脂类代谢本科第七版

目的要求：,1.了解脂类的生理功能及脂类的消化吸收。,2.掌握血浆脂蛋白的分类、组成、合成部位及主要功能。,3.掌握脂肪酸的氧化、酮体的生成和利用,熟悉脂肪酸的合成代谢。,4.熟悉甘油磷脂的合成代谢。,5.掌握胆固醇的代谢。,概述,一、脂类：是脂肪和类脂的总称。,脂类,甘油三酯,甘油磷脂(phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三脂,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,甘油,HO,胆固醇,RCOO,胆固醇酯,脂类的分类、含量、分布及生理功能,第一节不饱和脂酸的命名和分类,单不饱和脂酸多不饱和脂酸含2个或2个以上双键的不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,编码体系从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序或n编码体系从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,系统命名法标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,不饱和脂酸命名,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。,亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称营养必需脂酸(essentialfattyacid)。,第二节脂类的消化与吸收,一、脂类的消化：主要部位在小肠上部。,食物中的脂类主要靠胰腺分泌的胰脂酶、磷脂酶A2、胆固醇脂酶及辅脂酶消化。,甘油三酯,-甘油一酯,脂肪酸,辅脂酶,磷脂+H2O脂肪酸+溶血磷脂,磷脂酶A2,胆固醇酯+H2O脂肪酸+游离胆固醇,胆固醇酯酶,胆汁酸盐的作用：,1.使脂肪乳化，增加脂肪的表面积，有利于脂肪酶发挥作用，促进脂肪的消化。,2.胆汁酸盐与甘油一酯、脂肪酸、胆固醇、溶血磷脂结合形成混合微团，促进脂类消化产物的吸收。,胆汁中的胆汁酸盐有助于脂类的消化，吸收。,胆盐在脂肪消化中的作用,二.脂类的吸收,吸收部位：主要在十二指肠下段及空肠上段。,(肠腔),肠粘膜细胞,甘油三酯,胰脂酶辅脂酶,胆汁酸盐,甘油一酯长链脂肪酸（12-26C）中链脂肪酸(6-10C)短链脂肪酸(2-4C),甘油三酯,乳糜微粒,淋巴,血液,门静脉,脂肪酸+甘油,血液,在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径称为甘油一酯合成途径。,甘油三酯的代谢MetabolismofTriglyceride,第三节,一、甘油三酯的分解代谢,（一）脂肪动员,甘油三酯脂肪酶为脂肪动员的限速酶，它受多种激素调控，故又称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)。,概念：储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,脂解激素：能促进脂肪动员的激素称为脂解激素，有肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素（ACTH）、促甲状腺激素（TSH）等。,抗脂解激素：胰岛素、前列腺素E2、烟酸等能抑制脂肪的动员，故称为抗脂解激素。,脂肪动员过程：,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,脂肪动员产物去路,甘油：主要进入肝中被磷酸甘油激酶磷酸化为磷酸甘油，进入糖酵解或再合成脂肪游离脂肪酸：与血浆清蛋白结合被运送至全身各组织，主要为心、肝、骨骼肌和肾脏所利用,（二）甘油的分解代谢,肝、肾、肠等组织,脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。,（三）脂酸的分解代谢,1、部位,（1）组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。,（2）亚细胞：胞液、线粒体,（1）脂酸的活化脂酰CoA的生成（胞液）,脂酰CoA合成酶,ATPAMP+PPi,+CoA-SH,一分子脂酸活化，消耗2分子ATP，活化在胞液中进行。,关键酶,（2）脂酰CoA进入线粒体,胞液,线粒体,-氧化：指饱和脂肪酰CoA进入线粒体基质后，经-氧化多酶复合体催化，在脂酰基-碳原子上依次进行脱氢、水化、再脱氢和硫解四步反应，并释出1分子乙酰CoA，从而使原来的脂酰CoA转变为少2个碳原子的新脂酰CoA的过程。,（3）脂酰CoA的-氧化,1.脱氢,2.加水,3.再脱氢,4.硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,脂酰CoA的-氧化过程,肉碱转运载体,线粒体膜,（4）脂酸氧化的产物：1.乙酰CoA2.FADH23.NADH+H+（5）脂酸氧化的生理意义:是脂酸氧化供能的主要代谢过程。,（6）乙酰CoA氧化,肝,以16碳软脂酸的氧化为例cccccccccccccccc产物ATP生成量8乙酰coA810=807FADH271.5=10.57NADH+H+72.5=17.5,（7）脂酸氧化的能量生成,生成ATP的数量：80+10.5+17.5=108分子净得ATP的数量：108-2=106分子,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,脂酸氧化小结：,脂酸氧化是体内能量的重要来源，大多数组织均能氧化脂酸，但以肝及肌肉为主，脑组织不能氧化脂酸。,氧化全过程分为4个阶段（活化、转移、-氧化、乙酰CoA经三羧酸循环氧化），氧化的终产物是CO2、H2O和大量ATP。,-氧化是脂酸氧化的一个阶段，-氧化的产物是乙酰CoA和ATP。-氧化包括脱氢、加水、再脱氢和硫解4步反应。每步均可逆行，但全过程趋向分解。偶数脂酰CoA，每经一次-氧化生成一分子乙酰CoA、一分子FADH2、一分子NADH+H+，其本身碳链缩短两个碳原子，如此反复进行，直至最后全部转变为乙酰CoA。,转移阶段为限速步骤，肉碱脂酰转移酶I为限速酶，其受丙二酰CoA抑制。,（四）酮体的生成与利用,酮体（ketonebodies）:是脂肪酸在肝脏分解氧化产生的中间产物，包括乙酰乙酸，b羟丁酸和丙酮。,脂肪酸,心肌、骨骼肌等（肝外组织）,乙酰CoA,肝,酮体：乙酰乙酸（30%）羟丁酸（70%）丙酮,CO2+H2O+ATP,三羧酸循环,氧化,1、酮体的生成：,原料：乙酰CoA（脂酸经-氧化生成）,部位：肝细胞的线粒体,限速酶：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,酮体生成的具体过程,2、酮体的利用：酮体在肝脏合成，输送到肝外组织利用（氧化供能）。,肝外组织具有活性很高的利用酮体的酶：琥珀酰CoA转硫酶、乙酰乙酰硫激酶和乙酰乙酰CoA硫解酶。,代谢特点：肝内生酮肝外用,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,酮体在肝外组织利用,琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）,乙酰乙酰CoA硫激酶（肾、心和脑的线粒体）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,3、酮体生成的生理意义,1）酮体是脂肪酸在肝内氧化的正常产物，可视为肝脏向肝外组织输出脂肪酸类能源的一种形式。2）在饥饿或禁食的情况下，脂肪动员增加，酮体生成增多，成为脑、肌肉等组织的主要能源物质。,正常情况，血中仅含少量酮体0.030.5mmol/L(0.35mg/dL)。在饥饿或患糖尿病时，脂肪动员加强，肝内合成的酮体增多，超过肝外组织氧化酮体的能力，于是血中酮体堆积，造成酮血症，酮尿症。由于酮体是酸性物质，造成酮症酸中毒。,4.酮体生成的调节,（1）饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之，糖代谢减弱，脂酸-氧化及酮体生成均加强。,（3）丙二酰CoA的抑制作用,饱食乙酰CoA和柠檬酸合成,别构激活乙酰CoA羧化酶,丙二酰CoA合成,肉碱脂酰转移酶I活性,脂酸进行-氧化及生成酮体,三、脂酸的合成代谢,（一）软脂酸的合成,1、合成部位：肝脏是合成脂肪酸的主要部位。,2、合成原料：乙酰CoA除乙酰CoA之外，还需NADPH+、ATP、HCO3-(CO2)、Mn2+等,胞液乙酰CoA的来源：主要来自糖有氧氧化产生的乙酰CoA（线粒体），但乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜进入胞液，需要通过柠檬酸-丙酮酸循环来完成。,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,（1）丙二酰CoA的合成,乙酰CoA羧化酶,生物素、Mn2+,乙酰CoA羧化酶是限速酶（变构调节、磷酸化修饰调节）,（2）丙二酰CoA转变为软脂酸,3、合成过程：,在哺乳动物细胞中，脂肪酸合成酶系包括7种不同功能的酶，且都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因所编码。包括：乙酰转移酶转酰基酶b酮脂酰合成酶半胱SH（用E2半胱SH表示）b酮脂酰还原酶b羟脂酰水化酶，烯脂酰还原酶长链脂酰硫解酶这7种酶与酰基载体蛋白(ACP)结合，ACP的辅基为4-磷酸泛酰巯基乙胺（含有巯基），用E1泛SH表示。,从乙酰CoA及丙二酸单酰CoA合成长链脂肪酸是在脂肪酸合成酶系催化下进行的。,1,2,半胱SH,泛SH,软脂酸的合成总图,软脂酸合成的总反应式：,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,脂肪酸合成酶系,软脂酸14NADP8HSCoA7CO27H2O,（二）脂酸碳链的加长,（三）不饱和脂酸的合成,1.代谢物的调节作用,乙酰CoA羧化酶的别构调节物抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA激活剂：柠檬酸、异柠檬酸,进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，异柠檬酸及柠檬酸堆积，有利于脂酸的合成。,大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。,（四）脂酸合成的调节,2.激素调节,胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而复活,乙酰CoA羧化酶的共价调节：,四、甘油三酯的合成代谢,（一）合成部位：以肝、脂肪组织及小肠为主，其中肝的合成能力最强。,（二）合成原料：甘油和脂肪酸（主要由糖代谢提供）。,（三）合成过程,1、甘油一酯途径：在小肠粘膜细胞进行,2、甘油二酯途径：在肝及脂肪组织中进行,甘油一酯途径,甘油二酯途径,第四节磷脂的代谢,含有磷酸的脂类称为磷脂,甘油磷脂：含甘油,鞘磷脂：含鞘氨醇,一、甘油磷脂的代谢,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,X,胆碱,乙醇胺,丝氨酸,肌醇,其中2位脂肪酸为多不饱和脂肪酸（花生四烯酸）。甘油磷脂有多种，体内含量最多的是卵磷脂和脑磷脂，占总磷脂的75%以上。,机体内几类重要的甘油磷脂,(二)甘油磷脂的合成,1、合成部位：在组织细胞内质网中合成，以肝、肾及小肠等组织最活跃。,2、合成原料：脂酸、甘油、不饱和脂酸、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等。,3、合成基本过程,（1）甘油二酯合成途径,（2）CDP-甘油二酯合成途径,(三)磷脂的作用,(1)甘油磷脂,Ch、TG、APO,VLDL，将肝内脂肪运到肝外。,如果肝功能损害或甲硫氨酸供给不足，胆碱将合成不足，肝脏磷脂合成减少，影响VLDL合成，会导致脂肪在肝内堆积而引起脂肪肝。,(2)甘油磷脂是组成细胞膜性结构的重要成分。,卵磷脂存在于细胞膜中,心磷脂是线粒体膜的主要脂质,（5）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中含量较高,（3）磷脂酰肌醇是第二信使的前体,（4）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中,（四）甘油磷脂的降解,CH2-OC-R1,R2CO-CH,CH2OPOX,OH,O,O,A2,O,A1,D,C,人体内有使甘油磷脂水解的磷脂酶类，根据作用于磷脂分子不同的酯键，可分为磷脂酶A1、A2、B、C、D等。,溶血磷脂是表面活性物质，能使红细胞及其他细胞膜破坏，引起强烈的溶血或细胞坏死。,A1、A2也大量存在于蛇毒、蜂毒及蝎毒汁中。,磷脂酶(phospholipase,PL),第五节胆固醇代谢,胆固醇（cholesterol,Ch）是环戊烷多氢菲衍生物(又称甾体化合物),1,3,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,HO,19,18,21,26,27,RCOO,环戊烷多氢菲(甾体),*胆固醇的生理功能,生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；,合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。,*胆固醇在体内含量及分布,含量：约140克,分布：广泛分布于全身各组织中大约分布在脑、神经组织肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多肌肉组织含量较低肾上腺、卵巢等合成类固醇激素的腺体含量较高,存在形式：游离胆固醇胆固醇酯,食物胆固醇含量（mg/100g食物）,猪脑3100羊肉（瘦）65带鱼108猪肾405鸭肉80鸡蛋黄1705猪肝368鸡肉117鸭蛋黄1522猪肚159蟹黄536鸡蛋680猪肠180螺肉236鸭蛋634猪肉（肥）107蚌肉227奶粉104猪肉（瘦）77鲤鱼90奶粉（脱脂）28牛肉（瘦）63草鱼100牛奶13,食物胆固醇含量,食物胆固醇含量,食物胆固醇含量,一、胆固醇的合成,组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成，以肝、小肠为主。细胞定位：胞液、光面内质网,（一）合成部位,1分子胆固醇,18乙酰CoA+36ATP+16(NADPH+H+),葡萄糖有氧氧化,磷酸戊糖途径,乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体,（二）合成原料,（三）合成基本过程,甲羟戊酸的合成,（三）合成基本过程,1、甲羟戊酸的合成：此阶段与酮体的生成过程相同，但合成Ch是在线粒体外。,HMG-CoA同时存在于肝细胞胞液及线粒体中，其生成过程相同，但在线粒体中生成酮体，而在胞液中则生成甲羟戊酸，以供合成胆固醇用。,2.鲨烯的合成,3.胆固醇的合成,（四）胆固醇合成的调节,1.饥饿与饱食,饥饿可抑制肝合成胆固醇。,高糖、高脂肪膳食后，胆固醇的合成增加,2.胆固醇胆固醇可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性而降低胆固醇的合成。,乙酰CoA,MVA,胆固醇,HMGCoA还原酶,（）,3、激素调节,乙酰CoA,HMGCoA还原酶,MVA,胆固醇,（+）,胰岛素,（）,胰高血糖素糖皮质激素,甲状腺素可诱导HMGCoA还原酶的合成，也促进胆固醇转化为胆汁酸，总的结果是降低胆固醇。,二、胆固醇在体内的转变与排泄,VitD3,紫外线皮肤,7-脱氢胆固醇,肠粘膜肝,胆固醇,食物胆固醇,吸收,乙酰CoA,合成,睾丸,睾丸酮,卵巢,孕酮、雌二醇,肝等,肾上腺皮质激素如醛固酮、皮质醇,肾上腺皮质,肝,40%,胆汁酸,胆汁酸盐,排出体外,随胆汁经肠道（肠道细菌还原成粪固醇排出）,肠肝循环,胆固醇代谢概况：,第六节,MetabolismofLipoprotein,血浆脂蛋白代谢,一、血脂,概念：血浆中所含的脂类统称为血脂，包括：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。,血脂的运输形式：脂类不溶于水，它必须与亲水的蛋白质结合成脂蛋白的形式运输。,血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。,正常成人空腹血脂的组成及含量,血脂的来源与去路,1、食物脂类的消化吸收2、体内合成脂肪的释放3、脂库储存脂肪动员释放,来源,血脂,去路,1、氧化供能2、进入脂库储存3、构成生物膜4、转变为其他物质,二.血浆脂蛋白的分类、组成及结构,(一)血浆脂蛋白的分类：脂蛋白化学组成上的差异是分类的基础,超速离心法：CM、VLDL、LDL、HDL,乳糜微粒chylomicron(CM),极低密度脂蛋白verylowdensitylipoprotein(VLDL),低密度脂蛋白lowdensitylipoprotein(LDL),高密度脂蛋白highdensitylipoprotein(HDL),两种分离方法及血脂分类的比较,电泳法,超速离心法,原理,种类,各种脂蛋白所带电荷不同，电泳迁移率不同,各种脂蛋白的密度不同，沉降速度不同。,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),乳糜微粒,前b脂蛋白,b脂蛋白,a脂蛋白,（二）血浆脂蛋白的组成特点,载脂蛋白(apolipoprotein,apo)指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,apoA:A、A、A、AVapoB:B100、B48apoC:C、C、C、CapoDapoE,（三）载脂蛋白,定义：,种类（20多种）,载脂蛋白可调节脂蛋白代谢关键酶活性：,A激活LCAT(卵磷酯胆固醇脂转移酶)C激活LPL(脂蛋白脂肪酶)A辅助激活LPLC抑制LPLA激活HL(肝脂肪酶),载脂蛋白可参与脂蛋白受体的识别：,A识别HDL受体B100，E识别LDL受体,结合和转运脂质，稳定脂蛋白的结构,功能：,疏水性较强的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，以单分子层借其非极性疏水基团与内部疏水链相联系，极性基团朝外。,（四）血浆脂蛋白的结构,三、血浆脂蛋白的代谢,（一）乳糜微粒,来源,生理功能：运输外源性TG及胆固醇酯。,半寿期：515分钟,代谢,存在于组织毛细血管内皮细胞表面使CM中的TG、磷脂逐步水解，产生甘油、FA及溶血磷脂等。,LPL（脂蛋白脂肪酶）,（二）极低密度脂蛋白,来源,+apoB100、E,肝细胞合成的TG磷脂、胆固醇及其酯,VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。,生理功能：运输内源性TG,半寿期：612小时,FFA,VLDL,内源性VLDL的代谢,（三）低密度脂蛋白,来源：由VLDL转变而来,代谢：,1、LDL受体代谢途径,LDL受体广泛分布于肝动脉壁细胞和全身各组织细胞膜表面,特异识别、结合含apoE或apoB100的脂蛋白，故又称apoB,E受体。,生理功能：转运肝合成的内源性胆固醇,半寿期：24天,低密度脂蛋白受体代谢途径：,ACAT脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶,LDL的非受体代谢途径,血浆中的LDL还可被修饰，修饰的LDL如氧化修饰LDL(ox-LDL)可被清除细胞即单核吞噬细胞系统中的巨噬细胞及血管内皮细胞清除。这两类细胞膜表面具有清道夫受体(scavengerreceptor,SR)，摄取清除血浆中的修饰LDL。,正常