生物化学第章脂类代谢.ppt

第五章脂类代谢,湖北中医药高等专科学校韩昌洪,主要内容,学习要点,掌握脂肪的动员概念，脂酸氧化，酮体的生成和利用，甘油的代谢。掌握胆固醇合成的部位、原料、关键酶及胆固醇在体内的转变。掌握血脂的组成、来源与去路，血浆脂蛋白的分类、组成和生理功能。熟悉脂类的生理功能，甘油三酯的合成。影响血清甘油三酯及胆固醇浓度的因素。,第一节概述,胆固醇(cholesterol,Ch)胆固醇酯(cholesterylester,CE),脂类,脂肪又称三脂酰甘油或甘油三酯(triglyceride,TG),类脂,磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),一、脂类的分布,脂肪主要分布于腹腔、皮下及肌纤维间。成年男性约占体重的10%20%。女性稍高。含量受营养状况和能量消耗等因素的影响，又称可变脂。类脂生物膜的基本成分。约占体重的5%。含量不受营养状况和能量消耗等因素的影响，又称固定脂。,二、脂类的主要生理功能,（一）储能和供能,1g脂肪彻底氧化释放38kJ能量；1g糖、1g蛋白质彻底氧化供能17kJ。,脂肪的主要功能是储存、供能。,合理饮食脂肪供能占20%30%,空腹脂肪供能占50%以上,禁食1-3天脂肪供能占85%,储存1g脂肪所占体积（1.2cm3/g）是糖原的1/4,（三）保护内脏和防止体温散失,（二）提供必需脂酸必需脂酸是指机体需要但自身不能合成，必须由食物提供的脂酸，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。,（四）维持生物膜的正常结构与功能磷脂和胆固醇是构成生物膜的重要组成成分。,（六）磷脂参与细胞是别和信息传递,（五）转变成多种重要的生理活性物质,花生四烯酸可转变为前列腺素、白三烯及血栓素等胆固醇可转变为胆汁酸、维生素D、性激素及肾上腺皮质激素等,三、脂类的消化吸收,参与脂类消化的主要酶类,第二节甘油三酯的代谢,一、甘油三酯的分解代谢,脂肪的动员储存于脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸和甘油并释放入血，运输到其他组织氧化利用的过程，称脂肪的动员。,脂肪动员,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,TG脂肪酶,ATP,ADP,甘油三酯,甘油,脂酸,胰高血糖素、肾上腺素等,脂解激素,+,胰岛素、前列腺素E2,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,+,+,(二）甘油代谢,（三）脂酸的氧化,脂酸的活化脂酸转变为脂酰辅酶A的过程。部位：线粒体外酶：脂酰辅酶A合成酶条件：ATP、辅酶A、Mg2+存在,+CoA-SH,在肉碱（carnitine）的协助下。,2.脂酰CoA进入线粒体,脂酰CoA进入线粒体基质后，在酶的催化下，从脂酰基的-碳原子开始进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步重复的连续反应，每进行一次-氧化，生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA。,3.脂酰CoA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,脂酸氧化能量的生成1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰CoA经7次-氧化。总反应式如下:,1分子软脂酸彻底氧化共生成:(27)+(37)+(128)=131分子ATP,4.乙酰辅酶A彻底氧化,减去脂酸活化时消耗的2分子ATP，净生成129分子ATP。,（四）酮体的生成与利用,概念：酮体是脂酸在肝中分解氧化时产生的特有的中间代谢物，包括乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮。1.酮体的生成部位：肝细胞线粒体原料：乙酰CoA，主要来自脂酸的-氧化。关键酶：HMGCoA合成酶,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,乙酰乙酸脱羧酶,2.酮体的利用,肝缺乏利用酮体的酶，酮体生成后进入血液，输送到肝外组织利用。,特点：肝内生酮肝外用,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌）,乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心、脑）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌）,3.酮体生成和利用的意义,是肝输出能源的一种形式。为肌肉，尤其是脑组织提供了重要能源。,饥饿时能量的重要来源。,长期饥饿、高脂低糖膳食和糖尿病时，可导致酮症酸中毒。,合成原料：-磷酸甘油和脂酸(一)脂酸的合成,二、甘油三酯的合成代谢,1.合成部位,组织：肝（主要），其次是脂肪组织细胞定位：胞液,2.合成原料乙酰CoA、NADPH、ATP、HCO3、Mn2+主要来自糖代谢限速酶：乙酰辅酶A羧化酶终产物：软脂酸,CoASH,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,柠檬酸,苹果酸,苹果酸,线粒体基质,胞液,CoASH,柠檬酸丙酮酸循环,线粒体内膜,(1)丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA+HCO3-+ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOCCH2COSCoA+ADP+pi丙二酰CoA,3.脂酸的合成过程,关键酶,(2)软脂酸的合成,乙酰CoA7丙二酰CoA14NADPH14H+H2O,脂酸合成酶系（7次循环）,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂肪酸碳链的延长,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。,（二）3-磷酸甘油的生成,磷酸二羟丙酮还原（主要）甘油转变而来,1.合成部位,以肝、脂肪组织及小肠的内质网中合成，肝的合成能力最强。,（三）甘油三酯的合成,2.合成原料-磷酸甘油和脂酸脂肪酸来源有二：食物提供、体内合成3.合成的基本过程甘油一酯途径：小肠粘膜细胞甘油二酯途径：肝及脂肪细胞,葡萄糖,甘油二酯途径,第三节磷脂的代谢,磷脂,甘油磷脂由甘油构成的磷脂。是生物膜的主要组分。,鞘磷脂由鞘氨醇构成的磷脂。是生物膜的主要组分。参与细胞识别和信号传递。,含磷酸的脂类,一、甘油磷脂的结构与分类,甘油磷脂的结构：,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）,(一)甘油磷脂的合成,1.合成部位,2.合成原料,甘油、脂酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇、CTP、ATP等,全身各组织细胞内质网，肝、肾、肠最活跃。,二、甘油磷脂的代谢,(1)CDP-胆碱、CDP-乙醇胺的生成,HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2N+(CH3)3,CDP-OCH2CH2NH2,CDP-OCH2CH2N+(CH3)3,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,3.合成过程,(2)磷脂酰胆碱与磷脂酰乙醇胺的生成,3-磷酸甘油,葡萄糖,磷脂酸,1，2-甘油二酯,磷脂酶,磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,甘油三酯,转移酶,(二)甘油磷脂的降解,第五节胆固醇代谢,胆固醇的分布,广泛存在于全身各组织，人体约含胆固醇140g。脑、肝、肾、肠等内脏含量较高。,所有固醇均具有环戊烷多氢菲的基本结构。胆固醇在人体内以游离型和酯型两种形式存在。植物不含胆固醇但含植物固醇，以-谷固醇为最多。酵母含麦角固醇。,胆固醇的生理功能,胆固醇是生物膜的重要组成成分。胆固醇在体内可转变为胆汁酸、维生素D3肾上腺皮质激素及性激素等重要生理活性物质。,一、胆固醇的生物合成,(一)合成部位,组织：除脑和成熟红细胞外全身各组织均可合成（特别是肝）细胞定位：胞液及内质网。,(二)合成原料,乙酰CoA、NADPH+H+、ATP,1.甲羟戊酸的合成,2CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,HMGCoA,甲羟戊酸(MVA),关键酶,(三)合成的基本过程,2.鲨烯的生成,甲戊酸(MVA)(6C),异戊烯焦磷酸(IPP)(5C),鲨烯(30C),羊毛固醇(30C),3.胆固醇的生成,鲨烯(30C),胆固醇(27C),(四)胆固醇合成的调节,1.饱食与饥饿,高糖、高饱和脂肪膳食时，能诱导肝HMGCoA还原酶合成,糖及脂肪代谢产生的乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多,过多的蛋白质，因丙氨酸及丝氨酸等代谢提供了原料乙酰CoA,胆固醇合成增加,2.胆固醇的负反馈调节,体内内源性胆固醇和外源性胆固醇增多都可反馈抑制HMGCoA还原酶的活性，使内源性胆固醇的合成减少，这种反馈调节主要存在于肝。,长期低胆固醇饮食血浆胆固醇浓度也只能降低10%-25%。因此，仅靠减少胆固醇的数量不能使血浆胆固醇浓度明显降低。,胰高血糖素和糖皮质激素能抑制HMGCoA还原酶的活性，使胆固醇的合成减少。胰岛素能诱导HMGCoA还原酶的合成，增加胆固醇的合成。甲状腺激素可提高HMGCoA还原酶的活性，增加胆固醇的合成，还可促进胆固醇向胆汁酸转化，且后一作用大于前者。故甲减的病人血中胆固醇的含量升高，甲亢则降低。,3.激素的影响,4.药物,他汀类药物抑制HMGCoA还原酶的活性消胆胺干扰胆汁酸的重吸收，促使胆固醇转变为胆汁酸,三、胆固醇的转化,胆固醇在体内不能被彻底分解为CO2和H2O，其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3。,胆汁酸,维生素D3,胆固醇,孕烯醇酮,皮质酮,孕酮,皮质醇,（糖皮质激素）,醛固酮,（盐皮质激素）,睾丸酮,雌二醇（性激素）,粪便排出,第四节血脂与血浆脂蛋白,一、血脂,主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂酸等。,血脂根据其来源可分为外源性和内源性两类。,血浆中的脂类统称为血脂。,血脂的组成与含量,正常成人空腹时血脂组成和含量,血脂的来源与去路,体内合成,脂库动员,转变为其他物质,构成生物膜,食物中的脂类,氧化供能,血脂,进入脂库储存,二、血浆脂蛋白,（一）血浆脂蛋白的分类1.电泳法,将脂蛋白分为：-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白，乳糜微粒,CM,前,血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱,2.超速离心法（密度法）,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,颗粒,血浆脂蛋白的组成,载脂蛋白（apo),各类脂蛋白都含有这四类成分，但其组成、比例及含量却大不相同。,CM含甘油三酯最多，占80%95%,VLDL也富含甘油三酯，达50%70%,LDL含胆固醇及酯最多，约40%50%,HDL含蛋白质量最多，约50%,血浆脂蛋白的组成特点,各种血浆脂蛋白的分类、性质及组成,apoE,apoA,apoB,apoC,apoD,载脂蛋白：血浆脂蛋白中的蛋白质部分（apolipoprotein，apo）。,分A、A、A及A,分C、C、C和C,分B100及B48,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,血浆脂蛋白的结构,疏水的较强的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、游离胆固醇的极性基团朝外，以单分子层覆盖于颗粒表面，非极性疏水基团与内部疏水链相联系形成稳定的球状颗粒。,血浆脂蛋白代谢,1.CM的代谢来源：由小肠粘膜细胞合成，经淋巴入血。功能：转运外源性TG及胆固醇。,代谢过程,2.VLDL的代谢,来源：主要由肝细胞合成，分泌入血，少量来自小肠。功能：转运内源性TG及胆固醇。,代谢过程,LDL的代谢,来源：在血浆中由VLDL转变而来。功能：将胆固醇由肝内转运到肝外。,代谢过程,4.HDL的代谢,来源：主要由肝细胞合成，小肠也可合成少量，此外血浆中CM、VLDL降解时释放的磷脂、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,脂蛋白代谢三种关键酶的比较,三、高脂血症和动脉粥样硬化,血脂高于正常值的上限为高脂血症，临床常见的有高胆固醇血症、高甘油三酯血症等。即高脂蛋白血症。标准：成人空腹1214小时血甘油三酯超过2.2mmol/L；胆固醇超过6.0mmol/L。高脂蛋白血症分为六型。高脂血症可分为原发性和继发性两大类。,高脂蛋白血症分型,1.血浆