二脂肪分解代谢

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1、会计学1二脂肪分解代谢二脂肪分解代谢关键酶：关键酶：激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶 (hormone-sensitive lipase , HSL)R CCHCH2CH2O CROO COROHO CHCH2CH2OHOHRCOHOO3+激素敏感脂肪酶H2O3+脂肪甘油脂肪酸脂解激素脂解激素: 能促进脂肪动员的激素，如能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素等。等。 对抗脂解激素因子对抗脂解激素因子: 抑制脂肪动员，如抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素胰岛素、前列腺素E2等。等。第1页/共43页通过血液循环进入通过血液循环进入其他组织氧化供能其他

2、组织氧化供能运到肝脏、肾脏运到肝脏、肾脏进入糖代谢进入糖代谢第2页/共43页第3页/共43页组组 织：织：除脑组织外除脑组织外, ,大多数组织均可大多数组织均可进行，其中进行，其中肝、肌肉肝、肌肉最活跃最活跃。亚细胞：亚细胞：胞液、线粒体胞液、线粒体 (-oxidation)第4页/共43页1.1.脂肪酸的活化脂肪酸的活化 脂酰脂酰 CoA 的生成的生成（胞液胞液） 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒存在于内质网及线粒体外膜上体外膜上脂脂肪肪酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=脂脂酰酰 SCoARCHRCH

3、2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP+PPi 第5页/共43页2. 脂酰脂酰CoA进入线粒进入线粒体体肉碱（carnitine）肉碱脂酰转移酶（carnitine acyltransferase）第6页/共43页脂酰基肉脂酰基肉碱碱肉碱脂酰肉碱脂酰转移酶转移酶L-肉碱肉碱肉碱脂肉碱脂酰酰转移酶转移酶第7页/共43页3. 脂肪酸的脂肪酸的-氧氧化化脱氢脱氢 加水加水 再脱氢再脱氢 硫解硫解 脂酰脂酰CoA L-羟脂酰羟脂酰CoA-酮脂酰酮脂酰CoA脂酰脂酰CoA+乙酰乙酰CoA 脂酰脂酰CoA 脱氢酶脱氢酶 2-反烯脂酰反烯脂酰Co

4、AL-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+ 2-烯脂酰烯脂酰CoA 水合酶水合酶H2O FADFADH2-酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH RCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O =RCH2CH2CSCoA O =O =RCHOHCH2CSCoA O =O =RCOCH2CSCoA O =O =RCSCoA + CH3COSCoA O=O=第8页/共43页棕榈酰棕榈酰CoA L-羟脂酰羟脂酰CoA-酮脂酰酮脂酰CoA14C脂酰脂酰CoA+乙乙酰酰CoA 2-反烯脂酰反烯脂酰CoA第9页/共43页CH3(CH2)7C H2C H2C H2C

5、H2C H2C H2C H2COS CoACH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2COS CoACH3COS CoACH3(CH2)7CH2CH2CH2COCoACH3COS CoACH3(CH2)7CH2COS CoACH3COCoACH3COS CoA第10页/共43页脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶L-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+ NADH+H+ 2 2-烯脂酰烯脂酰CoA 水合酶水合酶2H2OFADFADH2 -酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶肉碱转运载体肉碱转运载体ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸链呼吸链 1.5ATP H2

6、O 呼吸链呼吸链 2.5ATP 线线粒粒体体膜膜TAC 脂脂肪肪酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=RCH=CHCSCoA O =RCH=CHCSCoA O =O =RCH2CH2CSCoA O =O =RCHOHCH2CSCoA O =O =RCOCH2CSCoA O =O =RCSCoA + CH3COSCoA O=O=RCH2CH2CSCoA O =O =第11页/共43页第12页/共43页活活 化：化：消耗消耗2个高能个高能磷酸键磷酸键 -氧化每轮循环四个步骤：氧化每轮循环四个步骤：脱氢、水化、脱氢、水化、再脱氢、硫解再脱氢、硫解 产物：产物：1分子

7、乙酰分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子分子FADH2 1分子分子NADH+H+4. 4. 脂肪酸氧化的能量生成脂肪酸氧化的能量生成 以以16碳软脂肪酸的氧化为碳软脂肪酸的氧化为例例第13页/共43页7 轮循环产物：轮循环产物：8分子乙酰分子乙酰CoA7分子分子NADH+H+7分子分子FADH2能量计算：能量计算： 生成生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 净生成净生成ATP 108 2 = 106 脂肪酸活化过程中消耗2个高能磷酸键第14页/共43页 丙酰丙酰CoA羧化酶羧化酶 （ATP、生物素）、生物素） 丙酰丙酰-CoAD-甲基丙

8、二酸甲基丙二酸单酰单酰-CoA 甲基丙二酸单酰甲基丙二酸单酰-CoA差向异差向异构构酶酶 L-甲基丙二酰甲基丙二酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 甲基丙二甲基丙二酸单酰酸单酰-CoA变位变位酶酶 奇数碳原子脂肪酸奇数碳原子脂肪酸的氧化的氧化奇数碳脂肪酸奇数碳脂肪酸 Ile Met Val TAC 第15页/共43页Although expending about 25,000 kJ/day (6,000 kcal/day), the bear does not eat, d r i n k , u r i n a t e , o r defecate for months at a time.A

9、grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River in Canada.第16页/共43页glucose by gluconeogenesis.第17页/共43页第18页/共43页1 1、含双键的不饱和脂肪、含双键的不饱和脂肪酸的氧化酸的氧化 单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化 多不饱和脂肪酸的氧化多不饱和脂肪酸的氧化 第19页/共43页Oxidation of a monounsaturated fatty acid油酰油酰-CoA3-cis-十二烯酰十二烯酰-CoA烯酰烯酰-CoA异构异构酶酶2-tran

10、s-十二烯酰十二烯酰-CoA不是烯脂酰-CoA水合酶的底物第20页/共43页亚油酰-CoA烯酰-CoA异构酶Oxidation of a polyunsaturated fatty acid第21页/共43页脂酰-CoA脱氢酶第22页/共43页2,4-二烯酰-CoA还原酶烯酰-CoA异构酶Four rounds of -oxidation 5第23页/共43页 C10或或C12脂肪酸的碳链末脂肪酸的碳链末端碳原子（端碳原子（ -碳原子）被氧碳原子）被氧化，形成二羧酸。二羧酸进化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行的任何一端进行 -氧化，最氧化，最

11、后生成的琥珀酸可进入三羧后生成的琥珀酸可进入三羧酸循环。酸循环。2、 -氧氧化化内质网内脂肪酸的内质网内脂肪酸的 -氧化氧化TCA循循环环 -氧化不是哺乳动物脂肪酸氧化分解氧化不是哺乳动物脂肪酸氧化分解的主要途径，但在的主要途径，但在-氧化有缺陷时起重氧化有缺陷时起重要作用。要作用。第24页/共43页过氧化物酶体中脂肪酸的过氧化物酶体中脂肪酸的 -氧化氧化植烷酸植烷酸植烷酰植烷酰CoA-羟植烷羟植烷酰酰CoA降植烷酸降植烷酸4,8,12,三三甲基十三甲基十三酰酰-CoA丙酰丙酰-CoA脂肪酸的脂肪酸的 -碳被氧化碳被氧化成羟基，生成成羟基，生成 -羟基酸。羟基酸。 -羟基酸可进一步脱羧、羟基酸

12、可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。子的脂肪酸。 3、 -氧氧化化 Refsums disease又名遗传性共济失调性多发性神经炎样病、植烷酸贮积病。患者体内植烷酰-CoA 羟化酶有遗传缺陷，血液中植烷酸浓度极高，导致失明、耳聋等严重的神经问题。第25页/共43页胆固醇胆固醇生物合生物合成成柠檬酸柠檬酸循环循环脂肪酸生物脂肪酸生物合成合成转化为酮转化为酮体体乙酰乙酰CoA的去的去路路第26页/共43页Ketone Bodies)-羟丁酸羟丁酸(-hydroxybutyrate)乙酰乙酰乙酸乙酸(acetoacetate) 丙酮丙酮(acetone)生成：生成：肝细

13、胞线粒体肝细胞线粒体利用：利用：肝外组织（心肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等、肾、脑、骨骼肌等）线粒体）线粒体第27页/共43页CO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羟丁羟丁酸酸脱氢酶脱氢酶HMGCoA 合成合成酶酶乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解硫解酶酶HMGCoA 裂解裂解酶酶1. 1. 酮体的生成酮体的生成 CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA (

14、 (乙乙 酰酰 乙乙 酰酰乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙 酰酰 乙乙 酰酰乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HM GCoAHM GCoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟 甲甲 基基 戊戊 二二 酸酸 单单 酰酰羟羟 甲甲 基基 戊戊 二二 酸酸 单单 酰酰 CoACoA= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HM GCoAHM G

15、CoA) ) CHCH3 3OHOH羟羟 甲甲 基基 戊戊 二二 酸酸 单单 酰酰羟羟 甲甲 基基 戊戊 二二 酸酸 单单 酰酰 CoACoA= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH3 3 丙

16、丙 酮酮丙丙 酮酮= =OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙 酮酮丙丙 酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙 酮酮丙丙 酮酮= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OO= =OO= =OO= =OO第28

17、页/共43页 NAD+ NADH+H+ 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 2. 酮体的酮体的利用利用 CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羟羟 丁丁 酸酸羟羟 丁丁 酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸

18、酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙 酰酰 乙乙 酸酸乙乙 酰酰 乙乙 酸酸= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙 酰酰 乙乙 酰酰乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙 酰酰 乙乙 酰酰

19、乙乙 酰酰 乙乙 酰酰 CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO2CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OO2琥珀酰琥珀酰CoA转转硫酶硫酶（心、肾、脑（心、肾、脑及及骨骼肌的线粒骨骼肌的线粒体）体）乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫激硫激酶酶（肾、心和脑的线（肾、心和脑的线粒体）粒体）乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）线粒体）第29页/共43页2乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸乙酰乙酸 HMGC

20、oA D(-)-羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 2乙酰乙酰CoA 酮体的生成和利用的总酮体的生成和利用的总示意图示意图第30页/共43页第31页/共43页4. 酮体生成的酮体生成的调节调节饱食及饥饿的影响（主要通过激素的饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）作用） 饱饱 食食 胰岛素脂肪动员进入肝的脂肪酸脂肪酸氧化氧化酮体生成饥饥饿饿胰高血糖素、脂解激素脂肪动员进入肝的脂肪酸脂肪酸氧化氧化酮体生成第32页/共43页酮体的生成和运输第33页/共43页禁食第一周血浆中脂肪酸、葡萄糖及酮体的浓度变化第34页/共43页第35页/共43页第36页/共43

21、页第37页/共43页第38页/共43页Oxidation of a monounsaturated fatty acid油酰油酰-CoA3-cis-十二烯酰十二烯酰-CoA烯酰烯酰-CoA异构异构酶酶2-trans-十二烯酰十二烯酰-CoA不是烯脂酰-CoA水合酶的底物第39页/共43页 C10或或C12脂肪酸的碳链末脂肪酸的碳链末端碳原子（端碳原子（ -碳原子）被氧碳原子）被氧化，形成二羧酸。二羧酸进化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行的任何一端进行 -氧化，最氧化，最后生成的琥珀酸可进入三羧后生成的琥珀酸可进入三羧酸循环。酸循环。2、 -氧

22、氧化化内质网内脂肪酸的内质网内脂肪酸的 -氧化氧化TCA循循环环 -氧化不是哺乳动物脂肪酸氧化分解氧化不是哺乳动物脂肪酸氧化分解的主要途径，但在的主要途径，但在-氧化有缺陷时起重氧化有缺陷时起重要作用。要作用。第40页/共43页过氧化物酶体中脂肪酸的过氧化物酶体中脂肪酸的 -氧化氧化植烷酸植烷酸植烷酰植烷酰CoA-羟植烷羟植烷酰酰CoA降植烷酸降植烷酸4,8,12,三三甲基十三甲基十三酰酰-CoA丙酰丙酰-CoA脂肪酸的脂肪酸的 -碳被氧化碳被氧化成羟基，生成成羟基，生成 -羟基酸。羟基酸。 -羟基酸可进一步脱羧、羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。子的脂肪酸。 3、 -氧氧化化 Refsums disease又名遗传性共济失调性多发性神经炎样病、植烷酸贮积病。患者体内植烷酰-CoA 羟化酶有遗传缺陷，血液中植烷酸浓度极高，导致失明、耳聋等严重的神经问题。第41页/共43页第42页/共43页