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1、脂类代谢,Lipid Metabolism,脂类概述,脂肪和类脂总称为脂类。 分类：,脂肪(三酯酰甘油或甘油三酯) TG,胆固醇(cholesterol,Ch) 胆固醇酯(cholesteryl ester,CE),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),类脂,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),脂类物质的基本构成,X = 胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、 肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三脂,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,甘油,胆固醇酯,胆固醇,FA,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,脂类的分类、含量、分布及生理

2、功能,第 一 节 不饱和脂酸的分类及命名 The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,单不饱和脂酸 多不饱和脂酸,系统命名法 标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,不饱和脂酸的分类,不饱和脂酸的命名,系统命名法 标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,编码体系 从脂酸的羰基碳起计算碳原子的顺序。 或N编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子的顺序。,命名法：从甲基端计算双键位置 如：亚油酸 18:2(9,12) -6 亚麻酸 18:3(9,12,15) -3,必需脂肪酸,硬脂酸,软脂酸,亚油酸,亚麻酸,花生四烯酸,第

3、 二 节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,脂类(TG、Ch、PL等),微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶等水解,甘油一脂、溶血磷脂、 长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,乳化,一、 脂类的消化 小肠上段是消化的主要场所,消化过程及相应的酶,甘油三酯,产 物,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷 脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),脂肪与类脂的消化产物，包括 甘油一酯 脂酸 胆固醇 溶血磷脂等 中链脂酸（610C）及短链脂酸（24C）构 成的的甘油三酯 混合微团(

4、mixed micelles) ，肠粘膜细胞吸收。,脂类的吸收,吸收部位 十二指肠下段及空肠上段,吸收方式,长链脂酸及2-甘油一酯,肠粘膜细胞（酯化成TG）,胆固醇及游离脂酸,肠粘膜细胞（酯化成CE）,溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞（酯化成PL）,甘油三酯的消化与吸收,甘油一酯途径,第 三 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride,甘油三酯是甘油的脂肪酯 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂肪酸的-氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用 脂酸的合成代谢 甘油三酯的合成代谢 多不饱和脂肪酸的重要衍生物,本节主要内容,脂肪：甘油三酯，三脂酰甘油，tr

5、iglyceride（TG）,甘油三酯的功能,甘油三酯是脂酸的主要储存形式 消化吸收和内源性合成的脂酸，以游离的形式存在较少，大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中。 甘油三酯的主要作用是为机体提供能量 1、甘油三酯是机体重要的能量来源 1gTG=30KJ 2、甘油三酯是体内能量主要储存形式 男性：21% 女性：26%,（一） 脂肪的动员,定义 储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),二、甘油三酯的分解代谢,脂肪动员

6、,脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。,脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。 抗脂解激素：胰岛素等,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),脂肪动员产物的去向,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。,（二）脂酸的-氧化,步骤： 脂酸的活化脂酰CoA的生成 脂酰CoA进入线粒体 脂酸的-氧化 脂酸氧化的能量生成,1. 脂酸的活化脂酰CoA的生成,在胞液中进行 反应不可逆 消耗

7、2个P,（脂肪酸氧化的限速步骤）,2. 脂酰CoA进入线粒体,在肉碱（carnitine）的协助下。,脂酰-CoA的跨线粒体内膜的转运,肉碱脂酰转移酶是限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。,3. 脂酸的-氧化,脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的，故称为-氧化。,3. 脂酸的氧化,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,目 录,脂酸的氧化,肉碱转运载体,线粒体膜,O,脂肪酸,CoA-SH ATP,AMP PPi,脂酰CoA合成酶,活 化：消耗2个高能磷酸键,氧 化：,每轮循环 四个重复步骤：脱

8、氢、加水 再脱氢、硫解 产物： 1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂酸氧化的能量生成 以16碳软脂酸的氧化为例,7 轮循环产物： 8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算： 生成ATP 7（3 + 2）+ 812 = 131 净生成ATP 131 2 = 129 能量计算公式： ATP生成数目= (n/2 1)5 + n/212 2 (n为脂肪酸的碳原子数),软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,-氧化的功能,产生ATP，其产生的ATP要高于葡萄糖。 产生大量的H2O。这对于某些生活在干燥缺水环境的生物

9、十分重要，像骆驼已将-氧化作为获取水的一种特殊手段。,（三）脂肪酸的其他氧化方式,1. 不饱和脂酸的氧化 在线粒体中进行-氧化； 还需3-顺2-反烯脂酰CoA异构酶和表构酶。 2. 过氧化酶体脂酸的氧化：脂酸氧化酶,3. 丙酰CoA的氧化,经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA，再经三羧酸循环进行代谢。,丙酰CoA,琥珀酰CoA,Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸 胆固醇侧链,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,（四）酮体是脂酸氧化时特有的中间产物,酮体的定义：,脂肪酸在分解代谢过程中生的乙酰乙酸(acetoacetate)、-

10、羟丁酸(-hydroxybutyrate)及丙酮(acetone)，三者统称酮体(ketone bodies)。,酮体血浆水平：,0.03 0.5mmol/L(0.3 5mg/dl),酮体的生成和利用,乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。 1. 酮体的生成 部 位：肝线粒体 原 料：乙酰CoA，主要来自脂酸的-氧化。 关键酶：HMG CoA合成酶 利 用：肝外组织（心、肾、脑）,乙酰乙酸CH3-C-CH2-COOH 30 % | O,羟丁酸 CH3-CH-CH2-COOH 70 % | OH,丙酮 CH3-C-CH3 少量 | O,酮体的形成,2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA硫解酶 HSCoA 乙

11、酰乙酰CoA 乙酰CoA HMGCoA合成酶 HSCoA 羟甲戊二酸单酰CoA (HMGCoA),过程：,HMG-Co裂解酶 CO2 乙酰乙酸 丙酮 NADHH -羟丁酸脱氢酶 NAD -羟丁酸,乙酰CoA,酮体的利用,酮体在肝脏线粒体合成，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液，输送到肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体利用。,肝内生酮肝外用,酮体的利用,心、肾、脑、骨骼肌细胞,心、肾、脑细胞,酮体的利用,尿排 丙酮 呼排 转变成丙酮酸 CO2H2O能量,酮体是肝输出能源的一种形式，并且酮体可以通过血脑屏障，是肌肉组织，尤其是脑组织的重要能源。 酮体利用的增加可减少糖

12、的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。,酮体生成的生理意义,正常情况血中含少量酮体 0.030.5mmol/L (0.35mg/dl),临床联系：糖尿病酮症酸中毒,饱食后胰岛素脂解酮体 饥饿时脂解激素脂肪动员酮体,5.酮体生成的调节,饱食及饥饿的影响,肝细胞糖原含量及代谢的影响 肝糖原丰富糖代谢旺盛肝中脂酸主要合成甘油三酯及磷脂酮体 饥饿及糖供应不足时糖代谢脂酸氧化酮体,丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体 乙酰CoA和柠檬酸乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA脂酰CoA进入线粒体-氧化酮体,口诀 ： FA 氧化为供能 肝内肝外有不同 肝内生酮肝外用 血中转运相沟通 糖供不足缺能量 FA

13、氧化来补充 若是产销不平衡 小心酮症酸中毒,三、脂酸的合成代谢,组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 细胞定位：胞 液 主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝脏线粒体、内质网-碳链的延长,1. 合成部位,（一）软脂酸的合成,2. 合成原料,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+ 乙酰CoA与ATP主要来自葡萄糖的有氧氧化 乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸丙酮酸循环出线粒体。 NADPH主要来自磷酸戊糖途径,线 粒 体 膜,胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,苹果酸,柠檬酸丙酮酸循环,(1) 丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA +

14、 HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi 丙二酰 CoA,（在胞液中进行）,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酰CoA,乙酰CoA,3. 脂酸合成酶系及反应过程,机理：,限速酶,乙酰CoA羧化酶,磷酸化（无活性）,P,脂酸的合成 重复加成过程，每次延长2个碳原子 各种生物合成脂酸的过程基本相似,* 软脂酸合成酶,大肠杆菌：有7种酶蛋白（乙酰基转移酶、转酰基酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰还原酶、脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶），聚合在一起构成多酶体系。,高等动物：7种酶活性都在一条多肽链上，属多功

15、能酶。 脂酰基载体：酰基载体蛋白( ACP) 的辅基-4磷酸泛酰氨基乙硫醇。,不同生物来源的脂肪酸合酶的结构,软 脂 酸 的 合 成 总 图,目 录,脱水酶,经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。,软脂酸合成的总反应式：,1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。,脂酸碳链的加长,不饱和脂酸的合成,只能合成单不饱和脂酸 部位：内质网 酶：去饱和酶,动物：有4、5、8、9去饱和酶,植物：有9、12、15 去饱和酶,1. 代谢物的调节作用,乙酰CoA羧化酶的变构调节物 抑

16、制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸,进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，有利于脂酸的合成。,大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。,（四）脂酸合成的调节,乙酰CoA羧化酶的共价调节 胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活 胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而复活,TG合成,（二）甘油三酯的合成代谢,合成部位：肝、脂肪组织及小肠。 合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。 合成基本过程： 甘油一酯途径 甘油二酯途径,甘油一酯途径：,小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油三酯，称甘油一酯途径。,甘油一酯途径,

17、甘油二酯途径：,肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。,P109,三、多不饱和脂酸的重要衍生物,花生四烯酸可转变成 前列腺素（PG） 血栓素（TXA2） 白三烯（LT） 它们是体内重要的生物活性物质，在调节细胞代谢上具有重要作用。,第四节磷脂的代谢,Metabolism of Phospholipids,磷 脂,定 义 ： 含磷酸的脂类称磷酯。,分 类 ： 甘油磷脂：由甘油构成的磷酯（体内含量最多的磷脂） 鞘 磷 脂：由鞘氨醇构成的磷脂,X 指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,一、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮

18、化合物,结构：,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,磷脂的性质,脂质体,双层膜,微团,甘油磷脂的分类,二、甘油磷脂的合成代谢,1. 合成部位：全身各组织内质网，肝、肾、肠最活跃。 2. 合成原料及辅因子： 脂酸、甘油：由糖代谢提供 多不饱和脂酸：从植物油摄取 磷酸盐：由ATP提供 含氮化合物：从食物摄取或体内合成 CTP：构成活化的中间物 CDP-X,3. 合成过程,(1)甘油二酯合成途径,(2)CDP-甘油二酯合成途径,PLA2和PLA1水解甘油磷脂产物为脂酸和溶血磷脂。,

19、鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类,二、鞘磷脂的代谢,（一）鞘脂化学组成及结构,X-磷脂胆碱 、 磷脂乙醇胺 单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为: 鞘糖酯、鞘磷脂,1. 鞘氨醇的合成 部位：全身各细胞，脑组织最活跃 细胞定位：内质网 原料：软脂酰CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛、NADPH+H+及FADH2,（二）鞘磷脂的代谢,2. 神经鞘磷脂的合成,3. 神经鞘磷脂的降解,脑、肝、肾、脾等细胞溶酶体中的 神经鞘磷脂酶 (属于PLC类),磷脂胆碱,N-脂酰鞘氨醇,神经鞘磷脂,鞘磷脂的水解,第五节胆固醇代谢,Metabolism of Cholesterols,* 胆固醇(cholesterol)结构,固醇共同结构 环戊烷多氢菲,概 述,胆固醇（cholesterol）,* 胆固醇在体内含量及分布,含量： 约140克,分布：广泛分布于全身各组织中，内脏中以肝含量最多。此外，在肾上腺、卵巢等内分泌腺中含量