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脂类代谢PPT课件.pptx
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1、第九章第九章 脂类代谢脂类代谢 脂类概述脂类概述 脂肪的代谢脂肪的代谢 磷脂代谢和固醇代谢磷脂代谢和固醇代谢 脂质代谢在工业上的应用脂质代谢在工业上的应用一、脂类概述一、脂类概述1.1.概念概念 脂类是脂肪和类脂的总称,它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物,统称为脂质或脂类,是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质,它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异,但它们都有一个共同的特性,即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。2.分类分类脂肪脂肪 真脂或中性脂肪(甘油三酯)真脂或中性脂肪(甘油三酯)类脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵
2、磷脂脑磷脂脂质脂质3.脂类的功能脂类的功能贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式,它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。脂肪组织储存脂肪,约占体重10-20%、1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ,而1g糖彻底氧化仅供能16.7KJ.合理饮食 脂肪氧化供能占20-30%空腹 脂肪氧化供能占50%以上禁食1-3天 脂肪氧化供能占85%饱食、少动 脂肪堆积,发胖3.脂类的功能脂类的功能提供给机体必需脂成分(1)必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸,含两个不饱和键;亚麻酸 18碳脂肪酸,含三个不饱和键;(2)生物活性物质 激素、胆固醇等。生物体结构物质 (1)作为细胞膜的主要成分 几乎细胞
3、所含的磷脂都集中在生物膜中,是生物膜结构的基本组成成分。(2)保护作用 脂肪组织较为柔软,存在于各重要的器官组织之间,使器官之间减少摩擦,对器官起保护作用。用作药物 卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬化的治疗等。1 1)、)、脂类的消化脂类的消化小肠上段小肠上段是主要的消化场所是主要的消化场所 脂类脂类微团微团胆汁酸盐乳化胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、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、长链脂肪酸、胆固醇等长链脂肪酸、胆固醇等混合微团混合微团乳化乳化4 脂类的消化吸收在在十二指肠下段十二指肠下段及及空肠上段空肠上段吸收吸收混合混合微团微团扩散扩散小肠粘
4、膜小肠粘膜细胞内细胞内重新酯化重新酯化载脂蛋白结合载脂蛋白结合乳糜微粒乳糜微粒门静脉门静脉肝脏肝脏2)、脂类的吸收二、脂肪的代谢二、脂肪的代谢1、脂肪的分解代谢、脂肪的分解代谢1 1)甘油的分解)甘油的分解 2 2)脂肪酸的氧化分解()脂肪酸的氧化分解(-氧化)氧化)饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的饱和脂肪酸在一系列酶的作用下,羧基端的位位C C原子发生氧化原子发生氧化,碳链在,碳链在位位C C原子与原子与位位C C原原子间子间发生断裂,每次生成一个乙酰发生断裂,每次生成一个乙酰COACOA和较原来和较原来少二个碳单位的脂肪酸,这个不断重复进行的少二个碳单位的脂肪酸,这个不断重复进行的脂
5、肪酸氧化过程称为脂肪酸氧化过程称为-氧化氧化.R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH饱和脂肪酸饱和脂肪酸-氧化氧化的实验证据:的实验证据:19041904年,年,F.KnoopF.Knoop的的标记标记实验:实验:实验前提:实验前提:已知动物体内不能降解苯环已知动物体内不能降解苯环实验方案:实验方案:用用苯基苯基标记的饱和脂肪酸饲喂动物标记的饱和脂肪酸饲喂动物 2)脂肪酸的氧化分解()脂肪酸的氧化分解(-氧化)氧化)(1)脂肪酸的活化脂肪酸的活化 (2)(2)脂肪酸的转运脂肪酸的转运 (3)(3)-氧化氧化脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoACoA的生成的生成 长链脂肪酸氧化前必须进行
6、活化,活化在线粒体外进行。内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在条件下,催化脂肪酸活化,生成脂酰CoA。反应不可逆反应不可逆H2O2Pi穿膜(脂酰穿膜(脂酰CoACoA进入线粒体)进入线粒体)(限速酶限速酶)脂肪酸活化在细胞液中进行,而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内,因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。脂肪酸的氧化 长链脂酰CoA的氧化是在线粒体脂肪酸氧化酶系作用下进行的,每次氧化断去二碳单位的乙酰CoA,再经TCA循环完全氧化成二氧化碳和水,并释放大量能量。偶数碳原子的脂肪酸氧化最终全部生成乙酰CoA。脂酰CoA的氧化反应过程如下:(1)脱氢
7、脱氢 脂酰CoA经脂酰CoA脱氢酶催化,在其和碳原子上脱氢,生成2反烯脂酰CoA,该脱氢反应的辅基为FADFAD。(2)加水(水合反应)加水(水合反应)2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下,在双键上加水生成L-羟脂酰CoA。(3)脱氢脱氢 L-羟脂酰CoA在L-羟脂酰CoA脱氢酶催化下,脱去碳原子与羟基上的氢原子生成-酮脂酰CoA,该反应的辅酶为NADNAD+。(4)硫解硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下,-酮脂酰CoA与CoA作用,硫解产生 1分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA。软软脂脂酸酸(棕棕榈榈酸酸 C C1515H H3131COOHCOOH)的的-氧氧化化过过
8、程程,它它需需经历七轮经历七轮-氧化作用而生成氧化作用而生成8 8分子分子乙酰乙酰CoACoA。在在油油料料种种子子萌萌发发时时乙乙醛醛酸酸体体中中通通过过-氧氧化化产产生生的的乙乙酰酰CoACoA一一般般不不用用作作产产能能形形成成ATPATP,而而是是通通过过乙乙醛醛酸酸循循环环转转变成琥珀酸,再经糖的异生作用转化成糖。变成琥珀酸,再经糖的异生作用转化成糖。1 1分子软脂酸彻底氧化分子软脂酸彻底氧化生成生成ATPATP的分子数的分子数一次活化作用一次活化作用-2-27 7轮轮-氧化作用氧化作用+57=+35+57=+358 8分子乙酰分子乙酰CoACoA的氧化的氧化+128=+96+128
9、=+96总总 计计+129+129 当软脂酸氧化时,产生-9790.56KJ,ATP水解生 成 ADP+Pi时,自由能变化为-30.54KJmol。30.54 1299790.56 100%40%所以软脂酸在-氧化时能量转化率,约为40%.(1)(1)脂肪酸仅须一次活化脂肪酸仅须一次活化,其代价是消耗其代价是消耗1 1个分子个分子ATPATP分子的二个高能键分子的二个高能键,其活化的脂酰其活化的脂酰CoACoA合成酶在线粒体外合成酶在线粒体外;(2)(2)脂酰脂酰CoACoA合成酶在线粒体外活化的长链脂酰合成酶在线粒体外活化的长链脂酰CoACoA需经肉毒碱携带需经肉毒碱携带,在肉毒碱转移酶在肉
10、毒碱转移酶催化下进入线粒体催化下进入线粒体氧化氧化;(3)(3)所有脂肪酸所有脂肪酸-氧化的酶都是线粒体酶氧化的酶都是线粒体酶;(4)-(4)-氧化包括脱氢氧化包括脱氢 水化水化 再脱氢再脱氢 硫解硫解 4 4个重要个重要步骤步骤,每氧化一次产生每氧化一次产生1 1分子分子FADHFADH2 2和和NADHNADH-氧化的要点氧化的要点乙酸乙酸+氢气氢气产物产物好氧情况好氧情况 COCO2 2+H H2 2O O厌氧情况(厌氧微生物)厌氧情况(厌氧微生物)水解水解H2O?+乙酸乙酸 FADH2+NADH+H+?2H2+辅酶辅酶氢气氢气 甲烷甲烷甲烷菌甲烷菌全球变暖全球变暖3)不饱和脂)不饱和脂
11、肪肪酸的酸的氧化氧化单不饱和脂肪酸的氧化单不饱和脂肪酸的氧化油酸的氧化3顺-2反烯脂酰CoA异构酶(改变双键位置和顺反构型)少了一次脂酰-CoA脱氢酶的作用,少了1个FADH2多不饱和脂酸的氧化多不饱和脂酸的氧化亚油酸的氧化(18碳脂肪酸,含两个不饱和键)3顺2反烯脂酰CoA异构酶(改变双键位置和顺反构型)-羟脂酰CoA差向酶(改变-羟基构型:DL型)(14622)ATP4)奇数碳脂肪酸的氧化奇数碳脂肪酸经过反复的氧化可以产生丙酰CoA,丙酰CoA有两条代谢途径:(1 1)丙酰丙酰CoACoA转化成琥珀酰转化成琥珀酰CoACoA,进入,进入TCATCA。动物体内存在这条途径,因此,在动物肝脏中
12、奇数碳脂肪酸最终能够异生为糖。(2 2)丙酰丙酰CoACoA转化成乙酰转化成乙酰CoACoA,进入,进入TCA TCA 这条途径在植物、微生物中较普遍。脂脂肪肪酸酸在在一一些些酶酶的的催催化化下下,在在-碳碳原原子子上上发发生生氧氧化化作作用用,分分解解出出一一个个一一碳碳单单位位COCO2 2,生生成成缩缩短短了了一一个个碳碳原原子子的的脂脂肪肪酸酸。这这种种氧氧化化作作用用称称为为脂脂肪肪酸酸的的-氧化作用氧化作用。-氧氧化化作作用用是是19561956年年由由P.K.StumpfP.K.Stumpf首首先先在在植植物物种种子子和和叶叶片片中中发发现现的的,后后来来在在动动物物脑脑和和肝肝
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