第六章-脂类代谢

第六章脂代谢

MetabolismofLipids本章主要内容：脂类概述脂肪代谢类脂的代谢第一节脂类概述

动物机体的脂类（lipids）分为脂肪和类脂两大类脂肪指甘油三酯（Triglyceride,TG)，主要是储脂类脂是指除脂肪以外的其他脂类，包括磷脂、糖脂、胆固醇及其酯（是组织脂的主要成分），还有其他的脂溶性分子一、脂类的概念脂肪的氧化分解为动物机体提供能量来源，脂肪也是动物的贮能方式，其储量与营养状况有关。脂肪还有抵御寒冷和固定保护内脏的作用。类脂是细胞膜的组成成分，也称组织脂，其组成与营养状况无关。一些脂类分子是重要的生理活性分子如必需脂肪酸（essentialfattyacids）为多不饱和脂肪酸，动物机体自身不能合成，须从食物中摄取，如亚油酸（18：2），亚麻油酸（18：3）和花生四烯酸（20：4）等。可以转变为细胞膜的成分，以及前列腺素，白三烯和血栓素等活性分子。肌醇磷脂、甘油二酯等又是第二信使。促进脂溶性维生素吸收。二、脂类的生理功能三、脂类的消化和吸收食物中的脂类消化的主要场所在小肠上段。经消化作用后，各种消化产物，如甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等可与胆汁酸盐混合成水溶性的混合微团。这种微团体积小、极性大，促进肠黏膜细胞对它们的吸收。脂类的消化产物被吸收后，其中短链脂肪酸和甘油经门静脉入肝，在肝内合成体脂肪。甘油一酯、甘油二酯和长链脂肪酸等在肠粘膜上皮细胞内又重新合成脂肪，然后与磷脂、胆固醇、载脂蛋白质共同形成乳糜微粒，经淋巴管进入血液循环，输送到各组织细胞中。四、脂肪的贮存、动员和运输（一）脂肪在体内的贮存：脂肪组织、脂库（二）脂肪的动员：当机体需要能量时，贮存在脂肪细胞中的脂肪被水解为游离脂肪酸和甘油而释放入血液，被其它组织氧化利用，这一过程称为脂肪的动员。血脂的运输方式——脂蛋白（lipoprotein）

脂类不溶于水，因此不能以游离的形式运输，而必须以某种方式与蛋白质结合起来才能在血浆中转运。（三）脂类的运输1、血脂：血浆中所含的脂类，包括脂肪、磷脂、胆固醇及其酯和游离脂肪酸。

血脂来源：

①肠道中食物脂类的消化吸收；

②由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血；

③储存脂肪动员释放入血。

血脂的去路：

①进入脂肪组织储存；

②氧化供能；

③构成生物膜；

④转变为其他物质。

电泳法按其移动的快慢，可将脂蛋白依次分为：α-脂蛋白、前β-脂蛋白、β-脂蛋白，乳糜微粒在原点不动。+CMβ前βα图血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱2.血浆脂蛋白的分类按密度大小依次为：

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）密度颗粒超速离心法乳糜（CM）组成：TG，磷脂，胆固醇，ApoB48,A-I,A-II,蛋白质含量少,密度低合成部位：小肠黏膜细胞，经淋巴系统进入血液生理功能：转运外源性T甘油三酯和胆固醇极低密度脂蛋白（VLDL）组成：TG，磷脂，胆固醇，ApoB100,ApoE,蛋白质含量少,密度低合成部位：肝细胞生理功能：转运内源性甘油三酯3.血浆脂蛋白的主要功能低密度脂蛋白（LDL）组成：主要是胆固醇及其酯，ApoB-100,含蛋白质,较低的密度合成部位：血浆（VLDL转化而来）生理功能：是血浆中胆固醇的主要携带者并运送到组织，调控胆固醇的合成高密度脂蛋白（HDL）组成：主要是胆固醇及其酯,蛋白质含量高,较高的密度合成部位：肝，小肠生理功能：机体胆固醇的“清扫机”，逆向转运胆固醇到肝脏转化处理第二节脂肪的代谢

脂肪组织中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解为脂肪酸和甘油并释放入血液供其他组织利用的过程。激素敏感脂酶受多种激素调控，胰岛素下调，肾上腺素与胰高血糖素上调激素敏感脂酶的活性。

一、脂肪的分解代谢（一）脂肪的水解上述反应过程中，实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成。（二）甘油的代谢1.脂肪酸的β-氧化

脂肪酸的分解氧化发生在β-碳原子上，每次降解生成一个乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA,如此循环往复。乙酰CoA经过三羧酸循环彻底氧化分解并释放能量。脂肪酸的β-氧化在线粒体的基质中进行。（二）脂肪酸的分解代谢

脂肪酸的活化——生成脂酰CoA

以16个碳原子的偶数饱和脂肪酸——软脂酸（又称棕榈酸）为例

RCH2CH2CH2COOH（16：0）+HSCoA+ATP

RCH2CH2CH2CO-ScoA+AMP+PPi

催化该反应的酶为脂酰CoA合成酶（硫激酶），注意消耗了一个ATP分子中的2个高能键

转移——从胞液到线粒体

β-氧化：脱氢、加水、脱氢、硫解循环往复

①棕榈酸活化生成脂酰CoA：消耗2个高能键（-2ATP）。 ②线粒体内β-氧化反应过程：总共生成7molFADH2和NADH＋H＋，释放7×（2＋3）＝35molATP。 ③乙酰CoA彻底氧化：8mol乙酰CoA生成8×12=96molATP。 ④总能量：1mol棕榈酸彻底氧化后可净生成-2＋35＋96=129molATP。

乙酰辅酶A进一步代谢去路：可进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和H2O，并释放出能量，也可转变成其它代谢中间产物，也可参加合成代谢。

能量生成：以棕榈酸为例

结论：若1mol含有2n个碳原子的脂肪酸彻底氧化，可以进行（n-1）次β-氧化，生成n个乙酰CoA，产生-2+5×（n-1）+12n=17n-7molATP。

酮体（ketonebody）是一类小分子有机酸，是脂肪酸在肝中分解氧化时产生的特有的中间代谢物，有乙酰乙酸（也有称β-酮丁酸）、β-羟丁酸和丙酮。在肝脏中由乙酰CoA缩合生成，在肝外组织，如脑、心、骨骼肌中利用。乙酰乙酸，30%丙酮，微量-羟丁酸,70%2.酮体的生成与利用生酮作用（ketogenesis）场所：肝脏线粒体原料：乙酰COA关键酶：β-羟-β-甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）解酮作用（ketolysis）由于肝内缺乏分解酮体所需要的硫激酶，酮体的分解须在肝外组织中进行（转硫酶的作用相当于硫激酶），最终转变成乙酰CoA进入三羧酸循环途径氧化供能。脱氢酶琥珀酰CoA转硫酶硫解酶β-羟丁酸乙酰乙酸乙酰CoA酮体的生理意义与酮病（ketosis）

肌肉组织对脂肪酸的利用是有限的，而酮体分子小，水溶性，是易于利用的能源分子。如心肌、肾皮质、长时间运动中的骨骼肌都可以利用酮体。大脑不能直接利用脂肪酸。饥饿引起血糖水平降低时，大脑转而利用酮体以减少对葡萄糖的依赖。过多的脂肪摄入，长期饥饿，葡萄糖供应短缺（常见于高产乳牛，妊娠期的母畜等），导致脂肪大量动员，产生过量的乙酰CoA，可缩合成酮体。在糖尿病人，一方面糖的大量损失，另一方面由于草酰乙酸转入异生途径而使三羧酸循环不畅，糖不能有效氧化，促进乙酰CoA累积和酮体的合成。其结果是酮体在血液中的浓度增加，当超过肝外组织的利用能力时，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。3.丙酸的代谢

-氧化：在动物体中，C10或C11脂肪酸的碳链末端碳原子（

-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸进入线粒体内后，可以从分子的任何一端进行

-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接进入TCA。如海洋微生物降解污染的石油。

-氧化：在植物种子萌发时，脂肪酸的

-碳被氧化成羟基，生成

-羟基酸。

-羟基酸可进一步脱羧、氧化转变成少一个碳原子的脂肪酸。上述反应由单氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗坏血酸等参加。4.其他氧化方式（一）α-磷酸甘油的合成

动物的许多组织都能合成脂肪，最主要的合成部位是肝脏和脂肪组织。高等动物合成脂肪所需要的前体是α-磷酸甘油和脂酰CoA。二、脂肪的合成代谢（二）脂肪酸的合成

1.合成场所

脂肪酸合成的酶系存在于肝、脑、肾、肺、乳腺和脂肪组织中。肝细胞，其次是脂肪细胞的微粒体部位是动物合成脂肪酸的主要场所。2.合成原料

脂肪酸合成所需的碳源主要来自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解产生的乙酰CoA，它们都存在于线粒体中。脂肪酸的合成是在细胞液中进行的，乙酰CoA需借助于一个称为柠檬酸-丙酮酸循环的转运途径从线粒体转移至细胞液，此途径可产生NADPH，NADPH在脂肪酸的合成反应中可提供氢源，不足的部分由磷酸戊糖途径产生的NADPH来提供。乙酰CoA的转运——从线粒体到胞液①酵解②丙酮酸脱氢酶系③柠檬酸合酶④柠檬酸裂解酶⑤苹果酸脱氢酶⑥苹果酸酶(以NADP+为辅酶的苹果酸脱氢酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶“柠檬酸-丙酮酸途径”3.合成丙二酸单酰CoA

在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA（3C单位），这需要CO2参与。反应如下：

这个反应是脂肪酸合成途径的限速反应，乙酰CoA羧化酶需柠檬酸激活，可被长链脂酰CoA抑制,生物素作为辅酶,消耗ATP(2C的供体是个3C单位)

脂肪酸合成的多酶复合体系

(包括7个酶和一个脂酰基载体蛋ACP)1

脂酰基转移酶2

丙二酸单酰-ACP酰基转移酶3

酮脂酰-ACP合成酶（-SH）4

酮脂酰-ACP还原酶5

羟脂酰-ACP脱水酶6

烯脂酰-ACP还原酶7

硫酯酶

脂酰基载体蛋白ACP（-SH）ACP的活性臂结构与CoA相似4.脂肪酸生物合成过程脂肪酸合成多酶复合体示意图①乙酰CoA-ACP酰基转移酶②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶脂肪酸合成过程乙酰CoA作起始物丙二酸单酰CoA作为2C供体

脂肪酸的合成可以简述如下：合成起始物为乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单位）提供的乙酰基缩合（同时释CO2），使其烃链延长2个碳原子，经过脂酰基的转移、缩合、加氢、脱水和再加氢的循环往复，脂肪酸的烃链不断延长。生物体内，通常情况下，经过7次循环后，首先生成16碳的软脂酰-S-ACP，然后经过加工生成机体所需的各种脂肪酸。在这个过程中，脂酰基主要与ACP的巯基相连，最后在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。

软脂酸合成的总反应

注意：反应所需要的大量NADPH有两个来源，8个来自乙酰CoA转运时的转氢反应，6个来自磷酸戊糖途径8乙酰CoA+14NADPH+H+7ATP+H2O

棕榈酸+8HSCoA+14NADP++7ATP+7Pi注意比较脂肪酸合成过程与β-氧化过程在酶、辅酶、脂酰基载体、激活剂和抑制剂，细胞定位等的异同。脂肪酸烃链的延长微粒体系统（内质网系）

类似于软脂酸合成以软脂酸为基础,以丙二酸单酰CoA为２C供体,以CoA为酰基载体,NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原,循环往复，延长C18-C24的脂肪酸线粒体

类似于β－氧化的逆过程以软脂酰CoA为基础,以乙酰CoA为２C供体,以CoA为酰基载体,NADPH供氢,经缩合、还原、脱水、再还原,循环往复，延长C24-C26的脂肪酸不饱和脂肪酸的形成

动物细胞脂肪酸的去饱和在微粒体系统，有脂肪酸的△4，△5，△8，△9脱饱和酶，但缺乏△9以上的脱饱和酶。动物体内主要的不饱和脂肪酸是油酸（18：1）和棕榈油酸（16：1）硬脂酸的脱饱和在脂肪组织合成内源TG

甘油二脂途径一、甘油磷酸二酯途径注意:脂肪中的甘油来源于糖的分解代谢（二）脂肪的合成

在小肠黏膜中合成外源TG

甘油一脂途径二、甘油一酯途径磷脂包括甘油磷脂，鞘磷脂等，其功能主要是细胞膜的组成成分，参与脂类在体内的运输，磷脂的一些代谢物是细胞信号传导的第二信使。在动物的各种组织中都有磷脂的合成和分解代谢，肝中尤其活跃。代表性的甘油磷脂有：卵磷脂（胆碱磷脂）、脑磷脂（胆胺磷脂），代表性的鞘磷脂有神经鞘磷脂

第三节类脂代谢

一、磷脂的代谢主要的甘油磷脂脑磷脂卵磷脂甘油磷脂的生理功能

1．磷脂是构