人卫版脂质代谢（简约）

第10章 脂类代谢,metabolism of lipids,本章主要内容,脂质的酶促水解 三酰甘油的分解代谢（重点：脂肪酸的氧化） 三酰甘油的合成代谢（重点：脂肪酸的生物合成）,生物体内的脂类,脂类,单纯脂类,复合脂类,非皂化脂类,酰基甘油酯,蜡,磷脂,糖脂、硫脂,萜 类,甾醇类,含有脂肪酸,不含脂肪酸,脂类的结构通式,甘 油,脂肪酸,脂肪酸,脂肪酸,甘 油,脂肪酸,脂肪酸,脂肪（三酯酰甘油）,有机碱：胆胺-脑磷脂,有机碱：胆碱-卵鳞脂,胆 固 醇,HO,MG: 一酯酰甘油,DG: 二酯酰甘油,TG: 三酯酰甘油,有机碱,(环戊烷高氢菲),脂类的分布,脂类,甘油三酯,类脂,分布：脂库 储存脂（可变脂）,分布：各种生物膜 基本脂（固定脂）,lipids,triacylglycerol,lipoid,（磷脂、胆固醇（酯）等）,脂类的生理功能,脂肪(fat) 储能和供能 防止散热保持体温 保护固定内脏 提供必需脂肪酸 有助于脂溶性维生素的吸收 类脂lipoid 各种生物膜的重要组分,脂肪的酶促水解,磷脂的酶促水解,R2-C-O-CH,O,CH2O-C- R1,CH2O-PX,O,O,OH,磷脂酶A1（B1）,磷脂酶A2（B2）,磷脂酶C,磷脂酶D,二、三酰甘油的分解代谢 （一）甘油(glycerol)的氧化,葡萄糖 或糖原,丙酮酸,乙酰CoA,CO2+H2O,甘油激酶,（二）脂肪酸- 氧化,脂肪酸的活化（胞液）,脂酰CoA进入线粒体,脂肪酸的-氧化（线粒体）,乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）,-氧化作用的概念及试验证据, 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，既乙酰CoA，该过程称作-氧化。,RCOOH,+,HSCoA,RCoSCoA,脂酰CoA合成酶,ATP,AMP+PPi,2Pi,1、脂肪酸的活化,在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱）携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶和酶）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。 HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3,2、脂肪酸转入线粒体,肉毒碱(3-羟基-4-三甲氨基丁酸),酯酰CoA进入线粒体基质示意图,N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO-,肉毒碱,酯酰肉毒碱,CoASH,线粒体内膜,内侧,外侧,载体,肉毒碱脂酰转移酶,肉毒碱脂酰转移酶,短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。 10碳以上的脂酰CoA不能透过线粒体内膜,3、脂肪酸的-氧化,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，即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子。 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,脱氢,再脱氢,水化,硫解,脂酰CoA脱氢酶,-羟脂酰CoA脱氢酶,水化酶,硫解酶,-氧化的生化历程,脂肪酸氧化是高度的放能过程 -氧化过程在线粒体基质内进行； -氧化为一循环反应过程，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； 每循环一次，生成 一分子FADH2， 一分子NADH， 一分子乙酰CoA 一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。,肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。,软脂酸共需进行,次-氧化，,最终完全分解为,分子乙酰辅酶A,7,8,* -氧化中的能量转变（以软脂酸为例）,乙酰CoA,三羧酸循环,CO2 + H2O,CH3CoSCoA彻底氧化,奇数碳原子的脂肪酸： 经-氧化产生若干分子的乙酰辅酶A和一分子丙酰辅酶A。,-氧化中的能量转变（以1mol软脂酸为例）,（47）+,（108）-,2 =,106mol ATP,1.5 ：FADH2,2.5：NADH,乙酰辅酶A经三羧酸 循环产生的ATP数,？次 -氧化,？分子乙酰辅酶A,消耗？,1mol软脂酸（256g）完全氧化成二氧化碳和水时，可释放出能量9790.56kJ。 由此可见，脂肪酸氧化所产生的能量利用率: 30.541069790.56100%=33.1%，,ATP的生成（偶数碳脂肪酸）,n,2,1,（,）,4,+,2,n,10,2,-氧化的次数,生成的乙酰CoA数,脂肪酸活化 消耗的ATP数,为机体提供比糖氧化更多的能量 乙酰CoA还可作为脂肪酸和某些AA的合成原料 产生大量的水可供陆生动物对水的需要,脂肪酸-氧化的生理意义,(三)、脂肪酸的-氧化,长链脂肪酸,单氧酶,-羟脂酸,脱氢酶,-酮酸,CO2,比原来少一个碳原子数的脂肪酸,(四)、脂肪酸的-氧化,脂肪酸,-羟脂酸, 、 二羧酸,-氧化,（五）酮体的生成和利用,酮体：脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的 乙酰乙酸 -羟丁酸 丙酮 原料：乙酰CoA 部位：肝（线粒体）,乙酰-CoA的代谢结局 进入柠檬酸循环；合成固醇类；合成脂肪酸；合成酮体。,当脂肪酸降解过量时，细胞内缺少足够的草酰乙酸将所有的乙酰CoA带入TCA循环。在肝脏中脂肪酸经氧化分解生成乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 CH3COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3CH(OH)CH2COOH -羟丁酸 CH3COCH3 丙酮,乙酰乙酸,丙酮,-羟丁酸,key enzyme,羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）,心、肾、脑、骨骼肌细胞,心、肾、脑细胞,酮体的氧化,(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。,酮体生成及利用的生理意义,酮体生成及利用的生理意义,饥饿、糖尿病时,脂肪动员加强,酮体生成过多，超出肝外组织利用能力,酮血症(ketonemia) 酮尿症(ketonuria) 酮症酸中毒等,酮体是脑组织的重要能源物质,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三，丙酮和乙酰乙酸， 再加-羟丁酸， 生成部位是在肝， 肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送， 容易摄入组织中，氧化分解把能供。,酮体主要在肝脏中生成，但肝脏中缺少分解酮体的酶，酮体转运至肝外组织被利用,甘油三酯 （肝脏、脂肪组织）,磷酸甘油,脂肪酸,甘油的磷酸化,乙酰CoA,糖代谢,磷酸二羟丙酮,三、三酰甘油的合成代谢,软脂酸的合成,原料：乙酰CoA、NADPH、ATP 部位：胞液 柠檬酸-丙酮酸循环：,1、合成的原料和部位,（三羧酸转运系统）,线粒体：乙酰CoA,胞液：乙酰CoA,（一）胞浆中饱和脂肪酸的“从头合成”,柠檬酸-丙酮酸循环,1、乙酰辅酶A的转运,2、乙酰CoA的活化,CH3-CoSCoA + CO2,乙酰CoA羧化酶,生物素 Mn2+,HOOC-CH2-COSCoA,ATP,ADP+Pi,key enzyme,乙酰CoA,丙二酰CoA,3、软脂酸（16C）生物合成,脂肪酸合成酶系是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个脂酰基载体蛋白（ACP）和7个活性酶的催化部位。,一个多肽链上具有7种酶活性，依次重复进行缩合、还原、脱水、再还原的过程合成软脂酸,乙酰辅酶A,+,酰基载体 蛋白ACP,乙酰ACP,丙二酰ACP,+,辅酶A,丙二酰辅酶A,软脂酸合成过程,缩合,还原,脱水,再还原,乙酰乙酰ACP,丙二酰ACP,乙酰ACP,-羟丁酰-ACP,-烯丁酰ACP,丁酰ACP,7HOOCCH2COSCoA + CH3COSCoA + 14NADPH + 14H+,脂肪酸合成酶系,CH3（CH2）14COOH + 7CO2 + 14NADP+ + 8HSCoA + 6H2O,丙二酰CoA,(acetyl CoA),软脂酸合成的总反应,软脂酸,脂肪酸合成总结,1、原料为乙酰CoA，直接产物是软脂酸，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、经柠檬酸-丙酮酸穿梭作用将线粒体内生成的乙 酰CoA运至胞液。 3、1mol乙酰CoA直接参与脂肪酸的合成，其余 7mol乙酰CoA羧化成丙二酸单酰CoA,4、合成在细胞液中进行，为一耗能过程，每合成 一分子软脂酸，重复4步进行碳链延长反应， 需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子 用于活化）。 5、需14分子NADPH作为供氢体，6分子NADPH 来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，8分子 NADPH来自于柠檬酸丙酮酸转运，所以脂肪 酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。 6、脂肪酸合酶系的结构（多功能酶、脂酰基载体蛋白（ACP）、7种酶活性）,脂肪酸的氧化和从头合成的异同,不饱和脂肪酸的合成 动物组织很容易在脂肪酸的9部位引入双键，但不能在脂肪酸链的9双键与末端甲基间再引入双键 ，因此不能合成具有多个双键的脂肪酸（必须脂肪酸）。,（二）磷酸甘油的合成,3-磷酸甘油脱氢酶,NADH+H+,NAD+,甘油激酶,ATP,ADP,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,glycerol,甘油,主要来自糖代谢,甘油的磷酸化,磷酸甘油,磷脂酸,甘油二酯,甘油三酯,（三）甘油三酯的合成,部位：肝、脂肪组织,脂类代谢紊乱,高脂血症（高脂蛋白血症） 动脉粥样硬化 肥胖症,高脂血症,空腹血脂浓度持续高于正常 主要是血浆胆固醇及甘油三酯含量超过正常 原发性：遗传基因缺陷、家族史、肥胖等 继发性：糖尿病、肾病、甲状腺功能减退等 易引起心血管疾病,动脉粥样硬化,血浆胆固醇,动脉血管,粥样斑块,沉积,官腔狭窄 动脉内皮细胞损伤,冠心病,控制饮食、适当运动、服降脂药,肥胖症,肥胖症：全身性脂肪堆积过多，导致体内一系列病理生理变化 肥胖度的衡量标准：体重指数（body mass index） BMI = 体重（kg）/ 身高2（M2） 2426：轻度肥胖 2628：中度肥胖 28：重度肥胖 肥胖症常伴有高血糖、高血脂、高血压、高胰岛素血症,体脂率（BFR）计算公式,女性的身体脂肪公式 参数a = 腰围(腰部的周长cm) x 0.74 参数b = (总体重kgx 0.082) + 34.89 身体脂肪总重量kg = a - b 身体脂肪百分比= (身体脂肪总重量 体重) x 1