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脂类代谢 第五章 MetabolismofLipids 脂肪 三酰甘油 脂类磷脂类脂糖脂胆固醇 及胆固醇酯 单不饱和脂酸不饱和脂酸多不饱和脂酸 脂肪酸碳原子的编码体系 编码体系121110987654321 编码体系123456789101112 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH 不饱和脂酸 或n 编码体系及分类 常见的不饱和脂酸 哺乳动物体内的多不饱和脂酸均由相应的母体脂酸衍生而来 3 6及 9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能互相转化 动物只能合成 9及 7系的多不饱和脂酸 不能合成 6及 3系多不饱和脂酸 必需脂酸 人体不能自身合成 必须从食物中摄取的脂肪酸 第一节脂类在体内的分布及主要生理功能 功能 一 储能与供能二 维持生物膜结构完整与功能正常三 保护内脏与维持体温四 参与细胞信息传递五 转变成多种重要的生理活性物质 分布 皮下 脂肪组织 第二节脂类的消化和吸收 一 脂类的消化 1 部位 小肠上段2 所需条件及酶 胆汁酸盐胰脂酶 辅脂酶 磷脂酶 胆固醇酯酶 二 脂类的吸收 1 部位 十二指肠下段及空肠上段2 途径 中短链脂酸构成的TG肠粘膜细胞甘油 脂酸门静脉血循环长链脂酸 2 MG 胆固醇 脂酸 溶血磷脂 脂酸肠粘膜细胞CM淋巴管血循环 单酰甘油途径 第三节甘油三酯代谢 一 三酰甘油的分解代谢二 三酰甘油的合成代谢三 脂酸的合成代谢四 多不饱和脂酸的重要衍生物 一 甘油三酯的分解代谢 一 脂肪的动员 二 脂酸的 氧化 三 脂酸的其他氧化方式 四 酮体的生成及利用 一 脂肪的动员概念 脂肪细胞中的脂肪 被脂肪酶水解为FFA和甘油并入血供其它组织利用的过程 二 甘油三酯的分解代谢 2 限速酶 TG脂肪酶 激素敏感性脂肪酶 hormone sensitivetriglyceridelipase HSL 脂解激素 肾上腺素 胰高血糖素等脂抑激素 胰岛素 二 脂酸的 氧化肝 肌肉组织最活跃 脑组织除外 1 脂酸的活化 脂酰CoA的生成部位 内质网及线粒体外膜反应 脂肪酸 CoASH ATP脂酰CoA AMP PPi耗能 2个高能磷酸键 2 脂酰CoA进入线粒体 1 载体 肉碱 carnitine L CH2 3N CH2CH OH CH2COO L 羟 三甲氨基丁酸 2 限速酶 肉碱脂酰转移酶I 3 氧化 脂酰CoA在线粒体的基质中进行氧化分解 每进行一次 氧化 需要经过脱氢 水化 再脱氢和硫解四步反应 同时释放出1分子乙酰CoA 反应产物是比原来的脂酰CoA减少了2个碳的新的脂酰CoA 如此反复进行 直至脂酰CoA全部变成乙酰CoA FranzKnoop与脂肪酸的 氧化FranzKnoop 1875 1946 德国生物化学家 在1904年他29岁时 用不能被机体分解的苯基标记脂肪酸的 甲基 以此喂犬或兔后发现 如喂苯标记的偶数碳原子脂肪酸 例如C6H5 CH2 CH2 2nCOOH 则主要代谢产物是苯乙酸 C6H5 CH2COOH 苯乙酸以其甘氨酸结合物 苯乙尿酸 C6H5 CH2CO NHCH2COOH 从尿中排出 如喂苯标记的奇数碳原子脂肪酸 例如C6H5 CH2 CH2 nCOOH 则主要代谢产物是苯甲酸 C6H5COOH 苯甲酸以其甘氨酸结合物 马尿酸 C6H5CO NH CH2COOH 从尿中排出 1 脱氢 脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶的催化下 在 和 碳原子上各脱去一个氢原子 生成反式 烯脂酰CoA 氢受体是FAD FADH2 FAD 脂酰CoA脱氢酶 烯脂酰CoA 2 水化 在烯脂酰CoA水合酶催化下 烯脂酰CoA水化 生成 羟脂酰CoA OH H 2 烯脂酰CoA水化酶 羟脂酰CoA 烯脂酰CoA 3 再脱氢 羟脂酰CoA在脱氢酶催化下 脱氢生成 酮脂酰CoA 辅酶为NAD 羟脂酰CoA脱氢酶 NADH H NAD 酮脂酰CoA 羟脂酰CoA 4 硫解 在 酮脂酰CoA硫解酶催化下 酮脂酰CoA与CoASH作用 生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA 少了两个碳原子的脂酰CoA 可以重复上述反应过程 一直到完全分解成乙酰CoA CH3CO SCoA 酮脂酰CoA硫解酶 肉碱转运载体 线粒体膜 脂肪酸 氧化的特点 氧化过程在线粒体基质内进行 氧化为一循环反应过程 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 生成一分子FADH2 一分子NADH 一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA 净生成ATP消耗FA活化产生8FADH28NADH H 9乙酰CoA 146 2 2 8 16 3 8 24 12 9 108 4 脂酸氧化的能量生成 18 0 三 脂酸的其他氧化方式1 奇数碳脂酸的氧化2 氧化3 氧化4 不饱脂酸的氧化 1 奇数碳脂酸的氧化 甲基丙二酸血症甲基丙二酸尿症缺乏5 dAB12 2 氧化 3 氧化 Refsum氏病 氧化障碍者不能氧化植烷酸 牛奶和动物脂肪中均含有此成分 在人体内大量堆积 4 不饱和脂酸的氧化 四 酮体的生成及利用 酮体 乙酰乙酸acetoacetate 羟丁酸 hydroxybutyrate丙酮acetoneFA在肝脏经 氧化生成的乙酰CoA在酶的催化下转变成的三种中间代谢物的总称 1 酮体的生成 1 部位 肝线粒体 2 原料 乙酰CoA 3 反应 3分子乙酰CoA缩合 裂解限速酶 HMG CoA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 酮体的生成 2 酮体的利用 肝内生酮肝外用酮部位 肝外组织 如心 肾 脑 骨骼肌等 线粒体 3 酮体生成及利用的生理意义 1 在正常情况下 酮体是肝脏输出能源的一种形式 2 在饥饿或疾病情况下 为心 脑等重要器官提供必要的能源 酮症酸中毒 酮体的生成超过肝外组织的利用 血中酮体含量升高 pH下降 激素和丙二酰C A对生酮作用的调节 葡萄糖 三酰甘油 FFA 脂酰C A CPTO 脂酰CoA 乙酰CoA HMGCoA HMGCoA合成酶 酮体 F 2 6 BP 丙酮酸 乙酰CoA 丙二酰CoA 乙酰CoA羧化酶 HSL 胰岛素 胰高血糖素 线粒体膜 49 线粒体基质 胞液 TCA 氧化 一 部位肝脂肪组织小肠粘膜 二 三酰甘油的合成代谢 甘油3 P 甘油脂酸脂酰CoA 二 合成原料 三 合成过程1 单酰甘油途径 小肠2 二酰甘油途径 肝 肾 RCOOH CoA ATPRCOCoA AMP PPi 1CH2OH转酰基酶CH2OOCR2R1COO 2CHR1COO CH3CH2OHR2COCoAHSCoACH2OH CH2OOCR2R1COO CHCH2OOCR3 2 单酰甘油1 2 二酰甘油 三酰甘油 单酰甘油途径 CH2OH转酰酶CH2OCR1转酰酶HO CHHO CHCH2 O PR1COCoAHSCoACH2O PR2COCoAHSCoA 葡萄糖 3 磷酸甘油1 脂酰 3 磷酸甘油 O OCH2OC R1磷脂酸磷酸酶OCH2OCR1R3COCoAHSCoAR2COCHR2COCHCH2O PCH2OH Pi 磷脂酸1 2 甘油二脂 OCH2OCR1R2COCHOCH2OCR3三酰甘油 O O O 二酰甘油途径 转酰酶 CH2OH 肝 肾 肠 甘油激酶CH2OHHO C HHO C HCH2OHATPADPCH2O P甘油3 磷酸甘油 磷酸二羟丙酮 糖酵解 三 脂酸的合成代谢 一 软脂酸的生成 二 软脂酸的加工改造 细胞定位 胞液体系 内质网体系和线粒体体系 部位 肝 肾 脑 肺 乳腺 小肠及脂肪组织 一 软脂酸的合成 1 合成原料及部位原料 乙酰CoA ATP HCO3 NADPH部位 肝 主要 脂肪组织等胞液主要合成16碳的软脂酸 线粒体膜 胞液 线粒体基质 丙酮酸 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 柠檬酸 乙酰CoA 苹果酸 柠檬酸 丙酮酸循环 CH3COSCoA HOOCCH2COSCoA ATP ADP Pi 生物素 Mn2 CO2 乙酰CoA羧化酶 乙酰CoA 丙二酰CoA 乙酰CoA羧化酶的调节 3 脂酸合成酶系 大肠杆菌 多酶复合体 七种酶蛋白聚合在一起 高等动物 多功能酶 一个基因编码的一条多肽链 三个结构域 底物进入缩合单位 还原单位 软脂酰释放单位 辅基是4 磷酸泛酰氨基乙硫醇 是脂酰基载体 酰基载体蛋白 脂酰基载体AcylcarrierproteinACPACP SH 4 脂酸合成过程 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸 是一个重复加成过程 每次延长2个碳原子 软脂酸的合成过程 底物进入 乙酰CoA E1 半胱 S 乙酰基 丙二酰CoA E2 泛 S 丙二酰基 ACP 经过7轮循环反应 每次加上一个丙二酰基 增加两个碳原子 最终释出软酯酸 脂肪酸分解代谢与合成代谢的区别 二 软脂酸的加工改造 1 碳链长度的加工改造2 饱和度的加工改造 脂肪酸碳链加长方式的比较 饱和度的加工改造 四 多不饱和脂酸的重要衍生物 一 前列腺素 二 血栓素 三 白三烯 COOH CH3 20 111214151719 986531 10 花生四烯酸 10 97531 1113151719 COOHR1 CH3R2 20 前列腺酸 一 前列腺素 PGostaglandin O R1 R2 O R1 R2 O R1 R2 O R1 R2 OH O R1 R2 ABCDE OH R1 R2 R1 O O R2 R1 O O R2 9 9 OH R2 H O COOH FGHI OH COOH CH3 R1 R2 OH CH3 OH COOH COOH CH3 1类2类3类 OH 9 COOH CH3 OH OH 111315 OH 965 COOH CH3 OH OH 111315 PGF1 PGF2 PGE2诱发炎症 促局部血管扩张 PGE2 PGA2使动脉平滑肌舒张而降血压 PGE2 PGI2抑制胃酸分泌 促进胃肠平滑肌蠕动 PGF2 使卵巢平滑肌收缩引起排卵 使子宫体收缩加强促分娩 PG生理功能 二 血栓素 TXA2ThromdoxaneA2 TX PGF2 TXA2强烈促血小板聚集 并使血管收缩促血栓形成 PGI2 PGI3对抗它们的作用 TXA3促血小板聚集 较TXA2弱得多 三 白三烯 LT LTB4 LT LTC4 LTD4及LTE4被证实是过敏反应的慢反应物质 LTD4还使毛细血管通透性增加 LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能 促进炎症及过敏反应的发展 第四节磷脂的代谢MetabolismofPhospholipid一 甘油磷脂的代谢二 鞘磷脂的代谢 一 甘油磷脂的代谢 一 组成 分类及结构 二 合成 三 降解 一 组成 结构及分类 组成 甘油 FA 磷酸 取代基 含N化合物等 一 甘油磷脂的代谢 CH2 O CO R R CO O CH CH2 O PO3H X 甘油磷脂的基本结构 机体内几类重要的甘油磷脂 二 甘油磷脂的合成代谢 1 部位 全身各组织 内质网 以肝 肾 肠等器官最旺 2 合成原料 甘油 FA Pi Ser 乙醇胺 胆碱 肌醇ATP CTP HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N CH3 3 3S 腺苷蛋氨酸 乙醇胺 胆碱 乙醇胺激酶 磷酸乙醇胺 CTP 磷酸乙醇胺胞苷转移酶 CDP OCH2CH2NH2 胆碱激酶 CTP 磷酸胆碱胞苷转移酶 CDP OCH2CH2N CH3 3 CDP 乙醇胺 CDP 胆碱 丝氨酸 CDP 乙醇胺和CDP 胆碱的生成 3 合成过程 DG 合成途径