動(dòng)物生物化學(xué) 10 脂類(lèi)代謝

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第,10,章 脂代謝,Metabolism of Lipids,本章主要內(nèi)容：,脂類(lèi)的生理功能,脂肪的分解代謝,脂肪的合成代謝,脂肪代謝的調(diào)節(jié),類(lèi)脂的代謝,脂類(lèi)在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn),1,、脂類(lèi)的生理功能,動(dòng)物機(jī)體的脂類(lèi)（,lipids,）,分為脂肪和類(lèi)脂兩大類(lèi),脂肪指甘油三酯（,Triglyceride,TG),，,主要是儲(chǔ)脂,類(lèi)脂是指除脂肪以外的其他脂類(lèi)，包括磷脂、糖脂、膽固醇及其酯（是組織脂的主要成分），還有其他的脂溶性分子,脂肪的氧化分解為動(dòng)物機(jī)體提供能量來(lái)源，脂肪也是,動(dòng)物的貯能方式，其儲(chǔ)量與營(yíng)養(yǎng)狀況有關(guān),

2、.,脂肪還有抵御寒冷和固定保護(hù)內(nèi)臟的作用,類(lèi)脂是細(xì)胞膜的組成成分，也稱(chēng)組織脂，其組成與營(yíng)養(yǎng),狀況無(wú)關(guān),一些脂類(lèi)分子是重要的生理活性分子如,必需脂肪酸,（,essential fatty acids,）,為多不飽和脂肪酸，動(dòng)物機(jī)體自身不能合成，須從食物中攝取，如亞油酸（,18,：,2,），亞麻油酸（,18,：,3,）和花生四烯酸（,20,：,4,）等。可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞膜的成分，以及前列腺素，白三烯和血栓素等活性分子。,肌醇磷脂、甘油二酯等又是第二信使。,2,、脂肪的分解代謝,2.,1,脂肪的動(dòng)員,(,adipokinetic,action,）,脂肪組織中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解為脂肪酸和甘油

3、并釋放入血液供其他組織利用的過(guò)程。激素敏感脂酶受多種激素調(diào)控，胰島素下調(diào)，腎上腺素與胰高血糖素上調(diào)激素敏感脂酶的活性。,2.2,甘油的分解,按糖代謝途徑進(jìn)行分解注意，甘油必須從脂肪組織中轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟分解，因?yàn)榇呋视土姿峄母视图っ笧楦闻K、,腎中,特有,上述反應(yīng)過(guò)程中，實(shí)線為甘油的分解，,虛線為甘油的合成。,b,a,b,a,FA,的分解氧化是從羧基端,-,碳原子，碳鏈逐次斷裂下一個(gè),2C,單位,2.3,、脂肪酸的分解代謝,Knoop,實(shí)驗(yàn),用苯環(huán)標(biāo)記末,端的偶數(shù)或奇數(shù)脂肪酸飼喂狗，,然后分析其尿中的代謝產(chǎn)物,2.3.1,脂肪酸的,-,氧化,脂肪酸的分解氧化發(fā)生在,-,碳原子上，每次降解生成一個(gè)乙

4、酰,CoA,和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰,CoA,如此循環(huán)往復(fù)。,乙酰,CoA,經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)徹底氧化分解并釋放能量。,脂肪酸的,氧化在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行。,脂肪酸的活化,生成脂酰,CoA,以,16,個(gè)碳原子的偶數(shù)飽和脂肪酸,軟脂酸（又稱(chēng)棕櫚酸）為例,RCH,2,CH,2,CH,2,COOH,（,16,：,0,）,+,HSCoA,+ATP,RCH,2,CH,2,CH,2,CO-ScoA+AMP+,PPi,催化該反應(yīng)的酶為,脂酰,CoA,合成酶,（硫激酶），注意,消耗了一個(gè),ATP,分子中的,2,個(gè)高能鍵,轉(zhuǎn)移,從胞液到線粒體,脫氫、加水、脫氫、硫解 循環(huán)往復(fù),以,軟脂酸為例的能量計(jì)算,軟脂酸（,

5、16,：,0,）,+8HSCoA+7NAD+7FAD+7H,2,O,8,乙酰,CoA+7NADH,2,+7FADH,2,8,乙酰,CoA,80ATP,7NADH,2,17.5ATP,7FADH,2,10.5ATP,總計(jì),=108-2=106ATP,（,注意：,-2,）,-,氧化：,在動(dòng)物體中，,C,10,或,C,11,脂肪酸的碳鏈末端碳原子（,-,碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸進(jìn)入線粒體內(nèi)后，可以從分子的任何一端進(jìn)行,-,氧化，最后生成的琥珀酰,CoA,可直接進(jìn)入,TCA,。,如海洋微生物降解污染的石油。,-,氧化：,在植物種子萌發(fā)時(shí)，脂肪酸的,-,碳被氧化成羥基，生成,-,羥基酸。

6、,-,羥基酸可進(jìn)一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸。上述反應(yīng)由單氧化酶催化，需要有,O,2,、,Fe,2+,和抗壞血酸等參加。,2.3.2,其他氧化方式,2.4,、不飽和脂肪酸的分解,有兩個(gè)酶是必需的：,烯脂酰,CoA,異構(gòu)酶,催化雙鍵從順式轉(zhuǎn)變?yōu)榉词?羥脂酰,CoA,差向酶,催化羥基從,D,（,-,）,轉(zhuǎn)變?yōu)?L,（,+,）,2.5,、奇數(shù)脂肪酸的代謝,在反芻動(dòng)物一半以上的血糖來(lái)自丙酸的異生作用,.,酮體（,ketone,body,）,是一類(lèi)小分子有機(jī)酸，是脂肪酸在肝中分解氧化時(shí)產(chǎn)生的特有的中間代謝物，有,乙酰乙酸,（也有稱(chēng),-,酮丁酸）,、,-,羥丁酸,和,丙酮,。在肝臟中由乙酰,C

7、oA,縮合生成，在肝外組織，如腦、心、骨骼肌中利用。,乙酰乙酸，,30%,丙酮，微量,-,羥丁酸,70%,2.6,、酮體的生成與利用,生酮作用（,ketogenesis,）,場(chǎng)所：肝臟線粒體,原料：乙酰,COA,關(guān)鍵酶：,-,羥,-,甲基戊二酸單酰,CoA,（,HMGCoA,）,合成酶（肝中）,解酮作用（,ketolysis,）,由于肝內(nèi)缺乏分解酮體所需要的硫激酶，酮體的分解須在肝外組織中進(jìn)行（,轉(zhuǎn)硫酶的作用相當(dāng)于硫激酶,），最終轉(zhuǎn)變成乙酰,CoA,進(jìn)入三羧酸循環(huán)途徑氧化供能。,脫氫酶,琥珀酰,CoA,轉(zhuǎn)硫酶,硫解酶,-,羥丁酸,乙酰乙酸,乙酰,CoA,酮體的生理意義與酮病,（,ketosis

8、,）,肌肉組織對(duì)脂肪酸的利用是有限的，而酮體分子小，水溶性，是易于利用的能源分子。如心肌、腎皮質(zhì)、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中的骨骼肌都可以利用酮體。大腦不能直接利用脂肪酸。饑餓引起血糖水平降低時(shí)，大腦轉(zhuǎn)而利用酮體以減少對(duì)葡萄糖的依賴(lài)。,過(guò)多的脂肪攝入，長(zhǎng)期饑餓，葡萄糖供應(yīng)短缺（常見(jiàn)于高產(chǎn)乳牛，妊娠期的母畜等），導(dǎo)致脂肪大量動(dòng)員，產(chǎn)生過(guò)量的乙酰,CoA,，,可縮合成酮體。,在糖尿病人，一方面糖的大量損失，另一方面由于草酰乙酸轉(zhuǎn)入異生途徑而使三羧酸循環(huán)不暢，糖不能有效氧化，促進(jìn)乙酰,CoA,累積和酮體的合成。其結(jié)果是酮體在血液中的濃度增加，當(dāng)超過(guò)肝外組織的利用能力時(shí)，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。,甘油的來(lái)源,

9、糖代謝的中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮可以還原成,3-,磷酸甘油,脂肪酸的來(lái)源,由乙酰,CoA,為原料，在胞液中進(jìn)行，乙酰,CoA,首先應(yīng)從線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)到胞液，由脂肪酸合成酶系催化合成。,3,、脂肪的合成代謝,乙酰,CoA,的轉(zhuǎn)運(yùn),從線粒體到胞液,酵解 丙酮酸脫氫酶系 檸檬酸合酶 檸檬酸裂解酶 蘋(píng)果酸脫氫酶,蘋(píng)果酸酶,(,以,NADP+,為輔酶的蘋(píng)果酸脫氫酶,),丙酮酸羧化酶 乙酰,CoA,羧化酶,“檸檬酸,-,丙酮酸途徑”,(,準(zhǔn)備原料,),合成丙二酸單酰,CoA,在脂肪酸的合成過(guò)程中，原料乙酰,CoA,要羧化轉(zhuǎn)變?yōu)楸釂熙?CoA,（,3C,單位），這需要,CO,2,參與。,反應(yīng)如下：,這個(gè)反應(yīng)是脂

10、肪酸合成途徑的限速反應(yīng)，,乙酰,CoA,羧化酶,需,檸檬酸,激活，可,被長(zhǎng)鏈脂酰,CoA,抑制,生物素作為輔酶,消耗,ATP,(2C,的供體是個(gè),3C,單位,),脂肪酸合成的多酶復(fù)合體系,(,包括,7,個(gè)酶和一個(gè)脂?；d體蛋,ACP),1,脂酰基轉(zhuǎn)移酶,2,丙二酸單酰,-ACP,?；D(zhuǎn)移酶,3,酮脂酰,-ACP,合成酶,（,-SH,）,4,酮脂酰,-ACP,還原酶,5,羥脂酰,-ACP,脫水酶,6,烯脂酰,-ACP,還原酶,7,硫酯酶,脂?；d體蛋白,ACP,（,-SH,）,ACP,的活性臂結(jié)構(gòu)與,CoA,相似,乙酰,CoA,-ACP,?；D(zhuǎn)移酶 丙二酸單酰,CoA,-ACP,?；D(zhuǎn)移酶,-,

11、酮脂酰,-ACP,合成酶,(,縮合酶,)-,酮脂酰,-ACP,還原酶,-,羥脂酰,-ACP,脫水酶 烯脂酰,-ACP,還原酶,脂肪酸合成過(guò)程,乙酰,CoA,作起始物,丙二酸單酰,CoA,作為,2C,供體,脂肪酸的合成可以簡(jiǎn)述如下：,合成起始物為乙酰,CoA,，,與丙二酸單酰,CoA,（,3C,單位）提供的乙?；s合（同時(shí)釋,CO,2,），,使其烴鏈延長(zhǎng),2,個(gè)碳原子，經(jīng)過(guò)還原,-,脫水,-,還原的循環(huán)往復(fù)，脂肪酸的烴鏈不斷延長(zhǎng)。在這個(gè)過(guò)程中，,脂?；饕c,ACP,的巰基相連,，最后在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰,CoA,。,軟脂酸合成的總反應(yīng),注意：反應(yīng)所需要的大量,

12、NADPH,有兩個(gè)來(lái)源，,8,個(gè)來(lái)自乙酰,CoA,轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的轉(zhuǎn)氫反應(yīng)，,6,個(gè)來(lái)自磷酸戊糖途徑,8,乙酰,CoA,+14NADPH+H+7ATP+H,2,O,棕櫚酸,+8HSCoA+14NADP+7ATP+7Pi,注意比較脂肪酸合成過(guò)程與,-,氧化過(guò)程在酶、輔酶、,脂?；d體、激活劑和抑制劑，細(xì)胞定位等的異同,在哺乳動(dòng)物，脂肪酸合成酶復(fù)合體系是具有種酶活性和,ACP,功能并由一個(gè)基因編碼的肽鏈，分子量,250kD,兩條相同肽鏈形成二聚體。,合成脂肪酸的反應(yīng)由兩條肽鏈協(xié)同進(jìn)行。,不飽和脂肪酸的形成,動(dòng)物細(xì)胞脂肪酸的去飽和在微粒體系統(tǒng)，有脂肪酸的,4,，,5,，,8,，,9,脫飽和酶，但缺乏,9,以

13、上的脫飽和酶。動(dòng)物體內(nèi)主要的不飽和脂肪酸是油酸（,18,：,1,）和棕櫚油酸（,16,：,1,）,硬脂酸的脫飽和,脂肪酸烴鏈的延長(zhǎng),微粒體系統(tǒng)（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系）,類(lèi)似于軟脂酸合成,以軟脂酸為基礎(chǔ),以丙二酸單酰,CoA,為,C,供體,以,CoA,為?；d體,NADPH,供氫,經(jīng)縮合、還原、脫水、再還原,循環(huán)往復(fù)，延長(zhǎng),C,18,-C,24,的脂肪酸,線粒體,類(lèi)似于,氧化的逆過(guò)程,以軟脂酰,CoA,為基礎(chǔ),以乙酰,CoA,為,C,供體,以,CoA,為?；d體,NADPH,供氫,經(jīng)縮合、還原、脫水、再還原,循環(huán)往復(fù)，延長(zhǎng),C,24,-C,26,的脂肪酸,在脂肪組織合成內(nèi)源,TG,甘油二脂途徑,脂肪合成的兩

14、條途徑,注意,:,脂肪中的甘油來(lái)源于糖的分解代謝,在小腸黏膜中合成外源,TG,甘油一脂途徑,葡萄糖,/,脂肪酸循環(huán),(,肌肉,),甘油三酯,/,脂肪酸循環(huán),(,脂肪組織,),4,、脂肪的調(diào)節(jié),脂肪酸在肝中的重要代謝途徑,磷脂包括甘油磷脂，鞘磷脂等，其功能主要是細(xì)胞膜的組成成分，參與脂類(lèi)在體內(nèi)的運(yùn)輸，磷脂的一些代謝物是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的第二信使。,在動(dòng)物的各種組織中都有磷脂的合成和分解代謝，肝中尤其活躍。,代表性的甘油磷脂有：卵磷脂（膽堿磷脂）、腦磷脂（膽胺磷脂），代表性的鞘磷脂有神經(jīng)鞘磷脂,5,、類(lèi)脂的代謝,5.1,、,磷脂的代謝,主要的甘油磷脂,腦磷脂,卵磷脂,甘油磷脂的合成,注意,:,磷脂酸是

15、合成甘油磷脂的重要中間體,活性膽胺,活性膽堿,甘油磷脂的分解,膽固醇的分子結(jié)構(gòu),膽固醇,膽固醇酯,5.1,、,膽固醇的生物合成與代謝轉(zhuǎn)變,膽固醇的生物合成,HMGCoA,還原酶,27C,4C,2C,6C,5C,15C,30C,70%-80%,的膽固醇由肝臟合成，少量由小腸合成。合成膽固醇的場(chǎng)所是胞液的微粒體部分，原料是乙酰,CoA,。,合成一個(gè)分子的膽固醇需要,18,分子的乙酰,CoA,，,并由檸檬酸,-,丙酮酸循環(huán)和磷酸戊糖途徑提供,10,分子的,NADPH,，,期間形成焦磷酸酯中間物和脫去二氧化碳。,HMGCoA,還原酶是途徑的關(guān)鍵酶，受膽固醇的反饋抑制。,膽固醇在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化,膽固醇的

16、母核,-,環(huán)戊烷多氫菲難以分解，但可其側(cè)鏈可,以氧化、還原和降解轉(zhuǎn)變?yōu)樯砘钚苑肿印?轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼崾悄懝檀即x的主要去路 有膽酸、脫,氧膽酸、鵝膽酸、牛黃膽酸、甘氨膽酸等，作為表面活性,劑，促進(jìn)脂類(lèi)的消化吸收。,轉(zhuǎn)變成類(lèi)固醇激素 在腎上腺皮質(zhì)球狀帶、束狀帶和網(wǎng),狀帶細(xì)胞合成睪丸酮、皮質(zhì)醇和雄激素；睪丸間質(zhì)細(xì)胞合,成睪丸酮；卵巢卵泡內(nèi)膜細(xì)胞及黃體合成雌二醇和孕酮。,轉(zhuǎn)化為,7-,脫氫膽固醇 經(jīng)紫外線照射轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素,D,3,6.1,、血脂,甘油三酯，卵磷脂，膽固醇及其酯,自由脂肪酸（,FFA,）,6.2,、血脂的運(yùn)輸方式,脂蛋白,（,lipoprotein,）,載脂蛋白與甘油三酯、卵磷脂、膽固醇及其酯形成的的復(fù)合體，有至少,4,種形式。,FFA-,清蛋白復(fù)合物是自由脂肪酸的運(yùn)輸形式。,6,、類(lèi)脂在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn),6.3,、脂蛋白（,lipoprotein,）,結(jié)構(gòu)圖,載脂蛋白,（,Apolipoprotein,Apo,）,是脂蛋白中運(yùn)輸脂類(lèi)的關(guān)鍵成分,特點(diǎn)：,具有雙性,-,螺旋的結(jié)構(gòu),種類(lèi)：,A,、,B,、,C,、,D,、,E,五類(lèi)，有,20,余種。,功能,：,結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)脂質(zhì),參與脂蛋白