生物化学：脂代谢.ppt

第五章,脂类代谢,脂类(lipid)是生物体内一大类不溶于水而易溶于有机溶剂（乙醚、氯仿、苯）的有机化合物，包括脂肪、类脂及其衍生物。,定义,第一节脂类的组成、分布及生理功用,分类,类脂,脂类,脂肪（油脂）,磷脂,甘油磷酸鞘磷脂,糖脂,脑苷脂神经节苷脂,胆固醇及其酯,鞘糖脂,甘油糖脂,鞘脂,甘油(丙三醇）,脂类的组成,脂类一般由醇和脂肪酸组成,胆固醇,CH3(CH2)12-CH=CH-CHOHCHNH2CH2OH,鞘氨醇,醇,饱和脂酸：不含双键不饱和脂酸：单不饱和脂酸（含1个双键）多不饱和脂酸（含双键2个）,脂肪酸（fattyacids,FA),CH3-(CH2)6-CH=CH-(CH2)6-COOH,CH3-CH2-CH2-(CH2)14-COOH,体内脂肪酸的来源,自身合成饱和脂酸和单不饱和脂酸,食物供给包括各种脂酸，特别是一些多不饱和脂酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。,*必需脂肪酸体内不能合成，必须从食物中摄取的脂肪酸，称为必需脂肪酸，包括亚油酸（18:2,9,12)、亚麻酸（18:3,9,12,15)、花生四烯酸（20:4,5,8,11,14)等多不饱和脂肪酸。,胆固醇酯,甘油三脂（脂肪）,脂类的基本结构,X=H、胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,X=磷脂胆碱、磷脂乙醇胺,鞘磷脂,糖链,脂类的分类、含量、分布及生理功能,磷脂是双性化合物,磷脂双分子层,第二节脂类的消化和吸收DigestionandAbsorptionofLipid,脂类的消化,消化酶,产物,食物中的脂类,微团(3-10m),场所：小肠上段乳化剂：胆汁酸盐(降低脂水界面张力）酶：胰脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶产物：甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等，与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团（20nm）。,胆盐在脂肪消化中的作用,消化过程及相应的酶,甘油三酯,2-甘油一酯+2FFA,磷脂,溶血磷脂+FFA,胆固醇酯,胆固醇+FFA,辅脂酶是胰脂酶的蛋白质辅因子，分子量约10kD。分泌入十二指肠后被胰蛋白酶水解N端的五肽而激活。辅脂酶本身不具脂肪酶活性，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。辅脂酶的作用：促进胰脂酶对脂肪的水解作用。机制：使胰脂酶锚定于水油界面,辅脂酶,脂类的吸收,部位：十二指肠下段及空肠上段方式1：,中、短链(10)脂酸构成的甘油三酯,乳化,吸收,脂肪酶,甘油+FFA,血循环,肠粘膜细胞,门静脉,在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径称为甘油一酯合成途径。,甘油一酯途径,第三节甘油三酯的分解代谢,甘油,甘油一酯,甘油二酯,甘油三酯,甘油三酯是甘油的脂酸酯,（一）脂肪动员,定义储存在脂肪细胞中的甘油三酯，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸（FFA）及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,限速酶甘油三酯脂肪酶(又称激素敏感性甘油三酯脂肪酶，hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL),脂解激素能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素、ACTH、TSH等。抗脂解激素抑制脂肪动员，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-P(有活性),甘油三酯,甘油二酯,甘油一酯,甘油,FFA,甘油二酯脂肪酶,产物FFA：与清蛋白结合运至全身甘油：入血运至肝肾肠等,（二）甘油的分解利用,肝肾肠甘油激酶,ATP,ADP,糖酵解途径,糖异生途径,（三）脂肪酸的氧化,组织：大多数组织（除脑组织外）均可进行，其中肝脏、肌肉最活跃。,亚细胞：胞液、线粒体,部位,1、脂酸的活化脂酰CoA的生成2、脂酰CoA进入线粒体3、脂酰CoA的-氧化4、乙酰CoA的彻底氧化,过程,1.脂肪酸活化为脂酰CoA（胞液）,+HS-CoA,高能硫酯键,中短链脂酰CoA可直接穿过线粒体内膜,2.脂酰CoA进入线粒体,长链脂酰CoA进入线粒体需要肉碱的转运,(肉碱)(L-羟基-三甲氨基丁酸),(脂酰肉碱),限速酶,转运过程,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,-羟脂酰CoA,-酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,烯脂酰CoA,3.脂酸的-氧化,乙酰CoA,彻底氧化,三羧酸循环氧化磷酸化,4.乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化,2分子CO23分子NADHH1分子FADH21分子GTP,最终产生10分子ATP,5.脂肪酸氧化的能量生成以16碳软脂酸的氧化为例,活化：消耗2个高能磷酸键,-氧化：7轮循环产物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2,能量计算：生成ATP810+72.5+71.5=108净生成ATP1082=106,肉碱转运载体,线粒体膜,三羧酸循环,小结,1、脂类的种类及功能；必需脂肪酸2、脂肪动员的概念、限速酶、产物3、脂肪酸氧化分解的四个阶段、限速酶4、软脂酸彻底氧化产生ATP的计算,1.不饱和脂酸的氧化,反2-烯酰CoA,3顺-2反烯酰CoA异构酶,氧化,L(+)-羟脂酰CoA,D(-)-羟脂酰CoA,D(-)-羟脂酰CoA表构酶,H2O,脂酸的其他氧化方式,极长链脂酸(C22),过氧化酶体,脂酰CoA氧化酶（FAD为辅基）,较短链脂酸,线粒体,氧化,2.过氧化酶体脂酸氧化,3.丙酸的氧化,支链氨基酸支链脂酸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,三羧酸循环,（四）酮体的生成及利用,酮体（ketonebodies）：是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，是乙酰乙酸、-羟丁酸及丙酮的总称。,合成部位：肝细胞线粒体；合成原料：脂酸氧化生成的乙酰CoA；,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸脱氢酶,限速酶HMGCoA合成酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA裂解酶,1.酮体的生成,2,H2O,乙酰乙酰脱羧酶,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体的利用,肝外组织线粒体心、肾、脑、骨骼肌等,琥珀酰CoA转硫酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,乙酰乙酸硫激酶,丙酮,丙酮酸,3酮体生成的生理意义,酮体是肝输出能源的一种形式（酮体肝内生成，肝外利用）。长期饥饿或糖供应不足时，酮体是脑组织、肌肉的重要能源。正常血浆酮体：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl)在饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病时，脂肪动员加强，血浆酮体增高。严重糖尿病患者，血浆酮体明显升高，可导致酮症酸中毒，酮尿。,第四节甘油三酯的合成代谢,组织：肝（主要）、肾、脑、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）脂肪酸的合成,NADPH来自磷酸戊糖途径（主要）胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应,乙酰CoA（主要）、NADPH、ATP、HCO3,2.合成原料,乙酰CoA来自葡萄糖代谢（主要）氨基酸代谢,柠檬酸-丙酮酸循环,线粒体,胞液,胞液,基质,（1）丙二酸单酰CoA的合成,HOOCCH2COSCoA+ADP+Pi,CH3COSCoA+HCO3-+H+ATP,3.合成过程,乙酰CoA羧化酶(生物素为辅基，Mn2),乙酰辅酶A,丙二酸单酰辅酶A,限速酶,CH3COSCoA+7HOOCCH2COSCoA+14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+,（2）软脂酸合成,乙酰辅酶A,丙二酸单酰辅酶A,脂酸合成酶,多酶体系（有7种酶蛋白）脂酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、酮脂酰合成酶、酮脂酰还原酶、羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶、硫酯酶,多功能酶（有7种酶活性）有活性的酶为两个相同的亚基（250kD）首尾相连组成的二聚体,大肠杆菌,高等动物,ACP酰基载体蛋白,*-磷酸甘油主要来自糖代谢。,*肝、肾、肠等含有甘油激酶，可利用游离甘油,糖代谢,磷酸二羟丙酮,-磷酸甘油,（二）-磷酸甘油的来源,-磷酸甘油,（三）甘油三酯的合成,1、合成部位,组织：肝脏（最强）、脂肪组织、小肠亚细胞：内质网,2、合成原料,磷酸甘油和脂酸主要由糖代谢提供甘油一酯和脂酸来自脂类的消化吸收,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,甘油二酯途径,肝细胞：参与VLDL形成，运输到肝外组织利用脂肪细胞：储存脂肪，饥饿时可动员利用小肠粘膜：参与乳糜微粒形成，运输到全身利用,（四）不同组织合成的甘油三酯的去路,小结,1、酮体的组成；合成的部位、原料、关键酶；酮体生成的意义。2、脂肪酸合成的部位、原料、关键酶；3、脂肪合成的部位、原料,第五节磷脂代谢MetabolismofPhospholipid,磷脂的分类,定义含磷酸的脂类称为磷酯。,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,组成甘油、脂酸、磷酸、取代基团,结构,X=H、胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,（一）甘油磷脂的结构,体内几类重要的甘油磷脂,(cephalin),磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol),磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine),(lecithin),心磷脂,1.合成部位全身组织均能合成，肝、肾、肠等最活跃内质网膜(外侧面),2.合成原料及辅因子甘油、脂酸、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,（二）甘油磷脂的合成,（脂肪肝形成原因：甘油磷脂合成不足）,3.合成基本过程,（1）甘油二酯合成途径,产物磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺,产物磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸心磷脂,（2）CDP-甘油二酯合成途径,（三）甘油磷脂的降解,磷脂酶(phospholipase),第六节胆固醇代谢MetabolismofCholesterol,胆固醇的结构,一、概述,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(占脑组织的2%);肾上腺、卵巢等腺体含量较高(1%5%)；肝肾肠等、皮肤、脂肪组织也较多(0.2%0.5%)；肌肉组织含量较低(0.1%0.2%),存在形式：游离胆固醇胆固醇酯,胆固醇的来源,内源性胆固醇自身合成（50以上）外源性胆固醇食物摄取（动物性食品）,二、胆固醇的合成,组织定位：全身各组织均可合成(除成年脑组织、成熟的红细胞外)，以肝(70%80%)、小肠(10%)为主，每天合成1-1.5g。亚细胞定位：胞液、光面内质网,（一）合成部位,合成1分子胆固醇需18分子乙酰CoA、16分子NADPH+H+、36分子ATP,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,乙酰CoA、NADPH+H+、ATP,分为三个阶段,1.甲羟戊酸的合成,限速酶,2.鲨烯的合成,3.胆固醇的合成,鲨烯在胞液中与SCP结合，在内质网上加氧、环化、氧化、脱羧、还原,（四）胆固醇合成的调节,限速酶HMG-CoA还原酶,1.胆固醇可反馈抑制肝胆固醇合成胆固醇升高反馈抑制肝HMG-CoA还原酶但并不抑制肠黏膜细胞的HMG-CoA还原酶2.激素的调节诱导：胰岛素、甲状腺素抑制：胰高血糖素、糖皮质激素促进胆固醇转化的激素：甲状腺素3.饥饿与饱食饥饿抑制、饱食诱导,三、胆固醇的酯化,细胞内的酯化,ACAT脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶,血浆内的酯化,LCAT卵磷脂胆固醇脂酰转移酶,（一）转变为胆汁酸（主要）,（二）转化为类固醇激素,（三）转化为7-脱氢胆固醇(维生素D3前体）,皮肤,肝脏,四、胆固醇的转化,第七节血脂与血浆脂蛋白,一、血脂,定义血浆所含脂类统称血脂，包括：总胆固醇、甘油三酯、磷脂、糖脂、游离脂肪酸。,来源外源性从食物中的脂类经消化吸收入血内源性肝、脂肪组织及其他组织合成后释放入血,血脂的来源和去路,血脂TGPLFCCEFFA,体内合成,食物,构成生物膜氧化供能储存转化为其他物质,二、血浆脂蛋白的结构、分类及组成,血脂与载脂蛋白结合，形成脂蛋白；血脂以脂蛋白的形式运输。,脂蛋白(lipoprotein),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。,乳糜微粒(chylomicron,CM)极低密度脂蛋白(verylowdensitylipoprotein,VLDL)低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)高密度脂蛋白(highdensitylipoprotein,HDL),1、超速离心法,血浆脂蛋白分类,2、电泳法,乳糜微粒、-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白,（20多种；57类）apoA:A、A、A、AapoB:B100、B48apoC:C、C、C、CapoDapoE,载脂蛋白,载脂蛋白(apolipoprotein,apo)指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,定义,种类,不同脂蛋白含有不同的载脂蛋白,载脂蛋白可调节脂蛋白代谢酶活性,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LPLC抑制LPLA激活HL(肝脂肪酶),载脂蛋白参与识别脂蛋白受体,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,血浆脂蛋白的组成特点,三、血浆脂蛋白的功能和代谢,（一）乳糜微粒,合成部位小肠粘膜细胞,生理功能运输外源性甘油三酯及胆固醇酯,甘油三酯胆固醇酯磷脂,淋巴管,血循环,乳糜微粒(CM),肠粘膜细胞,+,脂类食物消化吸收,正常人CM在血浆中代谢迅速，半寿期为515分钟；空腹1214h后血浆中不含CM。,脂蛋白脂肪酶LPL,肝外组织（肌肉、心、脂肪）,C,脂类食物,PLC,LRP,LRP：LDL受体相关蛋白,CM的代谢,（二）极低密度脂蛋白,+apoB100、E,肝细