生物化学教学件脂类代谢.ppt

第五章 脂 类 代 谢,脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。,脂肪（甘油三酯）,磷酸甘油酯 鞘磷脂 脑苷脂 鞘脂 神经节苷脂 胆固醇及其酯,脂类物质的生理功用： 供能贮能。 构成生物膜。 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。 必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。 保护和保温作用。,第一节 脂类的消化和吸收 自学。,第二节 甘油三酯代谢,一、甘油三酯的分解代谢 (一) 脂肪动员：贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive tri-glyceride lipase, HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。,三脂酰甘油脂肪酶起决定作用，是脂肪动员的限速酶,脂肪动员的基本过程,甘油三酯 激素敏感脂肪酶 脂肪酸+甘油二酯 甘油二酯酶 脂肪酸+甘油一酯 甘油一酯酶 脂肪酸+甘油,1、脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid,FFA）和一分子的甘油。 2、脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。,脂肪动员的结果,脂肪动员的结果,3、甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。,(二) 甘油的代谢：,脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝脏进行代谢。 1甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为3-磷酸甘油： 甘油 + ATP 3-磷酸甘油 + ADP,甘油磷酸激酶,23-磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮： 3-磷酸甘油 + NAD+ 磷酸二羟丙酮 + NADH + H+,3-磷酸甘油脱氢酶,(三) 脂肪酸的氧化分解：,1反应过程： (1) 活化：在胞液进行此反应过程。 R-COOH + HSCoA+ ATP R-COSCoA + AMP + PPi,脂肪酸硫激酶,(2) 进入 在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶和酶）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。 HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3,脂酰CoA进入线粒体的过程,*,(3) -氧化： -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,-氧化的反应过程,脱氢,再脱氢,水化,硫解,脂酰CoA脱氢酶,-羟脂酰CoA脱氢酶,水化酶,硫解酶,(4) 彻底氧化： 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。,脂肪酸-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。,2脂肪酸氧化分解时的能量释放,由于1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。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： 碳原子数 碳原子数 ATP净生成数= - 1 5 + 12 - 2 2 2,(四) 酮 体 代 谢：,脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。 CH3COCH2COOH 乙酰乙酸 CH3CH(OH)CH2COOH -羟丁酸 CH3COCH3 丙酮,1酮体的生成：,酮体主要在肝脏的线粒体中生成，其合成原料为乙酰CoA。 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。 2 CH3COCoA CH3COCH2COCoA + HSCoA,乙酰乙酰硫解酶,(2) 乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合成酶是酮体生成的关键酶。 CH3COCH2COCoA + CH3COCoA HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2COSCoA + HSCoA,HMG-CoA合成酶,*,(3) HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。 HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2COSCoA CH3COCH2COOH + CH3COCoA,HMG-CoA裂解酶,(4) 乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。 CH3COCH2COOH + NADH + H+ CH3CH(OH)CH2COOH + NAD+,-羟丁酸脱氢酶,(5) 乙酰乙酸自发脱羧生成丙酮。 CH3COCH2COOH H3COCH3 + CO2,2酮体的利用： 肝外组织 利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。,酮体利用的基本过程为： (1) -羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。 CH3CH(OH)CH2COOH + NAD+ CH3COCH2COOH + NADH + H+,-羟丁酸脱氢酶,(2) 乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。 CH3COCH2COOH + HOOCCH2CH2CO CoA CH3COCH2CO CoA + HOOCCH2CH2COOH,琥珀酰CoA转硫酶,CH3COCH2COOH + HSCoA + ATP CH3COCH2COCoA + AMP +PPi,乙酰乙酸硫激酶,(3) 乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。 CH3COCH2COCoA + HSCoA 2 CH3COCoA (4) 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。,乙酰乙酰CoA硫解酶,心、肾、脑、骨骼肌细胞,心、肾、脑细胞,3酮体生成及利用的生理意义：,(1) 在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式； (2) 在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。,二、脂肪的合成代谢 (自学),肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。,三、多不饱和脂肪酸代谢,自学,第三节 磷脂的代谢,自学,第四节 胆固醇的代谢 Metabolism of Cholesterol,胆固醇的结构及其酯化,A,B,C,D,一、胆固醇的合成,1、胆固醇合成的部位和原料 胆固醇合成部位主要是在肝脏和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。 乙酰CoA经柠檬酸-丙酮酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。,每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP和16分子NADPH。,2、胆固醇合成的基本过程 （自学）,胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段： 1乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）： 此过程在胞液和微粒体进行。 HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。 2乙酰CoA乙酰乙酰CoAHMG-CoA MVA,2甲羟戊酸缩合生成鲨烯： 此过程在胞液和微粒体进行。 MVA二甲丙烯焦磷酸焦磷酸法呢酯鲨烯。 3鲨烯环化为胆固醇： 此过程在微粒体进行。 鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。,3、胆固醇合成的调节：,（1）膳食因素： 饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，使胆固醇的合成减少； 摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而导致胆固醇合成增多。,2胆固醇及其衍生物： 胆固醇及其氧化产物，如7-羟胆固醇，25-羟胆固醇等可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性。 3激素： 胰岛素和甲状腺激素可通过诱导HMG-CoA还原酶的合成而使酶活性增加； 胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制HMG -CoA还原酶的活性。,二、胆固醇的转化 （自学）,1、转化为胆汁酸： 胆固醇在肝脏中转化为胆汁酸是胆固醇主要的代谢去路。,2、转化为类固醇激素：,1肾上腺皮质激素的合成： 肾上腺皮质球状带可合成醛固酮，又称盐皮质激素，可调节水盐代谢； 肾上腺皮质束状带可合成皮质醇和皮质酮，合称为糖皮质激素，可调节糖代谢。,2雄激素的合成： 睾丸间质细胞可以胆固醇为原料合成睾酮。 3雌激素的合成： 雌激素主要有孕酮和雌二醇两类。,3、转化为维生素D3： 胆固醇经7位脱氢而转变为7-脱氢胆固醇，后者在紫外光的照射下，B环发生断裂，生成Vit-D3。 Vit-D3在肝脏羟化为25-（OH）D3，再在肾脏被羟化为1,25-(OH)2 D3。,第五节 血浆脂蛋白代谢 Metabolism of plasma lipoprotein,一、血脂 血浆中所含脂类物质统称为血脂。,血浆中的脂类物质主要有： 甘油三酯（TG）及少量甘油二酯和甘油一酯； 磷脂（PL），主要是卵磷脂，少量溶血磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺及神经磷脂等； 胆固醇（Ch）及胆固醇酯（ChE）； 自由脂肪酸（FFA）。,正常血脂有以下特点： 血脂水平波动较大，受膳食因素影响大； 血脂成分复杂； 通常以脂蛋白的形式存在，但自由脂肪酸是与清蛋白构成复合体而存在。,二、血浆脂蛋白的分类、组成与结构,（一）分类： 1电泳分类法：根据电泳迁移率的不同进行分类，可分为四类： 乳糜微粒 -脂蛋白 前-脂蛋白 -脂蛋白。,2超速离心法：按脂蛋白密度高低进行分类，也分为四类： CM VLDL LDL HDL。,（二）组成（自学） 血浆脂蛋白均由蛋白质（载脂蛋白，Apo）、甘油三酯(TG)、磷脂(PL)、胆固醇(Ch)及其酯(ChE)所组成。 不同的脂蛋白仅有含量上的差异而无本质上的不同。 乳糜微粒中，含TG90%以上；VLDL中的TG也达50%以上；LDL主要含Ch及ChE，约占40%50%；而HDL中载脂蛋白的含量则占50%，此外，Ch、ChE及PL的含量也较高。,（三）结构（自学） 血浆脂蛋白颗粒通常呈球形。 其中所含的载脂蛋白多数具有双极性-螺旋。 各种脂蛋白的结构十分类似，其颗粒外层为亲水的载脂蛋白和磷脂的极性部分组成，载脂蛋白和磷脂的疏水部分则伸入到内部，而疏水的甘油三酯和胆固醇则被包裹在内部。,三、载脂蛋白（自学）,（一）载脂蛋白的种类和命名： ApoA：目前发现有三种亚型，即Apo、Apo、Apo。ApoA和ApoA主要存在于HDL中。 ApoB：有两种亚型，即在肝细胞内合成的ApoB100；小肠粘膜细胞内合成的ApoB48。ApoB100主要存在于LDL中，而ApoB48主要存在于CM中。,ApoC：有三种亚型，即ApoC，ApoC，ApoC。VLDL主要存在的载脂蛋白是ApoB100和ApoC。 ApoD：只有一种。 ApoE：有三种亚型，即ApoE2，ApoE3，ApoE4。,（二）载脂蛋白的功能（自学）, 转运脂类物质。 作为脂类代谢酶的调节剂： LCAT可被ApoA，ApoA，ApoC等激活，也可被ApoA所抑制。 LpL（脂蛋白脂肪酶）可被ApoC所激活，ApoA也有辅助激活作用；也可被ApoC所抑制。 HL（肝脂酶）可被ApoA激活。, 作为脂蛋白受体的识别标记： ApoB可被细胞膜上的ApoB，E受体（LDL受体）所识别； ApoE可被细胞膜上的ApoB，E受体和ApoE受体（LDL受体相关蛋白，LRP）所识别。 ApoA参与HDL受体的识别。 ApoB100和ApoE参与免疫调节受体的识别。修饰的ApoB100参与清道夫受体的识别。, 参与脂质交换： 胆固醇酯转运蛋白（CETP）可促进胆固醇酯由HDL转移至VLDL和LDL； 磷脂转运蛋白（PTP）可促进磷脂由CM和VLDL转移至HDL。 作为连接蛋白： ApoD可作为LCAT与ApoA之间的连接蛋白，构成ApoA-ApoD-LCAT复合物，与胆固醇的酯化有关。,四、血浆脂蛋白的代谢和功能,（一）乳糜微粒的代谢（自学） 食物脂类 消化吸收入小肠粘膜细胞 合成TG，与ApoB48等组装形成新生CM 经胸导管入血 ApoCs，ApoEHDL,成熟CM（含ApoC） LpL 甘油、脂肪酸入组织细胞氧化供能 释出ApoCs，ApoAs，磷脂，胆固醇等， 组成新生HDL CM残体（富含胆固醇酯，ApoB48，ApoE） 由肝细胞膜ApoE受体识别并摄取降解,CM的生理功能： 将食物中的甘油三酯转运至肝和脂肪组织（转运外源性甘油三酯）。,（二）VLDL的代谢（自学）,肝细胞合成TG，与ApoB100，ApoE，磷脂，胆固醇 等组装形成新生VLDL ApoCs和胆固醇酯HDL 成熟VLDL（含ApoC）,LpL 释放出脂肪酸、甘油 入组织细胞氧化供能 释放出ApoCs，磷脂，胆固醇等， 组装形成新生HDL IDL（富含ApoB100，ApoE）肝细胞 ApoE受体识别并摄取 肝脂酶 脂肪酸，甘油 LDL,VLDL的生理功能 将肝脏