第八章脂代谢.ppt

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　　第八章脂代谢

　　第一节脂类的概述第二节甘油三酯的合成第三节甘油三酯的分解第四节磷脂的代谢第五节胆固醇代谢第六节血浆脂蛋白代谢

　　第一节脂类的概述

　　一、脂类的概念二、脂类的分类三、脂类的消化四、脂类的吸收五、脂类的转运六、血浆脂蛋白

　　一、脂类的概念

　　脂类是脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物的统称，一般不溶于水，溶于有机溶剂。植物油：豆油、菜油等，多分布于植物的种子。动物油：猪油、奶油等，皮下、大网膜、肠系膜、肌间组织、乳汁等。

　　二、脂类的分类

　　脂类可以按组成分为三类 :即单纯脂类、复合脂类和衍生脂类

　　(一)单纯脂类

　　是由脂肪酸(4碳以上的)和醇(甘油醇、鞘氨醇、高级一元醇、胆固醇)形成的脂，包括甘油脂和腊。

　　甘油脂又称脂酰甘油酯，是脂肪酸与甘油所形成的酯，有甘油一脂、甘油二脂和甘油三脂，其中最主要的是甘油三脂，甘油三脂又称脂肪。3个脂肪酸相同的称为简单甘油三脂，不同的称为混合甘油三脂。

　　脂肪的主要生理功能

　　1.脂肪是体内储存能量和提供能量的主要形式。1克脂肪在体内彻底氧化时释放出的能量约为;38KJ/g，比等量葡萄糖和蛋白质约多一倍。 2.防止热量散失。因为分布于皮下的脂肪组织可以保持体温不导热。 3.保护作用，以液态形式存在的脂肪组织犹如软垫，可对机械撞击起缓冲作用，减少内脏和肌肉受撞击时的损伤程度。

　　蜡是由脂肪酸由高级脂肪醇或固醇所形成的脂。脊椎动物的蜡有保护毛发、皮肤、羽毛的作用使之柔韧、润滑并防水。浮游生物中的蜡是代谢燃料的贮存形式。植物的蜡有防止寄生虫和水分过渡蒸发的作用。

　　(二)复合脂类

　　在分子中除脂肪酸和醇外还有其他非脂分子的成分，包括磷脂和糖脂磷脂的非脂成分是磷酸和含氮碱，根据其醇的成分不同，磷脂可分为甘油磷脂和鞘氨醇磷脂糖脂的非脂成分为糖，根据其醇的不同分为甘油糖脂和鞘糖脂鞘氨醇磷脂和鞘糖脂合称为鞘脂类

　　磷脂的结构和主要生理功能

　　磷脂是构成生物膜脂双层的基本骨架。是生物膜的重要组分，并参与细胞识别及信息传递。

　　磷脂酰胆碱 (Phosphatidylcholine)

　　生物膜

　　(三)衍生脂类

　　由单纯脂和复合脂衍生而来包括取代烃、固醇类、萜、其他脂类如脂溶性维生素、类二十碳烷、脂蛋白和脂多糖等

　　胆固醇是生物膜的重要组分，并能转变成多种类固醇激素、维生素及胆汁酸等具有重要生理功能的物质。

　　胆固醇

　　胆固醇的结构和主要生理功能

　　三、脂类的消化

　　(一)乳化胆汁中的胆汁酸盐能降低油脂的表面张力，使大的油滴变成小的微滴，扩大它与脂酶的接触面积，加快油脂酶解的速度。 (二)消化在小肠内，由胰脂肪酶、磷脂酶和胆固醇酯酶对脂类物质进行作用。 1.油脂水解的终产物是1，2-二脂酰甘油，游离脂肪酸和2-单脂酰甘油。 2.磷脂经胰磷脂酶和磷酸酶的催化，水解为甘油、脂肪酸、无机磷酸和胆碱等。 3.胆固醇脂在经胰胆固醇脂酶的催化，水解成脂肪酸和胆固醇。

　　四、脂类的吸收

　　脂类的水解产物，在十二指肠的下部和空肠的上部被吸收。 1.可溶性的产物如甘油、脂肪酸，被小肠上皮细胞吸收后直接进入毛细血管经门静脉运到肝脏进行进一步代谢。 2.不溶性的产物如长链脂酸及2-甘油一酯、溶血磷脂、胆固醇等，经胆汁酸高度乳化后被小肠上皮细胞吸收，然后在肠粘膜细胞中重新合成甘油三酯、磷脂、胆固醇酯等，再与粗面内质网合成的载脂蛋白结合，形成质点直径为0.5一1.0μm的乳糜微粒并被释放到粘膜细胞外的空间。然后进入淋巴。

　　五、脂类的转运

　　脂肪、磷脂和胆固醇及其他脂类分别以乳糜微粒、极低密度脂蛋白(VLDL)，低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)的形式，由血液运送，而血液中的游离脂肪酸则由血液中的清蛋白运送。 1.乳糜微粒由小肠将从膳食摄取的(外源的)甘油三酯及胆固醇运送到其他组织。 2.极低密度脂蛋白(VLDLs)、中密度脂蛋白(IDLs)和低密度脂蛋白(LDLs)是一组相关的脂蛋白，它们把体内产生(内源的)的三脂酰甘油和胆固醇从肝脏转运到各组织。 3.高密度脂蛋白(HDLs)将内源性胆固醇从各组织运到肝脏。

　　六、血浆脂蛋白

　　血脂血浆脂蛋白的分类、组成及结构载脂蛋白

　　血脂

　　血脂：血浆所含脂类。脂类：500mg% TG：100mg% PL：200mg%;卵磷脂70%，神经鞘磷脂20%，脑磷脂10% Ch与 CE：200mg%;Ch:55mg%,CE:145%mg% FFA：55mg% 来源：外源性;内源性

　　分类：

　　电泳法CM、β、 pro-β、α 超离心法CM(chylomicron)、VLDL(very low density lipoprotein)、LDL、HDL，分别相当于电泳分离中的CM、 pro-β、β、α

　　血浆脂蛋白的分类—超离心法

　　脂蛋白的组成：

　　TG，Ch及CE，PL，载脂蛋白(apolipoprotein,apo)

　　脂蛋白的结构

　　载脂蛋白(apo)

　　载脂蛋白分布功能 AⅠ HDL LCAT(+);识别HDL受体 AⅡ HDL HL(+);稳定HDL AⅣ HDL,CM LPL(+) B100 VLDL,LDL 识别LDL受体 B48 CM 促进CM合成 CⅠ CM,VLDL,LDL LCAT(+) CⅡ CM,VLDL,LDL LPL(+) CⅢ CM,VLDL,LDL LPL(--),抑制apoER

　　载脂蛋白(apo)

　　载脂蛋白分布功能 D HDL 转运CE E CM,VLDL,LDL 识别LDL受体 J HDL 结合转运脂质 CETP HDL 转运CE,TG PTP HDL 转运PL

　　第二节甘油三酯的合成

　　一、脂肪酸的合成二、脂肪的合成三、脂酸合成的调节

　　一、Fatty acid 的合成代谢 (Biosynthesis)

　　软脂酸(Palmitic acid)的合成(Biosynthesis) 脂酸碳链的加长(Elongation) 内质网脂酸碳链延长酶体系线粒体酶体系不饱和脂酸的合成(Desaturation)

　　合成部位：liver(major site, VLDL) 、kidney、乳腺、脂肪组织(Adipose tissue) 亚细胞定位：胞液(cytoplasm) 合成原料：Acetyl-CoA、NADPH、ATP、HCO3-(CO2) 合成酶系及合成过程 Biosynthesis of Malonyl-CoA (丙二酰CoA) Biosynthesis of Fatty acid

　　柠檬酸-丙酮酸循环(citrate pyruvate cycle)

　　丙二酰CoA(malonyl-CoA)的合成

　　限速酶

　　脂酸(FA)的合成

　　脂酸合成酶系：7种酶以无酶活的酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)为中心组成一簇; 具活性的酶是二聚体合成过程

　　4′磷酸泛酰氨基乙硫醇 (phosphopantetheine)

　　脂肪酸合成酶二聚体

　　1：乙酰转移酶 2：丙二酰转移酶 3：β-酮脂酰合成酶 4：β-酮脂酰还原酶 5：水化酶 6：烯酰还原酶 7：硫酯酶 Pan ：4′磷酸泛酰氨基乙硫醇

　　② 加氢(reduction)

　　③脱水(dehadration)

　　④ 加氢(reduction)

　　⑤ 酰基转移

　　①缩合(condensation)

　　脂酸碳链的加长(Elongation) 内质网脂酸碳链延长酶体系：丙二酰CoA，NADPH，24，以18为多。线粒体酶体系：乙酰CoA，NADPH，24或28 不饱和脂肪酸的合成(Desaturation) 不饱和脂肪酸有：软油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸(必需脂肪酸) 必需脂肪酸：维持哺乳动物正常生长所需而体内又不能合成的脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸。花生四烯酸为半必需脂肪酸。

　　脂肪酸去饱和酶系

　　动物体内缺乏Δ9以上的去饱和酶，不能合成某些多不饱和脂肪酸，这些不饱和脂肪酸需从食物中摄取。

　　亚油酸：

　　脂肪合成

　　合成的前体：甘油或3-磷酸甘油合成的部位：脂肪组织、肝脏、乳腺

　　第三节甘油三酯的分解

　　一、脂肪分解二、酮体代谢三、脂代谢与糖代谢的联系

　　一、脂肪的分解

　　脂肪的动员：在脂肪细胞中的甘油三酯，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸(FFA )和甘油，并释放入血,供其他组织氧化利用，这一过程称为脂肪的动员。

　　(Gp:) 1

　　(Gp:) 2

　　(Gp:) 3

　　(Gp:) 脂肪

　　(Gp:) 二脂酰甘油

　　(Gp:) 单脂酰甘油

　　(Gp:) 甘油

　　(Gp:) 脂肪酸

　　(Gp:) 脂肪酸分解代谢

　　(Gp:) 甘油代谢

　　激素敏感脂肪酶或甘油三酯脂肪酶

　　甘油三酯脂肪酶为限速酶，由于甘油三酯脂肪酶受多种激素的调控，又被称为激素敏感性脂肪酶。

　　脂肪动员

　　(二)甘油的代谢

　　1. 甘油的反应部位主要是在肝脏及肾脏中进行。 2. 甘油的反应过程

　　α-磷酸甘油脱氢酶

　　甘油激酶

　　甘油激酶存在于肝脏及肾脏中，在脂肪细胞及骨骼肌等组织中，因甘油激酶的活性很低，故不能利用甘油，甘油须入血运送到肝脏氧化利用。

　　糖酵解糖异生

　　脂肪或磷脂的合成

　　(三)脂肪酸氧化

　　⑴ 氧化部位以肝脏及肌肉组织最为活跃,在细胞的线粒体内进行。 ⑵ 氧化方式——主要是β-氧化. (3)偶数脂肪酸、奇数脂肪酸、不饱和脂肪酸脂肪酸合成与分解的比较

　　脂肪酸β-氧化过程——偶数饱和脂肪酸的氧化脂肪酸β-氧化过程可分为3个阶段：

　　(Gp:) I 阶段脂肪酸的活化生成脂酰CoA

　　(Gp:) II 阶段脂酰基的转移

　　(Gp:) III 阶段脂酰基进行β-氧化

　　I .阶段脂肪酸的活化脂肪酸转变成脂酰 CoA的过程。

　　此反应阶段的特点; ⑴ 脂肪酸活化是在线粒体外进行的,因为脂酰CoA合成酶存在线粒体外膜上。 ⑵ 反应过程中生成的焦磷酸(PPi)立即被细胞内的焦磷酸酶水解，阻止了逆向反应的进行。故1分子脂肪酸活化，实际上消耗了2个高能磷酸健。

　　肉碱作为脂酰基载体。其结构：L-(CH3)N+CH2CH(OH)CH2COOH L- β羟-r-三甲氨基丁酸

　　10个碳以下的活化脂肪酸直接进入线粒体内进行氧化,不需经此途径。

　　脂肪酸β氧化的限速酶。受丙二酸单酰CoA竞争性抑制

　　II 阶段脂酰基的转移

　　III 阶段脂酰基的β-氧化脂酰基进入线粒体基质后，在脂肪酸 β- 氧化多酶复合体的催化下，从脂酰基的α、β-碳原子开始，进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应，脂酰基断裂后生成 1分子比原来少 2个碳原子的脂酰CoA。

　　脂酰基β-氧化一次，生成： 1分子乙酰CoA 1分子FADH21分子NADH+H+

　　以软脂肪酸(16C)为例

　　可净生成129个ATP

　　奇数饱和脂肪酸的氧化— 丙酸的氧化

　　不饱和脂肪酸的氧化

　　机体中脂肪酸约一半以上为不饱和脂肪酸，它也在线粒体中进行β-氧化。不同的是：天然不饱和脂肪酸中的双键均为顺式，而生物体内催化的反应是反式结构。因此β-氧化进行到顺式时受阻。必须将顺式转变为反式结构才能进行。它需2种酶参与，一种是△3顺→ △2反烯脂酰CoA异构酶(油酸的氧化)或D(-) - β-羟脂酰表构酶(亚油酸的氧化)。

　　(Gp:) 油

　　(Gp:) 酸

　　(Gp:) 1

　　(Gp:) 8

　　(Gp:) C

　　(Gp:) )

　　(Gp:) (

　　(Gp:) △

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 9

　　(Gp:) β

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 氧

　　(Gp:) 化

　　(Gp:) R

　　(Gp:) -

　　(Gp:) C

　　(Gp:) H

　　(Gp:) =

　　(Gp:) C

　　(Gp:) H

　　(Gp:) -

　　(Gp:) C

　　(Gp:) H

　　(Gp:) 2

　　(Gp:) -

　　(Gp:) C

　　(Gp:) ~

　　(Gp:) S

　　(Gp:) C

　　(Gp:) o

　　(Gp:) A

　　(Gp:) O

　　(Gp:) △

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 顺

　　(Gp:) 式

　　(Gp:) 烯

　　(Gp:) 脂

　　(Gp:) 酰

　　(Gp:) C

　　(Gp:) o

　　(Gp:) A

　　(Gp:) 3

　　(Gp:) △

　　(Gp:)

　　(Gp:) 顺

　　(Gp:) →

　　(Gp:) △

　　(Gp:)

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 反

　　(Gp:) 烯

　　(Gp:)

　　(Gp:) 脂

　　(Gp:) 酸

　　(Gp:) C

　　(Gp:) o

　　(Gp:) A

　　(Gp:) 异

　　(Gp:) 构

　　(Gp:) 酶

　　(Gp:) 3

　　(Gp:) 2

　　(Gp:) =

　　(Gp:) RCH2-C

　　(Gp:) C

　　(Gp:) H

　　(Gp:) -

　　(Gp:) C

　　(Gp:) ~

　　(Gp:) S

　　(Gp:) C

　　(Gp:) o

　　(Gp:) A

　　(Gp:) O

　　(Gp:) H

　　(Gp:) △

　　(Gp:)

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 反

　　(Gp:) 烯

　　(Gp:) 脂

　　(Gp:) 酸

　　(Gp:) C

　　(Gp:) o

　　(Gp:) A

　　(Gp:) 2

　　(Gp:) β

　　(Gp:) -

　　(Gp:) 氧

　　(Gp:) 化

　　二、酮体的代谢

　　酮体的概念和结构酮体的生成酮体的利用酮体代谢的意义

　　1. 酮体的概念和结构

　　2.酮体的生成 ⑴ 酮体的合成原料 : 乙酰CoA。 (2) 酮体的合成部位 : 肝脏的线粒体 ⑶ 酮体的合成过程 ⑷ 酮体合成的反应特点

　　酮体合成的反应特点： ① HMGCoA合成酶是酮体合成的关键酶，它存在于肝脏的线粒体中，故只有肝脏能生成酮体。 ② 由于肝脏氧化酮体的酶活性低，因此生成的酮体被释放入血，供肝外组织利用。

　　3.酮体的利用肝外许多组织具有活性很强利用酮体的酶。利用酮体的酶有：琥珀酰CoA硫激酶乙酰乙酰CoA硫解酶乙酰乙酰硫激酶

　　酮体是肝输出能源的一种形式。是肝脏将不易氧化的脂肪酸加工而成的代谢半成品。它分子小、极性强、扩散快、易于氧化，是肝脏为肝外组织特别是大脑提供的能源形式。在饥饿、糖供应不足时，酮体可成为大脑、肌肉的主要能源。

　　4. 酮体代谢的生理意义

　　糖尿病患者由于胰岛素绝对或相对不足，机体氧化利用葡萄糖障碍，必须依赖脂肪酸氧化供能。此时，脂肪动员加强，酮体生成增加，当超过肝外组织的利用能力时，即引起血中酮体浓度升高，其中乙酰乙酸、β-羟丁酸为较强的有机酸，在血中堆积超过机体的缓冲能力时，即可引起酮症酸中毒。

　　软脂酸合成与分解的区别

　　脂酸合成的调节

　　G-6-P

　　3-P-甘油醛

　　P二羟丙酮

　　PEP

　　乙酰CoA

　　2CO2

　　糖原

　　(Gp:) 柠檬酸

　　(Gp:) TAC

　　(Gp:) OA

　　磷酸戊糖途径

　　Fat (TG)

　　甘油+FA

　　3-P-甘油

　　脂酰CoA

　　乙酰乙酰CoA

　　酮体

　　乙酰CoA

　　丙二酰CoA

　　H++e

　　氧化磷酸化

　　H2O

　　ADP

　　ATP

　　线粒体

　　胆固醇

　　G-1-P

　　糖醛酸循环

　　5-磷酸木酮糖

　　磷脂

　　第四节 Phospholipids(PL) Matabolism

　　甘油磷脂的代谢甘油磷脂的组成、分类及结构甘油磷脂的合成(synthesis) 甘油磷脂的降解鞘脂的代谢

　　甘油磷脂的组成、分类及结构

　　R2COOH多为花生四烯酸

　　甘油磷脂的分类-1

　　X-OH X- 磷脂名称

　　甘油磷脂的分类-2

　　X-OH X- 磷脂名称

　　甘油磷脂的合成(synthesis)

　　合成部位：全身各细胞，主要在liver，kidney，intestine 亚细胞定位：内质网(endoplasmic reticulum,ER) 合成原料：FA，glycerol，phosphate，含氮碱(胆碱，乙醇胺，丝氨酸，肌醇等)，ATP,CTP 含氮碱的直接供体：CDP-含氮碱(甘油二脂合成途径) 活性甘油二脂的供体:CDP-甘油二脂( CDP-甘油二脂合成途径)

　　CDP-胆碱与CDP-甘油二酯

　　CDP-含氮碱的合成

　　甘油二脂合成途径—脑、卵磷脂

　　CDP-甘油二脂合成途径—磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、心磷脂

　　甘油磷脂的降解

　　鞘脂(sphingolipids)

　　鞘脂的化学组成及结构:

　　第五节胆固醇代谢

　　形式：游离(Ch);胆固醇酯(CE)。

　　胆固醇(cholesterol,Ch)

　　胆固醇酯(cholesterol ester,CE)

　　胆固醇的合成

　　合成部位：肝，小肠亚细胞定位：胞液及内质网合成原料：18乙酰CoA、16NADPH、36ATP 合成基本过程：乙酰CoA 甲羟戊酸鲨烯胆固醇

　　胆固醇合成的具体过程-1

　　胆固醇的合成-2

　　胆固醇合成的调节

　　限速酶：HMGCoA还原酶调节因素：饥饿与饱食饥饿(-),禁食(-) 胆固醇抑制HMGCoA还原酶激素胰岛素和甲状腺素诱导肝HMGCoA还原酶的合成;胰高血糖素和皮质醇抑制肝HMGCoA还原酶的活性。

　　胆固醇的转化

　　转变为胆汁酸转化为类固醇激素合成器官：肾上腺皮质睾丸卵巢肾上腺皮质球状带、束状带及网状带可分别合成醛固酮、皮质醇及雄激素转化为7-脱氢胆固醇，后者可进一步转变为维生素D3

　　第六节血浆脂蛋白代谢

　　脂蛋白代谢的关键酶脂蛋白脂肪酶 (lipoprotein lipase,LPL) 肝脂肪酶 (hepatic lipase,HL) 卵磷脂：胆固醇脂酰转移酶 (lecithin: cholesterol acyltransferase,LCAT) 脂酰 CoA:胆固醇脂酰转移酶 (acyl-CoA: cholesterol acyltransferase,ACAT)

　　脂蛋白脂肪酶(lipoprotein lipase，LPL)

　　肝脂肪酶(hepatic lipase，HP)

　　卵磷脂：胆固醇脂酰转移酶(lecithin: cholesterol acyltransferase,LCAT)

　　脂酰：胆固醇脂酰转移酶(acyl-CoA: cholesterol acyltransferase,ACAT)

　　载脂蛋白的作用

　　调节脂蛋白代谢关键酶的活性 apoCⅡ激活LPL apoAⅠ激活LCAT apoAⅡ 激活HL CETP：促进CE和TG在HDL与VLDL和LDL之间交换的蛋白

　　乳糜微粒(CM)的代谢

　　极低密度脂蛋白(VLDL)的代谢

　　低密度脂蛋白(LDL)的代谢

　　高密度脂蛋白(HDL)的代谢

　　血浆脂蛋白的功能

　　CM：转运外源性甘油三酯及胆固醇 VLDL：转运内源性甘油三酯及胆固醇 LDL：转运内源性胆固醇 HDL：逆向转运胆固醇