第八章脂类代谢课件.ppt

1、第第 八八 章章脂 类 代 谢Metabolism of Lipid脂脂 类类 概概 述述 脂肪和类脂总称为脂类脂肪和类脂总称为脂类(lipid脂肪脂肪(fat)：三脂酰甘油三脂酰甘油也称为也称为甘油三酯甘油三酯 (triglyceride,TG)类脂类脂(lipoid)：胆固醇胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯胆固醇酯(cholesterol ester,CE)磷脂磷脂(phospholipid,PL)糖脂糖脂(glycolipid,GL)分类分类定义定义甘油三脂甘油三脂CH2CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3CH2CHCH2

2、OHOHOH甘油甘油CH2CHCH2OOOCO(CH2)m CH3CO(CH2)nCH3POOXOH=胆碱、水、乙醇胺、胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等脂酰甘油等 甘油磷脂甘油磷脂分类分类含量含量分布分布生理功能生理功能 甘油三酯甘油三酯 95 95 脂肪组织、脂肪组织、血浆血浆1.1.储脂供能储脂供能2.2.保持体温保持体温3.3.保护内脏和肌肉免受损伤保护内脏和肌肉免受损伤糖酯、糖酯、胆胆固醇及其固醇及其酯、磷脂酯、磷脂5 5生物膜、生物膜、神经、神经、血浆血浆1.1.维持生物膜的结构和功能维持生物膜的结构和功能2.2.胆固醇可转变成类固醇激胆固醇可

3、转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等素、维生素、胆汁酸等3.3.构成血浆脂蛋白构成血浆脂蛋白脂类的分类、含量、分布及生理功能脂类的分类、含量、分布及生理功能 1g脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约38.9kJ，而，而1g糖糖彻底氧化仅供能彻底氧化仅供能16.7kJ.脂肪组织储存脂肪脂肪组织储存脂肪,约占体重约占体重1020%.合理饮食合理饮食 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占2030%空腹空腹 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占50%以上以上禁食禁食13天天 脂肪氧化供能占脂肪氧化供能占85%饱食、少动饱食、少动 脂肪堆积，发胖脂肪堆积，发胖游离脂肪酸（脂酸）的来源游离脂肪酸（脂酸）的来源自

4、身合成自身合成 以脂肪形式储存，需要时从以脂肪形式储存，需要时从脂肪动员产生，多为脂肪动员产生，多为饱和脂酸饱和脂酸和和单不饱和脂酸单不饱和脂酸。食物供给食物供给 包括各种脂酸，其中一些包括各种脂酸，其中一些不饱和脂酸不饱和脂酸，动物不能自，动物不能自身合成，需从食物中摄取。身合成，需从食物中摄取。*必需脂酸（必需脂酸（essential fatty essential fatty acidacid）亚油酸、亚麻酸、花生亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。从食物摄取

5、，故称必需脂酸。第第 二二 节节 脂类的消化与吸收脂类的消化与吸收Digestion and Absorption of Lipid脂类的消化脂类的消化条件条件 乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；甘油二酯等）的乳化作用；酶的催化作用酶的催化作用 部部 位位 主要在小肠上段主要在小肠上段脂类脂类(TG、Ch、PL等等)微团微团胆汁酸盐胆汁酸盐乳化乳化胰脂肪酶、辅脂酶等水解胰脂肪酶、辅脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、甘油一脂、溶血磷脂、长链脂酸、胆固醇等长链脂酸、胆固醇等混合微团混合微团乳化乳化消化过程及相应的酶消化过程及相应的酶 乳化乳化 消化酶消化酶

6、 甘油三酯甘油三酯 产产 物物 食物中的脂类食物中的脂类 2-甘油一酯甘油一酯+2 FFA 磷磷 脂脂 溶血磷脂溶血磷脂+FFA 磷脂酶磷脂酶A2 胆固醇酯胆固醇酯 胆固醇酯酶胆固醇酯酶 胆固醇胆固醇+FFA 胰脂酶胰脂酶 辅脂酶辅脂酶 微团微团(micelles)辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的少的蛋白质辅因子蛋白质辅因子。辅脂酶在胰腺泡中。辅脂酶在胰腺泡中以以酶原形式酶原形式合成，辅脂酶原被合成，辅脂酶原被胰蛋白酶胰蛋白酶从其从其N端切下一个五肽而被激活。它具端切下一个五肽而被激活。它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂

7、酶结合是通过胰脂酶结合是通过氢键氢键进行的；它与脂进行的；它与脂肪通过肪通过疏水键疏水键进行结合。进行结合。辅脂酶辅脂酶脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸（脂酸（610C）及短链脂酸（）及短链脂酸（24C）构）构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微混合微团团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。，被肠粘膜细胞吸收。脂类的吸收脂类的吸收部部 位位 十二指肠下段及空肠上段十二指肠下段及空肠上段方式方式中链及短链中链及短链脂酸构成的脂酸构成的TG 乳化

8、乳化 吸收吸收 脂肪酶脂肪酶 甘油甘油+FFA 门静脉门静脉 血循环血循环肠粘膜肠粘膜 细胞细胞 长链长链脂酸及脂酸及2-甘油一酯甘油一酯 肠粘膜细胞肠粘膜细胞（酯化成（酯化成TG）胆固醇及游离脂酸胆固醇及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞（酯化成（酯化成CE）溶血磷脂及游离脂酸溶血磷脂及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞（酯化成（酯化成PL）淋巴管淋巴管 血循环血循环乳糜微粒乳糜微粒(chylomicron,CM)TG、CE、PL 载脂蛋白载脂蛋白(apo)B48、C、A、A 甘油一酯途径 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA R3COCoA CoA 酯酰

9、酯酰CoA 转移酶转移酶CHCH2 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=O=O=第第 三三 节节 不饱和脂酸的分类不饱和

10、脂酸的分类及命名及命名The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acidsv单不饱和脂酸单不饱和脂酸v多不饱和脂酸多不饱和脂酸 含含2 2个或个或2 2个以上双键的不饱和脂酸个以上双键的不饱和脂酸 不饱和脂酸的分类不饱和脂酸的分类编码体系编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 编码体系编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序 系统命名法系统命名法标示脂酸的碳原子数即碳链长标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。度和双键的位置。不饱和脂酸命名不饱和脂酸命名 哺乳动物

11、不饱和脂酸按哺乳动物不饱和脂酸按（或（或n n）编码体系分类）编码体系分类族族母体脂酸母体脂酸-7（n-7）软油酸（软油酸（16：1，-7）-9（n-9）油酸（油酸（18：1，-9）-6（n-6）亚油酸（亚油酸（18：2，-6，9）-3（n-3）-亚麻酸（亚麻酸（18：3，-3，6，9）常常 见见 的的 不不 饱饱 和和 脂脂 酸酸习惯名习惯名系统名系统名碳原子碳原子及双键及双键数数双键位置双键位置族族分布分布系系n系系软油酸软油酸十六碳一烯十六碳一烯酸酸16：197-7广泛广泛油酸油酸十八碳一烯十八碳一烯酸酸18：199-9广泛广泛亚油酸亚油酸十八碳二烯十八碳二烯酸酸18：29,126,9-

12、6植物油植物油-亚麻酸亚麻酸十八碳三烯十八碳三烯酸酸18：39,12,153,6,9-3植物油植物油-亚麻酸亚麻酸十八碳三烯十八碳三烯酸酸18：36,9,126,9,12-6植物油植物油花生四烯酸花生四烯酸廿碳四烯酸廿碳四烯酸20：45,8,11,146,9,12,15-6植物油植物油timnodonic廿碳五烯酸廿碳五烯酸（EPA）20：55,8,11,14,173,6,9,12,15-3鱼油鱼油clupanodonic廿二碳五烯廿二碳五烯酸（酸（DPA）22：57,10,13,16,193,6,9,12,15-3鱼油，鱼油，脑脑cervonic廿二碳六烯廿二碳六烯酸（酸（DHA）22：64

13、,7,10,13,16,193,6,9,12,15,18-3鱼油鱼油哺乳动物体内的多不饱和脂酸均哺乳动物体内的多不饱和脂酸均由相应的母体脂酸衍生而来。由相应的母体脂酸衍生而来。3、6及及9三族多不饱和脂酸在体内彼三族多不饱和脂酸在体内彼此不能互相转化。此不能互相转化。动物只能合成动物只能合成9及及7系的多不饱系的多不饱和脂酸，不能合成和脂酸，不能合成6及及3系多不饱系多不饱和脂酸。和脂酸。第第 四四 节节 甘油三酯的代谢甘油三酯的代谢Metabolism of Triglyceride脂肪组织：脂肪组织：主要以主要以葡萄糖葡萄糖为原料合成为原料合成 脂肪，也利用脂肪，也利用CM或或VLDL 中

14、的中的FA合成脂肪合成脂肪。一、甘油三酯的合成代谢一、甘油三酯的合成代谢 （一）合成部位（一）合成部位肝肝 脏：脏：以糖代谢中间产物为原以糖代谢中间产物为原 料，在肝内质网合成的料，在肝内质网合成的 TGTG，组成，组成VLDL VLDL 入血。（最强）入血。（最强）小肠粘膜：小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合利用脂肪消化产物再合 成脂肪。成脂肪。食物脂肪（食物脂肪（外源外源）小肠小肠脂肪脂肪 CM 肝肝糖糖 脂肪脂肪 VLDL肌肉肌肉肾肾心心动员动员 FFACMCM 脂肪细胞脂肪细胞合成、储存、动员脂肪合成、储存、动员脂肪VLDLFFA 脂肪脂肪代谢概况代谢概况合成脂肪（合成脂肪（内源内源）1.

15、甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢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（小肠粘膜细胞）甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）2.甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）（三）合成基本过程（三）合成基本过程1.甘油一酯途径甘油一酯途径CH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OH脂酰脂酰CoA转移酶转移酶CoASH脂酰脂酰CoA转移酶转移酶CoASHCH2OHR2CO-O-CHCH2OHMGDGCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3TGRCOSCoARCOOH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATPA

16、MP+PPi甘油二酯途径 酯酰酯酰CoA转移酶转移酶 CoA R1COCoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA CHCH2 2OO-CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3-磷磷酸酸甘甘油油Pi PCHCH2 2OO-CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3-磷磷酸酸甘甘油油OCHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3-磷磷酸酸甘甘油油O=CHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3-磷磷酸酸甘甘油油CHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R

17、 R1 1 CHOH CHOH CHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3-磷磷酸酸甘甘油油P葡萄糖葡萄糖CHCH2 2OO-C C-R R3 3 CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOCHO-C C-R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO-C C-R R3 3 CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOCHO-C C-R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R3COCoA CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOCHO-C

18、C-R R2 2 O=O=1 1，2 2-甘甘 油油 二二 酯酯磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶Pi 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA OCHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOCHO-C C-R R2 2 O磷磷脂脂酸酸O=CHCH2 2OO-CHCH2 2OO-C C-R R1 1 CHOCHO-C C-R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸Pi P*3-磷酸甘油主要来自糖代谢。磷酸甘油主要来自糖代谢。*肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。肝、肾甘油激酶肝、肾甘油激酶 ATP ADP CHCH2 2OH OH

19、CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 游游离离甘甘油油PiPiCHCH2 2OO-CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3-磷磷酸酸甘甘油油（一）（一）脂肪的动员脂肪的动员 定义定义 储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为脂酶逐步水解为FFA及及甘油甘油并释放并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。入血以供其他组织氧化利用的过程。关键酶关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL)二、甘油三酯的分解代谢二、甘油三酯的分解代谢 脂解激素脂解激素能促进脂肪

20、动员的激素，如能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH、TSH等。等。抗脂解激素抗脂解激素抑制脂肪动员，如胰岛素、前抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素列腺素E2、烟酸等。、烟酸等。脂肪动员过程脂肪动员过程脂解激素脂解激素-受体受体G蛋白蛋白 AC ATPcAMP PKA+HSLa(无活性无活性)HSLb(有活性有活性)TG 甘油二酯甘油二酯 （DG）甘油一酯甘油一酯 甘甘 油油 FFA FFA FFA 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶 HSL-激素敏感性甘激素敏感性甘 油三酯脂肪酶油三酯脂肪酶 甘油代谢甘油代谢ATPADP甘油

21、激酶甘油激酶（肝、肾、肠）（肝、肾、肠）甘油二酯甘油二酯磷脂磷脂CO2+H2OCH2OHCHCH2OHHO甘油甘油CH2OHCHCH2OHO3-磷酸磷酸甘油甘油PNAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2O O磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮P3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛CHOCHCH2O HOP糖氧化糖氧化糖糖糖异生糖异生（二）脂酸的（二）脂酸的-氧化氧化组组 织：织：除脑组织外除脑组织外,大多数组织均可进大多数组织均可进行，其中行，其中肝、肌肉肝、肌肉最活跃。最活跃。亚细胞亚细胞：胞液、线粒体胞液、线粒体 部部 位位 饱和脂酸的饱和脂酸的-氧化氧化 脂酸脂酸-氧化是在脂酰基氧

22、化是在脂酰基-碳原子上进行碳原子上进行脱氢脱氢、加水加水、再脱氢再脱氢和和与与-碳原子之间碳原子之间断断裂裂的过程。的过程。1.脂酸的活化脂酸的活化 脂酰脂酰 CoA 的生成的生成（胞液胞液）脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 ATP AMP PPi 脂脂肪肪酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C-OH OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO=关键酶关键酶 2.脂酰脂酰CoA 进入线粒体进入线粒体 脂酰脂酰CoA进入线粒体基质后，进入线粒体基质后，经经脂酸脂酸-氧化酶系氧化酶系的催化作用，在脂酰基的催化作用，在脂酰基-碳原子上依碳原

23、子上依次进行次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反步连续反应，使脂酰基在应，使脂酰基在与与-碳原子间断裂，生成碳原子间断裂，生成1分分子乙酰子乙酰CoA和少和少2个碳原子的脂酰个碳原子的脂酰CoA。3.脂酸的脂酸的-氧化氧化具体步骤如下具体步骤如下:(1)脱氢脱氢RCH2CH2CH2COSCoA脂酰脂酰CoA(16C)H2O2P呼吸链呼吸链(2)加水加水RCH2C C COCoAHH 反反2-烯酰烯酰CoA 反反2-烯酰烯酰CoA水化酶水化酶 H2O OHRCH2CHCH2COSCoAL-羟脂酰羟脂酰CoA脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶FADFADH2OHRCH2CHCH

24、2COSCoAL-羟脂酰羟脂酰CoA(3)再脱氢再脱氢(4)硫解硫解CH3COSCoA乙酰乙酰CoARCH2COSCoA脂酰脂酰CoA(14C)(1)脱氢脱氢-酮脂酰酮脂酰CoARCH2CSCoAOCH2CONAD+NADH+H+L-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶3H2OPCoA-SH-酮脂酰酮脂酰 CoA硫解酶硫解酶 CH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2COCoACH3COSCoACH3(CH2)7CH2COSCoACH3COCoACH3COS

25、CoA NADH+H+FADH2 H2O 呼吸链呼吸链 2ATP H2O 呼吸链呼吸链 3ATP 乙酰乙酰CoA彻底氧化彻底氧化 三羧酸循环三羧酸循环 生成酮体生成酮体 肝外组织氧化利用肝外组织氧化利用 脂酰脂酰CoA脱氢酶脱氢酶L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA脱氢酶脱氢酶 NAD+NADH+H+-烯酰烯酰CoA 水化酶水化酶2H2OFADFADH2 酮脂酰酮脂酰CoA 硫解酶硫解酶CoA-SH脂酰脂酰CoA合成酶合成酶肉碱转运载肉碱转运载体体ATPCoASHAMP PPiH2O呼吸链呼吸链 2ATP H2O 呼吸链呼吸链 3ATP 线线粒粒体体膜膜TAC 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHC

26、H2 2C C-OH OH OO=OO=RCH=CHCSCoA O=RCH=CHCSCoA O=O=RCH2CH2CSCoA O=O=RCHOHCH2CSCoA O=O=RCOCH2CSCoA O=O=RCSCoA+CH3COSCoA O=O=RCH2CH2CSCoA O=O=活活 化：化：消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 氧氧 化：化：每轮循环每轮循环 四个重复步骤：四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：产物：1分子分子乙酰乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子分子NADH+H+1分子分子FADH2 4.脂酸氧化的能量生成脂酸氧

27、化的能量生成 以以18碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例8 轮循环产物：轮循环产物：9分子分子乙酰乙酰CoA8分子分子NADH+H+8分子分子FADH2能量计算：能量计算：生成生成ATP 912+83+82=148 净生成净生成ATP 148 2=1461.不饱和脂酸的氧化不饱和脂酸的氧化 不饱和脂酸不饱和脂酸 氧化氧化 顺顺3-烯酰烯酰CoA顺顺2-烯酰烯酰CoA 反反2-烯酰烯酰CoA 3顺顺-2反烯酰反烯酰CoA 异构酶异构酶 氧化氧化 L(+)-羟脂酰羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰羟脂酰CoA D(-)-羟脂酰羟脂酰CoA 表构酶表构酶H2O（三）脂酸的其他氧化方式（三）脂酸的其他氧

28、化方式 H HH H H H|H H3 3C-(CHC-(CH2 2)7 7-C=C-CH-C=C-CH2 2COCOSCoA HSCoA H3 3C-(CHC-(CH2 2)7 7-CH-CH2 2-C=C-CO-C=C-COSCoASCoA 4 3 2 14 3 2 1|H H 4 3 2 14 3 2 1 异构酶异构酶顺顺3 3-烯酰烯酰CoACoA反反2 2-烯酰烯酰CoACoA2.奇数碳脂酸的氧化奇数碳脂酸的氧化Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸奇数碳脂酸胆固醇侧链胆固醇侧链CH3CH2COCoA 羧化酶羧化酶（ATP、生物素）、生物素）CO2 D-甲基丙二酰甲基丙二酰CoA

29、 L-甲基丙二酰甲基丙二酰CoA 消旋酶消旋酶 变位酶变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素脱氧腺苷钴胺素 琥珀酰琥珀酰CoA TAC 乙酰乙酸乙酰乙酸(acetoacetate)、-羟丁酸羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮、丙酮(acetone)三三者总称为者总称为酮体（酮体（ketone bodies)。代谢定位：代谢定位：生成：生成：肝细胞线粒体肝细胞线粒体利用：利用：肝外组织（心、肾、脑、骨肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体骼肌等）线粒体（四）酮体的生成和利用（四）酮体的生成和利用CO2 CoASH CoASH NAD+NADH+H+-羟丁酸羟丁酸脱氢酶脱氢酶HMGCoA 合酶合

30、酶乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶HMGCoA 裂解酶裂解酶1.酮体的生成酮体的生成 CHCH3 3CSCoA CSCoA=OOCHCH3 3CSCoA CSCoA=OO=OOCHCH3 3CSCoA CSCoA =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA =OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA(乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA)=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA(乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA)=OO=OO=OO=OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA(HMGCoAHMGCo

31、A)CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰CoACoA=OO=OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA(HMGCoAHMGCoA)CHCH3 3OHOH羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰羟羟甲甲基基戊戊二二酸酸单单酰酰CoACoA=OO=OO=OO=OOCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁

32、丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮=OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OO=OO=OO=OO NAD+NADH+H+琥珀酰琥珀酰CoA

33、琥珀酸琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 2.酮体的利用酮体的利用 琥珀酰琥珀酰CoA转硫酶转硫酶（心、肾、脑及骨（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）骼肌的线粒体）乙酰乙酸硫激酶乙酰乙酸硫激酶（肾、心和脑的线（肾、心和脑的线粒体）粒体）CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(-)-羟羟丁丁酸酸羟羟丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙

34、酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸=OO=OO=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA(乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA)=OO=OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA(乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA)=OO=OO=OO=OOCHCH3 3CSCoA CSCoA=OO2CHC

35、H3 3CSCoA CSCoA=OOCHCH3 3CSCoA CSCoA=OO=OO2乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解硫解酶酶（心、肾、脑及（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）骨骼肌线粒体）酮体在肝脏合成酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液，输送到进入血液，输送到肝外组织利用肝外组织利用。肝内生酮肝外用肝内生酮肝外用2乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 酮体的生成和利用的总

36、示意图酮体的生成和利用的总示意图2乙酰乙酰CoA 3.酮体生成的生理意义酮体生成的生理意义(1)(1)酮体是酮体是肝脏输出能源肝脏输出能源的一种形式。的一种形式。(2)酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。管壁。是是脑组织脑组织的重要能源。的重要能源。(3)禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取摄取酮体酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的供脑和红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。过多消耗。(4)长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，长期饥饿和糖尿病时，脂肪动

37、员加强，酮体生成增多。酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为称为酮血症酮血症。尿中有酮体排出，称酮尿症。尿中有酮体排出，称酮尿症。二者统称为二者统称为酮体症酮体症(酮症酮症)。可导致代谢性。可导致代谢性酸中毒，称酸中毒，称酮症酸中毒酮症酸中毒。4.酮体生成的调节酮体生成的调节（1）饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）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

38、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（2）丙二酰丙二酰CoA的调节的调节 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 丙二酰丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰竞争性抑制肉碱脂酰转移酶转移酶 ，抑制脂酰抑制脂酰CoA进入线粒体，进入线粒体，脂酸脂酸氧化减弱，酮体生产减少氧化减弱，酮体生产减少。反之，反之，糖代谢减弱糖代谢减弱，脂酸，脂酸氧化氧化及酮体生成均及酮体生成均加强。加强。三、脂酸的合成代谢三、脂酸的合成代谢组组 织：织：肝肝（主要）（主要）、肾、脑

39、、肺、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织乳腺及脂肪等多种组织 1.合成部位合成部位（一）软脂酸的合成（一）软脂酸的合成亚细胞：亚细胞：胞液：胞液：主要合成主要合成1616碳的软脂酸碳的软脂酸肝线粒体、内质网：肝线粒体、内质网：碳链延长碳链延长乙酰乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+2.合成原料合成原料乙酰乙酰CoA的主要来源的主要来源乙酰乙酰CoA全部在线粒体内产生，通全部在线粒体内产生，通过过柠檬酸柠檬酸-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 Glc（主要）（主要）线线粒粒体体膜膜胞液胞液 线粒体基质

40、线粒体基质 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoA NADPH+H+NADP+苹果酸酶苹果酸酶 CoA ATP AMP PPi ATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 苹果酸苹果酸 CO2CO2NADPH的来源的来源 磷酸戊糖途径（主要来源）磷酸戊糖途径（主要来源）胞液中胞液中苹果酸酶苹果酸酶催化的反应催化的反应 (1)丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的合成的合成 CH3COSCoA+HCO3-+ATP 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶Mn2+、生物素、生物素 HOOC-CH2COSCoA+AD

41、P+Pi丙二酸单酰丙二酸单酰 CoA在胞液中进行在胞液中进行HCO3-+ATPADP+Pi酶酶-生物素生物素酶酶-生物素生物素-CO2丙二酰单酰丙二酰单酰CoA乙酰乙酰CoA3.脂酸合成酶系及反应过程脂酸合成酶系及反应过程机理：机理：关键酶关键酶乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶(acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的是脂酸合成的限速酶限速酶，存在于胞液中，其辅，存在于胞液中，其辅基是基是生物素生物素，Mn2+是其激活剂。是其激活剂。乙酰乙酰CoA羧化酶活性的调节羧化酶活性的调节单体单体(无活性无活性)多聚体多聚体(有活性有活性)柠檬酸柠檬酸长链脂酰长链脂酰CoAH2O 活性活性

42、羧化酶羧化酶无活性无活性羧化酶羧化酶PATPADPAMP活化的活化的 蛋白激酶蛋白激酶Pi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶2A（2）脂酸合成脂酸合成从乙酰从乙酰CoA及丙二酰及丙二酰CoA合成长合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长延长2个碳原子。个碳原子。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。*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（乙酰基转移酶、丙二酰基转移酶、二酰基转移酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰合成酶、酮酮脂酰还原酶、脂酰还原酶、羟脂酰基脱水酶、脂烯羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶）酰还原酶和

43、硫酯酶），聚合在一起构成，聚合在一起构成多酶体系多酶体系。高等动物高等动物7种酶活性都在一条多肽链上，种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。成的二聚体。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，硫醇，是脂酰基载体。是脂酰基载体。转移转移CESHACPSHECH3COSCoACoASH乙酰转移酶乙酰转移酶(AT)CESHACPSCOCH3ECESCOCH3ACPSHECESCOCH3ACPSCOCH2*COOHE*COOH CH2

44、COSCoACoASH 丙二酰转丙二酰转移酶移酶(MT)*软脂酸的合成过程软脂酸的合成过程缩合脱羧缩合脱羧 CESCOCH3ACPSCOCH2*COOHE*CO2合成酶合成酶(CE)CESHACPSCOCH2COCH3E还原、脱水、再还原还原、脱水、再还原CESHACPSCOCH2COCH3ECESHACPSCOCH2CHCH3EOHNADPH+H+NADP+-酮脂酰酮脂酰 还原酶还原酶(KR)脱水酶脱水酶CESHACPSCOC=C-CH3EHHNADPH+H+NADP+烯酰还原酶烯酰还原酶(ER)CESHACPSCOCH2CH2CH3ECESHACPSCO(CH2)13CH2CH3ECH3C

45、H2(CH2)13COOH+CESHACPSHEH2O硫酯酶硫酯酶(TE)再经再经6次循环次循环软脂酸软脂酸经过经过7 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，最终释出软酯酸。CESO=C CH3 ACPSC=O CH2COO-CESO=C CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO-CESO=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 CH

46、2 CH2 CH2 CEACPHS HS+4H+4e-CO2 CESO=C CH2 CH2 CH3 ACPSC=O CH2COO-4H+4e-CO2 4H+4e-CO2（二）脂酸碳链的延长（二）脂酸碳链的延长1.内质网脂酸碳链延长酶系内质网脂酸碳链延长酶系 以以丙二酰丙二酰CoA为二碳单位供体，由为二碳单位供体，由 NADPH+H+供氢经缩合、加氢、脱水、供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加再加氢等一轮反应增加2个碳原子，合成个碳原子，合成过程过程类似软脂酸合成类似软脂酸合成，但脂酰基连在，但脂酰基连在 CoASH 上进行反应，可延长至上进行反应，可延长至24碳，以碳，以18碳硬脂酸为

47、最多。碳硬脂酸为最多。2.线粒体脂酸碳链延长酶系线粒体脂酸碳链延长酶系 以以乙酰乙酰CoA为二碳单位供体，由为二碳单位供体，由 NADPH+H+供氢，过程与供氢，过程与氧化的逆氧化的逆反应反应基本相似，需基本相似，需-烯酰还原酶，一烯酰还原酶，一轮反应增加轮反应增加2个碳原子，可延长至个碳原子，可延长至24碳碳或或26碳，以硬脂酸最多。碳，以硬脂酸最多。（三）不饱和脂酸的合成（三）不饱和脂酸的合成动物：动物：有有4、5、8、9去饱和酶去饱和酶，镶嵌在内，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。系统参与。植物：植物：有有9、12、15 去饱和酶去饱和

48、酶H+NADH NAD+E-FAD E-FADH2 Fe2+Fe3+Fe2+Fe3+油酰油酰CoA+2H2O 硬脂酰硬脂酰CoA+O2 NADH-cytb5 还原酶还原酶去饱和酶去饱和酶 Cytb5 脂肪酸分解代谢与合成代谢的区别脂肪酸分解代谢与合成代谢的区别FA分解分解FA合成合成反应最活跃时期反应最活跃时期 饥饿饥饿 高糖膳食后高糖膳食后刺激激素刺激激素胰岛素胰岛素/胰高血糖素比值胰高血糖素比值胰岛素胰岛素/胰高血糖素比值胰高血糖素比值主要组织定位主要组织定位肌肉、肝脏肌肉、肝脏肝脏为主肝脏为主亚细胞定位亚细胞定位线粒体为主线粒体为主 胞液胞液酰基转运机制酰基转运机制肉碱穿梭肉碱穿梭（胞液

49、到线粒体）（胞液到线粒体）柠檬酸循环柠檬酸循环（线粒体到胞液）（线粒体到胞液）酰基载体酰基载体 HSCoA 酰基载体蛋白区酰基载体蛋白区 HSCoA 氧化还原辅因子氧化还原辅因子 FAD、NAD+NADPH底物底物/产物产物脂酰脂酰CoA/乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoA/脂酰脂酰CoA 关键酶关键酶肉碱酯酰转移酶肉碱酯酰转移酶 乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶 激活剂激活剂 饥饿、高脂低糖膳食饥饿、高脂低糖膳食柠檬酸、异柠檬酸、胰岛素、高柠檬酸、异柠檬酸、胰岛素、高糖低脂膳食糖低脂膳食抑制剂抑制剂 丙二酰丙二酰CoA、胰岛素、饱、胰岛素、饱食食长链脂酰长链脂酰CoA、胰高血糖素、肾、胰高血糖素、肾上腺

50、素、高脂低糖膳食上腺素、高脂低糖膳食1.代谢物的调节作用代谢物的调节作用 乙酰乙酰CoA羧化酶的别构调节物羧化酶的别构调节物 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 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸激活剂：柠檬酸、异柠檬酸（四）脂酸合成的调节（四）脂酸合成的调节进食糖进食糖糖代谢糖代谢NADPH+乙酰乙酰CoA+ATP合成脂肪有关合成脂肪有关的酶的活性的酶的活性异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶()柠檬酸、异柠檬酸柠檬酸、异柠檬酸(+)乙酰乙酰CoA 羧化酶羧化酶柠檬酸裂解柠檬酸裂解脂酸合成脂酸合成透出线粒体透出线粒体柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA饥饿、糖供应不足饥饿、糖供应不足