脂代谢标准化课件

Paris fruit seller,石河子大学医学院生化系,第 五 章,脂 类 代 谢,Metabolism of Lipid,脂 类 概 述,脂肪和类脂总称为脂类(lipid),脂肪 (fat)： 三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯 (triglyceride, TG),类脂(lipoid)： 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂 (sphingolipids),分类,定义,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X = 胆碱、水、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,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,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 含2个或2个以上双键的不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,不饱和脂酸命名,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 从脂酸的羧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顺序,哺乳动物不饱和脂酸按（或n）编码体系分类,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,第 二 节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,脂类的消化,条件 乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用； 酶的催化作用,部 位 主要在小肠上段,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),辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子，分子量约10,000。辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠。进入肠腔后，辅脂酶原被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而被激活。辅脂酶本身不具脂肪酶的活性，但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢键进行的；它与脂肪通过疏水键进行结合。,辅脂酶,脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸（610C）及短链脂酸（24C）构成的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。,脂类的吸收,部 位 十二指肠下段及空肠上段,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,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,第 三 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride,脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,一、甘油三酯的合成代谢,（一）合成部位,肝 脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。,小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。,1. 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 2. CM中的FFA（来自食物脂肪）,（二）合成原料,1. 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）,2. 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）,（三）合成基本过程,甘油一酯途径,甘油二酯途径,* 3-磷酸甘油主要来自糖代谢。,* 肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。,二、内源性脂酸的合成代谢,组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长,1. 合成部位,（一）软脂酸的合成,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2. 合成原料,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,（1）丙二酰CoA的合成,3. 软脂酸合成酶系及反应过程,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。,（2）脂酸合成,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，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（脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、酮脂肪酰合成酶、酮脂肪酰还原酶、羟脂酰基脱水酶、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，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体。,* 软脂酸的合成过程,目 录,* 转 位,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至 E1-半胱-SH（CE上）,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，最终释出软脂酸。,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA + 7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP+,软 脂 酸 的 合 成 总 图,1. 代谢物的调节作用,乙酰CoA羧化酶的别构调节物 抑制剂：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,（一） 脂肪的动员,定义 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为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,脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH 、 TSH等。,对抗脂解激素因子 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HSLb(有活性),TG,甘油二酯 （DG）,甘油一酯,甘 油,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,（二）脂酸的-氧化,脂酸的活化 脂酰 CoA 的生成（胞液）,* 脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上,+ CoA-SH,关键酶,2. 脂酰CoA 进入线粒体,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,5,肉碱转运载体,线粒体膜,活 化：消耗2个高能磷酸键,氧 化：,每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、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 810 + 72.5 + 71.5 = 108 净生成ATP 108 2 = 106,乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。,血浆水平：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代谢定位： 生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体,（四）酮体的生成和利用,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1. 酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2. 酮体的利用,琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）,乙酰乙酸硫激酶 （肾、心和脑的线粒体）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,3. 酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。 长期饥饿、高脂饮食和糖尿病酮体生成在增加 酮血症 酮尿症 酮症酸中毒,4. 酮体生成的调节,（1） 饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之，糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。,丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶 ，抑制脂酰CoA进入线粒体，脂酸氧化减弱，酮体生产减少。,（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,第 四 节 磷 脂 的 代 谢 Metabolism of Phospholipid,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、磷酸、含氮化合物,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,磷脂双分子层的形成,机体内几类重要的甘油磷脂,1. 合成部位 全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,2. 合成原料及辅因子 脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,（二）甘油磷脂的合成,3. 合成基本过程,（1）甘油二酯合成途径,（三）甘油磷脂的降解,磷脂酶 (phospholipase , PLA),石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,第 五 节 胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterol,胆固醇的结构、分布和生理功能 胆固醇的合成 合成部位 合成原料 合成过程 合成调节 胆固醇的转化,本节主要内容,* 胆固醇(cholesterol)结构,固醇共同结构 环戊烷多氢菲,概 述,动物胆固醇(27碳),* 胆固醇的生理功能,是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；,是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。,* 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 大约 分布在脑、神经组织 肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多 肌肉组织含量较低 肾上腺、卵巢等合成类固醇激素的腺体含量较高,存在形式：游离胆固醇 胆固醇酯,一、 胆固醇的合成,组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成，以肝、小肠为主。 细胞定位：胞液、光面内质网,（一）合成部位,1分子胆固醇,18乙酰CoA + 36ATP + 16(NADPH+H+),葡萄糖有氧氧化,葡萄糖经磷酸戊糖途径,乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体,（二）合成原料,（三）合成基本过程,1. 甲羟戊酸 的合成,2. 鲨烯的合成,3. 胆固醇的合成,（四）胆固醇合成的调节,HMG-CoA还原酶,酶的活性具有昼夜节律性 (午夜最高 ，中午最低 ） 可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性 受胆固醇的反馈抑制作用 胰岛素、甲状腺素能诱导肝HMG-COA还原酶的合成,1. 饥饿与饱食 饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇。 摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，胆固醇的合成增加。,2. 胆固醇 胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成。它主要抑制HMG-CoA还原酶的合成。,3. 激素 胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMG-CoA还原酶的合成，从而增加胆固醇的合成。 胰高血糖素及皮质醇则能抑制HMG-CoA还原酶的活性，因而减少胆固醇的合成。 甲状腺素还促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。,二、胆固醇的转化,（一）转变为胆汁酸 (bile acid)（肝脏）,（二）转化为类固醇激素,（三）转化为7 - 脱氢胆固醇（皮肤）,胆固醇的母核环戊烷多氢菲在体内不能被降解，但侧链可被氧化、还原或降解，实现胆固醇的转化。,（肾上腺皮质、睾丸、卵巢等内分泌腺）,石河子大学医学院生化系,第五章 脂类代谢,第一节 不饱和脂肪酸的分类及命名 第二节 脂类的消化与吸收 第三节 甘油三酯的代谢 第四节 磷脂的代谢 第五节 胆固醇代谢 第六节 血浆脂蛋白代谢,第 六 节 血 浆 脂 蛋 白 代 谢 Metabolism of Lipoprotein,血脂 血浆脂蛋白的分类、组成特点及结构 载脂蛋白的定义、种类、功能 血浆脂蛋白的代谢 血浆脂蛋白代谢异常,本节主要内容,一、血 脂,定义 血浆所含脂类统称血脂，包括：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。,来源 外源性从食物中摄取 内源性肝、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血,* 血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。,组成与含量 总 脂 400700mg/dl (5 mmol/L) 甘油三酯 10150mg/dl (0.11 1.69 mmol/L) 总 磷 脂 150250mg/dl (48.44 80.73 mmol/L) 总胆固醇 100250mg/dl (2.59 6.47 mmol/L) 游离脂酸 520mg/dl (0.195 0.805 mmol/L),二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,分 类,电泳法,超速离心法 CM、VLDL、LDL、HDL,血脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。,乳糜微粒 (chylomicron, CM) 极低密度脂蛋白 (very low density lipoprotein, VLDL) 低密度脂蛋白 (low density lipoprotein, LDL) 高密度脂蛋白 (high density lipoprotein, HDL),超速离心法分类,血 浆 脂 蛋 白 的 组 成 特 点,血浆脂蛋白的结构,疏水性较强的TG及胆固醇酯位于内核。,具极性及非极性基团的载脂蛋白、磷脂、游离胆固醇，以单分子层借其非极性疏水基团与内部疏水链相联系，极性基团朝外。,三、载脂蛋白,定义 载脂蛋白(apolipoprotein, apo) 指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,种类（18种） apo A: A、A、A apo B: B100、B48 apo C: C、C、C apo D apo E, 载脂蛋白可调节脂蛋白代谢关键酶活性：,A激活LCAT (卵磷酯胆固醇脂转移酶) C激活LPL (脂蛋白脂肪酶) A辅助激活LPL C抑制LPL A激活HL (肝脂肪酶), 载脂蛋白可参与脂蛋白受体的识别：,A识别HDL受体 B100，E 识别LDL受体, 结合和转运脂质，稳定脂蛋白的结构,功 能,Apolipoprotein A-I lacking residues 1-43.,代 谢,CM的生理功能 运输外源性TG及胆固醇酯。,存在于组织毛细血管内皮细胞表面 使CM中的TG、磷脂逐步水解，产生甘油、FA及溶血磷脂等。,LPL（脂蛋白脂肪酶）,（二）极低密度脂蛋白,来 源,+ apo B100、E,代 谢,VLDL,VLDL 残粒,LDL,LPL,LPL、HL,LPL脂蛋白脂肪酶 HL 肝脂肪酶,FFA,外周组织,FFA,肝细胞合成的TG 磷脂、胆固醇及其酯,VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。,VLDL的生理功能： 运输内源性TG,内 源 性 VLDL 的 代 谢,（三）低密度脂蛋白,来 源：由VLDL转变而来,代 谢,LDL受体代谢途径,LDL受体广泛分布于肝动脉壁细胞等全身各组织的细胞膜表面,特异识别、结合含apo E或apo B100的脂蛋白，故又称apo B,E受体。,低密度脂蛋白受体代谢途径：,ACAT脂酰CoA 胆固醇脂酰转移酶,LDL的非受体代谢途径 血浆中的LDL还可被修饰，修饰的LDL如氧化修饰LDL (ox-LDL)可被清除细胞即单核吞噬细胞系统中的巨噬细胞及血管内皮细胞清除。这两类细胞膜表面具有清道夫受体(scavenger receptor, SR)，摄取清除血浆中的修饰LDL。,LDL的生理功能 转运肝合成的内源性胆固醇,* 正常人每天降解45%的LDL，其中2/3经LDL受体途径降解，1/3由清除细胞清除。,LDL 的 代 谢,（四）高密度脂蛋白,主要在肝合成；小肠亦可合成。 CM、VLDL代谢时，其表面apo A、A、A、apo C及磷脂、胆固醇等离开亦可形成新生H