生物化学与分子生物学课件:脂类代谢2-2016秋.pptx
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- 生物化学 分子生物学 课件 代谢 _2016
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1、Metabolism of Lipid内容提纲u 概述u 脂质的消化吸收u 甘油三酯代谢u 磷脂代谢u 胆固醇代谢u 血浆脂蛋白代谢24. 酮体生成的调节(1)餐食状态影响酮体生成抑制脂解,脂肪动员抑制脂解,脂肪动员 饱饱 食食 胰岛素胰岛素 进入肝的脂酸进入肝的脂酸 脂酸脂酸氧化氧化 酮体生成酮体生成 饥饥 饿饿 脂肪动员脂肪动员 FFA 胰高血糖素等胰高血糖素等 脂解激素脂解激素 酮体生成酮体生成 脂酸脂酸氧化氧化 3(2)糖代谢影响酮体生成4糖代谢糖代谢 旺盛旺盛 FFA主要生成主要生成TG及磷脂及磷脂 乙酰乙酰CoA +乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 丙二酰丙二酰CoA 反之,反之,糖代谢
2、减弱糖代谢减弱,脂酸,脂酸氧化及酮体生成均氧化及酮体生成均加强加强糖代谢旺盛糖代谢旺盛 乙酰乙酰CoA及柠檬酸及柠檬酸 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 丙二酰丙二酰CoA 饱食饱食肉碱脂酰转移酶 脂酸脂酸氧化氧化 酮体生成酮体生成 5+(3)丙二酸单酰CoA抑制酮体生成二、脂肪酸的合成u 软脂酸的合成软脂酸的合成u 脂酸碳链的延长脂酸碳链的延长u 不饱和脂酸的合成不饱和脂酸的合成u 脂酸合成的调节脂酸合成的调节6(一)软脂酸的合成71. 1. 合成部位合成部位组组 织:织:肝肝(主要主要)、肾肾、脑脑、乳腺乳腺、脂肪脂肪等等 亚细胞:亚细胞:胞液:胞液:主要合成主要合成16碳的软脂酸碳的软脂酸肝线
3、粒体、内质网:肝线粒体、内质网:碳链延长碳链延长8乙酰乙酰CoA全部在线粒体内产生,通过全部在线粒体内产生,通过柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle)出线粒体出线粒体。乙酰乙酰CoA 氨基酸氨基酸 葡萄糖葡萄糖(主要主要) 乙酰乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+ 等等 2. 合成原料合成原料*乙酰乙酰CoA的主要来源的主要来源苹果酸 草酰乙酸 线线粒粒体体内内膜膜 9细胞质细胞质线粒体基质线粒体基质 丙酮酸 柠檬酸 草酰乙酸 柠檬酸 丙酮酸 苹果酸 乙酰乙酰CoACoA CO2ADP+PiATPCoA柠檬酸合酶柠檬酸合酶 H2O乙酰
4、乙酰CoACoA 乙酰乙酰CoACoA ATP-ATP-柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 ATPAMP+PPiCoA柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环苹果酸酶苹果酸酶 NADPH+H+NADP+CO2软脂酸l 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(主要来源)(主要来源) l柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环中丙酮酸循环中苹果酸酶苹果酸酶催化的反应催化的反应 l胞质中胞质中异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶催化的反应催化的反应 * NADPH的来源的来源 10异柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 NADPH+H+-酮戊二酸酮戊二酸NADP+CO2苹果酸苹果酸苹果酸酶苹果酸酶 NADPH+H+丙酮酸丙酮酸NADP+CO23.
5、脂酸合成酶系及反应过程(1)丙二酸单酰CoA的合成CH3CSCoA + HCO3-OCH2CSCoAOHOOC乙酰CoA羧化酶ATPADP + Pi 乙酰CoA羧化酶(acetyl CoA carboxylase)是脂酸合是脂酸合成的成的关键酶关键酶,辅基为生物素,辅基为生物素,Mn2+为激活剂。为激活剂。11别构调节别构调节 单体无活性,多聚体有活性单体无活性,多聚体有活性激活剂:柠檬酸、异柠檬酸激活剂:柠檬酸、异柠檬酸抑制剂:软脂酰抑制剂:软脂酰CoA及其他长链脂酰及其他长链脂酰CoA 化学修饰调节化学修饰调节乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶(有活性)(有活性)乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶-P(无
6、活性)(无活性)12乙酰CoA羧化酶的调节蛋白激酶蛋白激酶 胰高血糖素胰高血糖素+ 蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶 胰岛素胰岛素 +(2)软脂酸的合成 从乙酰从乙酰CoA及丙二酰及丙二酰CoA开始,经过开始,经过缩合、缩合、还原还原(加氢加氢)、脱水、再还原等步骤不断重复进、脱水、再还原等步骤不断重复进行的加成过程行的加成过程,由,由NADPH提供还原当量,每提供还原当量,每次延长二个碳原子,最终生成次延长二个碳原子,最终生成16碳的软脂酸。碳的软脂酸。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。各种生物合成脂酸的过程基本相似。13软脂酸合成酶软脂酸合成酶 大肠杆菌大肠杆菌有有7种酶蛋白种酶蛋白(乙酰基转移酶、丙
7、二酰基转移(乙酰基转移酶、丙二酰基转移酶、酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰还原酶、酮脂酰还原酶、羟脂酰基羟脂酰基脱水酶、烯脂酰还原酶和硫酯酶)脱水酶、烯脂酰还原酶和硫酯酶),聚合在一起,聚合在一起构成构成多酶复合体多酶复合体,此外还有一个,此外还有一个酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP),作为脂酸合成过程中脂酰基的载体,作为脂酸合成过程中脂酰基的载体。 14高等动物高等动物7种酶活性都在一条多肽链上,属种酶活性都在一条多肽链上,属多功能多功能酶酶,由一个基因编码,含有一个,由一个基因编码,含有一个酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP)的核心;有活性的酶为两相同肽链首)的核心;有活性的酶为两相同
8、肽链首尾相连形成的二聚体。尾相连形成的二聚体。1516 酰基载体蛋白酰基载体蛋白(ACP),其辅基是,其辅基是4 -磷酸泛酰氨基乙磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基载硫醇,是脂酰基载体。体。ACPOP=OO-OCH2CCH2CH3CH3CHOHC=OHNHNCH2CH2C=OCH2CH2SH泛酸泛酸4-4-磷酸磷酸泛酰泛酰氨基氨基乙硫乙硫醇醇17中文名称英文名称缩写脂酰基载体蛋白Acyl carrier protein ACP乙酰CoA-ACP酰基转移酶Acetyl-CoAACP transacetylaseAT丙二酰CoA-ACP转移酶Malonyl-CoAACP transferaseMT-酮脂
9、酰-ACP合酶-KetoacylACP synthaseKS-酮脂酰-ACP还原酶- KetoacylACP reductaseKR-羟脂酰-ACP脱水酶-HydroxyacylACP dehydrataseHD烯酰-ACP还原酶EnoylACP reductaseER硫酯酶ThioesteraseTE脂酸合成酶系脂酸合成酶系18软脂酸的合成过程软脂酸的合成过程酮脂酰酮脂酰ACPACP羟脂酰羟脂酰ACPACP,烯脂酰烯脂酰ACPACP饱和的脂酰饱和的脂酰ACPACP经过经过7轮循环反应,每次轮循环反应,每次加上一个丙二酰基,增加两个加上一个丙二酰基,增加两个碳原子,最终释出软酯酸。碳原子,最终
10、释出软酯酸。KSSO=C CH3 ACPSC=O CH2COO- KSSO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- KSSO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- O-O=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 KSACPHS HS +4H+4e- CO2 KSSO=C CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO- 4H+4e- CO2 4H+4e- CO2 20软脂酸合成的总反应软脂酸合成的总反应 CH3COSC
11、oA +7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O +8HSCoA + 14NADP+ 217 CH3COSCoA +7 CO2+7ATP7 HOOCCH2COSCoA + 7 ADP+7Pi软软 脂脂 酸酸 的的 合合 成成 总总 图图异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶22部部 位:位: 胞胞质质原原 料料: 乙酰乙酰CoA(直接原料:直接原料:丙二酰丙二酰CoA)酶酶 系:系: 脂酸脂酸合成酶系合成酶系调调 节节 酶:酶:乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶一次循环一次循环 :底物进入、底物进入、缩合、缩合、还原还原、脱水、脱水、
12、 再还原、转位,再还原、转位,延长延长2C 供供 氢氢 体:体: NADPH + H+终终 产产 物:物: 软脂酸软脂酸软脂酸合成小结23滑面内质网线粒体长链脂酸的前体软脂酰CoA软脂酰CoA二碳单位的供体丙二酰CoA乙酰CoA酰基载体HSCoAHSCoA终产物18C24C18C26C24(二)脂肪酸碳链的延长不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸由饱和脂肪酸在由饱和脂肪酸在去饱和酶去饱和酶的催的催化下脱饱和生成。化下脱饱和生成。动物:动物:有有4 4、5 5、8 8、9 9去饱和酶,镶去饱和酶,镶嵌在内质网上,脱氢过程有线粒体外电子嵌在内质网上,脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。传递系统参与。植物:植物
13、:有有9 9、1212、1515 去饱和酶。去饱和酶。(三)不饱和脂酸的合成25软油酸软油酸(16 1,9)油酸油酸(18 1,9)亚油酸亚油酸( 18 2,9,12, -6)-亚麻酸亚麻酸( 18 3,9,12,15, -3)花生四烯酸花生四烯酸( 20 4,5,8,11,14, -6)EPA( 20 5,5,8,11,14,17, -3)DPA( 22 5,7,10,13,16,19, -3)DHA( 22 6,4,7,10,13,16,19, -3)26人体不饱和脂肪酸主要有:人体不饱和脂肪酸主要有:自身合成自身合成 从食物摄取从食物摄取 营养必需脂肪酸(四)脂酸合成的调节271. 代谢
14、物的调节作用代谢物的调节作用 ATP、NADPH及乙酰及乙酰CoA促进脂酸合成促进脂酸合成脂酰脂酰CoA抑制乙酰抑制乙酰CoA羧化酶羧化酶抑制脂酸合成抑制脂酸合成柠檬酸、异柠檬酸柠檬酸、异柠檬酸激活乙酰激活乙酰CoA羧化酶羧化酶促进促进脂酸合成脂酸合成282. 激素的调节作用激素的调节作用 胰岛素胰岛素是调节脂肪合成的主要激素是调节脂肪合成的主要激素。乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶脂酸合成酶脂酸合成酶 ATP-柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 乙酰乙酰CoA羧羧化酶化酶 胰岛素胰岛素 诱导合成诱导合成 肾上腺素肾上腺素 生长素生长素 -脂酸脂酸合成合成 +胰高血胰高血糖素糖素PKA+磷酸化磷酸化-合 成分
15、 解反应最活跃时期反应最活跃时期高糖膳食后高糖膳食后饥饿饥饿刺激激素刺激激素胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素高比值高比值胰岛素胰岛素/胰高血糖素胰高血糖素低比值低比值主要组织定位主要组织定位肝脏为主肝脏为主肌肉、肝脏肌肉、肝脏细胞定位细胞定位胞质胞质线粒体为主线粒体为主酰基载体酰基载体柠檬酸柠檬酸(线粒体到胞质线粒体到胞质)肉碱肉碱(胞质到线粒体胞质到线粒体)酰基的活性载体酰基的活性载体ACP,CoACoA氧化还原辅因子氧化还原辅因子NADPH+H+NAD+,FAD二碳供体二碳供体/产物产物丙二酰丙二酰CoA乙酰乙酰CoA激活剂激活剂/ 抑制剂抑制剂柠檬酸柠檬酸/脂酰脂酰CoA(影响乙酰影响
16、乙酰CoA羧化酶羧化酶)/丙二酰丙二酰CoA(抑制肉碱脂酰转移酶抑制肉碱脂酰转移酶I)反应产物反应产物软脂酸软脂酸乙酰辅酶乙酰辅酶A脂肪酸合成和分解的比较脂肪酸合成和分解的比较29三、甘油三酯的合成(一)合成部位(一)合成部位:肝、脂肪组织及小肠黏膜细胞,:肝、脂肪组织及小肠黏膜细胞, 以以肝脏合成能力最强肝脏合成能力最强肝肝脂肪组织脂肪组织小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞合成不储,合成不储,VLDL运出运出合成又储合成又储, 优质脂库优质脂库改造为体脂改造为体脂,CM 入循环入循环30肝细胞合成肝细胞合成VLDL肝细胞肝细胞甘油三酯甘油三酯VLDLApoB100、C、PL、Ch血血葡萄糖葡萄糖甘油甘
17、油脂酸脂酸CM脂肪肝脂肪肝311. 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢(人体甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢(人体即使不摄取脂肪也可由糖大量合成脂肪)即使不摄取脂肪也可由糖大量合成脂肪)2. CM中的中的FFA(来自食物脂肪)(来自食物脂肪)(二)合成原料(二)合成原料1. 甘油一酯途径(小肠黏膜细胞)甘油一酯途径(小肠黏膜细胞)2. 甘油二酯途径(肝、脂肪组织)甘油二酯途径(肝、脂肪组织)(三)合成的途径(三)合成的途径32甘油一酯合成途径甘油一酯合成途径 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 脂酰脂酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA R3COCoA CoA 脂酰脂酰CoA 转移酶转移酶CHCH
18、2 2OH OH CHCH2 2OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O =CHCH2 2OH OH CHCH2 2OH OH CHOCHO- -C C- -R R1 1 O =CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=O =CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=O =CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R2 2 CHOCHO- -C C- -R R1 1 O=
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