脂代謝

1、1,一、Digestion and absorption of lipid,digestion：小腸(small intestine)：膽汁酸鹽(bile)、胰脂酶(pancreatic lipase)、輔酯酶(colipase)、胰磷脂酶A2(phospholipase A2)、膽固醇酯酶(cholesteryl esterase)消化產(chǎn)物：甘油一酯、FFA、Cholesterol、溶血磷脂(lysophospholipid),2

2、,Pancreatic lipase：,輔酯酶Colipase：能與胰脂酶及脂肪結(jié)合，增加胰脂酶活性，促進(jìn)脂肪水解。,3,phospholipase A2：,(lysophospholipid),RCOOH +,,4,膽汁酸鹽(Bile)：,作用：是較強(qiáng)的乳化劑，可增加消化酶對(duì)脂類的接觸面積，有利于脂類的消化和吸收。,5,,6,Absorption:,7,甘油三酯的消化與吸收,8,Essential FA： 亞油酸、亞麻酸、花

3、生四烯酸（不飽和脂肪酸）是人體不可缺乏的營(yíng)養(yǎng)素，不能自身合成，需從食物攝取，故稱必需脂肪酸。,9,,Ac-CoA,,TCA cycle,CO2+H2O,α-p-G,DHPA,,EMP,Pyruvate,,,ATP,,,,二、Catabolism of Fat,β-oxidation,10,⑴ 甘油的分解,CH2OH,CH2,OH,CHOH,Glycerol,,,α-p-G,DHAP,NADH+H+ NAD+,,,CH2-O,C

4、H2OH,CHOH,,,Pi,α-磷酸甘油脫氫酶,思考題：一分子甘油徹底氧化生成多少分子ATP？,,TCA cycle,11,甘油 + ATP 3-p-甘油 + ADP －1 ATP 3-p-甘油+NAD+ p-二羥丙酮+NADH?H++3ATP p-二羥丙酮

5、 3-p-甘油醛 EMP TCA cycle,1分子甘油進(jìn)入TCA產(chǎn)能：-1+3+3+1+1+15= 22個(gè)ATP）,1分子甘油徹底氧化分解產(chǎn)生的能量？,,,12,⑵ 脂肪酸的分解,,＆β－氧化作用＆奇數(shù)碳飽和FA的氧化＆ FA的其他氧化形式,飽和脂肪酸的氧化,不飽和脂肪酸的氧化,13,,脂肪酸在一系列酶的作用下，β－碳原子（CH2）被氧化形成酮基(C=O)，然后在α－碳原子和β－碳原子之間發(fā)生裂解生成乙酰CoA

6、和較原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA的過(guò)程為β－oxidation。,部位：,㈠ β－氧化作用,線粒體、乙醛酸體（植物）,飽和脂肪酸的氧化,14,,實(shí)驗(yàn)前提：已知?jiǎng)游矬w內(nèi)不能降解苯環(huán)。分別用苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸……喂狗，觀察其尿中排泄物實(shí)驗(yàn)方案：用標(biāo)記的飽和脂肪酸飼喂動(dòng)物證明：脂肪酸氧化是從β位開始的結(jié)論：脂肪酸氧化是從β位開始的。,15,,偶數(shù)碳原子的脂肪酸,奇數(shù)碳原子的脂肪酸,苯丁酸,苯丙酸,苯甲酸,苯乙酸,16,+

7、 CoA-SH,以軟脂酸（16C飽和）為例,1. 脂肪酸的活化（Cytosol） 脂酰 CoA,,Key enzyme,活化形式,17,2. 轉(zhuǎn)移（借助載體肉毒堿轉(zhuǎn)入線粒體）,18,Mitochondrion,Cristae嵴,Matrix基質(zhì),Outer membrane,Inner membrane,Intermembranecompartment,19,,Key enzyme,肉堿脂酰 轉(zhuǎn)移酶I,肉堿

8、脂酰 轉(zhuǎn)移酶II,脂酰CoA,肉堿,脂酰肉堿,輔酶A,20,,肉堿,CoA,脂酰肉堿,脂酰CoA,脂酰肉堿,21,22,3. β－氧化過(guò)程（16C經(jīng)過(guò)7輪β－氧化）,STEP 1 DEHYDROGEN,,脂酰CoA 脫氫酶,23,STEP 2 ADDING Water,24,STEP 3 DEHYDROGEN,25,STEP 4 硫解,,再進(jìn)行下一輪氧化,,TCA CYCLE,,出線粒體參于物質(zhì)合成代謝,26,

9、,,,,,肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)載體,,線粒體膜,28,29,,30,16C脂肪酸經(jīng)過(guò)： a、1次激活，ATP－AMP + PPi，消耗一個(gè)ATP，二個(gè)高能鍵 b、7次β－氧化，生成8個(gè)AcCoA，12×8＝96ATP c、每次β－氧化 2 + 3＝55×7＝35ATP96+35－1= 130個(gè)ATP （比糖多得多） 效率＝7.3×130 / 2340（千卡）= 40

10、% d、水消耗，7 + 2×8＝23 H2O （吃肉多犯渴） e、CO2 產(chǎn)生 2×8＝16,4. 能量計(jì)算（16C）,31,① 提供能量; ② 產(chǎn)生大量水可供陸生動(dòng)物對(duì) 水的需求; ③ 乙酰CoA可作為合成Fat、酮 體和一些Aa的原料.,5、Biological Significance of β-Oxidatio

11、n of FA,32,與偶數(shù)碳FA氧化類似，產(chǎn)生幾個(gè)Acyl-CoA和Propionyl-CoA，Acyl-CoA進(jìn)入TCA，而Propionyl-CoA在不同物種中其走不同的氧化途徑。,（二）奇數(shù)碳飽和FA的氧化,33,CH3CH2CO～sCoA CH3CHCO～sCoA,,,Propionyl-CoA Carboxylase,COOH,,,ATP,CO2 ADP,P

12、i,Methylmalonyl-CoA Mutase B12 Coenzyme,HOOC-CH2-CH2-CO～sCoA (Succinyl CoA),,TCA Cycle,CH3CO～sCoA,,Plant,Animal,Human,34,1、ω－氧化（十二碳以下脂酸，少數(shù)微生物）2、α-氧化（植、動(dòng)，少量） 3、三C氧化 （對(duì)反芻動(dòng)物特別重要）,（三）FA的其他氧化形式,35,1、ω－氧化（十二碳以

13、下脂酸，少數(shù)微生物）CH3-(CH2)9-COOH + O2 HO-CH2-(CH2)9-COOH + H2O HO-CH2-(CH2)9-COOH OHC-(CH2)9-COOHOHC-(CH2)9-COOH HOOC-(CH2)9-COOH HOOC-(CH2)9-COOH 3C +

14、4Ac-CoA,ω-羥化酶,醇脫氫酶,醛脫氫酶,（海面除油需氧細(xì)菌）,四次β氧化,NAD+,NADH?H+,（復(fù)雜特異蛋白質(zhì)）,NADH?H+,NAD+,36,2、α-氧化（植、動(dòng)，少量）R-CH2-COOH R-CHOH-COOH （α-羥脂酸）

15、R-CHOH-COOH R-CO-COOH R-COOH+CO2脫1個(gè)CO2 ，以下可進(jìn)行β－氧化，此法可以產(chǎn)生奇數(shù)C脂肪酸,脫氫酶,脫羧酶,37,3、三C氧化 （對(duì)反芻動(dòng)物特別重要） 纖維、多糖、簡(jiǎn)單有機(jī)酸、短鏈脂酸——皆可能產(chǎn)生3C（丙酸）CH3-CH2-COOH CH3-CH2-COSCoA CH3-CH2-COSCoAHOOC-CH2CH2-CO-

16、CoA HOOC-CH2CH2-CO-CoAHOOC-CHCH3-CO-CoA,（甲基丙二酰CoA）,羧化酶,ATP CO2,（琥珀酸CoA）,TCA cycle,異構(gòu)酶,VB12,硫激酶,CoA,,,,38,（四）乙醛酸循環(huán)（植物）,異檸檬酸裂解酶,蘋果酸合成酶,,β－氧化,,,糖異生,39,,,,,,,1）油酸（?9-Cis-十八烯酸）,激活，過(guò)膜,3次β－氧化,?3-Cis-烯脂酰CoA,?3-順-?2-反-烯脂酰

17、CoA異構(gòu)酶,?2-Trans-烯脂酰CoA（少脫一次氧化，少一個(gè)FADH2）,烯脂酰CoA水合酶,不飽和脂肪酸的氧化,40,,β-羥脂酰CoA,β-羥脂酰CoA脫氫酶,β－酮脂酰CoA,酮脂酰CoA硫解酶,,AcCoA,,,,,,41,a. 生成16C脂酰-CoA + CH2-CO-S-CoA b. 7次β氧化 + 1個(gè)半氧化，（少一個(gè)

18、 FADH2） c. 除β－氧化全部酶外，多一個(gè) ?3-順-?2-反烯脂酰-CoA異構(gòu)酶. d. 徹底氧化產(chǎn)能多少？（作業(yè)）,總結(jié)：,,42,2）十八C二烯脂酰CoA的氧化（自學(xué)內(nèi)容）,a. 少產(chǎn)生二個(gè)FADH2 b. 多用：?3－順－?2－反烯異構(gòu)酶；β－羥差向酶 總結(jié)：1、部位 Mit；2、徹底氧化產(chǎn)能計(jì)算（? 作業(yè)）,43,（一）由

19、乙酰CoA形成酮體（肝內(nèi)細(xì)胞Mit） β-氧化產(chǎn)生大量AcCoA及縮合產(chǎn)物 AcAcCoA，AcAcCoA可產(chǎn)生： 乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮 （總稱“酮體” Ketone Body),酮體代謝 (合成在肝內(nèi)，分解在肝外）,44,AcCoA,（肝內(nèi)細(xì)胞Mit）,乙酰乙酰CoA,3-羥基-3-甲基戊二酰CoA,β-羥基丁酸 乙酰乙酸 丙酮,,45,46,酮

20、體在肝內(nèi)生成后，透出細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)，運(yùn)到肝外組織氧化。 肝外如心、腦又可變?yōu)锳cCoA并氧化成CO2，故為正常代謝產(chǎn)物。特別是大腦，但如：長(zhǎng)時(shí)間不能進(jìn)食或糖利用受阻，造成糖代謝紊亂，脂大量動(dòng)員。,47,正常人血中酮體為0.2mg～0.9mg%。異常情況下，300mg～400mg%時(shí)，尿中的酮體量增加，稱為酮尿癥、酮血癥、酸中毒，統(tǒng)稱“酮癥”。 某些Aa（L、I、F、Y etc）可轉(zhuǎn)化為酮體，稱為生酮氨基酸。

21、 某些Aa（R、D、E etc）可減輕酮癥，稱為抗生酮氨基酸。,48,（二）酮體分解（肝內(nèi)生成后，透出細(xì)胞進(jìn)入血液循環(huán)，運(yùn)送到肝外組織（如心、腎、肌肉等）氧化 ①β－羥丁酸 乙酰乙酸,硫解酶,琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)硫酶,2AcCoA,琥珀酸 + AcAcCoA,②乙酰乙酸 + 琥珀酸CoA,β－羥丁酸DHase,NAD+,NADH?H+,AcAcCoA,,TCA Cy

22、cle,1,2－丙二醇 Pyruvate,,,甲酸 （一碳單位代謝的原料）,乙酸,,③丙酮,,,AcCoA,,AcCoA,,Glycogen,49,,NAD+,NADH+H+,,琥珀酰CoA,琥珀酸,,,,,CoASH+ATP,PPi+AMP,,,CoASH,琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶（心、腎、腦及骨骼肌的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫激酶（腎、心和腦的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、腎、腦及骨骼肌線粒體）,50,2乙

23、酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,,,,β-羥丁酸,丙酮,,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,,,,酮體的生成和利用的總示意圖,,2乙酰CoA,51,,,（三）由乙酰CoA衍生來(lái)的酮體是 能量代謝中的重要分子 ①酮體是某些器官的主要燃料分子 心肌和和腦組織的重要能源。腦組織不能氧化 FA，但能利用酮體。在正常情況下人腦的主

24、要燃料是Glc，但在饑餓患糖尿病時(shí)，可有效地利用乙酰乙酸。長(zhǎng)期饑餓時(shí)，腦對(duì)燃料的需要75％來(lái)自乙酰乙酸。乙酰乙酸經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間可被活化為乙酰乙酰CoA，然后裂解為2乙酰CoA，再經(jīng)TCA Cycle。,52,,,②酮體是水溶性的乙?；鶈挝坏目赊D(zhuǎn)運(yùn)形式 乙酰乙酸和羥基丁酸的重要產(chǎn)生部位是肝臟。FA由脂肪組織釋放并由肝臟轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴挝唬缓笏鼈冇肿鳛橐阴Ｒ宜嵊筛闻K經(jīng)血液運(yùn)到其它外周組織（如肌肉）中去。肝臟本身不能利用乙酰乙酸，

25、因?yàn)樗鼪]有專一的CoA轉(zhuǎn)移酶，不能將乙酰乙酸活化。 ③酮體有調(diào)節(jié)作用 血液中乙酰乙酸水平高表示乙酰單位太多，會(huì)使脂肪組織中的脂解速度降低。,53,三、脂肪的合成代謝 Anabolism of fat,（一）Synthesis of fatty acid,⑵ 脂酸碳鏈的延長(zhǎng),⑴ 飽和脂肪酸從頭合成,⑶ 不飽和脂酸的合成,54,部位：Cytosol,⑴ 飽和脂肪酸從頭合成（16C以內(nèi)）,AcCoA、NAD

26、PH 、ATP,原料：,活化形式，直接供體,丙二酰ACP,55,胞液內(nèi)合成軟脂酸（16C以內(nèi)） 。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體進(jìn)行脂酸碳鏈加長(zhǎng)。 非必需不飽和脂酸由飽和脂酸去飽和生成。 合成原料：乙酰CoA（主要來(lái)自糖代謝）， 還需NADPH、ATP、HCO3-（CO2）、 Mn2+。 合成部位：Liver、Kidney、Brain、

27、 Lung、Galactophore、Fat tissue。,56,基質(zhì),丙酮酸 乙酰CoA 檸檬酸 草酰乙酸,,1.乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn),以軟脂酸為例：,,,線 粒 體 內(nèi) 膜,胞質(zhì),,丙酮酸 蘋果酸 草酰乙酸 檸檬酸,,,,從頭合成

28、,,,,,NADPH,,,,乙酰CoA,G,,PPP,57,,HOOCCH2CO-SCoA + ADP + Pi 丙二酸單酰CoA,ATP + HCO3－ + CH3CO-SCoA,2. 乙酰CoA羧化成丙二酸單酰CoA,乙酰CoA羧化酶,BCCP：生物素羧基載體蛋白,58,ACP：?；d體蛋白1～6：不同的酶,3. 合成過(guò)程,,,ACP,,,,,,,1,3,4,6,5,2,SH,,SH,,59,酰基載體蛋白(A

29、CP)，其輔基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂?；d體。,´,60,①底物進(jìn)入,活化形式，直接供體,,軟脂酸合成酶,,方向：烷端→羧基端,②一輪循環(huán),合成在ACP上進(jìn)行,62,,③轉(zhuǎn) 位,63,,,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)轉(zhuǎn)移至 E1-半胱-SH（CE上）,64,④水解,,脂酰ACP,硫酯酶,脂肪酸,65,經(jīng)過(guò)7輪循環(huán)反應(yīng)，每次加上一個(gè)丙二?；黾觾蓚€(gè)碳原子，最終釋出軟酯酸。,,66,引物,直接供體

30、,,,67,1、共7次循環(huán)—軟酯酰-ACP—軟酯酸（硫解酶）每次循環(huán)包括：酮合成，酮還原，羥脫水，烯還原總計(jì)： 1個(gè)AC-ACP + 7個(gè)丙二酰-ACP + 7ATP + 7 × 2NADPH2 2、原料：Ac CoA 原料活化形式：丙二酰ACP 3、生長(zhǎng)方向：頭向，或烷端→羧基端 （糖合成，1′? 4′，尾向） 4、合成酶是復(fù)合體：ACP－?；D(zhuǎn)移酶、ACP－丙二酰轉(zhuǎn)移酶、ACP－

31、酮脂酰合成酶、ACP－酮脂酰還原酶、ACP－OH脂酰脫水酶、ACP－烯脂酰還原酶。,68,5、AcCoA羧化酶，20聚體（動(dòng)物和植物） 單體結(jié)構(gòu)： 生物素羧化酶、生物素羧基載體pr（BCCP）、羧基轉(zhuǎn)移酶 (CT)檸檬酸促使單體形成20聚體（全酶），單體無(wú)活性，20聚體有活性AcCoA羧化酶是關(guān)鍵酶、調(diào)節(jié)酶NADPH2 ，F(xiàn)ACoA ，檸,69,6、與β－氧化區(qū)別： a. 胞內(nèi)部位不同（Cyt, M

32、it） b. ?；d體不同（ACP， CoA） c. 二C單位加入和減法不同（丙二酰-ACP ， AcCoA） d. 遞H體不同（NADPH2， FAD、 NAD+） e. 對(duì)檸檬酸、HCO3-的需求不同（需，不需） f. 酶不同（復(fù)合體，非復(fù)合體） g. 產(chǎn)物：軟酯酸ACP，AcCoA 7、真核酶系是同樣亞基再組成大二聚體。,70,從頭合成和β－氧化的區(qū)別（1

33、6C）,（1）細(xì)胞定位不同：胞質(zhì)中；線粒體（2）?；d體不同：ACP；COA（3）發(fā)生的反應(yīng)不同：縮合、還原、脫水、再還原；脫氫、水化、再脫氫、硫解（4）參與酶類不同：2種酶系；5種（5）輔因子不同：NADPH；FAD，NAD+（6）ATP不同：耗7ATP；生成130ATP（7）方向不同：甲基端向羧基端；相反,71,⑵ 脂酸碳鏈的延長(zhǎng),1）Mit（由Mit合成的軟酯酸的碳鏈上加AcCoA，延長(zhǎng)飽和或不飽和FA的碳鏈）,Mi

34、t和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中飽和FA的延長(zhǎng),72,軟脂酰CoA +,β-酮硬脂酰-CoA,β-羥硬脂酰-CoA,烯硬脂酰-CoA,硬脂酰CoA,硫解酶,水合酶,NADPH+,AcCoA,NADPH+,有如β－氧化逆反應(yīng)，但NADPH不同，最后一步還原酶與β－脫氫酶不同。,73,合成部位 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 線粒體 二碳單位供體 丙二酰CoA 乙酰CoA 供氫體

35、 NADPH+H+ NADPH+H+合成過(guò)程類似 軟脂酸合成 β-氧化的逆過(guò)程 ?；d體 CoA CoA 產(chǎn)物 可達(dá)24碳 可達(dá)24～26碳 硬脂酸為主 硬脂酸為

36、主,,,,脂酸碳鏈的加長(zhǎng)：,74,動(dòng)物：有Δ4、Δ5、Δ8、Δ9去飽和酶（缺乏△9以上去飽和酶） ，鑲嵌在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，脫氫過(guò)程有線粒體外電子傳遞系統(tǒng)參與。,植物：有Δ9、Δ12、Δ15 去飽和酶,⑶不飽和脂酸的合成：,75,76,亞 油 酸 的 合 成,77,亞 油 酸 的 合 成,78,（三）烯脂酸形成（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)） （P335）軟脂酸-CoA + NADPH2 + O2 棕櫚油酰-CoA

37、 + NADP + 2H2O 去飽和酶系： NADPH?H—Cyt b5 還原酶, Cyt b5傳遞NADPH 之e-，,去飽和酶系,（ Δ9—C16：1 ）,79,（二）脂肪的合成,α－磷酸甘油＋脂酰CoA 三酰甘油,（肝臟，脂肪組織，

38、小腸）,甘油 + ATP α-磷酸甘油 + ADP,,,,原料都要激活！,甘油激酶,80,3-磷酸甘油,磷酸甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶,磷酸甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶,溶血磷脂,磷脂酸,三酰甘油的生物合成,81,磷酸酶,二酰甘油脂轉(zhuǎn)移酶,二酰甘油,三酰甘油,,三酰甘油的生物合成,82,一、酶解 磷酸甘油酯酶B、A1、A2、C、D。 溶血磷酸甘油酯酶L1、L2（分別作用于①和②位生成溶血磷脂

39、）,,四、Metabolism of Phospholipid（生物膜重要成份磷脂的代謝）,83,磷脂酶A1（動(dòng)物）,,磷脂酶A2 （蛇毒等）,磷脂酶C（動(dòng)物腦、蛇毒和細(xì)菌毒素）,磷脂酶D（高等植物）,,,,,,,磷脂酶B,,,84,磷脂酰膽堿是體內(nèi)含量最多的磷脂,,85,磷脂酰膽堿,2－脂酰－GPC膽堿,,1－脂酰－GPC膽堿,磷酸膽堿,磷酸二脂 酰膽堿,,,,（植物）,（動(dòng)物）,（細(xì)菌）,,脂肪酸,脂肪酸,,,1,

40、2-二脂 酰甘油,膽堿,,GPC,膽堿,1,2-脂酰甘油,脂肪酸,脂肪酸,,,,,,,Pi,,,Pi,FA +甘油,,GP,,,膽堿,,甘油,,Pi,86,,分解產(chǎn)物的去路（命運(yùn)）： 膽堿 Aa（Ala、Met） 甘油 PEP FA,,,Glycogen,

41、TCA Cycle,β-Oxidation,EMP,AcCoA,EMP逆行,,,,,,,87,1. 合成部位全身各組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，肝、腎、腸等組織最活躍。,2. 合成原料及輔因子脂酸、甘油、磷酸鹽、膽堿、絲氨酸、肌醇、ATP、CTP,甘油磷脂的合成,88,89,,,90,3. 合成基本過(guò)程,（1）甘油二酯合成途徑,91,92,甘油磷脂合成還有其他方式，如磷脂酰膽堿由磷脂酰乙醇胺從S-腺苷甲硫氨酸獲得甲基生成。 磷脂酰絲氨酸由磷脂酰乙

42、醇胺羧化或其乙醇胺與絲氨酸交換生成。,93,甘油磷脂的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜外側(cè)面進(jìn)行。最近發(fā)現(xiàn)，在胞液中存在一類能促進(jìn)磷脂在細(xì)胞內(nèi)膜之間進(jìn)行交換的蛋白質(zhì)，稱磷脂交換蛋白(phospholipid exchange proteins)，分子量在16,000～30,000之間，等電點(diǎn)大多在pH5.0左右。,94,包括： 膽固醇 膽酸：牛磺膽酸（20％），甘氨膽酸（膽酰CoA＋Gly）及鹽 消化作用，V脂溶吸收 膽酸鹽