生物化學第28章脂肪酸的分解代謝.ppt

1、第28章脂肪酸分解代謝，1。脂質消化、吸收和轉移。脂肪酸氧化3。不飽和脂肪酸氧化4。酮體5。磷脂代謝。鞘脂代謝7。甾醇代謝。脂肪酸代謝調節(jié)，脂質定義。脂類，也稱為類脂或類脂，是一種水溶性低但高的物質。對于大多數(shù)類脂來說，它們的化學本質是由脂肪酸和醇及其衍生物形成的酯。參與脂質組成的大多數(shù)脂肪酸是具有多于4個碳原子的長鏈單羧酸，并且醇的組分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和甾醇。1.簡單脂質簡單脂質是由脂肪酸和醇形成的酯，包括甘油三酯和蠟，而蠟是由長鏈脂肪酸和長鏈醇或甾醇形成的酯。2.復合脂質復合脂質包括磷脂和糖脂。3.衍生的脂質脂肪酸、高級醇、脂肪醛、脂肪胺和碳氫化合物；甾醇、膽酸、強心苷、性激素

2、、腎上腺皮質激素、萜烯等，一些天然存在的脂肪酸，高等生物對脂肪的需求，脊椎動物從食物中獲取脂肪，動員脂肪組織中儲存的脂肪，并將食物中過量的碳水化合物轉化為肝臟中的脂肪并將其轉運到其他組織。對某些器官來說，三酰甘油提供了一半以上的能量需求，尤其是在肝臟、心臟和靜止骨骼肌中。在冬眠動物和候鳥中，儲存的脂肪實際上是唯一的能量來源。維管植物在種子發(fā)芽時動員儲存的脂肪，但在其他時候不依靠脂肪提供能量。1.脂類的消化、吸收和傳遞。甘油三酯約占人類膳食脂肪的90%，是代謝能量的主要儲存形式。脂肪可以被完全氧化成二氧化碳和H2O。與葡萄糖相比，脂肪分子中的大多數(shù)碳原子處于較低的氧化狀態(tài)，因此脂肪氧化代謝產生的

3、能量比同等重量的糖和蛋白質高2倍以上。甘油三酯的結構，1軟脂肪酸2，3二?；视彤斎N脂肪酸都是相同的脂肪酸時，稱為簡單甘油三酯，當三種脂肪酸中至少有一種不同時，稱為混合甘油三酯。各種脂肪酸的名稱和結構如P 83表2-2所示，甘油三酯(甘油三酯)，脂肪酸結構與熔點的關系，棕櫚酸，不飽和脂肪酸的順反結構，棕櫚酸，硬脂酸，亞油酸-亞麻酸花生四烯酸，食物成分中所含的能量，H=U PV H=U PV=Qp(恒壓反應熱)，脂肪乳化，為了快速消化，必須盡可能增加脂質-水界面的面積。人體攝入的脂肪在肝臟分泌的膽鹽和磷脂酰膽堿的作用下，通過小腸蠕動被乳化，大大增加了脂質水的界面面積，促進了脂肪的消化和吸收。膽

4、汁酸、膽酸、甘氨膽酸、牛磺膽酸和用于消化脂肪的酶的結構包括由胃分泌的胃脂肪酶和由胰腺分泌的胰脂肪酶，它們可以水解甘油三酯的脂肪酸。胰脂肪酶和一種叫做共脂肪酶的小蛋白質一起存在于脂質-水界面。胰脂肪酶催化1和3位的脂肪酸水解產生2-單酰基甘油。酯酶也存在于胰液中，對單?；视汀⒛懝檀减ズ途S生素A酯的水解進行催化。此外，胰腺還分泌磷脂酶，對磷脂的兩個酰基水解進行催化。脂肪消化和吸收，脂肪消化的產物脂肪酸和2-單酰基甘油被小腸上皮粘膜細胞吸收，然后轉化為三?；视?，然后與蛋白質一起包裝成乳糜顆粒，乳糜顆粒被釋放到淋巴管中，然后進入血液并運輸?shù)郊∪夂椭窘M織。短和中等長度的脂肪酸被吸收到門靜脈血液中，

5、并直接輸送到肝臟。脂肪消化和吸收圖，脂肪酸和單酯?；视驮诩毎兄匦潞铣筛视腿?，乳糜顆粒，乳糜顆粒的結構，載脂蛋白，膽固醇，磷脂，三?；视秃湍懝檀减?，脂肪消化和吸收，在脂肪組織和骨骼肌毛細血管中，細胞外脂蛋白脂肪酶被載脂蛋白apoC-激活，其催化甘油三酯水解為脂肪酸和甘油，并且產生的脂肪酸被目標組織的細胞吸收。在肌肉中，脂肪酸被氧化提供能量；在脂肪組織中，它們被合成為三酰甘油，并被這些組織儲存和吸收。甘油被運輸?shù)礁闻K和腎臟，轉化為磷酸二羥丙酮(脫氫反應)，并進入糖酵解途徑。隨著脂肪的消化和吸收，除去了大部分三酰甘油的乳糜微粒仍然含有膽固醇和載脂蛋白，它們隨血液被輸送到肝臟，通過載脂蛋白受體

6、被吞進肝細胞，并釋放出膽固醇，殘余物在溶酶體中被降解。甘油三酯或者被氧化供能，或者被用作酮體合成的前體。當食物提供的脂肪酸超過當時氧化能量供應和酮體合成的要求時，肝臟將它們轉化為三酰甘油，三酰甘油與特定的載脂蛋白組裝形成VLDL，VLDL通過血液運輸?shù)街窘M織儲存。脂肪的動員，中性脂質以脂滴的形式儲存在脂肪細胞(以及合成甾醇的腎上腺皮質、卵巢和睪丸細胞)中。脂滴的結構是基于甾醇和三酰甘油，外面包裹著一層磷脂。脂滴的表面也覆蓋有磷脂(油滴包覆蛋白，磷脂)。脂滴周蛋白可以防止脂滴過早移動。當需要代謝能量的激素信號到達時，儲存在脂肪組織中的甘油三酯被動員起來，并作為燃料輸送到所需的組織(骨骼肌、心臟

7、和腎皮質)。隨著脂肪的動員，腎上腺素和胰高血糖素通過細胞膜上的受體、G蛋白、腺苷酸環(huán)化酶和蛋白激酶A途徑磷酸化脂滴蛋白和激素敏感型脂肪酶，磷酸化脂滴蛋白使磷酸化的脂肪酶移動到脂滴表面，催化甘油三酯水解為游離脂肪酸和甘油。磷酸化后，激素敏感脂肪酶的活性提高了1-2倍，在磷酸化的脂質周蛋白的作用下，活性提高了50倍。缺乏脂滴基因的細胞對環(huán)磷酸腺苷濃度的增加無反應，激素敏感脂肪酶不能與脂滴結合。動員脂肪酸的運輸，脂肪細胞中的脂肪酸進入血液，并與白蛋白非共價結合進行運輸。白蛋白的分子量為66，000，約占血清總蛋白的50%，每個白蛋白單體分子結合多達10個脂肪酸分子。通過與可溶性血清白蛋白結合，水不溶

8、性脂肪酸可以通過血液運輸。到達目標組織后，脂肪酸從白蛋白中解離出來，進入目標細胞進行氧化和供能。脂肪動員圖，豚鼠脂肪細胞的橫切，脂肪細胞的掃描電子顯微鏡照片，擬南芥子葉的橫切，蛋白質體、油體和脂質的運輸形式，簡單的、未酯化的脂肪酸與血清白蛋白和血漿中的其它蛋白質結合進行運輸。磷脂、甘油三酯、膽固醇和膽固醇酯以脂蛋白的形式運輸。脂蛋白與特定的受體和酶相互作用，在身體的不同部位被吸收和利用。大多數(shù)蛋白質的脂蛋白密度為1.31.4克/毫升，脂肪為0.8克/毫升。脂蛋白的密度取決于蛋白質與脂質的比例。蛋白質的比例越高，密度就越高。主要的人血漿脂蛋白的組成和性質，以及一些書將低密度脂蛋白和高密度脂蛋白結

9、合成密度范圍從1.006到1.063的低密度脂蛋白。人血漿脂蛋白中的載脂蛋白，LCAT:卵磷脂膽固醇?；D移酶，人血漿脂蛋白中的載脂蛋白(續(xù))，各種脂蛋白的大小，主要人血漿脂蛋白的組成和性質，VLDL的形成位置和功能，VLDL主要形成于肝的內質網，少量形成于腸。VLDL在靶位點被脂蛋白脂酶水解和利用。極低密度脂蛋白逐漸轉化為低密度脂蛋白和高密度脂蛋白，低密度脂蛋白返回肝臟進行再加工，或者膽固醇被轉運到脂肪組織和腎上腺。低密度脂蛋白似乎是膽固醇和膽固醇酯的主要運輸形式，而乳糜微粒的主要任務是運輸甘油三酯。低密度脂蛋白被受體ACAT:酰基輔酶A:膽固醇?；D移酶、細胞表面低密度脂蛋白受體的結構以及

10、低密度脂蛋白受體的缺陷所吞噬，從而導致高膽固醇血癥、高密度脂蛋白的形成部位和功能。當高密度脂蛋白剛在肝臟和小腸中形成時，它的體積很小，富含蛋白質顆粒，含有少量膽固醇，不含膽固醇酯。它含有卵磷脂膽固醇?；D移酶(LCAT)，催化膽固醇酯的形成。存在于初級高密度脂蛋白表面的LCAT將乳糜微粒和極低密度脂蛋白殘余物中的膽固醇和卵磷脂轉化為膽固醇酯，并形成核心，使碟形初級高密度脂蛋白轉化為成熟的球形高密度脂蛋白顆粒。這種富含膽固醇的脂蛋白返回肝臟并去除膽固醇，其中一些轉化為膽酸鹽。高密度脂蛋白可以通過受體介導的內吞作用被肝細胞吸收，但一些高密度脂蛋白膽固醇通過另一種機制被導入其他組織。高密度脂蛋白可與

11、肝臟和腎上腺等類固醇生成組織的質膜受體蛋白結合。這些受體并不介導細胞內吞作用，而是將高密度脂蛋白中的膽固醇和其他脂質部分選擇性地轉運到細胞中。耗盡的高密度脂蛋白隨后分解到血液中并再循環(huán)，從乳糜微粒和極低密度脂蛋白殘留物中吸收脂類。高密度脂蛋白的形成部位和功能，耗盡的高密度脂蛋白還可以吸收儲存在肝外組織中的膽固醇并將其攜帶至肝臟，從而導致膽固醇轉運途徑的逆轉。逆向運輸?shù)囊环N方式是新生的高密度脂蛋白與高膽固醇細胞的鍶鉍受體相互作用，觸發(fā)膽固醇從細胞表面向高密度脂蛋白的被動運動，然后將其帶回肝臟。第二種方式是，高密度脂蛋白的貧載脂蛋白與富含膽固醇細胞的活性轉運蛋白(ABC1)相互作用，高密度脂蛋白被

12、內吞作用吸收，負載的膽固醇被再次分泌并轉運到肝臟。脂蛋白的循環(huán)、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白與心血管疾病的關系以及高密度脂蛋白和低密度脂蛋白的相對量對于膽固醇在體內的去向和動脈斑塊的形成很重要。高密度脂蛋白可降低心血管疾病的風險，而高密度脂蛋白可增加冠狀動脈和心血管疾病的風險。脂蛋白的形成和分泌，脂肪酸的氧化、活化和分解發(fā)生在原核生物的胞質溶膠和真核生物的線粒體基質中。脂肪酸在進入線粒體之前必須與CoA形成?；鵦oa，這一反應由?；鵆oA合成酶催化。RCOOH ATP HS-CoA RCO-S-CoA AMP PP i無機焦磷酸酶2Pi，?；鵆oA的合成過程，?；鵆oA合成酶，?；鵆oA合成酶，

13、進入線粒體的脂肪酸，短鏈或中鏈(少于10個碳原子)?；鵆oA可以通過滲透容易地穿過線粒體內膜，但長鏈酰基CoA需要特殊的機制才能進入線粒體。這個過程需要三種不同的酶。肉毒堿脂肪?；D移酶肉毒堿脂肪酸和肉毒堿結合到線粒體基質中，肉毒堿脂肪酸和肉毒堿結合到線粒體基質中，脂肪?；舛緣A在外膜或膜間空間形成后，通過在內膜中的轉運體促進擴散而進入基質中。在基質中，?；D移到線粒體輔酶a，釋放肉堿通過相同的轉運體返回膜間空間。Knoop的一個重要發(fā)現(xiàn)，Knoop發(fā)現(xiàn)在研究脂肪酸的降解時(1904)，用苯基示蹤劑將偶數(shù)編號的脂肪酸己酸喂給狗，并且尿液分析的結果顯示苯基以苯基乙酰基-N-甘氨酸的形式出現(xiàn)；用奇

14、數(shù)個碳原子的脂肪酸戊酸進行同樣的實驗，得到苯甲?；?N-甘氨酸。他由此推斷，脂肪酸的氧化會一次降解下一個2個碳單位的片段。Knoop的苯基標記脂肪酸降解實驗，脂肪酸氧化途徑，脂肪酸氧化總反應式，棕櫚酰CoA 7FAD 7CoA 7NAD 7H2O 8乙酰CoA 7FADH2 7NADH 7H，以16碳棕櫚酸為例，線粒體中脂肪酸的完全氧化主要有三個步驟，即存在于線粒體基質中的棕櫚酰CoA脫氫酶和棕櫚酰CoA脫氫酶，催化短鏈的有三種：脂肪酸脫氫酶和脂肪酸脫氫酶。脫氫反應的產物FADH2的一對電子首先被轉移到電子轉移黃素蛋白(ETF)，然后在ETF:泛醌氧化還原酶的催化下，電子被轉移到泛醌，并進入呼

15、吸電子轉移鏈。脂肪酸CoA氧化產生的FADH2的電子轉移，脂肪酸氧化的總能量，以棕櫚酸為例，一分子棕櫚酸被氧化產生8個乙酰CoA、7個NADH、7個FADH2，每個乙酰CoA通過檸檬酸循環(huán)產生3個NADH和1個FADH2，總共一個GTP(三磷酸腺苷)NADH 38 7=31 FADH2 18 7=15 GTP 18=8三磷酸腺苷312.5 151.5 8=77.5 22.5 8=100以棕櫚酸為例，這108個三磷酸腺苷減去棕櫚酸活化過程中消耗的兩個高能鍵，實際上產生106。106個三磷酸腺苷的儲能為10630.54=3237千焦，棕櫚酸釋放的自由能為9790千焦，能量轉化率為323797901

16、00%=33%。植物過氧化物酶乙醛酸循環(huán)中的氧化、動物線粒體中的氧化和奇數(shù)脂肪酸的氧化。大多數(shù)哺乳動物組織中奇數(shù)編號的脂肪酸很少，但在反芻動物中，奇數(shù)編號的脂肪酸的氧化提供了它們所需能量的25%。奇數(shù)碳原子的直鏈脂肪酸可以通過正常氧化生成幾個乙酰輔酶a和一個丙酰輔酶a，丙酰輔酶a也是蛋氨酸、纈氨酸和異亮氨酸的降解產物。奇數(shù)碳脂肪酸的氧化、依賴于生物素的羧化、檸檬酸循環(huán)、甲基丙二酰CoA變位酶的作用機制、5-脫氧腺苷鈷胺Vit B12、單不飽和脂肪酸的氧化、水合、脫氫、硫解、循環(huán)、三重氧化、?；鵆oA異構酶、雙鍵位置的改變、從順式到反式的構型改變、多不飽和脂肪酸的氧化、三重氧化、三重氧化、多不飽和脂肪酸的氧化、將4個順式雙鍵和2個反