第九章-脂类代谢.ppt

第九章脂类代谢,LipidMetabolism,授课教师：周枫,.,脂类概述P165,包括脂肪和类脂，是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。,分类,定义,.,.,常见的脂肪酸,必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。,.,脂类的分布和生理功能P165,一、脂类的分布1、脂肪：分布在皮下、大网膜、肠系膜和内脏周围（脂库）（储存脂）。含量：占体重10%20%，受营养、运动等因素影响而改变，称“可变脂”。2、类脂：构成生物膜的基本成分含量：占体重5%，含量较稳定，不受营养和运动状况的影响，称“固定脂”。,.,1g脂肪：38kJ（9kcal）1g葡萄糖：16.9kJ（4kcal）,1、供能贮能(脂肪的主要功能),2、构成生物膜(类脂的主要功能)类脂：胆固醇，磷脂,3、转变成生物活性物质前列腺素，VD3，性激素,4、提供给机体一定量的必需脂肪酸5、保护内脏与维持体温,二、脂类的生理功能,.,第一节脂类的消化和吸收,DigestionandAbsorptionofLipids,.,第一节脂类的消化、吸收和转运,一、消化,1、脂肪在胃内经机械搅动，形成油水乳状物质（食物糜）（胃脂肪酶）。2、小肠腔内，胆汁酸盐的乳化作用使脂肪分散成细小微滴。3、脂肪酶（胰腺）进行脂解作用。,胆汁酸盐作用（甘氨胆酸、牛磺胆酸）：（1）乳化脂肪（2）激活脂肪酶（3）促进脂类转运吸收,.,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；酶的催化作用酶：胰脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶；,部位：主要在小肠上段,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。,.,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+2FFA,磷脂,溶血磷脂+FFA,胆固醇酯,胆固醇+FFA,微团(micelles),.,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）,磷脂胆固醇酯甘油三酯,消化产物,重新酯化,.,三、转运,脂类物质与载脂蛋白结合成血浆脂蛋白通过血液循环转运至肌肉、脂肪组织等，在靶组织细胞外经脂蛋白脂酶水解后利用。,四、储存,动物储存脂肪的组织主要为皮下组织、腹腔大网膜、肠系膜、结缔组织等，主要是油酸、软脂酸、硬脂酸组成的三酰甘油。植物特别是油料作物多含中性脂，磷脂。,.,血脂的来源与含量,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。,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,定义：,来源：,.,第二节甘油三酯（脂肪）的代谢,MetabolismofTriglycerides,.,甘油三酯结构,.,Triglyceride(TG)ortriacylglycerol(TAG),Glycerol,.,甘油三酯代谢概况,.,甘油三酯的中间代谢甘油三酯甘油+脂肪酸进一步代谢,.,一、甘油三酯的分解代谢,（一）脂肪动员（二）脂肪酸的-氧化（三）脂肪酸的其他氧化方式（四）酮体的生成和利用,.,（一）脂肪动员P168,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和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为脂肪动员。在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，因此称为激素敏感性脂肪酶（HSL）。,.,第二节脂肪的分解代谢,（一）脂肪动员,HSL主要受共价修饰调节。促脂解激素：能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、生长激素、甲状腺激素等。抗脂解激素：抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,过程：,.,23,脂肪动员,脂肪酸,肝、肾、肠,心、肝、骨骼肌,血液,清蛋白,甘油,.,脂肪动员产物的去向,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。经甘油激酶的作用转变为3-磷酸甘油进入糖代谢。脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。,.,脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。,.,（二）脂酸的-氧化,过程：脂酸的活化脂酰CoA的生成脂酰CoA进入线粒体脂酰CoA的-氧化,.,脂酸的活化P169脂酰CoA的生成（胞液）,*脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)存在于内质网及线粒体外膜上；*反应不可逆，消耗2个P,+CoA-SH,.,酶：1）肉碱脂酰转移酶I肉碱脂酰转移酶是限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。2）肉碱脂酰转移酶3）肉碱脂酰肉碱转位酶载体：肉碱（羟-三甲氨基丁酸）,2.脂酰CoA进入线粒体,脂酰CoA结构较大不易直接进入线粒体,.,在肉碱（carnitine）的协助下。,.,3.脂酸的-氧化,脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的，故称为-氧化。,.,P170,.,脂酸-氧化的四步反应：脱氢、加水、再脱氢、硫解第一次脱氢由FAD接受；第二次脱氢由NAD+接受。脂酸-氧化产物：乙酰CoA,.,脂肪酸-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。,.,以软脂酸(16C)为例：71.5+72.5+810-2=1061分子软脂酸氧化共生成106分子ATP。,.,脂肪酸氧化前必须活化为脂酰CoA，仅需活化一次，消耗2ATP；-氧化过程在线粒体基质内进行，需肉碱携带；-氧化为循环反应过程，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，两次脱氢生成一分子FADH2，一分子NADH，进入电子传递链产生4ATP；每一次-氧化产生一分子乙酰CoA，进入TCA循环产生10ATP。,脂肪酸氧化的特点：,.,1.不饱和脂酸的氧化,（三）脂酸的其他氧化方式,在线粒体中进行-氧化,.,长链脂酸(C20、C22),（过氧化酶体）,脂肪酸氧化酶（FAD为辅酶）,较短链脂酸,（线粒体）,氧化,2.过氧化酶体脂酸氧化,.,3.丙酰CoA的氧化,经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA，再经三羧酸循环进行代谢。,丙酰CoA,琥珀酰CoA,-羧化酶及异构酶,.,心肌、骨骼肌等组织,肝组织细胞,部分被彻底氧化；绝大多数生成酮体,.,（四）酮体的生成和利用P171,酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。1.酮体的生成部位：肝线粒体原料：乙酰CoA，主要来自脂肪酸的-氧化。关键酶：-羟-甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)合成酶,.,丙酮,乙酰乙酸,-羟丁酸,.,肝脏氧化脂肪酸的特殊代谢规律（肝内生酮肝外用）,TCAC,.,1.酮体的生成,-氧化四碳阶段的直接产物,亮氨酸,胆固醇,.,2.酮体的利用（心、肾、脑组织的线粒体）,肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）,.,酮体记忆口诀,酮体一家兄弟三，丙酮还有乙乙酸，再加-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能功。,.,.,3.酮体生成的生理意义p172,酮体是肝脏输出脂肪酸类能源物质的一种形式。在长期饥饿时，是为脑和肌肉等组织提供持续性能源。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。正常血酮体含量为0.30.5mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，肝内生成酮体超过肝外利用能力时，会导致血中酮体升高。,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,糖代谢旺盛，FA主要生成甘油三酯及磷脂,糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。,（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,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。,.,二、甘油三酯的合成代谢,（一）脂肪酸的合成代谢（二）甘油三酯的合成代谢,人体内的脂肪除食物中摄取外，也可以在体内合成。肝、脂肪及小肠等组织是脂肪合成的主要场所。,.,（一）脂酸的合成代谢,软脂酸的合成脂酸碳链的加长不饱和脂酸的合成,.,软脂酸的合成,（1）合成部位肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所；而脂肪组织是储存脂肪的主要场所。（2）合成原料P173乙酰CoA为主要原料，主要来自糖的有氧氧化。NADPH主要来自磷酸戊糖途径，少量来自柠檬酸一丙酮酸循环。还需ATP、生物素、CO2及Mn2+等。,.,线粒体内乙酰CoA主要通过柠檬酸一丙酮酸循环进入胞液(转运),柠檬酸一丙酮酸循环,.,（3）合成过程,丙二酸单酰CoA的合成：乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。,(活化),.,软脂酸合成P174,各种生物合成脂肪酸的过程基本相似。,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每一轮的加成反应均需通过缩合、还原、脱水、再还原等四个步骤，每次延长2个碳原子。,.,脂肪酸合酶多功能酶,每个亚基含有一个酰基载体蛋白（ACP）的核心和七种酶的活性部位。,脂肪酸合成酶系：大肠杆菌：有7种酶蛋白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；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,.,脂肪酸合成酶系：,.,脂酸合成酶系,.,P174,.,（一）脂肪酸（软脂酸）的合成,60,线粒体基质,乙酰辅酶A,内膜,乙酰辅酶A,柠檬酸丙酮酸循环,丙二酸单酰CoA,软脂酸,部位：肝、肾、脑、肺、乳腺、脂肪组织,细胞质,1.合成原料和部位,糖代谢,.,软脂酸合成的总反应式：,1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。,.,.,2.脂酸碳链的加长P175,脂肪酸合酶主要催化合成软脂酸，更长的脂肪酸是由其他酶系催化软脂酸进一步延长合成的，延长反应在滑面内质网或线粒体内进行。,.,2.脂酸碳链的加长,(1)脂肪酸碳链在内质网中的延长：内质网脂酸碳链延长酶体系作用下，以丙二酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基连在CoASH上进行反应，而不是以ACP为载体。可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。,.,(2)脂肪酸碳链在线粒体中的延长：在线粒体脂酸碳链延长酶系作用下，以乙酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢，过程与氧化的逆反应基本相似，需-烯酰还原酶，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。,.,(3)不饱和脂酸的合成,只能合成单不饱和脂酸部位：内质网酶：去饱和酶,.,(二)3-磷酸甘油的生成：P176,1由糖代谢转变而来,CH2OHHOCHCH2OH,磷酸二羟丙酮,NADH+H+,NAD+,3-磷酸甘油,CH2OHHOCHCH2OP,CH2OHCOCH2OP,ADP,ADPATP,甘油,3-磷酸甘油脱氢酶,甘油激酶,2.由脂肪动员而来,甘油-3-磷酸的主要来源,.,（三）甘油三酯的合成代谢,合成部位：肝、脂肪组织及小肠。合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。合成基本过程：p177图甘油一酯途径甘油二酯途径,.,甘油一酯途径：P177,小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂肪酸再合成甘油三酯，称甘油一酯途径。,.,甘油一酯途径,.,甘油二酯途径：P176,肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。,.,溶血磷脂酸,.,.,糖摄入过多是易肥胖的原因,74,三酰甘油合成原料的主要来源：,3-磷酸-甘油,脂酰CoA,磷酸二羟丙酮,乙酰CoA,糖代谢,糖是合成脂肪的主要原料,.,第三节磷脂的代谢,MetabolismofPhospholipids,.,含有磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中极性最大的化合物。,占血液和各组织磷脂的75%以上,.,一、甘油磷脂的组成、分类及结构,组成：甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物基本结构：,.,甘油磷脂第2位脂酸通常是花生四烯酸。甘油磷脂是极性最强的脂类。是一种两性化合物。甘油磷脂的功能：构成生物膜脂质双分子层；作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。,.,磷脂酰胆碱,脂肪酸,含氮碱,甘油,.,80,R2R1,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,甘油磷脂的结构,-CH2-CH2-N+(CH3)3,-CH2-CH2-NH2,.,甘油磷脂的分类,.,二、甘油磷脂的合成代谢,1.合成部位：全身各组织内质网，肝、肾、肠最活跃。(食物摄取或自身合成)2.合成原料及辅因子：P178脂肪酸、甘油：由糖代谢提供多不饱和脂酸：从植物油摄取磷酸盐：由ATP提供含氮化合物：从食物摄取或体内合成CTP：构成活化的中间物,.,83,.,3.合成过程p178,(1)甘油二酯合成途径,s-腺苷甲硫氨酸提供甲基,活化途径,各组织内质网,.,(2)CDP-甘油二酯合成途径,.,86,分解产物：甘油脂肪酸磷酸含氮碱,在各种磷脂酶（phospholipase，PL）的作用下水解成甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱或胆胺等。胆碱经氧化和脱甲基后生成甘氨酸，脱下的甲基可用于其他物质的合成。,三、甘油磷脂的降解P178,.,第四节胆固醇代谢,MetabolismofCholesterols,.,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。存在形式：游离胆固醇及胆固醇酯,.,胆固醇（cholesterol）,是机体组织细胞膜的基本成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；也是机体内重要类固醇化合物如VD3胆汁酸、类固醇激素等的前体。,固醇共同结构环戊烷多氢菲,.,一、胆固醇的合成,（一）合成部位：主要在肝的胞液及内质网中。每天合成量约1.0-1.5g。（二）合成原料：乙酰CoA：主要来自G。NADPH：主要来自磷酸戊糖途径。ATP：主要来自G有氧氧化。,.,合成过程（分三个阶段）P180,限速酶：HMGCoA还原酶,（三）,-羟-甲基戊二酸单酰CoA,.,（三）合成基本过程：P180,硫解酶,-羟-甲基戊二酸单酰CoA,ATP、CO2,.,（四）胆固醇合成的调节,由于分子结构很大，不能彻底分解，可转化为,.,二、胆固醇的酯化P181,1细胞内胆固醇的酯化,胆固醇酯是胆固醇的储存形式和转运形式,.,2血浆内胆固醇的酯化,.,三、胆固醇的转化P181,（一）转变为胆汁酸(bileacid)（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）,.,类固醇激素,胆汁酸,胆固醇,VitD3,食物体内合成（乙酰CoA）,胆固醇转化,胆固醇酯,.,1.转变为胆盐胆固醇胆酸结合型胆汁酸胆盐促进脂类消化、吸收；2.转变为Vit.D3胆固醇7-脱氢胆固醇Vit.D31，25-(OH)2Vit.D3,调节钙、磷代谢,肝,甘氨酸牛磺酸,Na+、K+,肝、小肠,皮下,日光,.,胆汁酸的生理作用,胆汁酸具有亲水和疏水的两个侧面，是一种很强的乳化剂。功能：促进脂类的消化与吸收；增加胆固醇在胆汁中的溶解度，防止胆固醇析出形成结石。,.,醛固酮（盐皮质激素）（21C）调节水盐代谢皮质醇/酮（糖皮质激素）（21C）调节糖、脂、蛋白质代谢性激素（雌激素:*雌二醇,E2)(雄激素:*睾酮,T）,3.转变为类固醇激素,性腺,促进生长、发育,网状带,束状带,球状带,.,四、胆固醇的排泄P181,101,大部分被重吸收，少部分被肠道细菌还原变成粪固醇排泄。,.,第五节血浆脂蛋白代谢,MetabolismofPlasmaLipoproteins,.,一、血脂,血浆中的脂类统称为血脂。血浆脂蛋白是脂类在血浆中的存在形式和转运形式。,.,来源外源性从食物中摄取消化吸收内源性脂库经脂肪动员释放入血；体内合成。,*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。,去路1、氧化分解供能；2、进入脂库中存储；3、参与生物膜构成；4、转变为其他物质。,血脂的来源和去路P183,.,血浆脂蛋白,105,血脂的运输形式,血中游离脂酸与清蛋白结合运输，不列入血浆脂蛋白之内。,.,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,106,原理：蛋白质不同，所带电荷不同,原理：蛋白质与脂类的比例不同，密度不同,.,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,血脂在血浆中是以脂蛋白的形式而运输的。（一）血浆脂蛋白的分类1.电泳法：根据电泳迁移率不同而分开。-脂蛋白（-LP）快前-脂蛋白（pre-LP)-脂蛋白（-LP)乳糜微粒（CM）慢,P183,原理：蛋白质不同，所带电荷不同,.,.,2.超速离心法：根据密度不同而分开,CM,VLDL,LDL,HDL,乳糜微粒,极低密度脂蛋白,低密度脂蛋白,高密度脂蛋白,.,（二）血浆脂蛋白的组成,疏水性较强的TG及胆固醇酯位于内核。,.,血浆脂蛋白的组成特点,CM含甘油三酯最多，其次是VLDL；LDL含胆固醇及胆固醇酯最多；HDL含蛋白质最多。,.,血浆脂蛋白中脂类组成与含量,112,山西中医学院生化教研室,.,（三）脂蛋白的结构,.,载脂蛋白,血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白（apolipoprotein，apo）。,.,结合和转运脂类，稳定血浆脂蛋白的结构；调节脂蛋白代谢关键酶的活性；apoAI激活LCAT，促进胆固醇酯化apoAII激活肝脂肪酶（HL）apoCII激活脂蛋白脂肪酶（LPL）参与识别脂蛋白受体。,载脂蛋白的功能,.,四、血浆脂蛋白代谢,（一）CM的代谢1来源：由小肠粘膜细胞合成，经淋巴入血。2功能：血中外源性TG及胆固醇的运输形式。空腹血浆不含CM,.,食物脂肪,消化吸收脂肪,磷脂胆固醇载脂蛋白,CM,小肠,CM,LPL,甘油脂肪酸,残余颗粒,肝细胞摄取,血液,LPL（脂蛋白脂肪酶）: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。,.,（二）VLDL的代谢,1来源：主要由肝细胞合成，分泌入血，少量来自小肠。2功能：是血中内源性TG及胆固醇的运输形式。,.,合成脂肪,VLDL,磷脂胆固醇载脂蛋白,HDL,LPL,VLDL,甘油脂肪酸,IDL,LDL,肝脏,血液,.,（三）LDL的代谢,1来源：在血浆中由VLDL转变而来。2功能：是血中内源性胆固醇的运输形式。,.,LDL,肝或肝外组织受体,水解释放,胆固醇,溶酶体,VLDL,LDL：空腹血浆的主要脂蛋白过高导致动脉粥样硬化危险性升高,.,（四）HDL的代谢,来源：主要由肝细胞合成，此外，小肠也可合成少量，还有血浆中CM、VLDL脂解过程中所释放的磷脂、胆固醇及apo也可产生新生的HDL。功能：将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢（逆向转运）。代谢过程,.,新生HDL,血液