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1、第六章 脂類代謝,,脂類概述 脂肪的分解代謝 脂肪的生物合成,一、脂類概述,1. 概念 脂類是脂肪和類脂的總稱，它是有脂肪酸與醇作用生成的酯及其衍生物，統(tǒng)稱為脂質(zhì)或脂類，是動物和植物體的重要組成成分。脂類是廣泛存在與自然界的一大類物質(zhì)，它們的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)以及生物功能存在著很大的差異，但它們都有一個(gè)共同的特性，即可用非極性有機(jī)溶劑從細(xì)胞和組織中提取出來。,2. 分類,脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯） 蠟 類脂,磷脂 糖脂 異戊二烯酯,甾醇 萜類,甘油磷脂 鞘氨醇磷脂,卵磷脂 腦磷脂,,,,,,貯藏物質(zhì)/能量物質(zhì) 脂肪是機(jī)體內(nèi)代謝燃料的貯存形式，它在體內(nèi)氧化可釋放大量能量以供機(jī)體利用。
2、 提供給機(jī)體必需脂成分 （1）必需脂肪酸 亞油酸 18碳脂肪酸，含兩個(gè)不飽和鍵； 亞麻酸 18碳脂肪酸，含三個(gè)不飽和鍵； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四個(gè)不飽和鍵； （2）生物活性物質(zhì) 激素、膽固醇、維生素等。,3. 脂類的功能,生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì) （1）作為細(xì)胞膜的主要成分 幾乎細(xì)胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜結(jié)構(gòu)的基本組成成分。 （2）保護(hù)作用 脂肪組織較為柔軟，存在于各重要的器官組織之間，使器官之間減少摩擦，對器官起保護(hù)作用。 用作藥物 卵磷脂、腦磷脂可用于肝病、神經(jīng)衰弱及動脈粥樣硬化的治療等。,血漿脂蛋白的組成,主要由蛋白質(zhì)、甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯組成，但不同
3、的脂蛋白的蛋白質(zhì)和脂類的組成比例及含量各不相同。各種脂蛋白的功能亦不相同。,血漿脂蛋白的輸送形式與生理功能, CM 由小腸粘膜上皮細(xì)胞產(chǎn)生,運(yùn)輸外源性脂肪。 VLDL （Very low density lipreprotein） 肝內(nèi)產(chǎn)生，是從肝轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源性脂肪到脂肪組織或其他 組織的主要脂蛋白。,VLDL IDL LDL,脂蛋白脂肪酶 載脂蛋白C,（中間密度脂蛋白）,,,, LDL 由VLDL轉(zhuǎn)變而來，是空腹時(shí)血漿中主要的脂蛋白， 膽固醇含量最多，是將膽固醇運(yùn)至肝外組織的工具。 高LDL易患動脈硬化。 HDL 主要在肝內(nèi)形成
4、，因含有ApoA、ApoC（可激活脂蛋 白脂肪酶及卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶）而有助于CM的脫 脂及VLDL中膽固醇酯合成，是將肝外組織細(xì)胞表面的膽 固醇攝入并酯化再轉(zhuǎn)運(yùn)到肝內(nèi)的載體?？煞乐箘用}硬化。,2、超速離心法,按密度大小依次為：,乳糜微粒（CM）,極低密度脂蛋白（VLDL）,低密度脂蛋白 （LDL）,高密度脂蛋白 （HDL）,密 度,血漿脂蛋白的分類,顆 粒,中間密度脂蛋白（IDL）,,二、脂肪的分解代謝,,1.脂肪的水解 乳化 脂肪的消化主要在腸中進(jìn)行，胰液和膽汁經(jīng)胰管和膽管分泌到十二指腸，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成為甘油及游離脂肪酸，但大部分脂肪僅局部水解成甘油一酯，甘
5、油一酯進(jìn)一步由另一種脂酶水解成甘油和脂肪酸。,甘油三脂,,脂肪酸甘油,激素敏感脂肪酶,脂肪組織中缺乏甘油激酶，不能使甘油分解，因此，溶于水的甘油經(jīng)血液直接進(jìn)入肝、腎、腸等組織。,甘油的分解,2. 脂肪酸的氧化分解（-氧化） 脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 長鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。,穿膜（脂酰CoA進(jìn)入線粒體） 脂肪酸活化在細(xì)胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒體內(nèi)才能代謝。,脂肪酸的氧化 長鏈脂酰CoA的氧
6、化是在線粒體脂肪酸氧化酶系作用下進(jìn)行的，每次氧化斷去二碳單位的乙酰CoA，再經(jīng)TCA循環(huán)完全氧化成二氧化碳和水，并釋放大量能量。偶數(shù)碳原子的脂肪酸氧化最終全部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反應(yīng)過程如下：,氧化的生化歷程,乙酰CoA,RCH2CH2CO-SCoA,脂酰CoA 脫氫酶,脂酰CoA,-烯脂酰CoA 水化酶,-羥脂酰CoA 脫氫酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,RCHOHCH2COScoA,RCOCH2CO-SCoA,RCH=CH-CO-SCoA,,,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,,,,,,（1）脫氫 脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2
7、反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。 （2）加水（水合反應(yīng)） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L--羥脂酰CoA。,（3）脫氫 L--羥脂酰CoA在L--羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子與羥基上的氫原子生成-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。 （4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生 1分子乙酰CoA和比原來少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA。,總結(jié)： 脂肪酸氧化最終的產(chǎn)物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數(shù)為Cn的脂肪酸進(jìn)行氧化，則需要作（n/21）次循環(huán)才能完全分解為n/2個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生n/2個(gè)NA
8、DH和n/2個(gè)FADH2；生成的乙酰CoA通過TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2則通過呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數(shù)量為： 以軟脂酸（18C）為例計(jì)算其完全氧化所生成的ATP分子數(shù)：,,,3. 脂肪酸的其它氧化分解方式 奇數(shù)碳原子脂肪酸的分解 羧化 脫羧 脂肪酸的-氧化 脂肪酸的-氧化 不飽和脂肪酸的分解,4. 乙酰CoA的去路 進(jìn)入TCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。 生成酮體參與代謝（動物體內(nèi)） 脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙
9、酸、D--羥丁酸和丙酮，這三者統(tǒng)稱為酮體。,（1）酮體的生成 A. 2分子的乙酰CoA在肝臟線粒體乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，縮合成乙酰乙酰CoA，并釋放1分子的CoASH。 B. 乙酰乙酰CoA與另一分子乙酰CoA縮合成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMG CoA），并釋放1分子CoASH。 C. HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在線粒體內(nèi)膜-羥丁酸脫氫酶作用下，被還原成-羥丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脫羧而成為丙酮。,,,,CoA-SH,乙酰乙酰 硫解酶,,,CoA-SH,HMG-CoA 合酶,,,HMG-CoA 裂解酶,,,,NADH
10、+H+,NAD+, -羥丁酸 脫氫酶,,CO2,,乙酰乙酸 脫羧酶,關(guān)鍵酶,,1.酮體的生成途徑,（2）酮體的分解 肝臟是生成酮體的器官，但不能使酮體進(jìn)一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經(jīng)血液運(yùn)送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。,A. 乙酰乙酸在肌肉線粒體中經(jīng)3-酮脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。 B. 乙酰乙酰CoA被氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)。 C. -羥丁酸在-羥丁酸脫氫酶作用下，脫氫生成乙酰乙酸，然后再轉(zhuǎn)變成乙酰CoA而被氧化
11、。 D. 丙酮可在一系列酶作用下轉(zhuǎn)變成丙酮酸或乳酸，進(jìn)而異生成糖。,1. 脂肪酸的生物合成 生物機(jī)體內(nèi)脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢。脂肪酸合成的碳源主要來自糖酵解產(chǎn)生的乙酰CoA。脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟完全不同。脂肪酸的生物合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行，需要CO2和檸檬酸參加；而氧化降解是在線粒體中進(jìn)行的。,三、脂肪的生物合成,,,合成過程可以分為三個(gè)階段： （1）原料的準(zhǔn)備乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA（在細(xì)胞液中進(jìn)行），由乙酰CoA羧化酶催化，輔基為生物素，是一個(gè)不可逆反應(yīng)。 乙酰CoA羧化酶可分成三個(gè)不同的亞基：,生物素羧化酶（BC） 生物
12、素羧基載體蛋白（BCCP） 羧基轉(zhuǎn)移酶（CT）,,乙酰CoA的穿膜轉(zhuǎn)運(yùn)： 檸檬酸穿梭系統(tǒng) 肉毒堿轉(zhuǎn)運(yùn),,（2）合成階段 以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細(xì)胞液中進(jìn)行）。催化該合成反應(yīng)的是一個(gè)多酶體系，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒有酶活性的脂?；d體蛋白（ACP）為中心，組成一簇。 原初反應(yīng)（初始反應(yīng)） 原初反應(yīng) 縮合反應(yīng) 還原反應(yīng) 脫水反應(yīng) 還原反應(yīng),至此，生成的丁酰-ACP比開始的乙酰-ACP多了兩個(gè)碳原子；然后丁?；購腁CP上轉(zhuǎn)移到-酮脂酰合成酶的-SH上，再重復(fù)以上的縮合、還原、脫水、還原4步反應(yīng)，每次重復(fù)增加兩個(gè)碳原子，釋放一分子CO2，消耗兩分子NADPH，經(jīng)過7次重
13、復(fù)后合成軟脂酰-ACP，最后經(jīng)硫脂酶催化脫去ACP生成軟脂酸（16碳）。,（3）延長階段（在線粒體和微粒體中進(jìn)行）生物體內(nèi)有兩種不同的酶系可以催化碳鏈的延長，一是線粒體中的延長酶系，另一個(gè)是粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的延長酶系。 線粒體脂肪酸延長酶系 以乙酰CoA為C2供體，不需要?；d體，由軟脂酰CoA與乙酰CoA直接縮合。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂肪酸延長酶系 用丙二酸單酰CoA作為C2的供體，NADPH作為H的供體，中間過程和脂肪酸合成酶系的催化過程相同。,（4）不飽和脂肪酸的合成 不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內(nèi)含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個(gè)不飽和鍵）、油酸（18C，一個(gè)不飽和鍵）、亞油酸（18C，兩個(gè)不飽和鍵）、亞麻酸（18C，三個(gè)不飽和鍵）以及花生四烯酸（20C，四個(gè)不飽和鍵）等，前兩種單不飽和脂肪酸可由人體自己合成，后三種為多不飽和脂肪酸，必須從食物中攝取，因?yàn)椴溉閯游矬w內(nèi)沒有9以上的去飽和酶。,本章小結(jié),脂類概述 脂肪的分解 脂肪的合成,脂肪與類脂，脂肪酸（飽和，不飽和，必需）,脂肪酸的 氧化，酮體,乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA 脂肪酸的從頭合成,,
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