脂类代谢

第二节 脂类代谢,脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水而溶于有机溶剂。,脂类,脂肪又称三酯酰甘油或甘油三酯 (triglyceride,TG),类脂,胆固醇(cholesterol,Ch)胆固醇酯(cholesteryl ester,CE),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),一、脂类分类,二、脂类在体内的分布,脂肪 主要分布于腹腔、皮下及肌纤维间。 成年男性的脂肪含量约占体重的10%20%。 含量受营养状况和集体活动等因素的影响，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集体活动等因素的影响，又称固定脂或基本脂,三、脂类的功能,（1）供能储能 1g 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g 葡萄糖彻底氧化仅供销能 16.7KJ。,（一）脂肪的主要功能,合理饮食 脂肪氧化供能占 15-25%,空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上,禁食1-3天 脂肪氧化供能占 85%,饱食、少动 脂肪堆积，发胖,主要是作为生物膜结构的基本原约占膜重量的一半左右或更多，按重量磷脂占膜的50%-70%，胆固醇占20%-30%。,（二）类脂的功能,（2）保温御寒（3）保护内脏（4）促进脂溶性维生素的吸收（5）提供必需脂肪酸 必需脂肪酸：是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）,（一）血脂的种类和含量,血脂: 血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。,四、血脂,正常成人空腹时血脂组成和含量,（2）由肝脏、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血,（二）血脂来源及血脂的去路,（1）肠道中食物脂类的消化吸收,（3）储存脂肪动员释放入血,返回,1.来源,（1）进入脂肪组织储存,（3）构成生物膜,（2）氧化供能,（4）转变为其它物质,2.去路,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。,血脂水平波动较大，受膳食因素影响大血脂成分复杂通常以脂蛋白的形式存在，但自由脂肪酸是与清蛋白构成复合体而存在,正常血脂有以下特点：,(三)血浆脂蛋白的分类、组成及结构,(1)电泳法,血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱,按其移动的快慢，可将脂蛋白依次分为：-脂蛋白、 前-脂蛋白、-脂蛋白，乳糜微粒在原点不动。,1.血浆脂蛋白的分类,(2)超速离心法,按密度大小依次为：,1)乳糜微粒（CM）,2)极低密度脂蛋白（VLDL）,3)低密度脂蛋白 （LDL）,4)高密度脂蛋白 （HDL）,两类分类方法的关系,2.血浆脂蛋白的组成,主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯组成，但不同的脂蛋白的蛋白质和脂类的组成比例及含量各不相同，但无本质上的不同。各种脂蛋白的功能亦不相同。,各种血浆脂蛋白的性质、组成和功能,3.血浆脂蛋白的结构,血浆脂蛋白颗粒通常呈球形。其中所含的载脂蛋白多数具有双极性-螺旋。各种脂蛋白的结构十分类似，其颗粒外层为亲水的载脂蛋白和磷脂的极性部分组成，载脂蛋白和磷脂的疏水部分则伸入到内部，而疏水的甘油三酯和胆固醇则被包裹在内部。,(四)载脂蛋白 (apolipoprotein,Apo),Apo至少有18种：,分为ApoA(A、A)、B(B100、B48)、C(C、C、C )、D、E、F、J及Apo(a)等。,载脂蛋白：血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,1.Apo的种类,(1)维持脂蛋白的结构：ApoA、ApoC、ApoE能维持各种脂蛋白的结构。,(2)调节酶活性：ApoA、ApoC能激活LCAT促进胆固醇的酯化； ApoA激活脂蛋白脂肪酶促进CM、LDL中脂肪的降解。,(3)识别脂蛋白受体：apoB可被细胞膜上的apoB，E受体（LDL受体）所识别；apoE可被细胞膜上的apoB，E受体和apoE受体（LDL受体相关蛋白，LRP）所识；apoA参与HDL受体的识别。,2.Apo的功能,(五)血浆脂蛋白的代谢,1.乳糜微粒（CM）,(1)合成部位：小肠粘膜细胞,(2)主要代谢变化: 新生CM从HDL获得ApoC、E转变为成熟的CM，Apo C激活肝外毛细血管内皮细胞表面的LPL，从而使CM中的TG反复水解（90%以上），表面过多的ApoA、C及磷脂、Ch转移给HDL，并从HDL处接受CE（CETP协助）。成为富含胆固醇酯、apoB48、ApoE 的CM残粒。,(3)生理功能:将食物中的甘油三酯转运至肝和脂肪组织（转运外源性甘油三酯）。,乳糜微粒的代谢,2.极低密度脂蛋白（VLDL）,(1)合成部位及来源:主要是肝脏合成，禁食时小肠粘膜细胞少量。肝细胞内的PL、CE及ApoB100、E与新合成的TG形成新生的VLDL。,(2)主要代谢变化:与CM相似。从HDL获得apoC、E转变为成熟的VLDL，Apo C激活肝外毛细血管内皮细胞表面的LPL，从而使VLDL中的TG反复水解，表面过多的ApoC及PL、Ch转移给HDL，并接受HDL的CE（CETP协助）。成为富含ApoB100、E 的VLDL残粒（旧称中间密度脂蛋白，IDL）。,(3)生理功能:将肝合成的甘油三酯转运至肝外组织（转运内源性甘油三酯）。,VLDL的代谢,3.低密度脂蛋白（LDL）,(1)合成部位及来源: 一部分（约50%）由VLDL转变而来，一部分是肝脏合成。,(3)清除方式: LDL的降解主要通过LDL受体途径，其中6570 血浆LDL是依赖肝脏的LDL受体途径降解。,(4)生理功能:将胆固醇由肝转运至肝外组织(转运内源性胆固醇)。,(2)主要代谢变化: 接受HDL的CE。,LDL的代谢,4.高密度脂蛋白（HDL）,(1)合成部位：肝脏（主）、小肠（少） 来源: 血中CM、VLDL的GT被LPL降解后脱落 的表面成分亦形成HDL。,(2)主要代谢变化:新生HDL为圆盘状双脂层结构。其表面ApoA1激活LCAT水解卵磷脂，产物溶血磷脂(释放入血)和CE(转入HDL核心)。,表面消耗的PL、Ch从细胞膜、CM和VLDL处补充,随CE内移HDL变为球状;表面ApoC、E转移至CM、VLDL后成为成熟的HDL3 。,HDL3 接受Ch并酯化内移，还接受CM、VLDL脂解后的表面成分成为HDL2。,(3)生理功能:将胆固醇由肝外组织转运至肝（转到运外源性胆固醇）。,HDL的代谢,(六)高脂血症与高脂蛋白血症,空腹血浆中的脂类水平高于参考值上限者称为高脂血症。又称高脂蛋白血症。临床常见的有高胆固醇血症、高甘油三酯血症等。,世界卫生组织将高脂蛋白血症分为6型,临床上通常将空腹血浆中一种或几种LP含量明显升高称高脂蛋白血症。,高脂蛋白血症分型,甘油三酯代谢概况,五、脂肪的代谢,(一)甘油三酯的分解代谢,储存于脂肪细胞中的脂肪，在3种脂肪酶作用下逐步水解为游离脂酸和甘油，释放入血供其他组织利用的过程，称脂肪的动员。,1.脂肪的动员,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、高血糖素、促肾上腺皮质激素（ACTH）、生长素、促甲状腺素（TSH）。,抗脂解激素： 抑制脂肪动员的激素:胰岛素、前列腺素E2。,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,脂肪酸,胰高血糖素 生长素肾上腺素,脂解激素,+,胰岛素,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,+,+,2.脂肪酸的氧化,(1)脂肪酸的活化:脂肪酸转变为脂酰辅酶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,(相当消耗两分子ATP ADP的能量),脂肪酸氧化的酶系存在线粒体基质内，但胞液中活化的长链脂酰CoA（12C以上） 却不能直接透过线粒体内膜，必须与肉碱(L-羟-三甲氨基丁酸) 结合成脂酰肉碱才能进入线粒体基质内。,(2)脂酰CoA进入线粒体,反应由肉碱脂酰转移酶(CAT-和CAT-)催化。,脂酰辅酶A进入线粒体基质示意图,肉毒碱脂肪酰基转移酶肉毒碱脂肪酰基转移酶注：其中酶活性直接调控脂肪酰的转运速度，是脂肪酸氧化分解的限速步骤。可决定脂肪酸趋向分解或趋向合成。,脂酰CoA进入线粒体基质后，经脂酸-氧化酶系的催化作用，在脂酰基-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应，使脂酰基在与-碳原子间断裂，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,H2O,加水,再脱氢,硫解,脱氢,CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,TCAC,1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰CoA经7次-氧化。,1分子软脂酸彻底氧化共生成:(27)+(37)+(128)=131分子ATP,(4)脂酸氧化的能量生成,减去脂酸活化时消耗的2分子ATP，净生成129分子ATP。,总反应式如下:,3.酮体的生成与利用,脂酸在心肌、骨骼肌等组织中-氧化生成的大量乙酰CoA，通过TAC彻底氧化成CO2和H2O。 肝脏中脂酸氧化生成的乙酰CoA，有一部分转变成乙酰乙酸、-羟丁酸及丙酮。这三种中间产物统称为酮体(ketonebodies)。 -羟丁酸约70，乙酰乙酸约30，丙酮含量极微。,肝细胞线粒体中含有活性较强的酮体合成的酶系。 脂酸在线粒体-氧化生成的乙酰CoA是合成酮体的原料。,(1)酮体的生成,CoASH,乙酰乙酰CoA硫解酶,CoASH,HMG-CoA合酶,HMG-CoA 裂解酶,NADH+H+,NAD+, -羟丁酸脱氢酶,CO2,乙酰乙酸 脱羧酶,酮体的生成途径,(2)酮体的利用,酮体在肝脏合成，但肝脏缺乏利用酮体的酶，因此不能利用酮体。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,CH3COCH2COOH 乙酰乙酸,CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA,ATP+CoASH,PPi+AMP,2Pi,2CH3CO CoA,-羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH, -羟丁酸脱氢酶,NADH+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,琥珀酰CoA转硫酶,乙酰乙酸硫激酶,H2O,HSCoA,乙酰乙酰CoA硫解酶,心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高(10倍),酮体的氧化途径,乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心和脑的线粒体）,(3)酮体生成的生理意义,1) 酮体具水溶性，能透过血脑屏障及毛细血管壁。 是肝输出脂肪能源的一种形式。,2) 长期饥饿时，酮体供给脑组织50%70%的能量。,3) 禁食、应激及糖尿病时，心、肾、骨骼肌摄取 酮体代替葡萄糖供能，节省葡萄糖以供脑和红 细胞所需，并可防止肌肉蛋白的过多消耗。,长期饥饿和糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时，血中酮体蓄积，称为酮血症。尿中有酮体排出，称酮尿症。二者统称为酮体症(酮症).酮症可导致代谢性酸中毒，称酮症酸中毒，严重酮症可导致人死亡。,(4)酮症及其产生原因,4.甘油代谢,(二)甘油三酯的合成代谢,1.脂肪酸的生物合成,(1)合成部位,在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织的胞液中均含有从乙酰CoA 合成脂肪酸的酶系，称为脂肪酸合成酶系。肝脏是人体合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最强，约比脂肪组织大89倍。,(2)合成原料,脂肪酸合成的碳源主要来自糖氧化产生的乙酰CoA。,ATP、NADPH、HCO3-(或CO2)及Mg2+等。,线粒体产生的乙酰 CoA，需通过柠檬酸-丙酮酸循环运到胞液中，才能成为脂酸合成的原料。,其中NADPH主要来自胞液中的磷酸戊糖途径。,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,CoASH,线粒体 内膜,ATP、CoASH,ADP+Pi,乙酰CoA,合成脂酸,NADH+H+,NAD+,苹果酸,NADP+,NADPH+H+,CO2,苹果酸酶,丙酮酸载体,苹果酸,NAD+,NADH+H+,ADP+Pi,ATP,CO2,胞 液,葡萄糖,氨基酸,柠檬酸裂解酶,柠檬酸 载体,苹果酸-酮戊二酸载体,线粒体基质,柠檬酸丙酮酸循环,1) 丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA+ HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,Mg2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi丙二酸单酰 CoA,在胞液中进行,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酰单酰CoA,乙酰CoA,(3)脂肪酸合成过程,机理：,关键酶,2) 软脂酸（16C）的合成,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂肪酸合成酶系 （7次循环）,3)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。,2.-磷酸甘油的来源,（1）由磷酸二羟丙酮还原而成（2）由甘油转变而成,(1)合成部位：以肝、脂肪组织及小肠为主。,3.甘油三酯的合成代谢,1. 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）,2. 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）,不同细胞合成甘油三酯途径不完全相同,肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料合成甘油三酯。,在肠粘膜中甘油一酯合成脂肪的途径称为甘油一酯合成途径。,甘油一酯途径,甘油二酯途径,合成原料 -磷酸甘油和脂酰辅酶A,脂肪代谢小结,磷脂,甘油磷脂（磷脂酰甘油） 由甘油构成的磷脂，是生物膜的主要组分。,鞘氨醇磷脂（鞘磷脂） 含鞘氨醇而不含甘油的磷脂。是神经组织各种膜（如神经髓鞘）的主要结构脂之一。,分子中含磷酸的复合脂,六、磷脂的代谢,是生物膜的重要组成部分是脂蛋白的重要组分是必需脂肪酸的贮存库（第二碳上相连一般为必需脂肪酸）二软脂酰磷脂酰胆碱是肺表面活性物质（小儿呼吸窘迫综合症） 肺表面活性物质是由肺泡II型上皮细胞产生的，由磷脂和特异性蛋白组成。具有降低肺泡表面张力，维持肺泡在低肺容量下的稳定性，并有抗萎陷或润滑，使肺泡张开的作用。血小板激活因子是一种磷脂酰胆碱,（一）磷脂的生理功能,（二）甘油磷脂的代谢,1.甘油磷脂的分子结构,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）,2.甘油磷脂的合成,(1)合成部位,(2)合成原料,甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺,CTP、ATP、丝氨酸、肌醇等,全身各组织，肝、肾、肠最活跃,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,磷脂酸,1,2-甘油二酯,CDP-胆碱,磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰丝氨酸,磷酸乙醇胺转移酶,CDP-乙醇胺,2)磷脂酰胆碱与磷脂酰乙醇胺的生成,3.甘油磷脂的降解,磷脂酶 A1,磷脂酶 A2,磷脂酶 C,存在于细胞溶酶体、蛇毒、蜂毒、蝎毒。产物为 溶血磷脂2。,存在于细胞膜及线粒体膜、蛇、蜂、蝎毒。产物为溶血磷脂1。急性胰腺炎时，组织中的溶血磷脂A2原被激活。,存在于细胞膜、蛇毒及某些细菌,磷脂酶 D,主要存在于高等植物，动物脑组织亦有。,磷脂酶 B1 水解溶血磷脂1,磷脂酶 B2 水解溶血磷脂2,(三)鞘磷脂的代谢,1.鞘磷脂的化学组成及结构,CH3(CH2)14CHOH,鞘氨醇,二氢鞘氨醇,CO(CH2)n(CH2)3,O,X,鞘脂的化学结构通式m多为12;n多在1222之间,CO(CH2)n(CH2)3,鞘氨醇,鞘磷脂,神经酰胺,神经鞘磷脂,1)鞘氨醇的合成 2)N-脂酰鞘氨醇的合成 3)神经鞘磷脂的合成,(1)合成部位: 全身各组织（尤其脑）内质网,(2)合成原料: 软脂酸CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛、NADPH+H+、FAD、VitB6、Mg2+,(3)合成过程,2.神经鞘磷脂的合成代谢,软脂酰CoA,1) 鞘氨醇的合成,2)神经酰胺的合成,鞘氨醇,神经酰胺,3)鞘磷脂的合成,鞘磷脂,神经酰胺,（一）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菲烃的共同结构。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。,七、胆固醇代谢,（二）胆固醇的生理功能,1.胆固醇是生物膜的重要组成成分 维持膜的流动性和正常功能，膜结构中的胆固醇均为游离胆固醇，而细胞中储存的都是胆固醇酯。2.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。,（三）胆固醇的生物合成,1.合成部位,全身各组织（特别是肝）的胞液及内质网。,2.合成原料,乙酰CoA（来自柠檬酸-丙酮酸循环）、 N