻酸是油酸经需氧脱饱和作用而形成，起催化作用的酶为专一的加氧酶系统，辅酶为NADPH+H+。.甘油与脂酸合成三酰甘油甘油与脂酸合成三酰甘油动物肝脏和脂肪酸组织是合成三酰甘油最活跃的部分，高等植物也能大量合成三酰甘油，微生物含三酰甘油较少。高等动植物合成三酰甘油主要需要两种前体，即L-磷酸甘油和脂酰CoA。.脂肪是由3-磷酸甘油和脂酰CoA缩合而成，其缩合过程如下：.脂质代谢的调节神经激素脂酸的合成控制.磷脂和脂肪肝磷脂和脂肪肝“脂肪肝”是当肝脏脂蛋白不能及时将肝细胞脂肪运出，造成脂肪在肝细胞中的堆积所致，脂肪肝患者的肝脏脂肪含量竟超过10%。.这时肝细胞中堆积的大量脂肪，占据肝细胞的很大空间，影响了肝细胞的机能，甚至使许多肝细胞破坏，结缔组织增生，造成“肝硬变”。肝脏脂蛋白合成发生障碍，是由于肝功能损害，或者由于脂蛋白合成重要原料磷脂酰胆碱（卵磷脂）或其组分胆碱或参加胆碱合成的甲硫氨酸及甜菜碱供应不足。补足这些物质有利于脂蛋白合成、肝脂肪运出，上述物质都是“抗脂肪肝因子”。.