比较脂肪酸氧化与合成

第十章脂质代谢•脂质的消化（酶水解）、吸收及转运•脂肪的分解代谢（脂肪酸的氧化、酮体生成与利用）•脂肪的合成代谢•磷脂代谢•胆固醇代谢•教材第11、15章本章内容糖脂类脂磷脂脂质胆固醇及其酯磷酸甘油酯鞘磷脂脑苷脂神经节苷脂脂肪（甘油三酯）鞘脂①供能贮能（脂肪38.9千焦/克,糖17.2千焦/克,蛋白质23.4千焦/克)。②构成生物膜；活性脂类。③协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。④保护和保温作用。脂类物质的生理功用：第一节脂质的消化、吸收和转运一、消化1、脂肪在胃内经机械搅动，形成油水乳状物质（食物糜）（胃脂肪酶）。2、小肠腔内，胆汁酸盐的乳化作用使脂肪分散成细小微滴。3、脂肪酶（胰腺）进行脂解作用。•胆汁酸盐作用（甘氨胆酸、牛磺胆酸）：（1）乳化脂肪（2）激活脂肪酶（3）促进脂类转运吸收脂肪酶的脂解作用：（1）三脂酰甘油脂肪酶：专一水解甘油三酯C1，C3酯键，生成2分子脂肪酸和1分子2-单酰甘油。（2）胆固醇酯酶：胆固醇酯水解生成胆固醇和脂肪酸（3）磷脂酶A2：磷脂水解生成溶血磷脂和脂肪酸。CH2OCOR1CHOCOR2CH2O—P—O—X磷脂酶A1（B1)磷脂酶A2（B2)磷脂酶C磷脂酶D二、吸收脂解产物与胆汁酸盐形成混合微团（5nm，极性），被小肠粘膜细胞吸收。脂肪的吸收：（1）完全水解：甘油→直接吸收脂肪酸+胆汁酸盐→复合物→吸收→脂肪酸重新合成脂类（2）部分水解：二酰甘油+单酰甘油→三酰甘油→淋巴系统→血液循环（3）未消化：三酰甘油→乳糜微粒→淋巴系统→血液循环胆固醇的吸收需脂蛋白，也可与脂肪酸结合成胆固醇酯被吸收。三、转运脂类物质与载脂蛋白结合成血浆脂蛋白通过血液循环转运至肌肉、脂肪组织等，在靶组织细胞外经脂蛋白脂酶水解后利用。四、储存动物储存脂肪的组织主要为皮下组织、腹腔大网膜、肠系膜、结缔组织等，主要是油酸、软脂酸、硬脂酸组成的三酰甘油。植物特别是油料作物多含中性脂，磷脂。血脂贮存脂肪（激素调节）肝脂（转变、加工）食物糖类生酮氨基酸组织脂氧化酮体氧化磷脂CO2、H2O、ATP第二节脂肪的分解代谢1、定义：贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸和甘油，供给全身各组织细胞摄取利用的过程。一、脂肪动员★HSL主要受共价修饰调节。促脂解激素：肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等抗脂解激素：胰岛素、前列腺素E2、过程：•甘油不被脂肪细胞利用，经血液输送到肝脏进行代谢。二、甘油代谢CH2OHCHOHCH2OHATPADPCH2OPO3-CHOHCH2OH2CH2OPO3-CCH2OHO2甘油激酶磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH+H+甘油3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛→氧化或糖异生三、脂肪酸的氧化(p388)1、部位：肝脏、肌肉（主要），胞液（活化）+线粒体（-氧化）2、过程：四个阶段脂肪酸的活化：耗能2ATPRCH2CH2CH2COOH+ATPRCH2CH2CH2COAMP+PPi脂酰CoA合成酶RCH2CH2CH2COAMP＋CoASHRCH2CH2CH2COSCoA+AMP脂酰CoA转运入线粒体：限速步骤载体：肉碱(3-羟基-4-三甲基氨基丁酸)HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3限速酶：肉碱脂酰基转移酶Ⅰ（受丙二酰－CoA的抑制）*•脂酰CoA在线粒体基质中进行氧化分解，氧化部位从-C开始，经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，产生1分子乙酰CoA和比原来减少了2个碳的新的脂酰CoA。如此反复进行，直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA。脂肪酸的-氧化过程脱氢RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA反式,-烯脂酰CoA水化再脱氢硫解RCH2CCHHCOSCoARCH2CHCHCOSCoAOHH2O烯脂酰CoA水合酶,-烯脂酰CoAL(+)--羟脂酰CoA2RCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+-羟脂酰CoA-酮脂酰CoA羟脂酰CoA脱氢酶22RCH2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶21.5ATP2.5ATP10ATP乙酰CoA的彻底氧化TCAH2O+CO2.能量脂肪酸-氧化氧化的产能计算：以软脂酸(16C)为例，7次-氧化，8乙酰CoAC15H31CO～SCoA+7CoA-SH+7FAD+7NAD++7H2O8CH3CO～SCoA+7FADH2+7NADH+7H+7FADH2X1.5ATP7NADH+H+X2.5ATP108ATP-2ATP=106ATP8乙酰CoAX10ATP（活化）•任一偶数碳原子的长链脂肪酸净生成的ATP数目可按下式计算:碳原子数碳原子数ATP净生成数=-1×４+×1０-222①脂肪酸氧化前必须活化为脂酰CoA，仅需活化一次，消耗2ATP；②β-氧化过程在线粒体基质内进行，需肉碱携带；③β-氧化为循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆，需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；④每循环一次，两次脱氢生成一分子FADH2，一分子NADH，进入电子传递链产生4ATP；⑤每一次β-氧化产生一分子乙酰CoA，进入TCA循环产生10ATP。3、脂肪酸氧化的特点：4、不饱和脂肪酸的氧化（1）单不饱和脂肪酸氧化(P390图11－7）附加一个异构酶，少一次脱氢（FAD）顺-3-烯脂酰CoA→反-2-烯脂酰CoA（2）多不饱和脂肪酸氧化(P391图11－8)附加异构酶和还原酶多一个不饱和双键少生成1.5个ATP。5、奇数脂肪酸的氧化（p392）奇数脂肪酸→β氧化→乙酰CoA+丙酰CoA羧化酶（生物素）变位酶（VB12）丙酰CoA→L-甲基丙二酸单酰CoA→琥珀酰CoA•-氧化：在动物体中，C10或C11脂肪酸的碳链末端碳原子（-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接进入三羧酸循环。如：海洋浮游细菌经-氧化将烃类有机物转变为可溶性脂肪酸再降解，起到清除海洋石油污染的作用。•-氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的-碳被氧化成羟基，生成-羟基酸。-羟基酸可进一步氧化、脱羧转变成少一个碳原子的脂肪酸。意义：以游离脂肪酸为底物，不必活化。对降解支链脂肪酸、奇数脂肪酸或长链脂肪酸（C22、C24）有作用。6、脂肪酸的其它氧化方式(p392)•脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。CH3COCH2COOH乙酰乙酸（30%）CH3CH(OH)CH2COOHβ-羟丁酸（70%）CH3COCH3丙酮四、酮体(ketonebody)的生成及利用：•主要在肝脏的线粒体中生成，合成原料为乙酰CoA，HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。1．酮体的生成：p393乙酰乙酰硫解酶(1)两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。2CH3CO～CoACH3COCH2CO～CoA+HSCoA(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。CH3COCH2CO～CoA+CH3CO～CoAHOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO～SCoA+HSCoAHMG-CoA合酶*(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO～SCoACH3COCH2COOH+CH3CO～CoAHMG-CoA裂解酶(4)乙酰乙酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为β-羟丁酸。CH3COCH2COOH+NADH+H+CH3CH(OH)CH2COOH+NAD+(5)乙酰乙酸也可自发脱羧生成丙酮。CH3COCH2COOHCH3COCH3+CO2β-羟丁酸脱氢酶肝外组织线粒体，琥珀酰CoA转硫酶和乙酰乙酸硫激酶。β-羟丁酸NAD+NADH+H+HSCoA+ATP乙酰乙酸琥珀酰CoA乙酰乙酸硫激酶琥珀酰CoA转硫酶AMP+PPi乙酰乙酰CoA琥珀酸硫解酶2×乙酰CoA三羧酸循环β-羟丁酸脱氢酶心肾脑骨骼肌心肾脑2．酮体的利用：p394(1)在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；(2)在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。•当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成20分子ATP，β-羟丁酸可净生成22.5分子ATP；而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成18分子ATP，β-羟丁酸可净生成20.5分子ATP。3．酮体生成及利用的生理意义：•肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。第三节脂肪的合成代谢脂酰CoA+-磷酸甘油脂肪脂肪酸•原料乙酰CoA（线粒体）。•合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化。一、脂肪酸的合成：•柠檬酸-丙酮酸循环（穿梭作用）•将线粒体内生成的乙酰CoA运至胞液。1．乙酰CoA转运出线粒体：转运1分子乙酰CoA消耗2分子ATP，产生1分子NADPH。柠檬酸合酶苹果酸苹果酸脱氢酶NAD+NADH+H++Pi*2．丙二酸单酰CoA的合成：活化•脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。•在低等生物中，脂肪酸合酶复合体是一种由1分子脂酰基载体蛋白（ACP，p397）和7种酶单体所构成的多酶体系；但在高等动物中，则是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一ACP结构域。3．脂肪酸合成循环：ACP：酰基载体蛋白（acylcarrierprotein)辅基：磷酸泛酰巯基乙胺，以磷酸基团与ACP的Ser以磷脂键相连，另一端-SH与脂酰基形成硫酯键。将合成中间物从一个酶转移到另一个酶活性位置。真核生物脂肪酸合酶复合体乙酰-CoA-ACP转酰酶丙二酰-CoA-ACP转酰酶β-酮酰-ACP合酶β-酮酰-ACP还原酶β-羟酰-ACP脱水酶烯酰-ACP还原酶软脂酰-ACP硫酯酶乙酰CoA转酰酶β-酮酰合酶β-羟酰脱水酶丙二酰CoA转酰酶β酮酰还原酶烯酰还原酶长链脂肪酰硫酯酶HS-ACP（1）转酰基作用：(启动）乙酰CoA+ACP-SH乙酰ACP+CoASH丙二酰CoA+ACP-SH丙二酰ACP+CoASH（2）缩合反应：乙酰ACP+丙二酰ACP乙酰乙酰ACP+CO2（β-酮脂酰ACP）合成过程：p399图11－14（3）还原反应：乙酰乙酰ACP+NADPHD-β-羟丁酰ACP+NADP+（β-羟脂酰ACP）（4）脱水反应：β-羟丁酰ACP反式丁烯酰ACP+H2O（α，β-烯脂酰ACP）（5）还原反应：αβ-丁烯酰ACP+NADPH丁酰ACP+NADP+（脂酰ACP）脂肪酸合成循环3323456经7次循环后最终产物是16碳的软脂酰ACP，在硫解酶催化下形成软脂酸。①合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；②在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；③合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）；④NADPH来源：磷酸戊糖途径提供6分子；柠檬酸穿梭转运8分子乙酰CoA产生8NADPH。⑤软脂酰CoA对脂肪酸合成有反馈抑制作用。4、脂肪酸合成特点：比较脂肪酸氧化与合成：（p400表11-3）细胞定位酰基载体二碳片段参入或断裂的形式电子供体或受体β-羟脂酰中间物立体异构物对HCO3-和柠檬酸的需求转运机制酶系能量变化.延长:部位:肝(内质网、线粒体)A、内质网酶系：类似软脂酸的合成碳原子受体为软脂酰CoA，以丙二酰CoA为二碳单位的供给体，由NADPH+H+供氢,每次增加两个碳原子，反复进行可使碳链逐步延长达24C。B、线粒体酶系：类似-氧化的逆过程碳原子受体为软脂酰CoA，以乙酰CoA为二碳单位的供给体。.缩短：一氧化5．脂肪酸碳链延长与缩短：在饱和脂肪酸