[计算机软件及应用]第七章 脂类.ppt

第 七 章,脂类及脂类代谢,本 章 内 容,第一节 脂类化合物概述 第二节 脂类的分解代谢 第三节 脂类的合成代谢,第四节 类脂的代谢 第五节 血脂和血脂代谢 第六节 三大物质代谢的关系,第一节,脂类化合物概述,一、脂类的概念,定义： 脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。 特点： 具有脂溶性(能溶于有机溶剂而不溶于水)。,I 按化学组成分类 单纯脂类 复合脂类 衍生脂类,二、脂类的分类,单纯脂类,由脂肪酸和醇类所形成的酯,脂酰甘油酯（最丰富的为甘油三酯) 蜡（含14-36个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含16-30个碳原子的一元醇所形成的酯）,单纯脂类的衍生物：除了含有脂肪酸和 醇外，还含有非脂分子的成分，包括：,复合脂类,磷脂（磷酸和含氮碱） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与它们关系密切。,萜类：天然色素、香精油、天然橡胶 固醇类：固醇（甾醇、性激素、肾上腺皮质激素） 其他脂类：维生素A、D、E、K等。,衍生脂类,三、脂类的分布与生理功能,四、油脂的化学结构及营养价值,（一）结构通式 CH2OCOR1 R2OCOCH CH2OCOR3 L-脂肪（甘油三酯）,（二）油脂的分子组成特点及营养价值 1. 植物油：不饱和脂肪酸含量高于70% 动物脂：不饱和脂肪酸含量低 含有不饱和脂肪酸多的脂肪一般营养价值较高,（二）油脂的分子组成特点及营养价值 2、必需脂肪酸 哺乳动物需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。 主要有： 亚油酸（18：2） 亚麻酸（18：3） 花生四烯酸（20：4） 二十碳五烯酸（20：5） 二十二碳六烯酸（22：6）,五、油脂的理化性质,（一）物理性质 1. 气味与色泽无色无味 2. 溶解性脂溶性 3. 比重小于1 4. 油腻性和粘度较大,（二）化学反应 1、脂肪的水解 在酸、脂酶或蒸汽作用下水解产生甘油和三分子脂肪酸。 2、脂肪的碱水解 也称为皂化，脂肪与碱作用生成甘油脂肪酸盐（皂）。 3、乳化作用 肥皂去污是脂肪的乳化作用,（二）化学反应,4、脂肪与碘加成 碘价：100克脂肪吸收碘的克数。 碘价越高，脂肪的不饱和程度越高。则营养价值越高。 5、油脂的酸败自动氧化为主 酸价：中和1g油脂中所含的游离脂肪酸所需的KOH的mg 数。 脂肪在长期保藏过程中，由于微生物、酶和热的作用发生缓慢水解，产生游离脂肪酸。而脂肪的质量与其中游离脂肪酸的含量有关。在其保藏的条件下，酸价则可作为酸败的指标。酸价越小，说明油脂质量越好，新鲜度和精炼程度越好。,第 二 节 脂 肪 分 解 代 谢,一、脂肪的消化吸收 二、脂肪动员 三、甘油的分解代谢 四、脂肪酸的分解代谢 五、酮体的生成和利用,甘油三酯的分子结构,一、脂肪的消化与吸收,1.脂肪的消化 脂肪的消化主要在小肠中进行，胰液和胆汁经胰管和胆管分泌到十二指肠，胰液中含有胰脂肪酶，能水解部分脂肪成为甘油及游离脂肪酸，但大部分脂肪仅局部水解成甘油一酯，甘油一酯进一步由另一种脂酶水解成甘油和脂肪酸。 注意：场所、酶、条件,1.脂肪的消化,2.脂肪的吸收,在动物和人体中,小肠既能吸收完全水解的脂肪,也能吸收部分水解或者未经水解的脂肪.吸收后,大多由淋巴细胞系统进入血液循环,一小部分直接经门静进肝脏。 未被吸收的脂肪进入大肠被细菌分解.未被水解的脂肪也能直接被吸收.但需高度乳化为脂肪微粒. 完全水解后生成的甘油可以和水溶物一起被肠黏膜吸收.而脂肪酸需与胆汁按比例结合成可溶于水的复合物被吸收.而单脂酰甘油和二脂酰甘油可直接被吸收后再合成脂肪通过淋巴系统进入血液循环.,二、脂肪动员,1.概念： 在病理或饥饿条件下，储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用，该过程称为脂肪动员。 2.限速酶： 在脂肪动员中，脂肪细胞内激素敏感性三酰甘油脂肪酶起决定作用，它是脂肪分解的限速酶。 3.产物： 脂肪动员的产物是乙酰辅酶A，在肝脏中，两分子乙酰辅酶A缩合生成乙酰乙酰辅酶A，再转化成乙酰乙酸，乙酰乙酸可以还原成 -羟丁酸或者脱羧形成丙酮.,三 、甘油的分解代谢,1.甘油的去路,三 、甘油的分解代谢,由甘油磷酸激酶和-磷酸甘油脱氢酶完成 1分子甘油：-1ATP，+1NADHH+； 思考题： 1分子甘油彻底氧化成CO2和 H2O可以净生成多少个ATP？ （22）,三 、甘油的分解代谢,动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解.,四、脂肪酸的分解代谢,（一）脂肪酸的-氧化作用 （二）脂肪酸的-氧化 （三）脂肪酸的-氧化,（一）脂肪酸的-氧化作用,1、概念 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位碳原子发生氧化，碳链在位碳原子与位碳原子之间发生断裂，每次生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化. 是饱和的、偶数碳的脂肪酸的主要代谢途径；,R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH,2、-氧化反应步骤：,1.脂肪酸的活化 2.脂酰CoA转入线粒体 3.-氧化循环（脱氢、水化、再脱氢、硫解） 4.乙酰CoA彻底氧化,-氧化反应过程,E1,E2,（2）脂酰CoA进入线粒体肉毒碱穿梭,脂肪酸活化在细胞液中进行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在线粒体基质内，因此活化的脂酰CoA必须进入线粒体内才能代谢。,借助于两种肉碱脂酰转移酶同工酶（酶和酶）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。 其中，肉碱脂酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。,-氧化过程由四个连续的酶促反应组成： 脱氢 水化 再脱氢 硫解,(3) -氧化循环,-氧化循环的反应过程,（2反式烯脂酰COA）,L- 羟脂酰COA, -氧化循环过程在线粒体基质内进行； -氧化循环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和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。,脂肪酸-氧化循环的特点,生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。,(4) 乙酰CoA彻底氧化：,1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。 1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。,脂肪酸氧化分解时的能量释放,以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：,7次-氧化分解产生57=35分子ATP；,8分子乙酰CoA可得128=96分子ATP；,共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。,对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：,例:C17,奇数饱和碳原子脂肪酸经过多次-氧化后, 余下一分子三碳化合物-丙酰CoA.,1.奇数饱和碳原子脂肪酸的氧化,2.,乙酰CoA: 9*12=108,40+108-2=146ATP,2.生物合成的原料：,-氧化的产物乙酰CoA可作酮体和氨基酸合成的原料,-氧化过程产生大量的水可供陆生动物对水的需求。,（二）.脂肪酸的-氧化生理意义,以C18 -氧化:8*5=40,1.提供能量：,3. 提供大量的水,2. 饱和脂肪酸的-氧化作用,1.概念,脂肪酸在一些酶的催化下，其-C原子发生氧化，结果生成一分子CO2和较原来少一个碳原子的脂肪酸，这种氧化作用称为-氧化。 RCH2CH2 COOH RCH2COOH+CO2,（少一个C原子）,2. -氧化的可能反应历程,3、脂肪酸的 -氧化,有细胞色素P450参与反应，催化此反应的酶为单加氧酶，它需要NADPH和O2参与反应。羟基即氧化为羧基，两端羧基都可与COA结合，并进行b-氧化。,四. 酮体的生成与利用,1. 酮体的概念,乙酰CoA进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。 乙酰CoA生成酮体参与代谢（动物体内），脂肪酸氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。,2.酮体的生成,丙酮,呼出,丙酮酸或乳酸,3.酮体的分解,肝脏是生成酮体的器官，但不能使酮体进一步氧化分解，而是采用酮体的形式将乙酰CoA经血液运送到肝外组织，作为它们的能源，尤其是肾、心肌、脑等组织中主要以酮体为燃料分子。在这些细胞中，酮体进一步分解成乙酰CoA参加三羧酸循环。,4、引起酮体生成的原因： 1、饮食中脂肪多； 2、饮食脂肪、糖比例不适； 3、糖代谢、脂代谢紊乱；,5、酮体的利用,肝外许多组织具有活性很强的利用酮体的酶。 （1）琥珀酰CoA转硫酶：心、肾、脑及骨骼肌的线粒体具有较高的琥珀酰CoA转硫酶活性。在有琥珀酰CoA存在时，此酶能使乙酰乙酸活化，生成乙酰乙酰CoA。 （2）乙酰乙酰CoA硫解酶：心、肾、脑及骨骼肌线粒体 中还有乙酰乙酰CoA硫解酶，使乙酰乙酰CoA硫解，生成2分子乙酰CoA，后者即可进入三羧酸循环彻底氧化。 （3）乙酰乙酰硫激酶：肾、心和脑的线粒体中尚有乙酰乙酰硫激酶，可直接活化乙酰乙酸生成乙酰乙酰CoA，后者在硫解酶的作用下硫解为2分子乙酰CoA。,6、酮体生成的生理意义, 肝脏输出酮体为肝外组织提供了能源。 肝脏输出酮体对低血糖时保证脑的供能，以维持其正常生理功能方面起着重要作用。 其重要性在于，酮体溶于水，分子小，能通过血脑屏障及肌肉毛细血胞壁，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。脑组织不能氧化脂酸，却能利用酮体。长期饥饿、糖供应不足时酮体可以代替葡萄糖成为脑组织及肌肉的主要能源。饥饿时酮体可占脑能量来源的25%-75%。,1. 由糖代谢中间产物合成,2. 由食物中的甘油合成,第三节、脂肪的生物合成,合成脂肪的直接原料是-磷酸甘油和脂酰CoA。,一. -磷酸甘油的生成,脂肪酸的生物合成是由细胞液系统,线粒体及微粒体系统进行合成.,(一).细胞液系统(C16),二. 脂肪酸的生物合成,细胞液系统合成脂肪酸是脂肪酸合成的主要途径, 从二碳单位进行合成,故称为从无到有途径.,2.原料的准备丙二酸单酰CoA生成,3.合成阶段 碳链延长反应,（二）. 线粒体和微粒体系统,细胞液系统合成脂肪酸是C16的脂肪酸,脂肪酸的延长是在线粒体和微粒体中进行.生物体内有两种不同的酶系可以催化延长,一是线粒体中的延长酶系，另一个是糙内质网中的延长酶系。,1.线粒体脂肪酸延长酶系,以乙酰CoA为C2供体，不需要酰基载体，由软脂酰CoA与 乙酰CoA直接缩合,脂肪酸-氧化的逆过程。,2.内质网脂肪酸延长酶系,用丙二酸单酰CoA作为C2的供体，NADPH作为H的供体 中间过程和脂肪酸合成酶系的催化过程相同。,（三）.不饱和脂肪酸的合成,人体内含有的不饱和脂肪酸主要有: 棕榈油酸（16C，一个不饱和键）、 油酸（18C，一个不饱和键）、 亚油酸（18C，两个不饱和键）、 亚麻酸（18C，三个不饱和键） 花生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，,前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸， 必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有9以上的去饱和酶。,不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。,脂肪酸的合成小结 细胞首先合成软脂酸，其它脂肪酸是在软脂酸基础上加长或缩短而成。 肝是脂肪酸合成的主要器官；细胞内场所是胞液 合成脂肪酸的原料：乙酰CoA（主要来自糖代谢） 合成脂肪酸的NADPH+H+：主要来自糖代谢 合成脂肪酸的限速酶：乙酰CoA羧化酶 脂肪酸的合成不是-氧化的逆过程,脂肪酸-氧化与脂肪酸合成的比较,三. 脂肪的合成,第四节 类脂的代谢,一、甘油磷脂的代谢 （一）甘油磷脂的合成 在内质网合成甘油磷脂，以肝、肾及肠组织合成最为活跃 1.合成原料与辅因子 a.甘油磷脂的脂肪酸和甘油主要来自于糖代谢，2位碳上的脂肪酸多为花生四烯酸（来自于食物） b.胆碱和肌醇可来自于食物和体内合成或转化 c.乙醇胺来自丝氨酸脱羧、ATP、CTP,2、合成过程 甘油二酯的合成 胆碱和乙醇胺的生成和活化 磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成 3、水解产物分解 （1）甘油磷酸二羟丙酮EMP、TCA途径； （2）脂肪酸-氧化分解； （3）胆碱氨基酸；,胆固醇代谢,简述： 体内胆固醇来源：食物及体内合成。 合成的组织器官：全身各组织（成年脑和成熟红细胞除外）均能合成胆固醇。成人每天可合成11.5g。肝合成70%80%，小肠合成约10%。合成的细胞内部位：胞液和滑面内质网。 含量：人体约含胆固醇140g（2g/kg体重）。 主要分布：肾上腺皮质（100mg/g组织）、脑和神经组织（20mg/g组织）、肝（3mg/g组织）、骨骼肌（1mg/g组织） 存在形式：游离胆固醇及胆固醇酯,二、固醇代谢 （一）胆固醇的合成 90%以上胆固醇在体内合成（肝脏），需要ATP、NADPH和许多酶。 1、合成原料：乙酰辅酶A或乙酸； 2、关键酶：羟甲基戊二酰辅酶A还原酶； （二）胆固醇的转化 1、胆固醇转化为胆酸； 2、转化成7-氢胆固醇，进一步变为维生素D3； 3、转变为性激素和肾上腺激素； 4、参与血浆脂蛋白的形成；,转变为类固醇激素,胆固醇,醛固酮 （球状带）,调节水盐代谢,皮质醇， 少量皮质酮 （束状带）,调节糖、脂、 蛋白质代谢,少量 睾丸酮 雌二醇 孕酮 （网状带）,肾上腺皮质,性腺,睾丸酮 （睾丸间质细胞）,雌二醇 孕酮 （卵泡内膜 细胞及黄体）,转化为7-脱氢胆固醇,三. 脂代谢的意义和重要性 （一）脂质是细胞质和细胞膜的重要成分，磷脂代谢十分重要。 （二）脂代谢与糖代谢和氨基酸代谢密切相关。 （三）脂肪潜能高于糖和氨基酸，脂代谢为机体提供丰富的能量及热能。 （四）脂代谢异常会导致许多疾病：如肥胖症、血管硬化、结石症、脂肪肝及酮尿症等。,第五节 血浆脂蛋白代谢,一、血脂 血脂的概念： 血浆脂质的总称 正常参考值： 400700mg/dl,二、血浆脂蛋白的分类、组成与结构,血浆脂蛋白：是血脂与蛋白质结合的产物，是血脂存在与运 输的形式 载脂蛋白：血浆脂蛋白中的蛋白质,（一）血浆脂蛋白的分类,四、血浆脂蛋白代谢异常相关疾病,1.高脂血症（或称高脂蛋白血症） 2.高脂血症分类 继发性高脂血症：继发于其他疾病。如糖尿病、甲状腺功能减退、肾病综合症、胆石症等。 原发性高脂血症：原因不明或遗传缺陷。如脂蛋白脂肪酶（LPL）基因缺陷、LDL受体缺陷等。 3.高脂血症判断标准 成人空腹：血清三酰甘油2.26mmol/L,总胆固醇6.21mmol/L 儿童：胆固醇4.14mmol/L,第六节 三大物质的代谢关系,糖代谢与蛋白质代谢的关系 脂类代谢与蛋白质代谢的关系 糖代谢与脂类代谢的关系 核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的关系,糖代谢为蛋白质的合成提供碳源和能源：如糖分解过程中可产生丙酮酸，丙酮酸经TCA循环产生酮戊二酸和草酰乙酸，它们均可经加氨基或氨基移换作用形成相应的氨基酸。另外，糖分解过程中产生的能量可供氨基酸和蛋白质的合成之用。 蛋白质分解产生的氨基酸，在体内可以转变为糖。如：多数氨基酸在脱氨后转变为丙酮酸，经糖原异生作用可生成糖，这类氨基酸称为生糖氨基酸。,糖代谢与蛋白质代谢的关系,脂类分解过程中产生较多的能量，可作为体内贮藏能量的物