28 脂肪酸的分解代谢

null第28章　脂肪酸的分解代谢第28章　脂肪酸的分解代谢 1.脂肪的氧化分解 2.脂肪酸的合成 3.磷脂的代谢 4.胆固醇的代谢 5.脂蛋白 6.脂类代谢紊乱引发的病症第一节 概述第一节 概述脂类主要包括甘油三酯（脂肪）、磷脂和类固醇等。脂类代谢是指在生物体细胞内上述各类物质的生物合成和分解过程。null脂类代谢对于生命活动具有重要意义脂肪在动物体内和植物种子及果实中大量存储。脂肪在氧化时可以比其他能源物质提供更多的能量。 磷脂是生物膜的主要组成成分。由于是兼性分子，构成膜外面亲水，内面疏水的特性，使得细胞内环境得以相对稳定。 3．许多类脂及其衍生物有重要的生理作用。如固醇类激素、维生素D及胆汁酸等，磷酸肌醇有细胞内信使的作用，前列腺素有各种生理效应，而糖脂与细胞的识别和免疫方面有着密切的关系。 4.人类的某些疾病如动脉粥样硬化、脂肪肝和酮尿症等都与脂类代谢紊乱有关。 一.脂肪酸的结构一.脂肪酸的结构脂肪酸有一长的烃链，其一端为羧基。绝大多数的脂肪酸有着偶数的碳原子，而且不具侧链。饱和脂肪酸在其碳－碳原子这间没有双键。但单或多－不饱和则有一个或多个双键。1.脂肪酸的结构几种重要的脂肪酸结构式几种重要的脂肪酸结构式常见的脂肪酸的名及分子式常见的脂肪酸的名及分子式第二节、脂肪的分解代谢第二节、脂肪的分解代谢脂肪（甘油三脂）的分解是经过脂肪酶催化。组织中有三种脂肪酶，一步步地把甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。这三种酶是脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、单脂酰甘油单酯脂肪酶。其水解的如下：一.甘油三脂的水解甘油三脂的水解甘油三脂的水解二.甘油的代谢二.甘油的代谢甘油经血液输送到肝脏后，在ATP存在下，由甘油激酶催化，转变成3-磷酸甘油。这是一个不可逆反应过程。 3-磷酸甘油在磷酸甘油脱氢酶（含辅酶NAD+）作用下，脱氢形成磷酸二羟丙酮。三．脂肪酸的分解代谢三．脂肪酸的分解代谢1. -氧化 氧化, 水合, 氧化, 断裂 2. TCA循环 3.电子传递与氧化磷酸化 (p235)1. 脂肪酸的活化1. 脂肪酸的活化脂肪酸进入细胞后，首先在线粒体外或胞浆中被活化，形成脂酰CoA，然后进入线粒体进行氧化。 在脂酰CoA合成酶催化下，由ATP提供能量，将脂肪酸转变成脂酰CoA： 脂酰腺苷酸2.脂酰CoA转运入线粒体2.脂酰CoA转运入线粒体催化脂酰CoA氧化分解的酶存在于线粒体的基质中，所以脂酰CoA必须通过线粒体内膜进入基质中才能进行氧化分解。 脂酰CoA需要借助一种特殊的载体肉碱(L- 羟基-y-三甲铵基丁酸)才能转运到线粒体内。脂酰CoA在肉碱脂酰转移酶催化下，与肉碱反应，产生脂酰肉碱，然后通过线粒体内膜。脂酰肉碱在线粒体内膜的移位酶帮助下穿过内膜，并与线粒体基质中的CoA作用，重新生成脂酰CoA, 释放出肉碱。肉碱再在移位酶帮助下，回到线粒体外的细胞质中。脂肪酸跨线粒体内膜的转运脂肪酸跨线粒体内膜的转运（一）脂肪酸的-氧化（一）脂肪酸的-氧化脂肪酸的-氧化的假说： Franz Knoop　将不同长短的直链脂肪酸的甲基－碳原子与体内不被氧化的苯基连接并喂狗，然后检查尿中的最终产物。结果如下： nullnull脂肪酸的-氧化作用是指脂肪酸在氧化分解时，碳链的断裂发生在脂肪酸的-位，即氧化是从羧基端-位碳原子开始的，每一次氧化切除一个2碳片段。脂肪酸的-氧化是含偶数碳原子或奇数碳原子饱和脂肪酸的主要分解方式。 脂肪酸的-氧化在线粒体中进行，脂肪酸的-氧化3. -氧化的反应过程3. -氧化的反应过程脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解。每进行一次-氧化，需要经过脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，同时释放出1分子乙酰CoA。反应产物是比原来的脂酰CoA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。 氧化氧化脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下，在-和-碳原子上各脱去一个氢原子，生成反式,-烯脂酰CoA，氢受体是FAD。 水化水化在烯脂酰CoA水化酶催化下，,-烯脂酰CoA水化，生成L(+)--羟脂酰CoA。 氧化氧化L－-羟脂酰CoA在L－-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱氢生成-酮脂酰CoA。反应的氢受体为NAD+。此脱氢酶具有立体专一性，只催化L(+)--羟脂酰CoA的脱氢。 羟硫解硫解在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA与CoA作用，生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。少了两个碳原子的脂酰CoA ，可以重复上述反应过程，一直到完全分解成乙酰CoA。脂肪酸通过-氧化生成的乙酰CoA，一部分用来合成新的脂肪酸和其它生物分子，大部分则进入三羧酸循环完全氧化。 B氧化B氧化4.-氧化产物的去向4.-氧化产物的去向FADH2，NADH乙酰COA进入TCA循环，彻底的降解参与其它代谢进入乙醛酸循环　　琥珀酸　　糖异生脂肪合成酮体、帖类、固醇类物质合成5.脂肪酸-氧化产生的能量5.脂肪酸-氧化产生的能量脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子FADH2和1分子NADH。软脂酸完全氧化的反应式为： C16H31CO~SCoA + 7 CoA-SH + 7 FAD + NAD+ +7 H2O 8 CH3CO~SCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+ 按照一个NADH产生2.5个ATP，1个FADH2产生1.5个ATP, 1个乙酰CoA完全氧化产生10个ATP计算，1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生108个ATP。 由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键的能量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个ATP），因此，1分子软脂酸完全氧化净生成 108 – 2 = 106 个ATP。（二）不饱和脂肪酸的氧化（二）不饱和脂肪酸的氧化1.不饱和脂肪酸一样循-氧化进行降解 2.氧化至双键处需“烯酯酰CoA异构酶”将顺式烯酯酰CoA转化成反式烯酯酯CoA，多不饱和酸氧化（产生烯酸），还需“2,4-二烯酯酰CoA酶还原酶 3.继续氧化油酸（18：1）的氧化油酸（18：1）的氧化亚油酸（18：2）的氧化亚油酸（18：2）的氧化（三）含奇数碳脂肪酸的氧化（三）含奇数碳脂肪酸的氧化1.循-氧化进行降解 2.产物除了已酰COA，还有丙酰COA丙酰COA的去向丙酰COA的去向1.转化成琥珀酰COA进入三羧酸循环null2.通过－羧丙酸支路进行，形成已酰辅酶A进入三羧酸循环6.脂肪酸的其它氧化方式6.脂肪酸的其它氧化方式-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。 -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。-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。四. 酮体的代谢四. 酮体的代谢当来自-氧化的乙酰COA不能及时彻底氧化时，过量的乙酰COA转化成乙酰乙酸及D--羟丁酸。 D--羟丁酸、乙酰乙酸及它的非酶分解产物丙酮合在一起称为酮体。1.酮体的合成途径1.酮体的合成途径（1）二分子乙酰辅酶A经硫解酶催化生　　　　成乙酰乙酰辅酶A硫解酶（2） －羟基－－甲基戊二酰COA　　　（HMG COA）的形成（2） －羟基－－甲基戊二酰COA　　　（HMG COA）的形成HMG COA合成酶（3） －羟基－´－甲基戊二酰COA裂解（3） －羟基－´－甲基戊二酰COA裂解－－裂解酶（4）乙酰乙酸在D--羟丁酸脱氢　　酶催化下生成D--羟丁酸（4）乙酰乙酸在D--羟丁酸脱氢　　酶催化下生成D--羟丁酸乙酰乙酸和D--羟丁酸主要在肝脏中生成，它并不只是生理上价值小的降解产物，它们被某些组织例如心肌和肾脏皮质（kidney cortex)作为能源比葡萄糖更为优先。尽管葡萄糖是脑的主要燃料，但饥饿或糖尿病时这个器官能够转变为优先利用乙酰乙酸。（5）丙酮的生成（5）丙酮的生成乙酰乙酸脱羧酶患糖尿病时，乙酰乙酸形成速度大于分解。因此若糖尿病患者不加治疗时，他们血液中会出现大量酮体，常可以在他们的呼吸中闻到一种甜味。null2.酮体的分解（1）乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3－酮脂酰辅酶A转移酶催化，能被琥珀酰辅酶A活化成乙酰乙酰辅酶Anull在正常代谢中血中的酮体含量很少，只有在饥饿、糖尿病人等异常情况下，血、尿中酮体含量才会上升。因此过去认为酮体只是脂肪酸降解产物，没有什么生理意义。现在知道，肝中酮体不能进一步氧化，而是采用酮体的形式将乙酰辅酶A经血液运送到其他外周器官中去，作为它们的能源，特别是心和肾上腺皮质中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰辅酶A参加三羧酸循环。（2）乙酰乙酰辅酶A被－氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰辅酶A进入三羧酸循环磷脂的代谢(自学)磷脂的代谢(自学)五.脂肪酸代谢的调节控制五.脂肪酸代谢的调节控制(一) 脂肪酸进入线粒体的调控 脂肪酸分解代谢的调控主要是由线粒体控制脂肪酸进入线粒体内.主要的调控点是肉碱酰基转移酶Ⅰ, 它强烈的受丙二酸-coA抑制,丙二酸-coA处于高水平时,它指向脂肪酸的合成,抑制水解. null(二) 心脏中脂肪酸氧化的调节 脂肪酸的氧化是心脏的主要能源,心脏用能减少，乙酰 coA与NADH积累，前者抑制硫解酶的活性。 （三）激素对脂肪酸代谢的调节 胰高血糖素与肾上腺素使脂肪组织cAMP含量升高， cAMP变构激活cAMP-依赖性蛋白激酶，后者增加甘油三酯脂肪酶磷酸化水平，从而加速脂解作用。胰岛素作用与之相反。null（四） 机体代谢的需要 （五）长时间膳食的改变导致相关酶水平的调整null课后作业1.由1mol硬脂酰-CoA的经—氧化和TCA循环彻底降解可获取多少ATP？ 2.由1mol油酸的经—氧化和TCA循环彻底降解可获取多少ATP？null题1： 1mol硬脂酰-CoA经—氧化产生9mol乙酰-CoA。总反应式为： 软脂酰-CoA+8FAD+8NAD＋+8CoA+8H20　　9 mol乙酰-CoA+8FADH2+8NADH+ 8H+ FADH2和NADH在线粒体的电子传递链中被氧化， 产生ATP： 乙酰-CoA经三羧酸循环彻底氧化， 产生ATP： 所以1mol硬脂酰-CoA彻底氧化产生ATP：null题2答案： 1mol油酸经—氧化产生9mol乙酰-CoA。总反应式为： 油脂酰-CoA+7FAD+8NAD＋+8CoA+8H20　　9 mol乙酰-CoA+7FADH2+8NADH+ 8H+ FADH2和NADH在线粒体的电子传递链中被氧化， 产生ATP： 乙酰-CoA经三羧酸循环彻底氧化， 产生ATP： 由于油酸转化成油脂酰CoA时消耗了2分子ATP 所以1mol油酸彻底氧化产生ATP：