植物生物学实验22.ppt

第3章脂类代谢 健康生活与生物化学 脂类的分布与生理功能脂类的消化与吸收血脂甘油三酯的中间代谢类脂代谢脂类代谢紊乱 3 1脂类的分布和生理功能 3 1 1脂类的分布 脂类 甘油三酯 类脂 分布 脂库储存脂 可变脂 分布 各种生物膜基本脂 固定脂 磷脂 胆固醇 鞘酯等 复合脂 脂蛋白 脂类转运活性物质糖脂 占体重10 20 占体重5 脂肪 脂 非脂 脂库 体脂主要分布于皮下 小肠膜 大肠膜及一些内脏器官的脂肪组织中 它为人体各种运动提供后备能量 是机体主要贮存脂 通常被称作 脂库 正常人每日摄入糖 蛋白质和脂肪 其中所含的热量供给身体代谢 生长发育 生活劳动的需要 如果摄入多 消耗少 多余的能量就会以脂肪的形式在体内贮存起来 人体第一大脂库是皮下组织 第二脂库在内脏周围 第三脂库在肚子里的大网膜上 所以人体肥胖到一定程度后 变得大腹便便 这正是大网膜贮油过多的表现 人体脂库的贮藏量几乎是没有限度的 不管有多少脂肪 脂库都可以装得 这就是胖人几乎可以无止境地发胖的原因 normalweighthasroughly20 35billionfatcells 分解 脂肪 脂肪酸 甘油 脂肪 甘油三脂 1甘油 3脂肪酸 长链 3条脂肪酸可以相同 也可以不同 亲水头 疏水尾 磷脂 甘油磷脂 1甘油 2脂肪酸 1磷酸 磷脂双分子层生物膜 分子中磷酸成为亲水的头 两条脂肪酸成为疏水的尾 胆固醇 胆固醇脂 1胆固醇 1脂肪酸 胆固醇是机体不可缺少的重要脂类物质 是多种活性成分的前体 也是细胞膜成分 可以使细胞膜结构加固 在红细胞膜中含量高 胆固醇脂也参与脂类生物转运 胆固醇脂 3 1 2脂类的生理功能 脂肪储能和供能防止散热保持体温保护固定内脏提供必需脂肪酸脂溶性维生素的吸收 贮存激素贮存类脂各种生物膜的重要组分脂类物质生物转运胆酸 一些激素或维生素的前体 3 2脂类的消化与吸收 3 2脂类的消化和吸收 胆汁酸盐乳化 胆固醇酯酶 磷脂酶A2 胰脂酶 磷脂 脂肪酸 溶血磷脂 胆固醇酯 脂肪酸 游离胆固醇 脂肪酸 一酰甘油 脂肪 乳化微团 重新酯化成甘油三酯等 乳糜微粒 淋巴 血液 肠道 小肠上皮细胞 载脂蛋白的一种 载脂蛋白 脂肪的消化 吸收与转运 3 3血脂 3 3 1血脂的组成与含量 组成 甘油三酯 磷脂 胆固醇 酯 游离脂肪酸主要以脂蛋白 脂 蛋白质复合物 形式转运含量 甘油三酯1 13mmol L 100mg dL 总胆固醇5 17mmol L 200mg dL 血脂的来源和去路 血脂500mg dL 食物中脂类体内合成脂类脂库动员释放 氧化供能进入脂库储存构成生物膜转变成其他物质 血脂水平随生活节律和生理状况波动范围较大 3 3 2血浆脂蛋白 血脂的转运形式 脂蛋白 脂蛋白 脂 载脂蛋白质 游离脂肪酸 清蛋白 复合体 疏水 亲水 亲水 疏水 亲水 亲水 脂类物质不溶于水 因此 只有通过形成脂蛋白 才能在血液中被运输 即转运 故 血浆脂蛋白是血脂的转运形式 3 3 3血浆脂蛋白的分类 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 在医学检验上 血液中的脂蛋白主要包括上述4种 不同的脂蛋白来源不同 它们的水平可以反映机体脂代谢的生理状况 脂类物质在血液中的运输 转运 形式 血浆脂蛋白结构及其生理意义 例 乳糜微粒 CM 的结构 乳糜微粒中主要含有甘油三脂 进食后大量生成 是转运食物中脂肪进入机体组织的主要方式 3 3 4血浆脂蛋白的组成 载脂蛋白 多种 结合及转运脂质 稳定脂蛋白结构 调节脂蛋白代谢关键酶活性 识别脂蛋白受体 脂类 组成 甘油三酯磷脂胆固醇胆固醇酯 血浆脂蛋白的分类 组成 性质 功能 3 4甘油三酯的代谢 3 4 1甘油三酯的分解代谢概述 内源性脂肪分解 甘油脂肪酸 氧化 糖异生 三羧酸循环氧化磷酸化 饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的结构差别 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 人体常见的脂肪酸 名称C数双键位置存在硬脂酸18 动植物油脂软脂酸16 动植物油脂油酸181 9橄榄油等亚油酸 182 9 12大豆油 亚麻籽油花生四烯酸204 5 8 11 14卵磷脂 脑磷脂 必需脂肪酸 维持机体正常功能所需而人体自身不能合成 必须依靠食物获取的脂肪酸 所以 营养学上提倡饮食中多用调和油 而非长期单一使用某种油 3 4 2脂肪动员 甘油三酯 甘油 脂肪酸 储存于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释放入血以供其它组织氧化利用 该过程称为脂肪动员 机体中的脂肪酶受多种激素的影响调节 因此被称为激素敏感性脂肪酶 激素敏感脂肪酶 HSL TG脂肪酶 MG脂肪酶 激素敏感脂肪酶 HSL 脂肪 甘油三酯 的分解逐步进行 分解 脂肪 TG 脂肪酸 甘油二酯 DG 甘油一酯 MG DG脂肪酶 分解 分解 脂肪酸 脂肪酸 甘油 1 2 3 机体内促进脂肪动员的激素称为脂解激素 肾上腺素 去甲肾上腺素 胰高血糖素 生长素 机体内抑制脂肪动员的激素成为抗脂解激素 胰岛素 前列腺素 雌二醇 通过上述两类激素的调节 机体保持脂肪的正常新陈代谢 3 4 3脂肪酸 氧化 重点 脂肪酸的活化 细胞液 脂酰CoA进入线粒体 脂肪酸的 氧化 线粒体 进入三羧酸循环彻底氧化 线粒体 脂肪酸通过 氧化产生大量能量 ATP 的过程是在细胞的线粒体中进行的 乙酰CoA 肉碱转运系统 线粒体膜 1 脂肪酸的活化与转运 脂肪酸首先活化 形成脂酰辅酶A 脂肪酸 CoA CoA 脂酰CoA CoA 脂酰CoA 脂酰辅酶A必须依赖特殊的转运蛋白 肉碱脂酰基转移酶才能运进入线粒体内 肉碱脂酰转移酶 CoA 脂酰CoA 线粒体外 线粒体内 脂酰CoA 活化 饱和脂肪酸在一系列酶的作用下 羧基端的 位C原子发生氧化 碳链断裂 生成一个乙酰COA和较原来少二个碳单位的脂肪酸 并产生1个NADH和1个FADH两种还原型递氢体 这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程 即称为脂肪酸 氧化 R1CH2CH2CH2CH2CH2COOH 2 脂肪酸 氧化 C C CoA 乙酰CoA 二碳单位 R1CH2CH2CH2COOH 偶数碳饱和脂肪酸的 氧化循环 1乙酰CoA 二碳单位 1NADH H 1FADH2 两种递氢体 1减少2C的酯酰CoA 一次循环产生 3 脂肪酸 氧化彻底分解的质能计算 一分子含n个C的脂肪酸 氧化 活化消耗2ATP会发生 n 2 1次循环 并释放n 2个乙酰CoA 产生n 2 10ATP n 2 1 个FADH2 产生 n 2 1 1 5ATP n 2 1 NADH H 产生 n 2 1 2 5ATP 则发生 氧化的次数 n 2 1 16 2 1 7ATP的生成数为 实例 计算一分子软脂酸 16C 彻底氧化产生的ATP数目 解 软脂酸的C原子数目n 16 共产生7个NADH H 2 5 7ATP 共产生7个FADH2 1 5 7ATP 共产生8个乙酰CoA 80ATP 活化时消耗能量 2ATP 一分子软脂酸 氧化产生106ATP 3 4 4 氧化的生理意义 脂肪酸 氧化的主要生理功能是产生ATP供能 其产生ATP的效率高于葡萄糖 如1分子12C饱和脂酸完全氧化产生78分子ATP 而2分子葡萄糖 12C 完全氧化才产生60 64分子ATP 机体营养不良时 替代性供能 动物冬眠 骆驼驼峰 沙漠动物巨大的能量贮存库 3 4 5酮体的生成和利用 酮体 指脂肪酸在肝中不彻底氧化产生的三种酸性小分子化合物乙酰乙酸 羟丁酸丙酮合成原料 乙酰CoA合成部位 肝 细胞线粒体 正常情况下 脂肪酸在心肌 肾 骨骼肌等组织中能彻底氧化生成CO2和H2O 脂肪酸在肝细胞中的氧化则不一定完全 生成一些酸性的中间产物 即乙酰乙酸 羟丁酸和丙酮 统称为酮体 肝脏生成的酮体必须要运到肝外组织中去利用 所以在正常生理状况下的血液中也含有少量的酮体 但一般难以测出 只有代谢异常时才能大量产生并被检出 酮体的概念 酮体的生理功能 饥饿 糖尿病时 脂肪动员加强 脂肪酸分解加强 酮体生成 当过多而超出肝外组织利用能力时 酮血症 ketonemia 酮尿症 ketonuria 酮症酸中毒等 在正常情况下 酮体是肝输出能源的一种重要的形式脑中有高活性的转硫酶 故在禁食 低血糖和高脂饮食时 酮体成为脑组织的主要能源物质 当动物机体缺少葡萄糖时 须动员脂肪供应能量 肌肉组织对脂肪酸只有有限的利用能力 但是可以优先利用酮体以节约葡萄糖 从而满足肌肉组织对葡萄糖的需要 大脑虽不能利用脂肪酸 但能利用大量的酮体 因此 在饥饿 缺乏葡萄糖时 人的大脑可利用酮体代替其所需葡萄糖量的约25 左右 酮体是小分子 溶于水 能通过肌肉毛细血管壁和血脑屏障 因此可以成为适合于肌肉和脑组织利用的能源物质 酮病 ketosis 当肝中产生的酮体多于肝外组织的消耗量 即超过了肝外组织所能利用的限度 造成酮体在体内积蓄而引起的疾病 酮体水平在正常代谢时很低或检测不到 但当机体持续的低血糖 饥饿或废食 时 糖与脂类代谢的紊乱 每100ml血中酮体常超过20mg 此时 不仅血中酮体含量升高 酮体还可随乳 尿排出体外 由于酮体主要成分是酸性的物质 其大量积存的结果常导致体液酸碱平衡失调 引起酸中毒 酮病在妊娠后期容易见到 由于胎儿和泌乳的需要 母体内葡萄糖的消耗量很大 无疑容易造成缺糖而引起酮病 极度消耗或疲乏时 也常见血液中酮体升高 所以 长期低糖 无糖饮食减肥 非常容易得酮病 酮病 3 4 7甘油三酯的合成代谢 HOOC CH2 CO SCoA 丙二酰CoA 乙酰CoA是脂肪酸合成的碳架来源丙二酰CoA是二碳单位加长的直接供体NADPH是H的供体ATP提供所需能量 软脂酸 16C 生物合成循环 NADPH2 1 软脂酸 cetin 16C 的合成 原料 乙酰CoA NADPH ATP C H 能 部位 细胞液柠檬酸 丙酮酸转运体系 合成的原料和部位 线粒体中乙酰CoA 胞液中乙酰CoA 1 乙酰CoA的活化 CH3 Co SCoA CO2 乙酰CoA羧化酶 生物素Mn2 HOOC CH2 CO SCoA ATP ADP Pi 脂肪酸体内合成关键酶 乙酰CoA 丙二酰CoA 活化形式 机体中脂肪酸合成以二碳单位的乙酰CoA为原料 但是需要进一步 活化 成为三碳的丙二酰CoA后 才能直接参加脂肪酸碳链的加长 2 软脂酸 16C 生物合成过程 脂肪酸合成酶系 多功能酶 一个多肽链上具有7种酶活性 依次重复进行缩合 还原 脱水 再还原的过程 多次加长2C单位 最终合成软脂酸 乙酰CoA需要被转运至细胞液中 才能进行脂肪酸的合成 合成所需原料为乙酰CoA 产物是软脂酸 合成一分子软脂酸 需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA 在细胞液中进行 关键酶是乙酰CoA羧化酶 合成是一个耗能过程 每合成一分子软脂酸 需消耗15分子ATP 8分子用于转运 7分子用于活化 需NADPH作为供氢体 对葡萄糖的磷酸戊糖分解途径有依赖性 脂肪酸合成的特点 3 甘油三酯的合成 部位 肝 脂肪组织 直接原料 磷酸甘油 脂酰CoA 主要来自糖分解代谢 脂肪的合成过程 磷酸甘油 磷脂酸 甘油二酯 甘油三酯 脂肪肝 脂肪肝 是当肝中的脂蛋白不能及时将肝细胞内的脂肪运出 造成脂肪在肝细胞中堆积所致 当肝组织中脂肪含量超过10 或以上时 临床诊断为脂肪肝 原因 脂肪来源过多 极低密度脂蛋白 VLDL 合成障碍 治疗 磷脂 胆碱 甲硫氨酸 VitB12 ATP 促进脂肪运出肝外 促进脂肪消耗 3 5类脂的代谢 磷脂 糖鞘脂 胆固醇 胆固醇酯 3 5 1甘油磷脂的代谢 磷脂 含磷酸的脂类 甘油磷脂 鞘磷脂 神经细胞富含 磷脂酰胆碱 卵磷脂 磷脂酰乙醇胺 脑磷脂 复习 甘油磷脂的基本结构 卵磷脂 脑磷脂 亲水头 疏水尾 磷酸基团上的 装饰 基团不同 形成不同种类的磷脂 具不同生理功能 甘油磷脂的分解代谢 各种磷脂酶催化水解生成溶血磷脂 脂肪酸最终产物 甘油 脂肪酸 磷酸 含氮碱溶血磷脂 磷脂酶去除一个脂肪酸后的 仅存一个脂肪酸的磷脂 磷脂酶 溶血磷脂是一组仅含有一个脂肪酸的磷脂 其含量虽然很小 但功能上却很重要 低浓度 2 10 4M 的溶血磷脂就能使细胞膜溶解 更低的浓度则使红细胞的形状发生很大的改变 形成棘皮细胞 所以 溶血磷脂对红细胞具有潜在的损害作用 成熟红细胞不再合成脂酸 但当其在血液中循环流动时 能从血浆中不断摄取新的脂质 加以重新组合以更新胞膜中原有的脂质 溶血磷脂又是一种很好的清除血凝血栓以及乳化剂和抗菌剂 磷脂酶A2在自然界广泛存在 蛇毒中的磷脂酶A2目前被广泛提取制备 蛇毒中含有丰富的酶 其中有几种酶与蛇毒毒性关系较密切 蛋白水解酶 损害血管壁引起严重出血 组织破坏 甚至深达骨部 同时释放出组织胺 组织胺和缓激肽都能引起血压剧降至休克水平 它还使神经细胞的通透性增加 影响神经功能 依地酸钠可抑制蛋白水解酶的活性 故在临床上蛇伤早期可用其 溶液冲洗伤口 磷脂酶A2 PLA2 它具有溶血作用 还有突触前神经毒作用 肌溶作用 心脏毒作用等 医学上又可以利用来抗凝作用和抑制血小板聚集 降压等 透明质酸酶 存在于多数蛇毒中 以蝰科蛇毒含量为高 能溶解细胞与纤维间质的酸性粘多醣 破坏结缔组织的完整性 促使蛇毒从局部向周围组织扩散 扩大局部炎症 加深症状 蛇毒中毒的死亡原因1 呼吸肌麻痹 发展为缺氧性脑病 窒息死亡 2 循环衰竭 蛇毒的心脏毒引起心力衰竭而造成 3 急性肾功能衰竭 损害骨骼肌所产生的大量肌红蛋白 在酸性尿中 沉积于肾小管 产生肾小管阻塞 引起急性肾功能衰竭 4 出血及凝血障碍 引起的广泛内 外出血 溶血 特别是心肌 肺及脑出血死亡 5 感染 创面坏死感染 气性坏疽 败血症及创口合并破伤风 呼吸麻痹后引起积聚性肺炎 吸入性肺炎 真菌感染等致死 6 严重中毒者 引起肾上腺皮质功能衰竭是蛇伤中毒死亡的辅因 甘油磷脂的合成 合成部位 肝 肾 肠 内质网 合成原料 脂肪酸 甘油 磷酸盐 胆碱 乙醇胺 ATP等 3 5 2胆固醇代谢 体内以游离胆固醇及胆固醇酯形式存在 A B C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 D 14 胆固醇合成 乙酰辅酶A NADPH 供氢 ATP 供能 18 16 36 1胆固醇 原料 部位 肝脏 以及小肠 的胞液 内质网 胆固醇的酯化 A 细胞内胆固醇的酯化 脂酰胆固醇脂酰转移酶 胆固醇胆固醇酯 B 血浆中胆固醇的酯化 LCAT 卵磷脂胆固醇脂酰转移酶 胆固醇的生物转化 肝脏细胞转变为胆汁酸 胆囊转变为类固醇激素转变为VitD3 肾上腺皮质激素 性激素 皮质酮皮质醇 肾上腺皮质激素 雌二醇睾丸酮 性激素 肾上腺皮质 性腺 胆固醇 胆酸 胆固醇酯 肝 肝 甘氨胆酸牛磺胆酸 甘氨酸 牛磺酸 胆汁酸盐 乙酰CoA 肠粘膜 7 脱氢胆固醇 维生素D3 UV 胆固醇的生物转化 胆汁酸 胆酸 甘氨酸 牛磺酸 胆盐 胆汁酸的钾盐或钠盐 胆酸是动物胆囊合成分泌的物质 分子中含羟基的数目 位置与构型不同 存在多种胆酸 已发现的已超过100多种 但常作药用的只有近十种 其中熊去胆酸作为胆石溶解药 收载于中国药典 去氢胆酸也作为利胆药使用 熊胆 主要化学成分 熊去氧胆酸 鹅去氧胆酸等药理作用 牛磺熊脱氧胆酸对总胆管 括约肌有松弛作用具有解痉作用 熊脱氧胆酸钠对士的宁引起的小鼠中毒有解毒作用而抗惊厥 在灌流实验中 胆酸使胆汁流量增加而利胆 鹅去氧胆酸有溶解胆结石作用 胆结石的主要成份有胆固醇 胆红素 碳酸盐以及钙 镁 铁等金属元素 其中胆固醇和胆红素为主要成份 胆结石的形成原因比较复杂 但主要有以下几个方面 肝脏分泌的胆汁不正常 胆结石在肥胖人群中常见 就是因为胆汁中胆固醇含量过高 呈过饱和状态 容易析出结晶 导致结石 胆道感染 胆道感染时可以引起胆汁成分的改变 加上炎性分泌物 管壁脱落物等 更容易形成结石 胆囊内胆汁瘀积 一些由于疾病无法进食而长期依靠静脉内营养者 怀孕初期 妊娠反应重 不能正常进食者 长期不进早餐者等容易出现胆汁瘀积 进而形成胆结石 患某些疾病 如肝炎 肝硬变和某些溶血性疾病患者 由于胆汁成分异常 容易形成结石 胆固醇的排泄 肠道细菌还原 大部分胆固醇 胆汁酸 肝 肠 胆汁酸的肠肝循环 小部分胆固醇 胆固醇 粪固醇排泄 3 6脂类代谢紊乱 高脂血症 高脂蛋白血症 动脉粥样硬化肥胖症 高脂血症 hyperlipidemia 高脂蛋白血症 概念 空腹血脂浓度持续高于正常主要是血浆胆固醇及甘油三酯含量超过正常分为六型 a b 原发性 遗传基因缺陷 家族史 肥胖等继发性 糖尿病 肾病 甲状腺功能减退等易引起心血管疾病 动脉粥样硬化 血浆胆固醇 VLDL LDL 动脉血管 粥样斑块 沉积 官腔狭窄动脉内皮细胞损伤 冠心病 防治原则 降低LDL VLDL 提高HDL控制饮食 适当运动 服降脂药 肥胖症 肥胖症 全身性脂肪堆积过多 导致体内一系列病理生理变化肥胖度的衡量标准 体重指数 bodymassindex BMI 体重 kg 身高2 M2 24 26 轻度肥胖26 28 中度肥胖 28 重度肥胖肥胖症常伴有高血糖 高血脂 高血压 高胰岛素血症 肥胖与高脂血症 肥胖病人的机体组织对游离脂肪酸的动员和利用减少 血中的游离脂肪酸积聚 血脂容量增高 肥胖病人空腹