第十章 生物化学脂类代谢

1、第十章 生物化学脂类代谢10.1.1 脂的分类脂类lipids脂肪 1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯 三脂酰甘油 甘油三酯室温固态 脂 . 液态 油油脂类脂lipoids除醇类、脂肪外，还有其他物质胆固醇及其胆固醇酯磷脂糖脂脂蛋白10.1 概述10.1.2 脂类的重要性脂类是生物体的重要能源；脂质是生物膜的主要成分；许多类脂及其衍生物具有重要生理作用；脂类代谢的中间产物是合成激素、胆酸和维生素等的基本原料，对维持机体的正常活动有重要影响作用。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。10.1.3 脂类的消化、吸收、转运和贮存1. 脂肪的消化 2. 脂肪的吸收 脂肪吸收

2、的方式： 部分水解：50%的脂肪在小肠中水解为脂肪酸、甘油二酯和甘油一酯。 完全水解：40%的脂肪经脂肪酶和胆汁酸盐的作用，完全水解为脂肪酸和甘油； 完全不水解：小部分脂肪可不经过水解直接被吸收。3. 脂类在体内的运输血浆中所含的脂质统称为血脂。甘油三酯及少量的甘油二酯和甘油一酯；磷脂；胆固醇和胆固醇酯；游离脂肪酸脂蛋白是脂类在血浆中的存在形式，也是脂类在血液中的运输形式。高密度脂蛋白（HDL，-脂蛋白）低密度脂蛋白（LDL， -脂蛋白）极低密度脂蛋白（VLDL，前 -脂蛋白）乳糜微粒（CM）4. 脂类在体内的贮存和动用脂肪组织是贮存脂肪的主要场所，以皮下、肾周围、肠系膜和大网膜等处贮存最多，

3、称为脂库。 脂库中贮存的脂肪常有一部分经脂肪酶的水解作用而释放出脂肪酸与甘油，称为脂肪的动员。10.2 三脂酰甘油代谢10.2.1 三脂酰甘油的分解代谢10.2.2 三脂酰甘油的合成代谢10.2.1 .1 脂肪动员三脂酰甘油脂肪酶起决定作用，是脂肪动员的限速酶 三脂酰甘油的分解代谢三脂酰甘油脂肪酶的活性受到激素的调节 激素敏感甘油三酯脂肪酶 (hormone sensitive triglyceride lipase, HSL)当禁食、饥饿或交感神经兴奋时肾上腺素去甲肾上腺素 分泌 激活蛋白激酶A胰高血糖素 HSL磷酸化而活化 促进脂肪动员能促进脂肪动员的激素称为脂解激素胰岛素能抑制脂肪动员，

4、称为抗脂解激素部位：胞液、线粒体（肝脏）原料：甘油产物：乳酸，ATP （无氧氧化） H2O,CO2, ATP （有氧氧化） G （糖异生）生理意义：氧化放能/补充血糖10.2.1 .2 甘油的代谢脂肪动员产生的甘油直接由血液运送至肝、肾、肠等组织，主要是在甘油激酶的作用下发生代谢转变。 （甘油有氧氧化产生多少ATP？）10.2.1 .3 脂肪酸的氧化分解部位：(除脑组织外，大多数组织) 1. FFA的活化(胞液 ) 2. -氧化(线粒体)限速酶 ：脂酰CoA肉碱酰基转移酶原料：FFA 产物：乙酰CoA（CO2，H2O）能量：软脂酸: 129 ATP1. 脂肪酸的活化脂酰CoA的生成FFA在氧化

5、前必须转变为活泼的脂酰CoA，反应由内质网和线粒体外膜上的脂酰CoA合成酶催化，需ATP、CoASH、Mg2参与。1分子FFA的活化实际上消耗了2个高能磷酸键。(ATP)2. 脂酰基进入线粒体脂酰CoA肉碱酰基转移酶是FFA氧化分解的主要限速酶。当饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时，体内主要以FFA氧化供能，这时脂酰CoA肉碱酰基转移酶活性增加；饱食时，脂肪合成增加，丙二酸单酰CoA通过抑制脂酰CoA肉碱酰基转移酶的活性抑制了FFA的氧化。3. 脂酰CoA的-氧化脂酰CoA在线粒体基质中-氧化酶系的催化下，由脂酰基的碳原子开始氧化，经脱氢、加水、再脱氢、硫解四个连续的反应， 产生1分子乙酰CoA和比

6、原来少2个碳原子的脂酰CoA （1）脱氢脂酰CoA脱氢酶以FAD为辅基，催化脂酰CoA分子中的和碳原子上各脱去1个氢原子，生成反-2-烯脂酰CoA。（2）加水反-2-烯脂酰CoA在反-2-烯脂酰CoA水化酶的催化下，加水生成L-(+)-羟脂酰CoA。 （3）再脱氢L-(+)-羟脂酰CoA脱氢酶以NAD为辅酶，催化L-(+)-羟脂酰CoA碳原子上脱去2个氢原子，生成-酮脂酰CoA。（4）硫解-酮脂酰CoA在-酮脂酰CoA硫解酶的作用下，与碳原子间发生断裂，1分子CoASH参与反应，生成1分子乙酰CoA和比原来少2个碳原子的脂酰CoA。 FFA是人及哺乳动物的主要能源物质，除脑组织外，大多数组织都

7、能氧化FFA，以肝脏和肌肉最为活跃。四个阶段脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 脂酰基进入线粒体 脂酰CoA的-氧化 三羧酸循环和氧化磷酸化 能量计算FFA氧化是体内重要能量来源，大于G、Pr一倍多 氧化次数软脂酸（16 C）7次循环75（NADH+FADH2）8分子乙酰CoA812（TAC）=131 ATP 活化消耗的2ATP =129 ATP硬脂酸（18 C）146 ATP？天然不饱和脂肪酸的双键均为顺式。烯脂酰辅酶A水化酶及羟脂酰辅酶A脱氢酶均具有高度立体异构专一性，因此需要烯脂酰辅酶A异构酶的参加。油脂酰CoA3-顺-烯脂酰CoA2-反-烯脂酰CoA异构酶油酸（18：19）10.2.1 .4

8、 不饱和脂肪酸的氧化10.2.1 .5 奇数碳脂肪酸的-氧化奇数碳脂肪酸经-氧化后，除乙酰辅酶A外，还要产生丙酰辅酶A。丙酰辅酶AD-甲基丙二酸单酰CoA丙酰辅酶A羧化酶琥珀酰辅酶A立体异构作用分子内部基团重排变位酶10.2.1 .6 脂肪酸氧化的其他方式-氧化：在-碳原子部位进行的氧化作用。植物种子、叶组织及动物肝脏和脑中存在。以游离脂肪酸为底物，每次氧化只失去一个碳原子。RCH2CH2COOH RCH2COOH + CO2对降解带甲基的支链脂肪酸、奇数碳原子脂肪酸及长链脂肪酸有重要作用。-氧化：在酶的催化下，脂肪酸的烷基端碳先氧化成羟基，再氧化成羧基，最后生成， -二羧酸的反应。12碳以下

9、的脂肪酸通过-氧化降解。CH3-（CH2）n-COOH HOOC-（CH2）n-COOH10.2.1 .7 酮体代谢FFA经氧化生成的乙酰CoA在肝外组织中能彻底氧化，而在肝细胞中因具有活性较强的合成酮体（ketone body）的酶系，可转变为酮体。酮体是FFA代谢特有的中间产物，包括乙酰乙酸（占30）、羟丁酸（占70）和丙酮（微量）。 1. 酮体的生成部位：肝细胞线粒体原料：乙酰CoA 产物：乙酰乙酸、羟丁酸、丙酮 乙酰乙酰CoA硫解酶 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA CoASH 羟甲基戊二酸单酰CoA合成酶 乙酰乙酰CoA+乙酰CoA -羟基-甲基戊 CoA 二酸单酰CoA （HMG-Co

10、A）HMG-CoA -羟丁酸脱氢酶 -羟丁酸 NAD+ 乙酰乙酸 NADH CO2 丙酮 HMG-CoA裂解酶 羟甲基戊二酸单酰CoA 乙酰乙酸 乙酰CoA 2. 酮体的氧化部位：肝外组织（心、肾、脑及骨骼肌）原料：乙酰乙酸、羟丁酸、丙酮产物：乙酰CoA生理意义：酮体是脂肪酸在肝脏正常代谢的中间产物，是肝脏输出能源的一种形式。 “肝内生成，肝外利用”酮体分子小，水溶性大，易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，是脑组织和肌肉组织的重要能源。饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增加，超出了肝外组织利用酮体的能力，血中酮体含量升高，造成酮症酸中毒，称为酮血症，若尿中酮体增多则称为酮尿症。

11、 mmol/L。 脂肪甘油三脂甘油 糖代谢中间物 进入酵解途径磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油 醛 脂肪酸乙酰CoA 进入三羧酸循环 氧化分解合成酮体肝肝外糖异生 三脂酰甘油的合成代谢人体内的三脂酰甘油来源于食物和体内合成，合成三脂酰甘油涉及脂肪酸和甘油的合成。10.2.2.1 软脂酸的生物合成合成部位：胞液合成原料：乙酰CoA，NADPH，ATP，CO2产物：脂肪酸限速酶：乙酰CoA羧化酶1. 乙酰CoA的转运2. 丙二酸单酰CoA的合成 胞液中以乙酰CoA为原料合成脂肪酸的过程不是-氧化的逆过程，而是以丙二酸单酰CoA为基础的一种缩合反应。反应需CO2、生物素、Mg2+或Mn2+参与。 乙酰Co

12、A羧化酶是关键酶，辅基是生物素，包括三个亚基：生物素羧基载体蛋白（BCCP）生物素生物素羧化酶（BC）羧基转移酶（CT）3 脂肪酸的生物合成 脂肪酸合成酶系乙酰辅酶A羧化酶乙酰转酰基酶（AT）丙二酰转酰基酶（MT）脂酰-丙二酰-ACP缩合酶（KS）-酮脂酰-ACP还原酶（KR）-羟脂酰-ACP脱水酶（HD）烯酰基-ACP还原酶（ER）脂肪酸合成酶系是由7种酶蛋白和酰基载体蛋白( ACP）组成的多酶复合体。 ACP酰基载体蛋白的辅基（4-磷酸泛酰巯基乙胺）和脂肪氧化中的CoASH作用相同，是脂肪酸合成过程中的脂酰基载体 。 每循环一次，增加两个碳原子，经7次循环，生成16C的软脂酰-ACP，经硫

13、酯酶的水解作用，生成软脂酸。 总反应4.脂肪酸碳链的延长起始物二碳单位来源途径共同点胞浆乙酰CoA丙二酸单酰ACP柠檬酸转运；以ACP为载体；需多酶体系以NADPH + H+ 作为氢的供体线粒体C12-C16脂酰CoA乙酰CoA-氧化逆转(P401)内质网微粒体C16脂酰CoA丙二酸单酰CoA与胞浆相似；以CoA为载体试比较脂肪酸的合成与降解的不同点。在真核细胞中， 将双键引入脂肪酸链的机制。 不饱和脂肪酸合成 细胞色素b5还原酶细胞色素b5脱饱和酶2. -氧化、脱水途径 脂肪的合成合成部位：胞浆（肝/脂肪组织、小肠粘膜）储存部位：脂肪组织产物：甘油三酯 乙酰CoA 糖原料： 脂酰CoA 食物

14、中脂肪分解 3-磷酸甘油 糖/生糖氨基酸/甘油 甘油二酯途径: 肝/脂肪组织 G 3-磷酸甘油 甘油 糖异生丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸TCA柠檬酸草酰乙酸乙酰CoAFFA脂酰CoA肉碱脂酰CoA脂酰CoA线粒体胞液苹果酸丙酮酸PEP G-6-P GPPP酵解线粒体膜羧化氧化脱羧异生脂肪酸的合成活化氧化苹果酸AspAsp酮体肝糖原肝10.3 类 脂lipoids磷脂，PL糖脂，GL胆固醇，Ch胆固醇酯，ChE10.3.1 磷脂的代谢磷脂：含有磷酸的脂类（phospholipids）按核心结构和主链的不同，可分为： 由甘油构成 甘油磷脂（体内含量最多的磷脂） 由鞘氨醇构成 鞘磷脂10.3.1.

15、1 磷脂的结构OCH2 O C R1 R2 C O CHCH2 O P O X=OOO-根据X的不同，可将甘油磷脂分为六类。10.3.1.2 甘油磷脂的降解作用的酶类：磷脂酶分别作用于甘油磷脂分子中不同的酯键OCH2 O C R1 R2 C O CHCH2 O P O X=OOO-A1A2CD磷脂酶A1：甘油磷脂1位的酯键溶血磷脂 + 脂肪酸磷脂酶C：甘油磷脂3位的酯键甘油二酯 + 磷酸胆碱等磷脂酶D：磷酸取代基团间的酯键磷脂酸 + 胆碱等磷脂酶A2：甘油磷脂2位的酯键溶血磷脂 + 脂肪酸10.3.1.3 甘油磷脂的合成合成部位：内质网(以肝、肾、肠等组织最为活跃) 合成原料： 脂肪酸 甘油

16、不饱和脂肪酸 糖代谢植物油中摄取 乙醇胺CO2丝氨酸胆碱+3（CH3）SAM（S-腺苷甲硫氨酸）体内合成/食物供给肌醇, 磷酸盐 （能量） (CDP-乙醇胺、CDP-胆碱、CDP-甘油二酯)ATP、 CTP合成的基本过程CDP-甘油二酯合成途径10.3.2 胆固醇的代谢化学结构：环戊烷多氢菲10.3.2.1 胆固醇的合成合成部位：胞液及内质网 合成原料：乙酰CoA（合成胆固醇的唯一碳源） NADPH + H+ ，ATP 关键酶：HMG-CoA还原酶1. 甲羟戊酸的合成HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶。2. 鲨烯的合成3. 胆固醇的合成MVA脱羧、磷酸化ATPADP异构酶DPP（二甲基丙

17、烯焦磷酸，C5）2 IPP + DPPFPP（焦磷酸法尼酯，C15）内质网鲨烯合酶缩合、还原鲨烯（C30）IPP（异戊烯焦磷酸酯，C5）鲨烯单加氧酶、环化酶内质网羊毛固醇氧化、脱羧、还原-3CH3（CO2）胆固醇10.3.2.2 胆固醇合成的调节各种因素对胆固醇合成的调节主要是通过对合成过程的关键酶HMG-CoA还原酶活性的调节。HMG-CoA还原酶HMG-CoA还原酶-P（无活性）磷蛋白磷酸酶PiH2O蛋白激酶ATP1. 饥饿HMG-CoA还原酶的合成量 乙酰CoA、ATP、NADPH的量肝脏合成的胆固醇的量 饱食HMG-CoA还原酶的活性 胆固醇的合成量2. 胆固醇：负反馈抑制 7 -羟胆

18、固醇、25-羟胆固醇3. 激素 胰岛素、甲状腺素：诱导HMG-CoA还原酶的合成胰高血糖素、皮质醇：抑制HMG-CoA还原酶的活性 甲状腺素促进酶的合成促进胆固醇在肝脏的转变血浆胆固醇含量10.3.2.3 胆固醇的转化胆固醇的母核在体内不能被降解，侧链可被氧化、还原、或降解转变位其他生理活性化合物，参与代谢调节或排出体外。1. 转变为胆汁酸这是胆固醇在体内代谢的主要去路。 胆固醇肝胆汁酸胆汁肠腔重吸收（胆汁酸的肠肝循环）肠道菌还原后排出体外大部分小部分2. 转变为类固醇激素：肾上腺皮质细胞胆固醇束状带皮质醇（调节糖、脂、蛋白的代谢，又称为糖皮质激素）醛固醇（调节水盐代谢，又称为盐皮质激素）球状

19、带雄激素、雌激素网状带3. 转化为维生素D3和其它固醇胆固醇脱氢7-脱氢胆固醇紫外光前维生素D3异构化维生素D3肝、肾1,25-(OH)2-D3参与钙磷代谢10.4 血浆脂蛋白代谢10.4.1 血脂 定义：血浆中所含的脂类 组成：甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸20%神经鞘磷脂70%卵磷脂10%脑磷脂来源外源性：从食物中摄取经消化吸收进入血液内源性：由肝、脂肪细胞以及其他组织合成后释放入血特点：受膳食、年龄、性别、职业及代谢等因素的影响，波 动范围大。 血浆脂蛋白1.组成： 血脂 + 蛋白质（载脂蛋白） 主要有：蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯 各类脂蛋白中的组成比例及含量不同

20、。2.结构：内核：甘油三酯、胆固醇酯表面：载脂蛋白、磷脂、胆固醇：（1）电泳法：根据不同脂蛋白的表面电荷不同（2）超速离心法：根据密度的大小不同： CM、VLDL、LDL、HDL乳糜微粒极低密度脂蛋白低密度脂蛋白高密度脂蛋白来源在小肠上皮细胞合成糖在肝细胞中转化而来由VLDL转化而来由肝脏合成成分含有大量脂肪，蛋白质含量少主要成分为脂肪脂肪含量少，胆固醇，磷脂含量高蛋白质含量最多作用外源性脂肪的主要运输形式内源性脂肪的主要运输形式转运内源性胆固醇逆向转运胆固醇（肝外肝） 载脂蛋白（apolopoprotein，apo）血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白目前已分离出18种载脂蛋白，分为apoA

21、、B、C、D、E五类，每一类还有亚类不同脂蛋白含有不同的载脂蛋白 HDL主要含apoAI和apoAII；LDL主要含apoB； VLDL含apoB100、apoCI、CII、CIII、E 和apoAI等 ；CM含apoAI、 apoB等。 载脂蛋白的功能： 结合、转运脂质 稳定脂蛋白的结构 参与调节脂蛋白的代谢 参与脂蛋白受体的识别 脂类代谢的紊乱肥胖症酮血症和酮尿症饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成过多，超过肝外组织利用的能力，血中酮体浓度增高，为酮血症（Ketonemia）；患者随尿液排出大量酮体，为酮尿症（Ketonuria）高脂血症和动脉粥样硬化空腹血浆胆固醇或甘油三

22、酯的浓度持续超出正常上限，为高脂血症。上限：成人空腹12-14小时，甘油三酯200mg/100ml；胆固醇240mg/100ml脂肪肝脂肪在肝中堆积（ 10%）时为脂肪肝。结石症结石：胆固醇、胆色素、胆酸、脂肪酸钙、碳酸钙等组成。提要部位：胞浆,线粒体（肝脏）原料：甘油产物：乳酸，ATP （无氧氧化） ATP,CO2, H2O （有氧氧化） G （糖异生）生理意义：氧化放能/补充血糖甘油的代谢脂肪酸的氧化分解部位：(除脑组织外，大多数组织) 1. FFA的活化(胞液 ) 2. -氧化(线粒体)限速酶 ：脂酰CoA肉毒碱酰基转移酶原料：FFA 产物：乙酰CoA（CO2，H2O）能量：软脂酸: 1

23、29 ATP能量计算FFA氧化是体内重要能量来源，大于G、Pr一倍多 氧化次数软脂酸（16 C）7次循环75（NADH+FADH2）8分子乙酰CoA812（TAC）=131 ATP 活化消耗的2ATP =129 ATP酮体的生成部位：肝细胞线粒体原料：乙酰CoA 产物：乙酰乙酸、羟丁酸、丙酮酮体的氧化部位：线粒体/肝外组织（心、肾、脑及骨骼肌）原料：乙酰乙酸、羟丁酸、丙酮产物：乙酰CoA软脂酸的生物合成合成部位：胞液合成原料：乙酰CoA，NADPH，ATP产物：脂肪酸限速酶：乙酰CoA羧化酶脂肪的合成合成部位：胞浆储存部位：脂肪组织产物：甘油三酯 乙酰CoA 糖原料： 脂酰CoA 食物中脂肪分解 3-磷酸甘油 糖/生糖氨基酸/甘油 练 习 题1.胰岛素可促进脂肪动员。2.人体可以合成亚油