生物化学脂类代谢ppt课件

第八章 脂类代谢 本章的主要内容： 1.了解脂类的主要生理功能 4.了解血浆脂蛋白的分类 ,掌握 血浆脂蛋 白组成和结构及其代谢 2.掌握脂酸的 - 氧化、 酮体的生成 与利用及其调节 3.掌握胆固醇的生物合成及其调节 脂类的概念： 脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水 而溶于有机溶剂。 脂类 (Lipids) 脂肪 又称 三酰甘油 或 甘油三酯 (triglyceride,TG) 类脂 胆固醇 (cholesterol,Ch) 胆固醇酯 (cholesteryl ester,CE) 磷脂 (phospholipid,PL) 糖脂 (glycolipid,GL) CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OH CH2OH R2CO-O-CH CH2OH DG: 1,2-二酰甘油 or 甘油二酯 CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OCOR3 TG:三酰甘油 or甘油三酯 MG: 2-单酰甘油 or 甘油一酯 HO 胆固醇 R-C-O O 胆固醇 酯 2 O OH CH -O-C-R RCOOCH O CH2-O-P-O- 胆碱或乙醇胺等 卵磷脂 2CH -O-C-R HOCH O O CH2-O-P-O- OH 胆碱或乙醇胺等 溶血磷脂 第一节 脂类的主要生理功能 一、 储能和氧化供能 1g脂肪在体内彻底氧化供能约 38kJ，而 1g糖 彻底氧化仅供销能 16.7kJ. 脂肪组织储存脂肪 ,约占体重 10 20%. 合理饮食 脂肪氧化供能占 2030% 空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上 禁食 13天 脂肪氧化供能占 85% 饱食、少动 脂肪堆积，发胖 三、 参与代谢调控 花生四烯酸 前列腺素等生物活性物质 磷脂酰肌醇 三磷酸肌醇、甘油二酯 （第二信使） 二、 生物膜的重要结构成分 甘油磷脂 生物膜脂双层的基本骨架 鞘脂 生物膜的重要成分 四、保护内脏与维持体温 至今在体内尚未发现有 9以上的去饱和 酶，即在第 10C与 碳原子 之间不能形成双键。 必需脂酸 指人体不能合成，必需由食物提供的 脂酸， 有 3种： 亚油酸 (18C:2, 9,12 ) 亚麻酸 (18C:3, 6,9,12 ) 花生四烯酸 (20C:4, 5,8,11,14 ) 五、 转变成多种重要的生理活性物质 胆固醇 类固醇激素、 Vit D3 第二节 脂类的消化吸收 一、 脂类的消化 小肠上段 是主要的消化场所 脂类 (TG、 Ch、 PL等 ) 微团 胆汁酸盐 乳化 胰脂肪酶、辅脂酶等水解 甘油一酯、溶血磷脂、 长链脂酸、胆固醇等 混合微团 乳化 增加酶对脂类物质的接触面，利于酶 的催化作用 二、 脂类的吸收 在 十二指肠下段 及 空肠上段 吸收 消化产物乳化 成混合微团 扩散 小肠粘膜 细胞内 重新酯化 载脂蛋白结合 乳糜微粒 门静脉 肝脏 CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OH 脂酰 CoA转移酶 CoASH 脂酰 CoA 转移酶 CoASH CH2OH R2CO-O-CH CH2OHMG DG CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OCOR3TG RCOSCoARCOOH 脂酰 CoA 合成酶 ATP AMP+PPi 第七节 血浆脂蛋白代谢 P153 一、血脂 二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构 三、载脂蛋白 四、血浆脂蛋白的代谢 五、血浆脂蛋白代谢异常 一、血脂 1.血脂 : 血浆中所含脂类的总称，主要包 括三酰甘油、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及 游离脂肪酸等。 由肝脏、脂肪细胞及 其他组织合成后 释放入血； 2.血脂来源： 肠道中食物脂类的消化吸收； 储存脂肪动员释放入血。 3. 血脂的去路 ： 与脂的功能一致 进入脂肪组织储存； 构成生物膜； 氧化供能； 转变为其他物质。 二 、 血浆脂蛋白的分类、组成及结构 （ 一）血浆脂蛋白的分类 1.电泳法 按其移动的快慢， 可将脂蛋白依次分为： - 脂蛋 白 、 前 -脂蛋白 、 -脂蛋白 ， 乳糜微 粒 在原点不动 + CM 前 血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱 - CM CM - - VLDL 2- 前 - LDL 1- - HDL A- 血清 蛋白电泳 血浆 脂蛋白电泳 超速离心 （琼脂糖凝胶 电泳） 2.超速离心法 按密度大小依次为 ： HDL又可分为 HDL1、 HDL2、 HDL3等亚类。 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） 密 度 尚有脂蛋白 (a) （ Lp(a)）。 游离脂肪酸 (FFA) 与清蛋白结合而运输 . 颗 粒 血浆脂蛋白分类示意图 (二 )血浆脂蛋白的组成 主要由 蛋白质 、 甘油三酯 、 磷脂 、 胆固醇及其酯 组成，但不同的脂 蛋 白的蛋白质和脂类的组成比例及含量 各不相同。各种脂蛋白的功能亦不相 同。 血浆脂蛋白的组成、性质及功能 CM VLDL LDL HDL LP(a) 蛋白质 0.52 510 2025 4550 2231 TG 8095 5070 812 36 310 PL 57 15 20 2030 1923 CE 3 1012 4042 1517 2640 Apo A C B48 C B100 E B100 A AC (a) B100 合成部位 小肠粘膜 肝细胞 血浆、肝 肝、小肠 肝细胞 (三 )血浆脂蛋白的结构 三、载脂蛋白 (apolipoprotein,Apo) 血浆脂蛋白中的蛋白质部分。 Apo作为脂蛋白的结构成分，具有以下主要 功能： (1) 结合和转运脂类； 双性 -螺旋结构 (2) 调节酶活性 ； (3) 作为脂蛋白受体的配体。 Apo至少有 20种，分为 ApoA(A 、 A )、 (B100、 B48)、 C(C 、 C 、 C )、 D、 E、 F 、 J及 Apo(a)。 卵磷脂 胆固醇脂酰转移酶 (lecithin cholesterol acyl transferase, LCAT) 特殊的脂质转运蛋白 （ Lipid transfer protein,LTP） : 胆固醇酯转运蛋白 (CETP) 脂蛋白脂肪酶 (lipoprotein lipase,LPL) 磷脂转运蛋白 (PTP) 甘油三酯转运蛋白 (TTP) 肝脂肪酶 (hepatic lipase HL) 脂酰 CoA:胆固醇脂酰转移酶 (acyl CoA:cholesterol acyl transferase, ACAT) 2 O OH CH -O-C-R RCOOCH O CH2-O-P-O- 胆碱 卵磷脂 2CH -O-C-R HOCH O O CH2-O-P-O- OH 胆碱 溶血磷脂 LCAT HO 胆固醇 R-C-O O 胆固醇 酯 胆固醇的酯化（血液中 ） RCOSCoA 脂酰 CoA ACAT 脂酰 CoA:胆固醇脂酰转移酶 HO 胆固醇 R-C-O O 胆固醇 酯 胆固醇的酯化（细胞中 ） HSCoA 酶 激活剂 抑制剂 LPL ApoC- 、 C- ApoC- LCAT ApoA- 、 C- ApoA- HL ApoA- 载脂蛋白对酶活性的影响 主要载脂蛋白 Apo 来 源 分 布 功 能 A1 肠、肝 HDL、 CM 激活 LCAT、 识别 HDL受体 A 肠、肝 HDL、 CM 激活 HL、 抑制 LCAT B100 肝 LDL、 VLDL 识别 LDL受体 C 肝 CM VLDL HDL 激活 LPL (a) 肝 Lp(a) 抑制纤溶 CETP 肠 HDL 转运胆固醇 PTP 肠 HDL 抑制磷脂 E 肝 CM VLDL HDL 识别 LDL受体及肝 LRP 主要脂蛋白受体 受体 识别的 Apo 识别的 Lp LDL受体 ApoB100,E LDL VLDL (ApoB100.E受体 ) ApoE受体 ApoE CM残粒 ,VLDL残粒 LRP(脂蛋白受体相关蛋白） 清道夫受体 修饰的 ApoB100 修饰的 LDL (修饰的 LDL受体 ) 四、血浆脂蛋白的代谢 （一）乳糜微粒（ CM） 1.合成部位及来源 : 小肠粘膜细胞内合成。食物 2.主要代谢变化 : 新生 CM从 HDL获得 ApoC、 E 转变为成熟的 CM， Apo C 激活肝外毛细血管内 皮细胞表面的 LPL， 从而使 CM中的 TG反复水解 （ 90% 以上），表面过多的 ApoA、 C及磷脂、 Ch转移给 HDL， 并从 HDL处接受 CE（ CETP协 助）。成为 富含 胆固醇酯、 apoB48、 ApoE 的 CM 残粒。 乳糜微粒 (CM)代谢过程 新生的 CM 经 淋巴循环，进入血液循环 CM 部分 ApoA HDL ApoC、 E 成熟 CMApo C +LPL将 CM中的TG水解 FFA、 Gly CM表面过量的 ApoA 、 C， PL， Fch HDLCETP 促进 Ch酯化 CM残粒 迅速被肝清除 被 LRP清除 Apo B100、 E受体清除 3.清除方式 : 迅速被肝脏清除，一半通过 LRP ， 另一半则通过 ApoB100E受体。 4.生理功能 : 转运外源性 TG。 CM特点 : CM颗粒大能使光散射，密度小。 空腹血中不含 CM! 饭后血清， 4 过夜形成 奶油层。 （二）极低密度脂蛋白（ VLDL） 1.合成部位及来源 : 主要是肝脏合成，禁食时 小肠粘膜细胞少量。肝细胞内的 PL、 CE及 ApoB100、 E与新合成的 TG形成新生的 VLDL。 2.主要代谢变化 : 与 CM相似。从 HDL获得 apoC 、 E转变为成熟的 VLDL， Apo C 激活肝外毛 细血管内皮细胞表面的 LPL， 从而使 VLDL中的 TG反复水解，表面过多的 ApoC及 PL、 Ch转移 给 HDL， 并接受 HDL的 CE（ CETP协助）。成 为富含 ApoB100、 E 的 VLDL残粒（旧称中间密 度脂蛋白， IDL）。 新生 VLDL 进入血液 VLDL HDL ApoC、 E 成熟 VLDL ApoC +LPL水解其 中的 TG FA、 Gly VLDL表面的过量的 ApoC、 PL及 Ch HDL CETP促进 HDL的 CE到 VLDL VLDL颗粒逐渐变小， ApoB100、 ApoE含量相对增多，密度 逐渐增加 VLDL残粒（ IDL） 小 部分被肝 细胞上的 LRP摄取 部分被 ApoB100、 E 受体摄取代 谢 约 50% 被 LPL、 HL进一步水解去除 TG ， 其表面的 ApoE移至 HDL， 同时 CEPT促进 CE从 HDL移至 VLDL残粒 富 含 CE和 ApoB100的 LDL VLDL 的代谢过程 3.清除方式 : 大部分通过 ApoB100、 E受体清除 ；一部分则通过 LRP清除；少于 50% 的 VLDL 残粒被 LPL和肝 HL进一步水解，转移表面 ApoE给 HDL并接受 CE， 最后转变成为 LDL。 4.生理功能 : 转运内源性 TG。 亦具逆向转运 Ch 功能。 VLDL亦为较大颗粒，当血中水平升高时， 血清外观呈乳浊，但 4 过夜不形成奶油层。 （三）低密度脂蛋白（ LDL） 1.合成部位及来源 : 一部分（约 50% ）由 VLDL 转变而来，一部分是肝脏合成。 3.清除方式 : LDL的降解主要通过 LDL受体途径 ， 其中 65 70 血浆 LDL是依赖肝脏的 LDL 受体途径降解 。 4.生理功能 : 转运肝脏合成的 Ch到周围组织。亦 具逆向转运 Ch功能。 2.主要代谢变化 : 接受 HDL的 CE。 LDL受体途径 LDL受体 亚油酰胆固醇酯 LDL 蛋白质 LDL与受体结合 内吞 氨基酸 胆固醇 溶酶体 水解作用 内质网 1. HMG-CoA还原酶 2. ACAT 胆固醇酯 3. LDL受体 调节作用 4.构成细胞膜 LDL受体途径的生理意义在于： 该途径能反馈抑制内源性胆固醇的合成 (抑制 内质网 Ch合成的限速酶 HMG-CoA还原酶活性 ) ，并反馈抑制 LDL受体合成（ 抑制其基因表达 ，称负调节或降调节 ），使细胞避免胆固醇酯 的过量堆积； 受体对 LDL具有高度亲和性，使 细胞 在血浆 低浓度胆固醇条件下能得到所需的胆固醇。 脂酰 CoA:胆固醇脂酰转移酶 (acyl CoA:cholesterol acyl transferase,ACAT)-催化 Ch酯化 . （ 四）高密度脂蛋白（ HDL） 1.合成部位及来源 : 肝脏 （主）； 小肠 （少）； 血中 CM、 VLDL的 TG被 LPL降解后脱落的表面成分亦形 成 HDL。 表面消耗的 PL、 Ch从细胞膜、 CM和 VLDL处补充 , 随 CE内移 HDL变为球状 ;表面 ApoC、 E转移至 CM、 VLDL后成为成熟的 HDL3 。 HDL3 接受 Ch并酯化内移，还接受 CM、 VLDL脂解 后的表面成分成为 HDL2。 2.主要代谢变化 : 新生 HDL为 圆盘状双脂层结构 。其表面 ApoA1激活 LCAT水解卵磷脂，产物 溶血磷脂 (释放入血 ) 和 CE(转入 HDL核心 )； HDL代谢过程 CM、 VLDL CM、 VLDL 残粒 新 生 H D L LCAT HDL3 肝 外 细 胞 Ch CM、 VLDL （ 细胞膜） PLChApoAC CE LCAT Ch不断 得到 HDL2 LCAT HDL1 Ch Apo E HDLR CE VLDL LDLR CETP CE LDL LRP 肝外 LDLR 饱 和 降 调 节 无 饱 和现 象 HL选择作用 HDL2水解 TG、 PL 肝 HDL循环 小肠 HDL2与 CM、 VLDL的脂解（ LPL活性 ）密切相关。 如缺乏 Apo C ，则 LPL活性降低， CM、 VLDL脂 解减弱， HDL2含量降低。如冠心病、糖尿病时，血浆 HDL2 /HDL3比值 (临床评价 AS和冠心病的危险性 )下降 。 HDL2再增加 CE并从肝外组织获得 ApoE， 成为 HDL1 ， 另 HL选择性作用于 HDL2 ,水解 TG和 PL(兼 ),使 HDL2 转 变成为 HDL3。 故正常人血浆 HDL1中极少，仅摄入高 Ch 时增加， HDL1又称 HDLc 。 3.清除方式 : HDL主要被肝脏的 HDL受体清除。 4.生理功能 :胆固醇的逆向转运 (reverse cholesterol transport,RCT)。 被认为是抗 AS性脂蛋白。 (五 ) 脂蛋白 (a) Lp(a) 合成部位 ：肝 脏 代谢：独立的脂蛋白 参考值：高度偏态分布 大多数血浆 Lp(a)0.2g/L 临床意义： 血浆 Lp(a) 0.3g/L与 As呈正相关 致 As的独立危险因素 与传统的危险因素无关 与传统的抗危险因素无相关性 各型血浆脂蛋白的比较 CM VLDL LDL HDL Lp(a) 来源 小肠粘膜细胞 关键酶 LPL 主要 功能 肝细胞 合成 LPL 血 VLDL 肝合成 ACAT（ 内质网） 转运 内 源性 Ch 肝及 小肠 LCAT 逆向 转 运胆固 醇 转运 外 源性 TG 转运 内 源性 TG 肝细 胞 抑制 纤 溶酶原 激活 五、高脂血症与高脂蛋白血症 空腹血浆中的脂类水平高于参考值上 限者称为 高脂血症 。 临床常见的有高胆固 醇血症、高甘油三酯血症等。 分原发性和继发性二大类。 临床上通常将空腹血浆中一种或几种 LP含量明显升高称 高脂蛋白血症 。 诊断标准： 成人 TG 2.26mmol/L 胆固醇 6.21mmol/L 世界卫生组织将高脂蛋白血症分为 6型。 高脂蛋白血症分型 类型 LP变化 血脂变化 病 因 CM TG Ch LPL 或 Apo C 遗传缺陷 b LDL VLDL Ch TG VLDL及 ApoB100E合成 VLDL、 LDL降解 a LDL Ch ApoB100E受体功能缺陷 -VLDL Ch TG Apo E异常 ,干扰 CM 及 VLDL残粒摄取 VLDL TG VLDL合成 或降解 CM VLDL TG Ch LPL或 ApoC 缺陷 VLDL、 CM分解 LDL受体基因 (已发现 200多种突变型） 受体阴性突变； 受体前体加工缺陷型突变； 受体结合缺陷型突变； 受体内吞缺陷型突变； 再循环缺陷型。 第四节 三酰甘油代谢 一、三酰甘油的分解代谢 二、三酰甘油的合成代谢 三、多不饱和脂酸的重要衍生物 （自学） 第四节 三酰甘油代谢 一、三酰甘油的分解代谢 （一）脂肪动员 （二）脂酸的 -氧化 （三）脂酸的特殊氧化形式 （四） 酮 体的生成与利用 （一）脂肪的动员 概念： 储存于脂肪细胞中的脂肪，在 3种脂肪酶 作用下逐步水解为游离脂酸和甘油，释放入血供 其他组织利用的过程，称 脂肪的动员 。 激素敏感脂肪酶 (HSL): 甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶，其活 性受多种激素调节，故称 激素敏感脂肪酶 。 脂解激素： 促进脂肪动员的激素。 肾上腺素、胰 高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素。 抗脂解激素： 抑制脂肪动员的激素 。 胰岛素、 前列腺素 E1。 脂肪动员的激素调节作用 ( ) ATP cAMP 5-AMP磷酸二酯酶 TG脂肪酶 TG脂肪酶 -P ATP ADP 甘油三酯 甘油 脂酸 甘油一酯 脂酸 甘油二酯 脂酸 胰高血糖素 生长素 肾上腺素 脂解激素 + 胰岛素 抗脂解激素 腺苷酸环化酶 无活性 蛋白激酶 有活性蛋白激酶 + 无活性 有活性 + + 甘油代谢 ATP ADP 甘油激酶 （ 肝、肾、肠） 甘油二酯 磷脂 CO2+H2O CH2OH CH CH2OH HO 甘油 CH2OH CH CH2O HO 3-磷酸 甘油 P NAD+ NADH+H+ 磷酸甘油脱氢酶CH 2OH C CH2O O磷酸二羟丙酮 P 3-磷酸甘油醛 CHO CH CH2O HO P 糖氧化 糖 糖异生 （二）脂酸的 -氧化 脂酸 - 氧化是在脂酰基 - 碳原子上进行 脱氢 、 加水 、 再脱氢 和 与 - 碳原子之间 断裂 的过程。 饱和脂酸的 - 氧化 此过程是在一系列酶的催化下完成的。 脂酸 必须先在 胞液中 活化为脂酰 CoA， 然后进入 线 粒体 -氧化。 Franz Knoop与脂酸的 -氧化 Franz Knoop（ 18751946 ） 德国生物 化学家。在 1904年他 29岁时，用不能被机体 分解的苯基标记脂酸的 甲基，以此喂犬或 兔后发现，如喂苯标记的 偶数碳原子 脂酸 例如 C6H5-CH2（ CH2） 2nCOOH， 则主要 代谢产物是 苯乙酸 （ C6H5-CH2COOH）。 苯乙酸以其甘氨酸结合物 苯乙尿酸（ C6H5 -CH2CO-NHCH2COOH） 从尿中排出。如 喂苯标记的 奇数碳原子 脂酸 例如 C6H5-CH2 （ CH2） nCOOH， 则主要代谢产物是 苯甲 酸 （ C6H5COOH）， 苯甲酸以其甘氨酸结合 物 马尿酸（ C6H5CO-NH-CH2COOH） 从 尿中排出。 位于 内质网 和 线粒体外膜 的脂酰 CoA合成酶 催化脂酸与 CoA-SH 生成活化的 脂酰 CoA。 RCOOH+ CoASH RCOSCoA脂酰 CoA合成酶 ATP AMP+PPi Mg2+ 1. 脂酸的活化 脂酰 CoA的生成 （ 胞液） H2O 2Pi 反应不可逆！ 脂酸 脂酰 CoA （二）脂酸的 - 氧化 脂酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的 长链脂酰 CoA（ 12C以上） 却不能直接透过线粒体内膜 ，必须与 肉碱 (carnitine， L- 羟 - 三甲氨基丁酸 ) 结合成脂 酰肉碱才能进入线粒体基质内。 RCO-SCoA CoA-SH 肉碱脂酰 转移酶 (CH3)3N+CH2CH CH2COOH OH 肉碱 (CH3)3N+CH2CH CH2COOH RCO-O 脂酰肉碱 2. 脂酰 CoA进入 线粒体 反应由肉碱脂酰转移酶 (CAT-1和 CAT-ll)催化： 脂酰 SCoA合成酶 肉碱脂酰 转移酶 - 肉 碱 -脂酰肉碱转位酶 肉碱脂酰 转移酶 - 线粒体外膜 线粒体内膜 外侧 内侧 FFA +CoA SH+ATP AMP+PPi 脂酰 SCoA 肉碱 脂酰 肉碱 CoA SH 脂酰 肉碱 CoA SH 脂酰 SCoA 肉碱 此过程为脂酸 -氧化的 限速步骤限速步骤 ， CAT-l是限速酶是限速酶 ， 丙二酸单酰丙二酸单酰 CoA是强 烈的竞争性抑制剂。 饥饿、高脂低糖膳 食或糖尿病 时， CAT-1活性增强。 脂酰 CoA进入线粒体基质后， 经 脂酸 -氧化 酶系 的催化作用，在脂酰基 -碳原子上依次进行 脱氢、加水、再脱氢 及 硫解 4步连续反应，使脂 酰基在 与 -碳原子间断裂，生成 1分子乙酰 CoA 和少 2个碳原子的脂酰 CoA， 3.脂酸的 -氧化 具体步骤如下 : (1) 脱氢 RCH2CH2CH2COSCoA脂酰 CoA(18C) 脂酰 CoA脱氢酶 FAD FADH2 H2O 1.5P 呼吸链 (2) 加水 RCH 2C C COCoA H H 反 2-烯酰 CoA 反 2-烯酰 CoA水化酶 H2O OH RCH2 CH CH2 COSCoA L-羟脂酰 CoA OH RCH2 CH CH2 COSCoA L-羟脂酰 CoA (3) 再脱氢 NAD+ NADH+H+ L-羟脂酰 CoA脱氢酶 (4) 硫解 CH3COSCoA 乙酰 CoA RCH2COSCoA 脂 酰 CoA(16C) (1) 脱氢 -酮脂酰 CoARCH2C SCoA O CH2CO 2.5 H2O P CoA-SH -酮脂酰 CoA硫解酶 脂酸 -氧化的特点： -氧化过程在线粒体基质内进行； -氧化为一循环反应过程，由脂酸 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。 1分子硬脂酸 (18C)活化生成的硬脂酰 CoA经 8次 -氧化 。总反应式如下 : 硬脂酰 CoA + 8FAD+8NAD+ + 8CoA SH + 8H2O 9乙酰 CoA + 8FADH2 +8(NADH + H+) 1分子硬脂酸彻底氧化共生成 : (1.58)+(2.58)+(109)=122分子 ATP 4.脂酸氧化的能量生成 减去脂酸活化时消耗的 2分子 ATP 净生成 120分子 ATP 脂酸 -氧化 的生理意义 （ 1）释放的能量 40%用于合成其他化合 物； （ 2） 60%用于维持体温； （ 3）脂酸的改造过程 (三 )脂酸的特殊氧化方式（自学） 1.奇数脂酸的氧化 2.不饱和脂酸的氧化 体内不饱和脂酸约占脂肪酸总量的一半以上 。也在线粒体中进 行 氧化。在未遇双键前的 反应过程与饱和脂酸的 氧化完全相同。 但天然脂酸的顺式双键需经线粒体特异 3- 顺 2-反烯酰 CoA异构酶 催化： (如油酸 =18:1, 9) H H H | | | H3C-(CH2)7-C=C-CH2CO SCoA H3C-(CH2)7-CH2-C=C-CO SCoA 4 3 2 1 | H 4 3 2 1 异构酶 顺 3 -烯酰 CoA 反 2-烯酰 CoA 3.过氧化酶体脂酸氧化 C20,C22长链脂酸 较短链脂酸 过氧化酶体 FAD FADH2 H2O24.丙酸的氧化 奇数碳原子脂酸 氧化 后还生成 1分子 丙酰 CoA。 丙酰 CoA 瑚珀酰 CoA 三羧酸循环 （四）酮体的生成及利用 脂酸在心肌、骨骼肌等组织中 - 氧化生成 的大量乙酰 CoA， 通过 TAC彻底氧化成 CO2和 H2O。 然而在 肝脏 中脂酸 氧化生成的乙酰 CoA， 有 一部分转变成 乙酰乙酸 、 羟丁酸 及 丙酮 。这 三种中间产物统称为 酮体 (ketonebodies)。 -羟丁酸约 70，乙酰乙酸约 30，丙酮含量极 微。 酮体的生成 肝细胞线粒体 中含有活性较强的酮体合成 的酶系。脂酸在线粒体 氧化生 成的乙酰 CoA是 合成酮体的原料。 CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰 CoA CH3COSCoA 乙酰 CoA CH3CCH 2COSCoA OH CH2COOH CH3CHCH 2COOH OH -羟丁酸 CH3COCH2COOH 乙酰乙酸CH 3COCH3 丙酮 酮体的生成途径 CH3COSCoA 乙酰 CoA CoA SH 乙酰乙 酰 CoA 硫解酶 CoA SH HMG-CoA 合酶 HMG-CoA 裂解酶 NADH+H+ NAD+ -羟丁酸脱氢酶CO2 乙酰乙酸 脱羧酶 关键酶 -羟 -甲基戊二酸单酰 CoA 2. 酮体的利用 酮体在肝脏合成 ，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 肝外组织利用 。 肝内生酮肝外用 CH3COCH2COOH 乙酰 乙酸 CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰 CoA ATP+CoASH PPi+AMP 2 Pi CH2COOH CH2COSCoA CH2COOH CH2COOH TCA 乙酰 CoA CH3COSCoA 酮体的氧化途径 -羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH -羟丁酸脱氢酶 NADH+ NADH+H+ 琥珀酰 CoA 琥珀酸 琥珀酰 CoA-3酮 酸 CoA转移酶 乙酰 乙酰 CoA合成酶 H2O HSCoA乙酰 乙酰CoA硫解酶 心、肾、脑和骨胳 肌此酶活性高 (10倍 ) 3.酮体生成的生理意义 （ 1） 酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血 管壁。 是输出脂肪能源的一种形式 。 （ 2） 长期饥饿时，酮体供脑组织 5070% 的能量。 （ 3） 禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌 摄取酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和 红细胞所需。并可防止肌肉蛋白的过多消耗。 （ 4） 长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮 体生成增多。 当肝内产生酮体超过肝外组织氧化 酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为 酮血症 。尿 中有酮体排出，称 酮尿症 。二者统称为 酮体症 (酮 症 ).可导致代谢性酸中毒， 称 酮 症酸中毒 。 4.酮体生成的调节 1 .饱食及饥饿 的影响 饥饿或糖尿病时 胰岛素 / 胰高血糖素 肝内乙酰 CoA 酮体生成 饱食及糖供应充足时 ，则相反。 脂肪动员 肝内脂酸 - 氧化 入肝脂酸 2.柠檬酸合酶 的调节 饥饿或糖尿病时 胰岛素 / 胰高血糖素 肝内乙酰 CoA 酮体生成 饱食及糖供应充足时 ，则相反。 脂肪动员 肝柠檬酸合酶 肝长链脂酸 CoA 3.肉碱脂酰转移酶活性 饱食及糖供应充足 胰岛素 / 胰高血糖素 乙酰 CoA、 柠檬酸 乙酰 CoA羧化酶 乙 酰 CoA生成丙二酸单酰 CoA 长链脂酰 CoA入 线粒体 - 氧化 酮体生成 饥饿 or 糖尿病时，则相反。 糖有氧氧化 变构激活 CAT-1 饱食及糖供应充足时 ，则相反。 4. 草酰乙酸的影响 丙酮酸 丙酮酸羧化酶糖代谢 草酰乙酸 脂酸 -氧 化 NADH/NAD +比值 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 苹果酸移出线粒体 成为糖异生的原料 脂酸 氧化产生的 乙酰 CoA不易进入 TAC 酮体 二、脂酸的合成代谢 细胞定位：胞液体系 (合成 ) 内质网体系 线粒体体系 部位：肝、肾、脑、肺、乳腺、 小肠及 脂肪组织 加工改造 (一 )软脂酸的合成 2. 合成原料 脂酸合成的 碳源 主要来自 糖氧化 产 生的 乙酰 CoA。 ATP、 NADPH、 HCO3-(CO2)及 Mn2+等。 脂酸的合成 线粒体产生的乙酰 CoA， 需通过 柠檬酸 -丙酮酸 循环 运到 胞液 中，才能成为脂酸合成的原料。 其中 NADPH主要来自胞液中的 磷酸戊 糖途径 ，其次是 柠檬酸 丙酮酸循环。 柠檬酸 柠檬酸 草酰乙酸 草酰乙酸 丙酮酸 丙酮酸 乙酰乙酰 CoA CoASH 线粒体 内膜 线粒体 外膜 ATP、 CoASH ADP+Pi 乙酰 CoA 合成脂酸 NADH+H+ NAD+ 苹果酸 NADP+ NADPH+H+ CO2 苹果酸酶 丙酮酸 载体 苹果酸 NAD+ NADH+H+ ADP+Pi ATP CO2 柠檬酸 丙酮酸循环 胞 液 G aa 柠檬酸 裂解酶 柠檬酸 载体 苹果酸 - 酮戊二酸 载体 (1) 丙二酸单酰 CoA的合成 CH3COSCoA + HCO3- + ATP 乙酰 CoA羧化酶 Mn2+、 生物素 HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi 丙二酸单酰 CoA 在胞液中进行 HCO3- +ATP ADP+Pi 酶 -生物素 酶 -生物素 -CO2 丙二酰单酰 CoA 乙酰 CoA 3. 脂酸合成酶系及反应过程 机理： 关键酶 H2O 活性 羧化酶 柠檬酸 乙酰 CoA羧化酶活性的调节 部分活性 羧化酶 柠檬酸 P 无活性 羧化酶 P ATP ADPAMP活化的 蛋白激酶 Pi 蛋白磷酸酶 单体 (无活性 ) 多聚体 (有活性 ) 柠檬酸 长链脂酰 CoA (2) 脂酸合成 由 脂酸合成酶系 催化。包括 7种不同功能的酶 ， 都在一条肽链上，由一个基因编码。 活性酶是由 2个相同亚基首尾相联组成的二聚体。 亚基均有酰基载体蛋白 (acyl carrier protein, ACP)， 其辅基为 4-磷酸泛酰巯基乙胺 连接在 Ser 残基上，称中心巯基 (ACP-SH)， 起结合并转运 脂酰基的作用。此为整个合成体系的中心。 H H HO CH3 O HS-CH2-CH2-N-C-CH2-CH2-N-C-C-C-CH2-O-P-O-CH2-Ser-ACP O O H CH3 O- 4-磷酸泛酰巯基乙胺 脂酸合成酶系 大肠杆菌： 多酶 复合体 （七种酶蛋 白聚合在一起） 高等动物： 多功能酶（一个基因编 码的一条多肽链） 7种不同功能的酶 乙酰基转移酶 (AT) 丙二酰基转移酶 (MT) -酮脂酰合成酶 :又称缩合酶（ condensing enzyme, CE） 含半胱氨酸残基 -酮脂酰还原酶 (KR) -羟脂酰脱水酶 (DH) 2-烯脂酰还原酶 (ER) 长链脂酰硫酯酶 (TE) 丙二酸单酰 CoA转变为软脂酸 转移 CE SH ACP SH E CH3COSCoA CoASH 乙酰转移酶 ( AT) CE SH ACP SCOCH 3 E CE SCOCH 3 ACP SH E CE SCOCH 3 ACP S COCH 2*COOH E *COOH CH2COSCoA CoASH 丙二酰转 移酶 (MT) 缩合脱羧 CE S COCH 3 ACP S COCH2*COOH E *CO2 缩合酶 (CE) CE SH ACPS COCH2COCH3 E 还原、脱水、再还原 CE SH ACP S COCH2COCH3 E CE SH ACP SCOCH 2CHCH3 E OH NADPH+H+ NADP+ - 酮脂酰 还原酶 (KR) 脱水酶 CE SH ACP SCOC =C-CH3 E H H NADPH+H+NADP+ 烯酰还原酶 (ER)CE SH ACP SCOCH 2CH2CH3 E CE SH ACP S CO(CH2)13CH2CH3 E CH3CH2(CH2)13COOH + CE SH ACP SH E H2O 硫酯酶 (TE) 再经 6次循环 软脂酸 软脂酸（ 16C） 合成的总反应式： 乙酰 CoA 7丙二酸单酰 CoA 14NADPH 14H+ 软脂酸 14NADP+ 7CO2 6H2O 8CoA SH 脂酸合成酶系 （ 7次循环） (二 )脂酸碳链的延长 软脂酰 CoA或软脂酸生成后，可在 滑 面内质网 及 线粒体 经 脂酸碳链延长酶系 的 催化作用下，形成更长碳链的饱和脂酸。 (三 )不饱和脂酸的合成 人体内有 4， 5， 8及 9去饱和酶 ， 催化饱和脂酸引入双键，使之转变为不饱和脂 酸。 至今在体内尚未发现有 9以上的去饱和 酶，即在第 10C与 碳原子 之间不能形成双键。 必需脂酸 指人体不能合成，必需由食物提供 的脂酸，有 3种： 亚油酸 (18C:2, 9,12 ) 亚麻酸 (18C:3, 6,9,12 ) 花生四烯酸 (20C:4, 5,8,11,14 ) 三酰甘油 (triacylglycerol,TG) 或 甘油三酯 (triglyceride,TG) 1.部位 肝、脂肪组织和小肠 2.合成原料及酶类 原料：甘油、单酰甘油（ MG) 及脂酸 酶类：脂酰 CoA合成酶 脂酰 CoA转移酶 3.合成过程 单酰甘油（ MG）途径：小肠 二酰甘油（ DG）途径：肝、肾 （四）三酰甘油的合成 合成部位： 以 肝、脂肪组织 及 小肠 为主。 脂肪细胞 合成、储存、动员脂肪 小肠 脂肪 CM 肌肉 肾心 动员 FFA 肝 糖 脂肪 VLDL 食物脂肪（ 外源 ） CM CM VLDL FFA 脂肪 代谢概况 合成脂肪（ 内源 ） （ 1） 甘油一酯途径 CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OH 脂酰 CoA转移酶 CoASH 脂酰 CoA 转移酶 CoASH CH2OH R2CO-O-CH CH2OHMG DG CH2OCOR1 R2CO-O-CH CH2OCOR3TG RCOSCoARCOOH 脂酰 CoA 合成酶 ATP AMP+PPi （ 2） 甘油二酯途径 葡萄糖 NADH+H+ NAD+ 磷酸甘油 脱氢酶 CH2OH CH CH2O- HO P CH2OCOR1 CH CH2O- R2CO-O P CH2OCOR1 CH CH2OH R2CO-O- H 2O Pi 磷脂酸磷酸酶 CH2OCOR1 CH CH2OCOR3 R2CO-OCoA-SH R3COSC0A 脂酰 CoA 转 移酶 R1COSCoA R2COSC0A脂酰 CoA 转移酶 2 CoA-SH 磷脂酸 TG CH2OH C=O CH2O P (五 )脂肪合成的调节 1. 代谢物的影响 进食糖 糖代谢 【 NADPH，乙酰 CoA， ATP 】 合成脂肪有关 的酶的活性 异柠檬酸 脱氢酶 柠檬酸，异柠檬酸 乙酰 CoA 羧化酶 柠檬酸裂解 脂酸合成 透出线粒体 柠檬酸 乙酰 CoA 饥饿、糖供应不足 脂肪动员 脂酰 CoA 乙酰 CoA羧 化酶活性 （ 胞液） 柠檬酸合酶 （ 线粒体）透出线粒 的柠檬酸 乙酰 CoA羧化 酶激活作用 生成乙酰 CoA 脂酸的合成 2. 激素的调节 胰岛素 是调节脂肪合成的主要激素 。 乙酰 CoA 柠檬酸 丙二酸单酰 CoA 软脂酰 CoA 胰岛素 （ +） （ +） （ +） 丙酮酸 丙酮酸脱氢酶 （ 一） （ 一） AMP （ 一） 胰高血糖素 （ 一） 肾上腺素 柠檬酸 裂解酶 乙酰 CoA 羧化酶 （ +） 胰岛素 第五节 磷脂的代谢 磷脂 甘油磷脂（磷脂酰甘油 ） 由甘油 构成的磷脂。是生物膜的主要组分。 鞘氨醇磷脂（鞘磷脂） 含鞘氨醇 而不含甘油的磷脂。是神经组织各种膜 （如神经髓鞘）的主要结构脂之一。 分子中含磷 酸的复合脂 一、甘油磷脂的代谢 (一 ) 甘油磷脂的组成、分类及结构 CH 2OCO R1 R2COOCH CH2OPO X =O OH 甘油磷脂的分子结构： 磷脂酰胆碱 ( 卵磷脂 )(PC) 磷脂酰乙醇胺 (脑磷脂 )(PE) 磷脂酰丝氨酸 (PS) X= -CH2CH2N+(CH3)3 X= -CH2CH2NH3+ X= -CH2CH2NH2COOH X= -肌醇 磷脂酰肌醇（ PI） (二 ) 甘油磷脂的合成 1. 合成部位 2. 合成原料 * 甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺 丝氨酸、食物糖代谢食物 * CTP、 ATP、 丝氨酸、肌醇等 3. 合成过程 全身各组织， 肝、肾、肠 最活跃。 （ 1）甘油二酯合成途径 1. CDP-胆碱、 CDP-乙醇胺的生成 HOCH2CHCOOH NH2 CO2 HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N+(CH3)3 3S-腺苷蛋氨酸 ATP ADP乙醇胺激酶 P OCH 2CH2NH2 ATP ADP 胆碱激酶 P OCH 2CH2N+(CH3)3 CTP PPi CTP： 磷酸乙醇 胺胞苷转移酶 CDPOCH 2CH2NH2 CTP PPi CTP： 磷酸胆 碱胞苷转移酶 CDPOCH 2CH2N+(CH3)3 CDP-乙醇胺 CDP-胆碱 2.甘油二酯途径 磷脂酸 1， 2-甘油二酯 CDP-胆碱 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰 丝氨酸 CMP 磷酸胆碱 转移酶 磷酸乙醇胺转移酶 ：磷脂酰 乙醇胺 丝氨酸转移酶 CDP-乙醇胺 H2O Pi 磷脂酸磷酸酶 3S-腺苷蛋氨酸 磷脂酰乙醇胺 甲基转移酶 丝氨酸 乙醇胺 H+CO2 脱羧酶 （ 2） CDP-