脂类代谢

第7章 脂类代谢,CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH,R1-COOH + HO-R2 R1-CO-R2,o,CH3CHCHCH2CHCHCH2COOH,不饱和脂肪酸,CH3COOH,CH3CH2OH,CH3CHO,脂肪酸,酯,1掌握脂肪酸的氧化及酮体的代谢；掌握胆固醇的代谢。掌握血浆脂蛋白的分类，各种血浆脂蛋白的组成、合成部位及生理功能。2熟悉必需脂肪酸的概念和种类；磷脂的代谢；血脂的种类；载脂蛋白及其功能；LPL和LCAT的功能。3了解脂类的生理功能，脂类的消化吸收；了解脂肪及脂酸的合成过程，血浆脂蛋白的代谢。,目的与要求,脂类或脂质（lipids）是一类不溶于水而溶于有机溶剂的有机化合物,包括脂肪及类脂两大类,脂类,脂肪类脂,第一节 脂类概述,甘油三酯（TG）,+,一、概念,脂类,脂肪：类脂,磷脂糖脂胆固醇及其酯,甘油三酯,可变脂储能、供能、保温等,固定脂（基本脂）细胞结构成分,二、分布及生理功能,体内脂肪酸来源：1.自身合成2.人体所需、自身不能合成、靠外源摄入（特别是一些多不饱和脂肪酸必需脂酸 ：如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸，它们是前列腺素PG、血栓恶烷TXA2、白三烯LTs等生理活性物质的前体）,P156,三、 脂类的消化和吸收,脂类,胆汁酸盐,乳化并分散成细小的微团,水解酶,小分子物质,主要为胰脂酶（需要辅脂酶辅助）,（一）消化：主要在小肠,二、吸收：十二指肠下段及空肠上段,甘油、短链、中链脂肪酸小肠粘膜细胞入血甘油一酯和长链脂肪酸小肠粘膜细胞合成TG溶血磷脂小肠粘膜细胞合成磷脂胆固醇小肠粘膜细胞合成胆固醇酯,与蛋白质结合形成乳糜微粒通过淋巴入血,少,一、甘油三酯的分解代谢,（一）脂肪动员 储存在脂肪组织中的脂肪被一系列脂肪酶逐步水解成游离脂肪酸（free fatty acid, FFA）和甘油（glycerol）并释放入血以供其他组织氧化利用的过程称为脂肪动员（fat mobilization）。,第二节 甘油三酯的代谢,TG,H HO-,H HO-,H HO-,TG脂肪酶是脂肪分解的限速酶，它受多种激素调控，故又称激素敏感性TG脂肪酶（hormone-sensitive trilyceride lipase, HSL）促进脂肪动员的激素称脂解激素（如肾上腺素）抑制脂肪动员的激素称抗脂解激素（如胰岛素）,（二）脂肪酸的氧化分解（脑除外）脂肪酸的-氧化 1.脂肪酸的活化 2.脂酰CoA进入线粒体 3.脂肪酸的-氧化 4.三羧酸循环,RCOOH + CoA-SH,脂酰CoA合成酶,ATP AMP+PPi,Mg2+,R-CO SCoA,消耗2个高能磷酸键,定位：胞浆,1.脂肪酸的活化,脂肪酸,脂酰CoA,脂肪酸的活化形式,2.脂酰CoA进入线粒体,线粒体外膜,线粒体内膜,线粒体基质,胞浆,肉碱载体转运脂酰CoA进线粒体肉碱和脂酰肉碱转运载体： 肉碱-脂酰肉碱转位酶 脂肪酸氧化的限速步骤 ： 脂酰CoA进入线粒体脂肪酸氧化的限速酶：肉碱脂酰转移酶,3.脂肪酸的-氧化,以偶数碳原子（16C）的饱和脂肪酸（软脂酸）为例,线粒体内,2,偶数C n的饱和脂肪酸需 （ ）次-氧化生成 个乙酰CoA1次-氧化生成:1分子FADH2通过呼吸链可生成1.5(2)分子ATP1分子NADH+H+通过呼吸链生成2.5(3)分子ATP所以1次-氧化可生成4(5)分子ATP,n,1,2,n,4.脂肪酸氧化产生的能量,能量 16C 10C,活化 2 2 2 转运 0 0 01次-氧化 4 4 41分子乙酰CoA 10 10 10,7,8,4,5,106,64,按3和2算分别是 129 78,能量计算公式：,2 4 （ ） 10 ,2,n,（三）酮体的生成和利用 酮体（acetone bodies）：脂肪酸在肝脏氧化分解时产生的中间产物，包括乙酰乙酸、-羟丁酸及丙酮酮体的生成部位：肝脏 （线粒体）合成原料：乙酰CoA（来自脂酸的- 氧化）,脂 酸,-氧化,2CH3COSCoA,羟甲基戊二酸单酰CoA,(HMGCoA),HMGCoA合成酶,1、酮体的生成 （肝内）,70%,30%,CH3COCH2COOH,乙酰乙酸,三羧酸循环,2、酮体的利用（肝外 ）,-羟丁酸可脱氢转变为乙酰乙酸被利用，丙酮可转变为丙酮酸或乳酸被利用,3.酮体生成的生理意义,酮体分子小，溶解性高，易于透过血脑屏障及肌肉毛细血管壁，是肌、尤其是脑组织的重要能源。也是肝能源输出的重要形式。,正常情况下，血中含少量酮体，在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时脂酸动员增加，酮体生成增多，若超出机体利用酮体的能力，则会引起酮体堆积，严重时导致酮症酸中毒(联系糖尿病P123)。,4、酮体生成的调节 例： 饱食时，糖充足,（四）甘油的氧化分解（经糖代谢途径） 甘油溶于水，可直接由血液运输至肝、肾被利用。脂肪细胞及骨骼肌细胞缺乏甘油激酶不能利用甘油,氧化分解,甘油活化形式,二、脂肪的合成(一) 脂酸酸的合成（部分脂肪酸） 1、合成部位：肝脏为主（胞液） 2、合成原料： 乙酰CoA（来自葡萄糖代谢）、ATP、NADPH（供氢体、来自磷酸戊糖途径）、 HCO3及Mn2+等,乙酰CoA的转运,葡,萄,糖,丙,酮,酸,胞,液,基,质,线,粒,体,内,膜,柠檬酸-丙酮酸循环,乙酰CoA HOOC-CH2-COSCoA,乙酰CoA羧化酶,生物素,ATP ADP,乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶，生成的丙二酰CoA 作为乙酰基（二碳）供体，在脂肪酸合成酶系作用下逐步加成脂肪酸,丙二酰CoA（丙二酸单酰CoA）,3.酶及反应过程 乙酰CoA的活化（第一步反应）,HCO3,脂肪酸合成酶系：7种酶及酰基载体蛋白（ACP），含有2个巯基,ACP,SH,SH,O,CH3CH2CH2CSCoA,O,RCH CHCSCoA,O,RCH CH2CSCoA,OH,O,O,CH3C CH2CSCoA,线粒体内,CH3CSCoA,O,脱氢,NAD+,NADH+H+,再脱氢,H2O,加水,硫解,CoASH,糖有氧氧化,缩合,乙酰CoA,加氢,脱水,再加氢,胞浆,最终合成16C的脂酰-ACP，裂解后生成饱和脂肪酸（软脂酸） 必需脂肪酸人体不能合成,4.碳链的延长或缩短,（二）磷酸甘油的合成,1.糖代谢2.甘油磷酸化,1.合成部位,脂肪组织：既能合成，又能储存,小肠：主要利用食物合成，形成CM经淋巴入血,脂肪肝,2.合成原料,甘油和脂肪酸（来源于糖代谢）,（三）脂肪的合成,利用食物消化吸收时产生的脂肪酸和甘油一酯,2-甘油一酯,甘油三酯,1,2-甘油二酯,（1）甘油一酯途径（小肠）,3.合成过程,O,HO-C-R2,123,O,R1-CSCoA,（2） 甘油二酯途径(磷脂酸途径) ：肝脏、脂肪,1,2-甘油二酯,甘油三酯,P,H,123,O,R1-CSCoA,HOCH2,HOCH,CH2OH,第三节磷脂的代谢,磷脂（phospholipids, PL）是含有磷酸的脂类，包括甘油磷脂、鞘磷脂,X,一、磷脂的分类、结构与功能,H,O,机体重要的甘油磷脂,甘油磷脂的名称,X取代基团,磷脂酸,H,磷脂酰胆碱,(卵磷脂),CH2CH2N+（CH3)3,磷脂酰乙醇胺,(脑磷脂),CH2CH2NH3+,磷脂酰丝氨酸,CH2CHNH2COOH,磷脂酰甘油,CH2CHOHCH2OH,二磷脂酰甘油,(心磷脂),CH2CHOHCH2OPOCH2,HCOCOR2,CH2OCOR1,OH,磷脂酰肌醇,H,oH,OH,OH,OH,OH,H,H,H,H,X-OH,水,胆碱,乙醇胺,丝氨酸,甘油,磷脂酰甘油,肌醇,1、生物膜的脂质双分子层就是由甘油磷脂构成的，它有两条疏水的酯酰基长链（疏水尾），又含有极性很强的磷酸及取代基团如胆碱、乙醇胺等（极性头），可以自动排列成极性头向外，疏水尾朝内的磷脂双分子层，成为生物膜的基本结构。2、参与细胞信息传递等,极性头,疏水尾,磷脂的功能,1、合成部位：肝（强）（内质网）2、合成原料：脂酸、甘油、磷酸盐、氨基酸（含氮）、ATP、CTP等3、合成过程：甘油二酯合成途径先激活胆碱和乙醇胺，生成CDP-胆碱和CDP-乙醇胺，然后与甘油二酯反应，生成磷脂酰胆碱（卵磷脂）和磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）,（一） 甘油磷脂的合成,二、 甘油磷脂的合成与分解,丝氨酸 乙醇胺（胆胺） 胆碱,CO2,ATPADP,磷酸乙醇胺,CTPPPi,CDP-乙醇胺,ATPADP,磷酸胆碱,CTPPPi,CDP-胆碱,3S-腺苷蛋氨酸,活性形式,HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N+(CH3)3,HOCH2CHCOOH,NH2,磷酸胆碱,胆碱,甘油二酯,CDP-胆碱,卵磷脂,CDP-甘油二酯合成途径其它的甘油磷脂合成途径：先生成CDP-甘油二酯，再与肌醇、丝氨酸等生成磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸等,CDP-甘油二酯 + 肌醇等 甘油磷脂,CDP- 胆碱等 + 甘油二酯 甘油磷脂,（二）甘油磷脂的降解,甘油磷脂可在磷脂酶作用下水解磷脂酶有多种，种类不同，水解产物不同,胆固醇（cholesterol, C）是环戊烷多氢菲的衍生物，在体内主要以游离胆固醇和胆固醇酯（CE）两种形式存在，主要分布在脑和神经组织中。,第四节 胆固醇代谢,二、胆固醇的合成与转化（一）胆固醇的合成 1. 合成部位：胞液、内质网（肝强） 2. 合成原料 ：乙酰CoA（由G、脂酸等代谢提供）、NADPH供氢、ATP供能 3.合成过程: （1）甲羟戊酸（MVA）的合成 （2）鲨烯的合成 （3）胆固醇的生成,HMG-CoA还原酶,甲羟戊酸(MVA),鲨烯,胞浆,转运,酯,4.胆固醇酯的生成,LCAT,ACAT,（二）胆固醇合成的调节,关键酶激素、饥饿与饱食、胆固醇等,（三）胆固醇的转化与排泄,1.转变为胆汁酸（肝脏） 是胆固醇代谢的主要去路，胆汁酸为强乳化剂，可降低油水表面张力，增加水溶性，促进脂类物质的消化吸收。,2.转化为类固醇激素（肾上腺）：如肾上腺皮质激素、雄激素、雌二醇、孕酮等。3.转化为VitD3（皮肤）：脱氢生成7-脱氢胆固醇，后者经紫外线照射可转变为VitD3，经肝、肾两次羟化生成1,25-二羟VitD3，促钙磷吸收。,7,4、转化为胆固醇酯5、排泄：进入肠道后在细菌作用下还原为粪固醇，随粪便排出体外。,一、血脂的组成与含量 血浆所含脂类统称血脂，它包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯、以及游离脂肪酸。 含量受多种因素影响，波动范围大（空腹采血）,第五节 血浆脂蛋白代谢,血脂,来源 去路,外源性,内源性,血脂的来源与去路,脂类不溶于水，在血浆中是与蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)的形式存在和运输的。,脂类 + 蛋白质 = 血浆脂蛋白,载脂蛋白（apolipoprotein，Apo）,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,（一）血浆脂蛋白的分类,1.超速离心法,按其密度大小分：乳糜微粒（chylomicrons ,CM ）极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein, VLDL）低密度脂蛋白（low density lipoprotein, LDL）高密度脂蛋白（high density lipoproteins, HDL）,HDL,LDL,VLDL,CM,2、电泳法,乳糜微粒（CM）,-脂蛋白,前-脂蛋白,-脂蛋白,醋酸纤维薄膜、琼脂糖等电泳：,+,_,电泳法,超速离心法,按照密度大小分，除上述四种脂蛋白外，还存在中密度脂蛋白（IDL）、HDL2、HDL3等，它们都是血浆脂蛋白代谢过程中的产物。 脂肪动员释放入血的游离脂酸，也不溶于水，常与血浆中的清蛋白结合而运输，不列在血浆脂蛋白内。,（二）组成,蛋白质（载脂蛋白）、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯,血浆脂蛋白的组成及功能,（三） 结构特点,疏水的核、亲水的表面,（四）载脂蛋白(apo)的功能,血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白,功能：1)参与合成脂蛋白，转运脂类 2)调节脂蛋白代谢,HDL,新生CM,ApoC、E,ApoA、C,E,成熟CM,合成部位小肠，作用转运外源性甘油三酯,1. CM的代谢,三 血浆脂蛋白代谢,LDL,新生VLDL,HDL,ApoC、E CE,ApoC,成熟VLDL,2.,VLDL的代谢,合成部位肝，作用转运内源性甘油三酯,血浆,脂肪肝,3. LDL的代谢,合成部位血浆，作用转运内源性胆固醇,CM、VLDL,PL、C,CE,新生HDL,LCAT,C,E,C,E,成熟HDL,4. HDL的代谢,合成部位肝、小肠、血浆，逆向转运胆固醇（RCT）,HDL将外周（血）中的胆固醇转运至肝进行代谢的过程称胆固醇的逆向转运。 这种机制可使血脂下降，有利于防止动脉粥样硬化的形成。,血浆脂蛋白代谢异常,血脂高于正常人上限即为高血脂症。由于血脂以脂蛋白的形式运输，故它实际上也是高脂蛋白血症。合成与清除紊乱导致。,分类、分布、功能、消化、吸收 TG分解 脂肪酸活化 转运氧化乙酰CoA三羧酸循环,小 结,脂肪动员（概念、酶）,T