脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座

第十章脂类与脂类代谢

第一节脂类概述脂类（lipids）泛指不溶于水，易溶于有机溶剂各类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素，有还含有氮和磷。脂类所包含物质范围很广，结构差异也大。他们共同特征是以长链或稠环脂肪烃分子为母体。脂类分子中没有极性基团称为非极性脂；有极性基团称为极性脂。极性脂主体是脂溶性，其中部分结构是水溶性。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第1页1、脂类分类1.1单纯脂单纯脂是脂肪酸与醇结合成脂，没有极性基团，是非极性脂，又称中性脂。三酰甘油、胆固醇酯、蜡等都是单纯脂。蜡是由高级脂肪酸和高级一元醇形成酯。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第2页单纯脂是由一分子甘油与一至三分子脂肪酸所形成脂。依据脂肪酸数量，可分为单酰甘油、二酰甘油和三酰甘油（过去称为甘油三脂）。前二者在自然界中存在极少，而三酰甘油是脂类中含量最丰富一类。通常所说油脂就是指三酰甘油脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第3页三酰甘油结构脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第4页是由偶数碳原子组成一元酸，最多见是C16、C18、C22等长链脂肪酸。碳链无分支。分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。大部分不饱和脂肪酸在体内能够合成，亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸不能合成，必需从食物中获取，称为必需脂肪酸。人体及高等动物体内脂肪酸有以下特点：脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第5页1.2复合脂复合脂又称类脂，是含有磷酸等非脂成份脂类。复合脂含有极性基团，是极性脂。磷脂是主要复合脂，分为甘油磷脂类和鞘氨醇磷脂。甘油磷脂又称磷酸甘油酯，是磷脂酸衍生物。甘油磷脂中取代基最常见是胆碱、乙醇胺和丝氨酸，称为卵磷脂、脑磷脂和丝氨酰磷脂，都不溶于水而溶于有机溶剂。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第6页磷脂结构X:HO—CH2CH2N+（CH2）3（胆碱）HO—CH2CH2—NH3+（乙醇胺）HO—CH2CH—COO-︱NH3+（丝氨酸）卵磷脂脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第7页1.3非皂化脂包含类固醇、萜类和前列腺素类。不含脂肪酸，不能被碱水解，称为非皂化脂。类固醇又称甾醇，是以环戊烷多氢菲为母核一个脂类。胆固醇是人体内最主要类固醇，它因有羟基而属于极性脂。萜类是异戊二烯聚合物，前列腺素是二十碳酸衍生物。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第8页胆固醇结构脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第9页1.4衍生脂指上述物质衍生产物，如甘油、脂肪酸及其氧化产物，乙酰辅酶A。1.5结合脂类脂与糖或蛋白质结合，形成糖脂和脂蛋白。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第10页2脂类分布与功效2.1三酰甘油主要是贮备能源2.2极性脂参加生物膜组成2.3有些脂类及其衍生物含有主要生物活性2.4有些脂类是生物表面活性剂2.5作为溶剂脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第11页第二节甘油三脂分解代谢一、甘油三脂水解组织脂肪酶有三种，脂肪酶、甘油二脂脂肪酶和甘油单脂脂肪酶，逐步水解R3、R1、R2，生成甘油和游离脂肪酸。第一步是限速步骤，肾上腺素、肾上腺皮质激素、高血糖素经过cAMP和蛋蛋白激酶激活，胰岛素和前列腺素E1相反，有抗脂解作用。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第12页甘油三脂水解过程脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第13页二、甘油代谢

脂肪细胞没有甘油激酶，所以甘油被运到肝脏，由甘油激酶磷酸化为3-磷酸甘油，再由磷酸甘油脱氢酶催化为磷酸二羟丙酮，进入酵解或异生，并生成NADH。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第14页三、脂肪酸氧化3.1饱和偶数碳脂肪酸氧化1.脂肪酸活化：脂肪酸先生成脂酰辅酶A才能进行氧化，称为活化。由脂酰辅酶A合成酶（硫激酶）催化，线粒体中酶作用于4～10个碳脂肪酸，内质网中酶作用于12个碳以上长链脂肪酸。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第15页2.转运肉碱穿梭过程脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第16页3.β-氧化：氧化、水合、氧化、断裂脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第17页4、脂肪酸β-氧化作用小结（1）脂肪酸β-氧化时仅需活化一次，消耗1个ATP两个高能键（2）β-氧化包含脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤（3）每循环一次产生1个FADH2、1个NADH、1个乙酰-CoA，共计1.5+2.5+10=14ATP以软脂酸为例：7次循环：7X（1.5+2.5+10）+10=108ATP活化消耗：-2个高能磷酸键净生成：108-2=106ATP脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第18页5、β-氧化调整⑴脂酰基进入线粒体速度是限速步骤，长链脂酸生物合成第一个前体丙二酸单酰CoA浓度增加，可抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，限制脂肪酸氧化。⑵[NADH]/[NAD+]比率高时，β—羟脂酰CoA脱氢酶便受抑制。⑶乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，抑制氧化脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第19页3.2不饱和脂肪酸氧化1.单不饱和脂肪酸氧化：油酸在9位有顺式双键，三个循环后形成Δ3顺烯脂酰辅酶A。在Δ3顺Δ2反烯脂酰辅酶A异构酶催化下继续氧化。这么一个双键少2个ATP。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第20页油脂酸氧化路径脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第21页2.多不饱和脂肪酸氧化：亚油酸在9位和12位有两个顺式双键，4个循环后生成Δ2顺烯脂酰辅酶A，水化生成D-产物，在β-羟脂酰辅酶A差向酶作用下转变为L型，继续氧化

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第22页亚油脂酸氧化路径脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第23页3.3奇数碳脂肪酸氧化奇数碳脂肪酸经β氧化可产生丙酰辅酶A，一些支链氨基酸也生成丙酸。丙酸有以下两条代谢路径：1.丙酰辅酶A在丙酰辅酶A羧化酶催化下生成D-甲基丙二酸单酰辅酶A，并消耗一个ATP。在差向酶作用下生成L-产物，再由变位酶催化生成琥珀酰辅酶A，进入三羧酸循环。需腺苷钴胺素作辅酶。2.丙酰辅酶A经脱氢、水化生成β-羟基丙酰辅酶A，水解后在β-羟基丙酸脱氢酶催化下生成丙二酸半醛，产生一个NADH。丙二酸半醛脱氢酶催化脱羧，生成乙酰辅酶A，产生一个NADPH。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第24页3.4脂肪酸α-氧化存在于植物种子、叶子，动物脑和肝脏。以游离脂肪酸为底物，包括分子氧或过氧化氢，对支链、奇数和过长链（22）脂肪酸降解有主要作用。哺乳动物叶绿素代谢时，经过水解、氧化，生成植烷酸，其β位有甲基，需经过α氧化脱羧才能继续β氧化。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第25页α氧化有以下路径：1.脂肪酸在单加氧酶作用下α羟化，需Fe2+和抗坏血酸，消耗一个NADPH。经脱氢生成α-酮脂肪酸，脱羧生成少一个碳脂肪酸。2.在过氧化氢存在下，经脂肪酸过氧化物酶催化生成D-α-氢过氧脂肪酸，脱羧生成脂肪醛，再脱氢产生脂肪酸或还原。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第26页3.5ω-氧化

12个碳以下脂肪酸可经过ω-氧化降解，末端甲基羟化，形成一级醇，再氧化成醛和羧酸。一些细菌可经过ω-氧化将烷烃转化为脂肪酸，从两端进行ω-氧化降解，速度快。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第27页四、酮体代谢乙酰辅酶A在肝和肾可生成乙酰乙酸、β-羟基丁酸和丙酮，称为酮体。肝经过酮体将乙酰辅酶A转运到外周组织中作燃料。心和肾上腺皮质主要以酮体作燃料，脑在饥饿时也主要利用酮体。平时血液中酮体较少，有大量乙酰辅酶A必需代谢时酮体增多，可引发代谢性酸中毒，如糖尿病。4.1酮体合成脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第28页脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第29页4.2酮体分解羟丁酸可由羟丁酸脱氢酶氧化生成乙酰乙酸，在肌肉线粒体中被3-酮脂酰辅酶A转移酶催化生成乙酰乙酰辅酶A和琥珀酸。也可由乙酰乙酰辅酶A合成酶激活，但前者活力高且分布广泛，起主要作用。乙酰乙酰辅酶A可加入β-氧化。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第30页4.3酮体生成及利用生理意义1.在正常情况下，酮体是肝脏输出能源一个形式；2.在饥饿或疾病情况下，为心、脑等主要器官提供必要能源。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第31页4.4酮体生成调整1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减少，进入肝中脂酸降低，酮体生成降低。饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游离脂酸浓度升高，利于β氧化及酮体生成。2）肝细胞糖原含量及其代谢影响：肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入β—氧化，酮体生成增多。3）丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第32页第三节甘油三酯合成代谢一、软脂酸合成脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第33页1、乙酰辅酶A转运

柠檬酸穿梭机制脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第34页2丙二酸单酰辅酶A生成乙酰辅酶A以丙二酸单酰辅酶A形式参加合成。由乙酰辅酶A羧化酶催化。此反应是脂肪酸合成限速步骤，被柠檬酸别构激活，受软脂酰辅酶A抑制。此酶有三个亚基：生物素羧化酶（BC）、生物素羧基载体蛋白（BCCP）和羧基转移酶（CT）

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第35页3脂肪酸合成酶体系有7种蛋白，以脂酰基载体蛋白为中心，中间产物以共价键与其相连。载体蛋白含巯基，与辅酶A类似，可由辅酶A合成。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第36页4、

脂肪酸生物合成步骤脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第37页5软脂酸合成与氧化区分

合成氧化细胞中部位细胞质线粒体酶系7种酶，多酶复合体4种酶分散存在酰基载体ACPCoA二碳片段丙二酸单酰CoA乙酰CoA电子供体（受体）NADPHFAD、NAD循环缩合、还原、脱水、还原氧化、水合、氧化、裂解β-羟脂酰基构型D型L型底物穿梭机制柠檬酸穿梭脂酰肉碱穿梭对HCO3及柠檬酸要求要求不要求方向甲基到羧基羧基到甲基能量改变消耗7个ATP及14个NADPH，7FADH2+7NADH-2ATP）产物16碳酸以内脂酸。18碳酸可彻底降解脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第38页二、其它脂肪酸合成（一）、脂肪酸延长1.线粒体酶系：在基质中，可催化短链延长。基本是β-氧化逆转，但第四个酶是烯脂酰辅酶A还原酶，氢供体都是NADPH。2.内质网酶系：粗糙内质网可延长饱和及不饱和脂肪酸，与脂肪酸合成相同，但以辅酶A代替ACP。可形成C24

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第39页（二）、不饱和脂肪酸形成1.单烯脂酸合成：需氧生物可经过单加氧酶在软脂酸和硬脂酸9位引入双键，生成棕榈油酸和油酸。消耗NADPH。厌氧生物可经过β-羟脂酰ACP脱水形成双键。2.多烯脂酸合成：由软脂酸经过延长和去饱和作用形成多不饱和脂肪酸。哺乳动物由四种前体转化：棕榈油酸（n7）、油酸（n9）、亚油酸（n6）和亚麻酸（n3），其中亚油酸和亚麻酸不能自己合成，必需从食物摄取，称为必需脂肪酸。其它脂肪酸可由这四种前体经过延长和去饱和作用形成。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第40页三、甘油三酯合成主要在肝脏和脂肪组织1、前体合成包含L-α-磷酸甘油和脂酰辅酶A。细胞质中磷酸二羟丙酮经α-磷酸甘油脱氢酶催化，以NADH还原生成磷酸甘油。也可由甘油经甘油激酶磷酸化生成，但脂肪组织缺乏有活性甘油激酶。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第41页2、生成磷脂酸磷酸甘油与脂酰辅酶A生成单脂酰甘油磷酸，即溶血磷脂酸，再与脂酰辅酶A生成磷脂酸。都由甘油磷酸脂酰转移酶催化。磷酸二羟丙酮也可先酯化，再还原生成溶血磷脂酸。3、合成过程先被磷脂酸磷酸酶水解，生成甘油二酯，再由甘油二酯转酰基酶合成甘油三酯。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第42页四、各组织脂肪代谢脂肪组织脂解限速酶是脂肪酶，生成游离脂肪酸进入血液，可用于氧化或合成，而甘油不能用于合成。肝脏可将脂肪酸氧化或合成酮体或合成甘油三酯。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第43页第四节磷脂代谢磷脂类合成反应几乎是在膜结构表面进行，在真核生物中主要是内质网、线粒体和高尔基体，细菌是在内原生质膜。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第44页一、甘油磷脂代谢（一）甘油磷脂合成代谢甘油磷脂生物合成是甘油－3－磷酸或磷酸二羟丙酮经酰基化转化为磷脂酸，可深入经两种路径转换为磷脂。磷脂酸与CTP作用，生成CDP-二酰甘油，它在细菌中转换为磷脂酰丝氨酸，在动物、大肠杆菌中，磷脂酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺。CDP-二脂酰甘油是磷脂合成中关键中间体。从头合成路径，在真核生物中，磷脂酸水解为甘油二酯，与CDP-胆碱或CDP-乙醇氨生成磷脂酰胆碱或磷脂酰乙醇胺。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第45页1.脑磷脂合成：①乙醇胺磷酸化，乙醇胺激酶催化羟基磷酸化，生成磷酸乙醇胺。②与CTP生成CDP-乙醇胺，由磷酸乙醇胺胞苷转移酶催化，放出焦磷酸。③与甘油二酯生成脑磷脂，放出CMP。由磷酸乙醇胺转移酶催化。该酶位于内质网上，内质网上还有磷脂酸磷酸酶，水解分散在水中磷脂酸，用于磷脂合成。肝脏和肠粘膜细胞可溶性磷脂酸磷酸酶只能水解膜上磷脂酸，合成甘油三酯。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第46页2.卵磷脂合成：①与脑磷脂类似，利用已经有胆碱，先磷酸化，再连接CDP作载体，与甘油二酯生成卵磷脂。②从头合成路径：将脑磷脂乙醇胺甲基化，生成卵磷脂。供体是S-腺苷甲硫氨酸，由磷脂酰乙醇胺甲基转移酶催化，生成S-腺苷高半胱氨酸。共消耗3个供体。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第47页3.磷脂酰肌醇合成：①磷脂酸与CTP生成CDP-二脂酰甘油，放出焦磷酸。由磷脂酰胞苷酸转移酶催化。②CDP-二脂酰甘油：肌醇磷脂酰转移酶催化生成磷脂酰肌醇。磷脂酰肌醇激酶催化生成PIP，PIP激酶催化生成PIP2。磷脂酶C催化PIP2水解生成IP3和DG，IP3使内质网释放钙，DG增加蛋白激酶C对钙敏感性，经过磷酸化起第二信使作用。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第48页（二）甘油磷脂分解代谢甘油磷脂分解靠存在于体内各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再深入降解。磷脂酶有以下4类：

磷脂酶A1-水解C1；磷脂酶A2-水解C2；磷脂酶C-水解C3，生成1，2-甘油二酯，与第二信使相关；磷脂酶D-生成磷脂酸和碱基；磷脂酶B-同时水解C1和C2。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第49页二、鞘磷脂代谢鞘氨醇可在全身各组织细胞内质网合成，合成所需原料主要是软脂酰CoA和丝氨酸，并需磷酸吡哆醛、NADPH及FAD等辅助因子参加。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第50页1.鞘磷脂合成①合成鞘氨醇：软脂酰辅酶A与丝氨酸经缩合、还原、氧化等一系列酶促反应形成。②氨基被脂酰辅酶A酰化，生成神经酰胺。由鞘氨醇酰基转移酶。③神经酰胺与CDP-胆碱生成鞘磷脂，由神经酰胺胆碱磷酸转移酶催化。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第51页2.鞘糖脂合成①脑苷脂：神经酰胺与UDP－葡萄糖生成葡萄糖脑苷脂，由葡萄糖基转移酶催化，是α-糖苷键。也可先由糖基与鞘氨醇反应，再酯化。②脑硫脂：硫酸先与2分子ATP生成PAPS，再转移到半乳糖脑苷脂3位。由微粒体半乳糖脑苷脂硫酸基转移酶催化。③神经节苷脂：以神经酰胺为基础合成，UDP为糖载体，CMP为唾液酸载体，转移酶催化。其分解在溶酶体进行，需要糖苷酶等。酶缺乏可造成脂类沉积症，神经发育迟缓，存活期短。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第52页第五节胆固醇代谢胆固醇是类固醇家族中主要组员，生物膜主要组成成份。合成在肝脏和小肠胞液和微粒体中进行，所需原料为乙酰CoA，乙酰CoA经柠檬酸-丙酮酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。每合成一分子胆固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和16分子NADPH

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第53页一、胆固醇生物合成胆固醇全部碳原子都是来自乙酰辅酶A，它甲基和羧基碳全部进入类固醇核中。胆固醇生物合成可分为5个阶段：Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ乙酸→二羟甲基戊酸→异戊烯醇焦磷酸酯→鲨烯→羊毛固醇→胆固醇C2C6C5C30C30C27脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第54页1.二羟甲基戊酸(MVA)合成

3分子乙酰辅酶A在羟甲基戊二酰辅酶A(HMGCoA)还原酶催化下，消耗2分子NADPH，生成甲羟戊酸。反应不可逆，是酮体和胆固醇合成分支点。此反应是胆固醇合成限速步骤，酶有立体专一性，受胆固醇抑制。酶合成和活性都受激素控制,cAMP可促进其磷酸化，降低活性。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第55页2.异戊烯醇焦磷酸酯(IPP)合成二羟甲基戊酸经2分子ATP活化，再脱羧,生成异戊烯醇焦磷酸酯(IPP)。IPP是活泼前体，可缩合形成胆固醇、脂溶性维生素、萜类等许多物质。3.生成鲨烯6个IPP缩合生成鲨烯，由二甲基丙烯基转移酶催化。鲨烯是合成胆固醇直接前体，水不溶。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第56页4.生成羊毛固醇固醇载体蛋白将鲨烯运到微粒体，环化成羊毛固醇，需分子氧和NADPH参加。5.生成胆固醇羊毛固醇经切除甲基、双键移位、还原等步骤生成胆固醇。需固醇载体蛋白，7－脱氢胆固醇是中间物之一。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第57页二、胆固醇及其转化产物1、胆固醇酯合成；2胆汁酸合成

；3、

类固醇激素合成；4维生素D合成。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第58页三、胆固醇合成调整1.膳食原因：饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶活性，使胆固醇合成降低；摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而造成胆固醇合成增多。2.胆固醇及其衍生物：胆固醇及其氧化产物，如7-β-羟胆固醇，25-羟胆固醇等可反馈抑制HMG-CoA还原酶活性。3.激素：胰岛素和甲状腺激素可经过诱导HMG-CoA还原酶合成而使酶活性增加；胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制HMG-CoA还原酶活性。

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第59页第六节血浆脂蛋白代谢血浆中所含脂类物质统称为血脂。血浆中脂类物质主要有：①甘油三酯（TG）及少许甘油二酯和甘油一酯；②磷脂（PL）主要是卵磷脂，少许溶血磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺及神经磷脂等；③胆固醇（Ch）及胆固醇酯（ChE）；④自由脂肪酸（FFA）。正常血脂有以下特点：①血脂水平波动较大，受膳食原因影响大；②血脂成份复杂；③通常以脂蛋白形式存在，但自由脂肪酸是与清蛋白组成复合体而存在。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第60页1、血浆脂蛋白分类：依据电泳迁移率不一样进行分类，可分为四类：乳糜微粒→β-脂蛋白→前β-脂蛋白→α-脂蛋白。按脂蛋白密度高低进行分类，也分为四类：乳糜微粒CM、极低密度脂蛋白VLDL、低密度脂蛋白LDL、高密度脂蛋白HDL

脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第61页2、血浆脂蛋白组成：血浆脂蛋白均由蛋白质（载脂蛋白，Apo）、甘油三酯(TG)、磷脂(PL)、胆固醇(Ch)及其酯(ChE)所组成。不一样脂蛋白仅有含量上差异而无本质上不一样。乳糜微粒中，含TG90%以上；VLDL中TG也达50%以上；LDL主要含Ch及ChE，约占40%～50%；而HDL中载脂蛋白含量则占50%，另外，Ch、ChE及PL含量也较高。脂类与脂类代谢脂类的概述专家讲座第62页3、血浆脂蛋白结构血浆脂蛋白颗粒通常呈球形。其中所含载脂蛋白多