華南理工大學(xué)生物化學(xué)課件 第11章 脂類代謝

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1、第十一章 脂類代謝 本章主要內(nèi)容 脂類在機(jī)體內(nèi)的消化、吸收和儲(chǔ)存 脂類的生物合成 甘油的生物合成 ，脂肪酸的生物合成，三酰甘油的生物合成，磷脂的生物合成，膽固醇的生物合成 脂類的降解 脂肪的水解，脂肪酸的氧化分解，磷脂的降解，膽固醇的降解和轉(zhuǎn)變 脂代謝的調(diào)節(jié) 第一節(jié) 脂類在機(jī)體內(nèi)的消化、吸收和儲(chǔ)存 脂類在動(dòng)物體內(nèi)的消化和吸收主要是在小腸內(nèi)進(jìn)行的。脂肪在脂肪組織中，經(jīng)-脂蛋白酶水解成游離的脂肪酸和甘油，然后再合成脂肪而儲(chǔ)存起來(lái)。 第二節(jié) 脂類的生物合成甘油的生物合成脂肪酸的生物合成 三酰甘油的生物合成磷脂的生物合成膽固醇的生物合成一、甘油的生物合成一、甘油的生物合成 在生物體內(nèi)，甘油來(lái)自糖酵解的

2、中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮： 酵母生產(chǎn)甘油：CCH2OHCH2ONADH + H+OPHOCHCH2OHCH2OPNAD+磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油葡萄糖磷酸甘油醛丙酮酸乙醛加合物磷酸甘油甘油CO2NAD+NADH + H+磷酸二羥丙酮HSO3二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸鏈的延長(zhǎng)不飽和脂肪酸的合成(一) 飽和脂肪酸的從頭合成 脂肪酸的合成過(guò)程是比較復(fù)雜的，有兩個(gè)系統(tǒng)參加 1、乙酰-CoA羧化酶 乙酰-CoA羧化酶是含生物素的酶，大腸桿菌的乙酰-CoA羧化酶含有三種成分：生物素羧化酶、生物素羧基載體蛋白(BCCP)、轉(zhuǎn)羧基酶。2、脂肪酸合成酶系統(tǒng) 脂肪酸合成酶系統(tǒng)是

3、一個(gè)多酶復(fù)合物。包括下列多種酶：乙酰轉(zhuǎn)酰酶、丙二酸單酰轉(zhuǎn)酰酶、縮合酶(-酮脂酰 ACP合成酶)、 -酮脂酰-ACP還原酶、-羥脂酰-ACP脫水酶，烯脂酰-ACP還原酶；此外在復(fù)合物中還含有?；d體蛋白(ACP)。 由乙酰-CoA起，經(jīng)縮合、還原、脫水、再還原幾個(gè)反應(yīng)步驟，便生成含4個(gè)碳原子的丁?；??？偡磻?yīng)是： 上述反應(yīng)系列使碳鏈延長(zhǎng)2個(gè)碳原子。如果以丁酰-ACP代替乙酰-ACP作為起始反應(yīng) 物，重復(fù)上述反應(yīng)系列，又可以使碳鏈延長(zhǎng)2個(gè)碳原子而生成已酰-ACP。如此重復(fù)下去，直至生成含16個(gè)碳的棕櫚酸為止。2乙酰-CoA+ATP+ACP+2NADPH+2H+丁酰-ACP+2CoA+ADP+Pi +

4、2NADP+H2O(二) 脂肪酸鏈的延長(zhǎng) 在生物細(xì)胞內(nèi)還含有碳鏈長(zhǎng)度在 C16以上的脂肪酸，這些脂肪酸是在延長(zhǎng)系統(tǒng)催化下，以棕櫚酸為基礎(chǔ)，進(jìn)一步延長(zhǎng)碳鏈形成的。RCOSCoA + CH3COSCoACoASHNADPH + H+NADP+NADP+NADPH + H+H2O硫解酶L-羥脂酰-CoA脫羥酶烯脂酰-CoA還原酶RCOCH2CO SCoARCHOHRCHCHRCH2CH2CH2CO SCoACO SCoACO SCoA烯脂酰-CoA水合酶圖11-1 脂肪酸鏈的延長(zhǎng)(三) 不飽和脂肪酸的合成 不飽和脂肪酸的生物合成途徑有二： 1、氧化脫氫途徑 2、厭氧途徑 CoACH3(CH2)7CH

5、 CH(CH2)7COSCH3(CH2)7CH2CH2(CH2)7CO SCoAO21/2H2ONAD(P)H+H+NAD(P)+CH2CHCH2COOHOHCH3(CH2)5CHCHCH2COOHCH3(CH2)6CHCHCOOH(用于合成飽和脂肪酸)CH3(CH2)5(用于合成不飽和脂肪酸),-脫水,-脫水三、三酰甘油的生物合成三、三酰甘油的生物合成 三酰甘油是由3-磷酸甘油和脂肪酰-CoA縮合形成的，合成過(guò)程如下：HOCHCH2OHCH2O+R1CO+2CoA3-磷酸甘油磷脂酸CoAPOSR2COCoAS 磷酸甘油轉(zhuǎn)酰酶R2COCHCH2O PCH2OCR1SHOR2COCHH2COPH

6、2COCR1OOOR3磷酸酶二脂酰甘油轉(zhuǎn)酰酶磷脂酸二脂酰甘油三脂酰甘油H2OPiR3COCoASHR2COCHH2COHH2COCR1OOSCoAR2COCHH2COCH2COCR1OO四、磷脂的生物合成四、磷脂的生物合成 在生物細(xì)胞內(nèi)的磷脂有多種，其合成途徑也不一樣，僅以卵磷脂(磷脂酰膽堿)的合成過(guò)程為例說(shuō)明如下 ：N+(CH3)3+ATP膽堿激酶OCH2CH2N+(CH3)3+ADP磷酸膽堿膽堿PHOCH2CH2CTP+磷酸膽堿CDP-膽堿+PPi 磷酸膽堿胞苷轉(zhuǎn)移酶CDP-膽堿 + 1,2-二脂酰甘油磷脂酰膽堿 + CMP五、膽固醇的生物合成五、膽固醇的生物合成 細(xì)胞內(nèi)膽固醇的合成過(guò)程可

7、概括為三大步驟：1、二羥甲基戊酸(MVA)的生成 2CH3COHOOC CH2CH3(CH3)2COHCH2COOHCH3H2OCoASHCH3COCoASH2NADPH + 2H+2NADP+ + CoASH硫解酶 HMG合成酶CO2HMG-CoAMVACH2CO SCoASCoACH3COCH2COSCoASCoACOSCoA亮氨酸等HMG-CoA 還原酶亮氨酸途徑：乙酰-CoA聚合途徑：COH CH2HOCH2CH2COH圖11-2 二羥甲基戊酸(MVA)的生物合成2、鯊烯的合成 3、膽固醇的形成 固醇載體蛋白將在胞液中形成的鯊烯轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的微粒體中，在其中環(huán)化成羊毛脂固醇，再轉(zhuǎn)變成膽

8、固醇，而后通過(guò)血液送入其它組織。 MVACCH3CH2H2COP3ATP 3ADP+Pi+CO2Mg2+CH2P縮合鯊烯PPi異戊烯醇焦磷酸酯(IPP)第三節(jié) 脂類的降解脂肪的水解 脂肪酸的氧化分解 磷脂的降解膽固醇的降解和轉(zhuǎn)變一、脂肪的水解一、脂肪的水解 脂肪在脂肪酶、二脂酰甘油脂肪酶、一脂酰甘油脂肪酶的作用下逐步水解成甘油和脂肪酸： COCHH2CH2CR1OCOR3OC一脂酰甘油脂肪酶三脂酰甘油H2O R3COOHR1COOHR2COOHR2OCHOHCH2OH甘油CH2OH脂肪酶H2OH2OO二脂酰甘油脂肪酶CHOHCH2OH甘油CH2OHCHOHCH2O3-磷酸甘油CH2OHCCH2

9、O磷酸二羥丙酮CH2OHO磷酸甘油脫氫酶ATP ADPNAD+NADH+H+甘油激酶PP二、脂肪酸的氧化分解二、脂肪酸的氧化分解 (一) 脂肪酸的-氧化作用 脂肪酸的-氧化是在線粒體中進(jìn)行，主要在肝細(xì)胞線粒體中進(jìn)行。這種氧化是在脂肪酸的-碳位發(fā)生。 天然不飽和脂肪酸的氧化途徑同飽和脂肪酸的氧化途徑基本相同。 脂肪酸脂肪ATP(活化)AMP + PPiFADFADH2 (,烯脂酰-CoA)(水化)H2O烯脂酰-CoA水化酶(-羥脂酰-CoA)(脫氫)NAD+ L-羥脂酰CoA脫氫酶NADH2RCH2C COCH2(-酮脂酰-CoA)(硫解)CoASHCH3C CO-酮硫解酶重復(fù)-氧化三羧酸循環(huán)C

10、O2 + H2O圖11-3 脂肪酸-氧化途徑示意圖CoASH ,Mg2+，脂酰-CoA合成酶，即硫激酶SCoARCH2CH2CH2COSCoA(脂酰-CoA)脂酰-CoA脫氫酶RCH2CH CHS CoACORCH2CHOH CH2COS CoACOS CoARCH2COS CoACH3COSCoA(脫氫)(二) 脂肪酸的-氧化作用 在動(dòng)物組織內(nèi)，脂肪酸主要是通過(guò)-氧化分解的。在植物的發(fā)芽種子和葉子內(nèi)及動(dòng)物肝、腦和神經(jīng)細(xì)胞的微體中還存在一特殊的氧化途徑，即-氧化途徑。 RCH2COOHO2+NADPH+H+RCHCOOHOHNAD+NADH+H+COOHATP+NAD+VOOHRCHORCOO

11、HRCH2OH脂肪酸單加氧酶L-羥脂肪酸D-氫過(guò)氧脂酸脫氫酶脫羧酶脂肪醛(少一個(gè)碳)醛脫氫酶醇(醛)脫氫酶脂肪酸脂肪醇RCOCCO2R CH COOHCO2NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+(少一個(gè)碳)(少一個(gè)碳)H2O2過(guò)氧化物酶(三) 脂肪酸的-氧化作用 NADP+Fp氧化型黃素蛋白還原型細(xì) 菌NHI+Fe2+一種特殊的NHI蛋白NHI+Fe3+NHI+Fe2+O2-羥化酶H2OHOCH2RCytPHOCH2RRCH3ORCHONAD+醇脫氫酶NADH + H+脫氫酶RCOOH動(dòng)物微粒體Fp NHI蛋白NHI+Fe3+CytP4502+CytP450O2NHI:非正鐵血紅素鐵蛋白

12、圖11-4 細(xì)菌和動(dòng)物中的鏈烷-氧化過(guò)程N(yùn)AD+4503+CH3RNADPH+H+NADH + H+三、磷脂的降解三、磷脂的降解 磷脂能被不同的磷脂酶分解。例如作用于卵磷脂的酶有四種，這四種酶分別命名為磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶C、磷脂酶D，各作用于磷脂分子的不同位置：R2COCHCH2R1POHCH2CH2N+(CH3)3OCH2OOCOOO 磷脂酶磷脂酶A1 磷脂酶磷脂酶A2 磷脂酶磷脂酶C 磷脂酶磷脂酶D四、膽固醇的降解和轉(zhuǎn)變四、膽固醇的降解和轉(zhuǎn)變 人體每日合成膽固醇量為11.5g，其中約0.3g轉(zhuǎn)變?yōu)槟懰岷兔撗跄懰帷?膽固醇代謝對(duì)人類來(lái)說(shuō)極為重要，因?yàn)槌勺優(yōu)樵S多重要的生理活性物質(zhì)

13、外，某些疾病如心血管硬化及膽結(jié)石疾病，亦可能由于膽固醇代謝失常而引起。膽固醇的環(huán)核結(jié)構(gòu)不在動(dòng)物體內(nèi)徹底分解為最簡(jiǎn)單化合物排出體外，但其支鏈可被氧化。更重要的是膽固醇可轉(zhuǎn)變成許多具有重要生理意義的化合物 。腎上腺皮質(zhì)激素7-脫氫膽固醇維生素D膽固醇性激素雄性激素雌性激素膽固醇脂膽固醇脂蛋白膽酸等其它固醇類固醇二氫膽固醇其它羊毛脂固醇圖11-5 膽固醇的轉(zhuǎn)變第四節(jié) 脂代謝的調(diào)節(jié)脂代謝調(diào)節(jié)方式有：1、神經(jīng)調(diào)節(jié)2、體液調(diào)節(jié)3、變構(gòu)酶系統(tǒng)調(diào)節(jié)4、膽汁酸的生成量的影響1、神經(jīng)調(diào)節(jié)2、體液調(diào)節(jié) 對(duì)脂類代謝影響較大的激素有胰島素、腎上腺素、生長(zhǎng)激素、高血糖素、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、甲狀腺素、甲狀腺刺激

14、激素(TSH)、前列腺素等。 上述各種激素的作用概括如下圖： 肝臟TG-磷酸甘油血漿脂蛋白FFA清蛋白脂肪組織胸管腸管 食物性脂質(zhì)胰島素前列腺素激素敏感性脂酶促進(jìn)腎上腺素高血糖素ACTH糖皮質(zhì)類固醇甲狀腺刺激激素TG:三酯酰甘油FFA:游離脂肪酸圖11-6 各種激素對(duì)三酯酰甘油代謝的作用TGTGFFATG抑制糖3、機(jī)體也可以通過(guò)變構(gòu)酶系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)脂類代謝 如從腸管吸收(外源性)進(jìn)入肝臟的膽固醇量多，則肝臟內(nèi)合成膽固醇的量就少。其作用機(jī)制是：外源性膽固醇以脂蛋白的形式作用于HMG-還原酶的別構(gòu)部位，從而使-羥基-甲基戊二酸(HMG)不能還原成,-二羥-甲基戊酸(MVA)而轉(zhuǎn)向酮體生成。 4、膽汁酸的生成量對(duì)膽固醇合成也有影響。