第 十 章 脂 类 代 谢 Metabolism of lipids
物 化 脂 代 谢 脂 类 代 谢 第 一 节 第 二 节 第 三 节 第 四 节 脂 类 消 化 吸 收 和 转 运 脂 肪 分 解 代 谢 脂 肪 合 成 代 谢 磷 脂 和 固 醇 代 谢 院
物 化 脂 代 谢 知 识 复 习 脂 类 概 述 脂 类 (Lipids): 是 物 体 中 所 有 能 够 溶 于 有 机 溶 剂 的 多 种 化 合 物 的 总 称 非 极 性 化 合 物 理 功 能 : 是 机 体 重 要 结 构 成 分 : 物 膜 的 骨 架 成 分 供 能 与 贮 能 :1g 脂 肪 产 的 热 量, 是 等 量 蛋 白 质 或 糖 的 2.3 倍 转 变 为 各 种 衍 物 参 与 代 谢 活 动, 参 与 信 号 识 别 院
物 化 脂 代 谢 192 页 第 一 节 脂 类 消 化 吸 收 和 转 运 脂 类 的 消 化 : 在 脂 质 -- 水 的 界 面 处 发 的 部 位 : 小 肠 上 段 脂 类 的 吸 收 部 位 : 肠 脂 类 的 消 化 和 吸 收 过 程 示 意 图 院
脂类的消化和吸收过程
物 化 脂 代 谢 脂 类 的 转 运 和 脂 蛋 白 的 作 用 脂 蛋 白 : 是 由 疏 水 脂 类 为 核 心 围 绕 着 极 性 脂 类 及 载 脂 蛋 白 组 成 的 复 合 体, 是 脂 类 物 质 的 转 运 形 式 载 脂 蛋 白 : 在 肝 脏 及 小 肠 中 合 成, 分 泌 至 胞 外, 可 使 疏 水 脂 类 增 溶, 并 且 具 有 信 号 识 别 调 控 及 转 移 功 能, 能 将 脂 类 运 至 特 定 的 靶 细 胞 中 已 发 现 18 种, 主 要 有 7 种 乳 麋 微 粒 低 密 度 脂 蛋 白 极 低 密 度 脂 蛋 白 高 密 度 脂 蛋 白 院
物 化 脂 代 谢 第 二 节 脂 肪 分 解 代 谢 (P193) 脂 肪 的 水 解 甘 油 的 分 解 脂 肪 酸 的 氧 化 院
物 化 脂 代 谢 一 脂 肪 的 水 解 ( 细 胞 溶 胶 中 ) 动 物 通 常 由 糖 获 取 直 接 需 要 的 能 量, 剩 余 的 糖 转 变 成 脂 肪, 当 体 内 糖 代 谢 受 阻 ( 例 糖 尿 病 ) 或 饥 饿 时, 脂 肪 才 在 体 内 能 量 总 平 衡 中 起 主 要 作 用, 即 脂 肪 组 织 的 甘 油 三 酯 在 储 存 部 位 被 水 解 成 甘 油 和 游 离 脂 肪 酸 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 的 水 解 脂 肪 动 员 : 指 脂 肪 组 织 中 脂 肪 在 激 素 的 调 节 下, 被 一 系 列 脂 肪 酶 水 解 为 脂 肪 酸 和 甘 油 并 释 放 入 血 供 其 它 组 织 利 用 的 过 程 部 位 : 细 胞 溶 胶 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 的 水 解 过 程 ( 限 速 酶 ) 院
物 化 脂 代 谢 二 甘 油 的 分 解 甘 油 激 酶 磷 酸 甘 油 脱 氢 酶 异 构 酶 院
物 化 脂 代 谢 三 脂 肪 酸 的 氧 化 ω β α CH 3 -(CH 2 ) n CH 2 CH 2 -COOH 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 脂 肪 酸 的 α- 氧 化 脂 肪 酸 的 ω- 氧 化 在 课 下 自 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 脂 肪 酸 β- 氧 化 作 用 : 脂 肪 酸 氧 化 是 从 羧 基 端 β- 碳 原 子 开 始, 每 次 分 解 出 一 个 二 碳 片 断 试 验 证 据 1904 年 F.Knoop 用 苯 环 标 记 脂 肪 酸 饲 喂 狗, 根 据 尿 中 产 物, 推 导 出 了 β- 氧 化 说 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 的 β- 氧 化 过 程 1. 脂 肪 酸 的 活 化 ( 细 胞 溶 胶 中 ) RCH 2 CH 2 COOH+ATP ATP+CoASH 脂 酰 -CoA 合 酶 RCH 2 CH 2 C~ SCoA+AMP + PPi O 院
物 化 脂 代 谢 2. 脂 酰 CoA 进 入 线 粒 体 催 化 脂 酰 辅 酶 A 氧 化 分 解 的 酶 全 部 分 布 在 线 粒 体 基 质 中, 可 是 游 离 脂 酸 及 长 链 脂 酰 辅 酶 A 不 能 透 过 线 粒 体 内 膜, 必 须 与 肉 碱 (carnitine) 结 合 成 脂 酰 肉 碱 才 能 进 入 线 粒 体 基 质 内 反 应 由 肉 碱 脂 酰 转 移 酶 催 化 : RCO-SCoA (CH3)3N + CH2CH CH2COOH COOH OH 肉 碱 肉 碱 脂 酰 转 移 酶 CoA-SH (CH3)3N + CH2CH CH RCO-O 脂 酰 肉 碱 CH2COOH COOH 院
物 化 脂 代 谢 肉 碱 转 运 脂 酰 辅 酶 A 进 入 线 粒 体 此 过 程 为 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 限 速 步 骤 院
物 化 脂 代 谢 3. β- 氧 化 ( 在 线 粒 体 中 进 行 ) 氧 化 的 循 环 反 应 : 脂 酰 辅 酶 A 在 线 粒 体 基 质 中 进 行 氧 化, 每 进 行 一 次 循 环, 须 经 过 四 步 : 释 放 一 分 子 乙 酰 辅 酶 A 脱 氢 (Dehydrogenation) 水 化 (Hydration) 再 脱 氢 (Dehydrogenation) 硫 解 (Thiolysis) 院
物 化 脂 代 谢 氧 化 的 循 环 反 应 进 入 三 羧 酸 循 环 彻 底 氧 化 分 解 院
物 化 脂 代 谢 肪 酸 氧 化 的 三 个 阶 段 β- 氧 化 作 用 电 子 传 递 呼 吸 链 TCA 循 环 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 能 量 成 1 分 子 软 脂 酸 (16C) 活 化 成 的 软 脂 酰 CoA 经 7 次 β- 氧 化 总 反 应 式 如 下 : 软 脂 酰 CoA + 7FAD+7NAD + + 7CoA-SH + 7H 2 O 8 乙 酰 CoA + 7FADH 2 + 7(NADH + H + ) 1 分 子 软 脂 酸 彻 底 氧 化 共 成 : (2 7)+(3 7)+(12 8)=131 分 子 ATP 减 去 脂 肪 酸 活 化 时 消 耗 ATP 的 2 个 高 能 磷 酸 键 净 成 129 分 子 ATP 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 不 完 全 氧 化 与 酮 体 代 谢 酮 体 的 定 义 脂 肪 酸 在 肝 脏 中 不 完 全 氧 化 的 中 间 产 物, 是 β- 羟 丁 酸 ( 约 占 总 量 70%) 乙 酰 乙 酸 ( 约 占 30%) 和 丙 酮 ( 含 量 极 微 ) 的 统 称 乙 酰 CoA 是 酮 体 成 的 原 料 院
物 化 脂 代 谢 酮 体 的 成 过 程 脂 肪 酸 -- 氧 化 2CH 3 COSCoA 硫 解 酶 CoASH CH 3 COCH 2 COSCoA 乙 酰 乙 酰 CoA HMGCoA 合 成 酶 CH 3 COSCoA CoASH CH 3 COCH 2 COOH 乙 酰 乙 酸 HMGCoA 裂 解 酶 脱 氢 酶 NADH+H + 脱 羧 酶 NAD + CO 2 CH 3 CHOHCH 2 COOH CH 3 COCOOH -- 羟 丁 酸 丙 酮 OH HOOCCH 2 -C-CH 2 COSCoA CH 3 羟 甲 基 戊 二 酸 单 酰 CoA(HMGCoA) 院
物 化 脂 代 谢 酮 体 成 的 意 义 1. 酮 体 具 水 溶 性, 能 透 过 血 脑 屏 障 及 毛 细 血 管 壁, 是 输 出 脂 肪 能 源 的 一 种 形 式 2. 长 期 饥 饿 时, 酮 体 供 给 脑 组 织 50 70% 的 能 量 3. 禁 食 应 激 及 糖 尿 病 时, 心 肾 骨 骼 肌 摄 取 酮 体 代 替 葡 萄 糖 供 能, 节 省 葡 萄 糖 以 供 脑 和 红 细 胞 所 需, 并 可 防 止 肌 肉 蛋 白 的 过 多 消 耗 院
物 化 脂 代 谢 酮 体 的 利 用 酮 体 在 肝 脏 合 成, 但 肝 脏 缺 乏 利 用 酮 体 的 酶, 因 此 不 能 利 用 酮 体 酮 体 成 后 进 入 血 液, 输 送 到 肝 外 组 织 利 用 院
物 化 脂 代 谢 酮 体 过 量 产 和 酮 血 症 酮 尿 症 正 常 代 谢 时 血 尿 酮 体 含 量 很 少 在 饥 饿 糖 尿 病 等 异 常 情 况 下, 酮 体 量 产 当 超 过 肝 外 组 织 所 能 利 用 的 限 度 时, 血 尿 酮 体 含 量 升 高 血 中 酮 体 堆 积 称 酮 血 症 (ketonemia) 由 于 乙 酰 乙 酸 和 β- 羟 丁 酸 降 低 血 液 ph, 造 成 酸 中 毒 (acidosis) 酮 体 随 尿 排 出 称 酮 尿 症 (ketonuria) 临 床 上 把 糖 尿 病 患 者 血 尿 酮 体 的 异 常 称 为 酮 症 (ketosis) 院
物 化 脂 代 谢 第 三 节 脂 肪 合 成 代 谢 脂 肪 酸 的 合 成 脂 肪 酸 碳 链 的 延 长 脂 肪 的 合 成 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 合 成 小 结 (1) 脂 肪 酸 合 成 的 化 反 应 历 程 : 分 两 个 阶 段 第 一 阶 段 : 羧 化 反 应 : 乙 酰 辅 酶 A- 丙 二 酸 单 酰 CoA 酰 基 移 换 反 应 : 乙 酰 辅 酶 A- 乙 酰 -ACP 丙 二 酸 单 酰 CoA - 丙 二 酸 单 酰 -ACP 第 二 阶 段 : 缩 合 反 应 : 乙 酰 乙 酰 -ACP 的 形 成 还 原 反 应 : 乙 酰 乙 酰 -ACP 还 原 成 - 羟 丁 酰 -ACP 脱 水 反 应 : - 羟 丁 酰 -ACP 脱 水 形 成, - 丁 烯 酰 - ACP 还 原 反 应 :, - 丁 烯 酰 -ACP 还 原 成 丁 酰 -ACP 院
物 化 脂 代 谢 脂 肪 酸 合 成 小 结 (2) 由 乙 酰 CoA 合 成 脂 肪 酸, 简 单 说 也 是 循 环 过 程, 乙 酰 CoA 是 合 成 的 起 始 物, 经 过 一 次 合 成 循 环 后, 即 在 乙 酰 CoA 上 增 加 二 个 碳 原 子, 变 成 丁 酰 CoA, 丁 酰 -ACP 经 酰 基 转 移 到 合 成 酶 上 又 可 和 丙 二 酰 ACP 重 复 此 循 环 反 应 多 数 物 的 脂 肪 酸 合 成 仅 限 于 合 成 软 脂 酸, 奇 数 碳 原 子 的 饱 和 脂 肪 酸 也 由 此 途 径 合 成, 只 是 起 始 物 不 同 ( 丙 二 酰 -ACP) 经 过 七 次 循 环, 可 合 成 软 脂 酸 院
物 化 脂 代 谢 脂 类 运 行 的 主 要 途 径 图 示 院
物 化 脂 代 谢 第 四 节 磷 脂 和 胆 固 醇 代 谢 1 甘 油 磷 脂 代 谢 2 胆 固 醇 的 代 谢 院
物 化 脂 代 谢 二. 胆 固 醇 的 代 谢 是 自 然 界 存 在 最 丰 富 的 甾 醇 化 合 物, 是 人 体 重 要 脂 类 物 质 之 一, 是 膜 血 浆 脂 蛋 白 的 重 要 组 成 成 分, 是 许 多 具 有 特 殊 物 活 性 物 质 的 前 体 胆 固 醇 含 量 丰 富 时 会 影 响 到 : 基 因 表 达 ; 降 解 速 度 ; 磷 酸 化 失 活 院
物 化 脂 代 谢 胆 固 醇 的 转 化 或 降 解 环 核 结 构 不 能 氧 化, 支 链 可 被 氧 化, 它 的 代 谢 不 被 降 解 并 氧 化 为 二 氧 化 碳 和 水, 而 仅 经 过 氧 化, 成 为 各 种 物 活 性 物 质 ----- 性 激 素, 肾 上 皮 质 激 素, 胆 酸, 维 素 D 3 等 院
胆 固 醇 合 成 的 中 间 物 IPP 是 多 种 活 性 物 质 的 合 成 前 体
物 化 脂 代 谢 本 章 小 结 脂 肪 酸 β- 氧 化 的 概 念 过 程 脂 代 谢 紊 乱 与 酮 尿 症 院