第6章脂质化学及脂代谢-32hrppt课件

1、第六章第六章 脂质化学及脂代谢脂质化学及脂代谢一、一、 脂类的定义、种类、功能和结构脂类的定义、种类、功能和结构（一定义：（一定义： 这些物质在化学组成和化学结构上差异很大。不属于一类化这些物质在化学组成和化学结构上差异很大。不属于一类化 合物，很难从化学角度对脂类做简明、确切的定义。合物，很难从化学角度对脂类做简明、确切的定义。 脂类具有一个共同的物理性质脂类具有一个共同的物理性质 溶解性质相似：溶解性质相似： 不溶于水，易溶于有机溶剂氯仿、乙醚、丙酮、苯等）。不溶于水，易溶于有机溶剂氯仿、乙醚、丙酮、苯等）。 多数脂质，化学本质是脂肪酸和醇所形成酯类及其衍生物。多数脂质，化学本质是脂肪酸和

2、醇所形成酯类及其衍生物。一类难溶于水，易溶于非极性溶剂的一类难溶于水，易溶于非极性溶剂的有机化合物。有机化合物。（二种类：（二种类：1简单脂类：含有脂肪酸和醇组成。简单脂类：含有脂肪酸和醇组成。 甘油三酯油脂），蜡。甘油三酯油脂），蜡。2复合脂类：由简单脂与非脂性成分组成。复合脂类：由简单脂与非脂性成分组成。 包括磷脂，糖脂。包括磷脂，糖脂。3异戊二烯类：类胡萝卜素；异戊二烯类：类胡萝卜素； 类固醇。类固醇。（三生物功能：（三生物功能：1构成生物膜的重要物质，细胞内所含的磷脂几乎都构成生物膜的重要物质，细胞内所含的磷脂几乎都 存在于生物膜中。存在于生物膜中。2供能。供能。3保温保温 体表脂类可

3、防止热量散发，保持体温。因其不易导体表脂类可防止热量散发，保持体温。因其不易导 热。热。4防止机械损伤：防止机械损伤： 分布在体表及内脏周围的脂类有保持体表及内脏免分布在体表及内脏周围的脂类有保持体表及内脏免 受机械冲击和磨损的作用。受机械冲击和磨损的作用。5促进脂溶性物质的溶解，以利机体吸收。促进脂溶性物质的溶解，以利机体吸收。 如：脂溶性如：脂溶性Vit和必须脂肪酸的吸收。和必须脂肪酸的吸收。6调节功能，对机体营养及代谢有调节功能。调节功能，对机体营养及代谢有调节功能。 如：脂溶性如：脂溶性Vit； 类固醇激素；类固醇激素； 胆碱等均为调节物质。胆碱等均为调节物质。7作为细胞表面物质与细胞

4、的识别和免疫有关。作为细胞表面物质与细胞的识别和免疫有关。（四构造（四构造1油脂油脂Glyceride） （脂酰甘油，脂酰甘油酯，甘油三酯）（脂酰甘油，脂酰甘油酯，甘油三酯）油脂：是油和脂肪的总称。油脂：是油和脂肪的总称。 油油oils）：常温下是液态。）：常温下是液态。 （含不饱和脂肪酸多。）（含不饱和脂肪酸多。）油脂油脂 脂肪脂肪Fats）：常温下固态）：常温下固态or半固态。半固态。 （含饱和脂肪酸多）（含饱和脂肪酸多）组成及结构：组成及结构：1分子甘油分子甘油 + 3分子脂肪酸。分子脂肪酸。 R1，R2，R3 可相同，也可不同。可相同，也可不同。 R2 多为不饱和脂肪酸。多为不饱和脂肪

5、酸。 三酰甘油：三酰甘油：3脂肪酸脂肪酸 + 1甘油甘油根据所含脂肪酸分子数根据所含脂肪酸分子数 二酰甘油：二酰甘油：2脂肪酸脂肪酸 + 1甘油甘油 单酰甘油：单酰甘油：1脂肪酸脂肪酸 + 1甘油甘油2甘油磷酸酯磷酸甘油脂）甘油磷酸酯磷酸甘油脂）磷酯磷酯组成成分：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮的碱性化合物组成成分：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮的碱性化合物 （胆碱、胆（胆碱、胆 胺和其它成分。胺和其它成分。结构通式：结构通式： 式中：式中：R1脂肪酸脂肪酸C-H链，通常为饱和脂肪酸。链，通常为饱和脂肪酸。 R2脂肪酸脂肪酸C-H链，通常为不饱和脂肪酸。链，通常为不饱和脂肪酸。 X 含含N碱胆碱、胆胺），碱

6、胆碱、胆胺）， Ser，肌醇等。，肌醇等。 卵磷脂卵磷脂 脑磷脂脑磷脂 （磷脂酰胆碱（磷脂酰胆碱 ） （磷脂酰胆胺）（磷脂酰胆胺）磷酸甘油脂为两性脂类两性分子）：磷酸甘油脂为两性脂类两性分子）： 磷酸甘油脂含两个长磷酸甘油脂含两个长C-H链链R1，R2使分子一部使分子一部分为疏水性非极性），第三个分为疏水性非极性），第三个C原子被磷酸酯化并带原子被磷酸酯化并带有亲水有亲水X基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。 如：如：3固醇类固醇类 广泛存在于自然界，功能多样：广泛存在于自然界，功能多样：（1） 作为激素，起代谢调节作用。作为激素，起代谢调节作用。（

7、2） 作为乳化剂，有助于脂类消化吸收。作为乳化剂，有助于脂类消化吸收。（3） 抗炎症作用。抗炎症作用。基本结构：环戊烷多氢菲基本结构：环戊烷多氢菲 固醇是环戊烷多氢菲的衍生物。固醇是环戊烷多氢菲的衍生物。如：胆固醇如：胆固醇cholesterol）动物固醇以胆固醇为代表。动物固醇以胆固醇为代表。植物固醇以麦角固醇为代表。植物固醇以麦角固醇为代表。胆固醇胆固醇二、二、 生物膜生物膜（一生物膜及其功能（一生物膜及其功能生物膜：细胞的外周膜和内膜系统称为生物膜。生物膜：细胞的外周膜和内膜系统称为生物膜。 外周膜：生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞外周膜：生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞

8、 都以一层薄膜厚约都以一层薄膜厚约4-7nm将其内含物与环将其内含物与环 境分开，这层膜称为细胞膜或外周膜；境分开，这层膜称为细胞膜或外周膜；内内 膜：多数细胞中有许多内膜系统，组成具有各种特膜：多数细胞中有许多内膜系统，组成具有各种特 定功能的亚细胞结构和细胞器，如细胞核，线定功能的亚细胞结构和细胞器，如细胞核，线 粒体，内质网，高尔基体等。粒体，内质网，高尔基体等。功能：功能： （1） 保护功能：保护功能： 细胞膜是细胞质与外界的有机屏障，保护细胞不细胞膜是细胞质与外界的有机屏障，保护细胞不 受或少受外界环境因素改变的影响。受或少受外界环境因素改变的影响。（2） 物质的运输和能量转换物质的

9、运输和能量转换 a：在各种物质进出细胞的过程中，起控制作用，可：在各种物质进出细胞的过程中，起控制作用，可 选择性的从膜外吸收所需的营养物，同时排出不选择性的从膜外吸收所需的营养物，同时排出不 需要的物质。需要的物质。 b：能量转换：能量转换的主要形式是通过氧化磷酸：能量转换：能量转换的主要形式是通过氧化磷酸 化形式，主要在线粒体内膜上进行。化形式，主要在线粒体内膜上进行。功能：功能： （3细胞识别：细胞识别： 膜上的一些受体可接收和识别各种特殊的信息并膜上的一些受体可接收和识别各种特殊的信息并 将信息传递出去，产生不同效应。将信息传递出去，产生不同效应。（4免疫功能免疫功能（二膜的化学组成（

10、二膜的化学组成 组成：组成： 脂类：磷脂脂类：磷脂以卵磷脂最多；以卵磷脂最多； 胆固醇；胆固醇； 糖脂。糖脂。 蛋白质包括酶）：外周蛋白；蛋白质包括酶）：外周蛋白； 内在蛋白。内在蛋白。 多糖。多糖。 水，金属离子等。水，金属离子等。 1脂质脂质 脂质主要部分卵磷脂为两性物质：一个亲水头部；脂质主要部分卵磷脂为两性物质：一个亲水头部； 两个疏水尾巴。两个疏水尾巴。 极性亲水端和非极性疏水端示意：极性亲水端和非极性疏水端示意： 膜周围环境有水分，膜脂分子亲水端朝向膜外侧，膜周围环境有水分，膜脂分子亲水端朝向膜外侧， 疏水端朝向膜中央，自动形成双分子层排列。疏水端朝向膜中央，自动形成双分子层排列。

11、 2膜蛋白膜蛋白 不是单一的某种蛋白，是多种蛋白质的总称。不同不是单一的某种蛋白，是多种蛋白质的总称。不同 膜，蛋白质种类、数量不同；膜，蛋白质种类、数量不同； 据粗略计算，细胞中大约有据粗略计算，细胞中大约有20%25%蛋白质与膜蛋白质与膜 结构相联系。结构相联系。 根据在膜上定位分为；外周蛋白根据在膜上定位分为；外周蛋白 内在蛋白内在蛋白（1外周蛋白：外周蛋白： 分布在膜脂双层表面，通过静电力或分布在膜脂双层表面，通过静电力或Van der weals 力松弛结合在膜表面；易被有机溶剂分离下来，易力松弛结合在膜表面；易被有机溶剂分离下来，易 溶于水。溶于水。 外周蛋白占膜蛋白总量的外周蛋白

12、占膜蛋白总量的2030%（2内在蛋白：内在蛋白： 通过疏水效应和通过疏水效应和Van der weals力与膜脂双层紧密结力与膜脂双层紧密结 合的蛋白质。蛋白质分子氨基酸的非极性侧链及脂合的蛋白质。蛋白质分子氨基酸的非极性侧链及脂 双层非极性区疏水区都与水疏远排斥水），双层非极性区疏水区都与水疏远排斥水）， 这种非极性基团之间存在相互趋近作用疏水作这种非极性基团之间存在相互趋近作用疏水作 用）。用）。 内在蛋白占膜蛋白的内在蛋白占膜蛋白的7080%，不溶于水，不易从，不溶于水，不易从 膜上溶解分离下来。膜上溶解分离下来。 全部深埋在脂双层的疏水区；全部深埋在脂双层的疏水区；内在蛋白在膜内位置内

13、在蛋白在膜内位置 部分镶嵌在脂双层中；部分镶嵌在脂双层中； 横跨脂双层。横跨脂双层。 生物膜外周蛋白、内在蛋白示意图生物膜外周蛋白、内在蛋白示意图（三膜的结构（三膜的结构 流动镶嵌模型流动镶嵌模型1972年，年，J.S.Singer和和G.L.Nicolson模型要点：模型要点：1脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚 集，构成生物膜主体，膜厚约集，构成生物膜主体，膜厚约5nm； 基本结构的重复单位是磷脂，使膜表现出高电阻性基本结构的重复单位是磷脂，使膜表现出高电阻性 及高极性分子的不通透性。及高极性分子的不通透性。2膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层

14、内外表面；一膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层内外表面；一 些镶嵌在脂双层中或完全的埋在脂双层中；一些横些镶嵌在脂双层中或完全的埋在脂双层中；一些横 穿整个膜两侧。穿整个膜两侧。特点：特点：1膜的流动性：膜脂质，及大部分蛋白质能做侧向平面方向扩膜的流动性：膜脂质，及大部分蛋白质能做侧向平面方向扩 散，使双分子层具有流动性、柔韧性。散，使双分子层具有流动性、柔韧性。 脂双层不能做纵向翻转。脂双层不能做纵向翻转。2不对称性：结构与功能的两侧不对称性。不对称性：结构与功能的两侧不对称性。 膜两侧脂质及蛋白质在结构上的分布不对称，故膜两侧脂质及蛋白质在结构上的分布不对称，故 使膜两侧表现的功能也不同。使膜

15、两侧表现的功能也不同。三、脂类代谢三、脂类代谢（一油脂的分解代谢（一油脂的分解代谢 1油脂脂肪水解油脂脂肪水解 油脂水解由脂肪酶催化，脂肪酶广泛存在于动物、油脂水解由脂肪酶催化，脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中，催化油脂水解成甘油和脂肪酸。植物和微生物中，催化油脂水解成甘油和脂肪酸。2甘油的氧化甘油的氧化 在甘油激酶催化下，生成在甘油激酶催化下，生成-磷酸甘油，然后在磷酸甘油，然后在-磷酸甘油磷酸甘油 脱氢酶作用下生成磷酸二羟基丙酮。脱氢酶作用下生成磷酸二羟基丙酮。 （1磷酸二羟基丙酮亦为糖酵解中间物，可循糖代谢途径生成磷酸二羟基丙酮亦为糖酵解中间物，可循糖代谢途径生成 丙酮酸丙酮酸乙酰乙

16、酰CoATCA彻底氧化。彻底氧化。（2P-二羟基丙酮也可经糖异生生成糖糖原）。二羟基丙酮也可经糖异生生成糖糖原）。 3脂肪酸的氧化脂肪酸的氧化 -氧化氧化 脂肪酸在一系列酶作用下逐步脱脂肪酸在一系列酶作用下逐步脱H及及C链逐步降解链逐步降解 的过程。的过程。 方式：方式：-氧化、氧化、-氧化、氧化、-氧化等，氧化等， 以以-氧化为主。氧化为主。 -氧化：氧化： 脂肪酸氧化从羧基端脂肪酸氧化从羧基端-C原子开始，以连续断裂原子开始，以连续断裂2 个个C原子方式进行，故称原子方式进行，故称-氧化。氧化。（1过程：过程： 五个循环步骤：五个循环步骤： 1. 脂肪酸的活化脂肪酸的活化脂酰脂酰CoA胞液

17、）胞液） 2. 脂酰脂酰CoA的的、脱脱H 不饱和脂酰不饱和脂酰CoA （线粒体）（线粒体） 3. 、-不饱和脂酰不饱和脂酰CoA的水化的水化 -羟脂酰羟脂酰CoA （线粒体）（线粒体） 4. -羟脂酰羟脂酰CoA的氧化脱的氧化脱H）-酮脂酰酮脂酰CoA （线粒体）（线粒体） 5. -酮脂酰酮脂酰CoA硫解硫解 乙酰乙酰CoA + 脂酰脂酰CoA（-2C） （线粒体）（线粒体） 在胞液中线粒体外脂肪酸活化，形成脂酰在胞液中线粒体外脂肪酸活化，形成脂酰CoA后进入线粒后进入线粒体内其余体内其余4步反应均在线粒体内进行），从步反应均在线粒体内进行），从-C原子的脱原子的脱H开开始，经过始，经过4个

18、连续的酶促反应，产生个连续的酶促反应，产生1分子乙酰分子乙酰CoA和和1分子比原分子比原来少来少2个个C的脂酰的脂酰CoA，如此重复多次，如此重复多次，1分子长链脂肪酸可分解分子长链脂肪酸可分解成许多分子乙酰成许多分子乙酰CoA。 （2-氧化特点：氧化特点： 1-氧化几步反应基本可逆（氧化几步反应基本可逆（逆反应为另一逆反应为另一 酶），平衡点偏向分解方向，反响酶），平衡点偏向分解方向，反响高度放能，高度放能， G028.03KJ/mol， 使反应向裂解方向，难以逆向进行。使反应向裂解方向，难以逆向进行。 2） 1次次-氧化，脂肪酸链失去氧化，脂肪酸链失去2C，生成，生成1分子乙分子乙 酰酰C

19、oA，重复，重复-氧化，全部成乙酰氧化，全部成乙酰CoATCA。 -氧化次数氧化次数=（C数数/2）-1 31次次-氧化脱氧化脱2次次H FADH2， 产生产生2个个ATP。 NADH， 产生产生3个个ATP。 共产生共产生5个个ATP。4除反应除反应外，其余均在线粒体中主要在肝线粒外，其余均在线粒体中主要在肝线粒 体）体）; 长链脂酰长链脂酰CoA均不易透过线粒体内膜，需借助肉毒碱均不易透过线粒体内膜，需借助肉毒碱 作为酰基载体转运进入线粒体内。作为酰基载体转运进入线粒体内。 5能量彻底氧化）能量彻底氧化） 脂肪酸氧化伴有能量的释放：热，脂肪酸氧化伴有能量的释放：热，ATP。 计算如下：（软

20、脂酸计算如下：（软脂酸C16为例）为例） 7次次氧化氧化: 7535ATP 8个乙酰个乙酰CoA: 81296ATP 耗费活化）耗费活化）: 2个高能键按个高能键按2个个ATP计计 净净 得得: 131-2129个个ATP6能量转换率能量转换率 软脂酸氧化：软脂酸氧化： G09790.56 KJ/mol ATP合成：合成： G0+30.54129=3934.5 KJ/mol 能量转化率：能量转化率： 3934.5/9790.56 = 40% （3） 生理意义生理意义 1） 脂肪酸完全氧化可为机体生命活动提供能量。脂肪酸完全氧化可为机体生命活动提供能量。 2） 产生的乙酰产生的乙酰CoA的去向：

21、的去向： 分解分解 TCA，氧化供能。，氧化供能。 合成合成 脂肪酸，酮体，胆固醇，脂肪酸，酮体，胆固醇，AA。 3） -氧化生成大量水可供陆生动物对水的要求。氧化生成大量水可供陆生动物对水的要求。 水占人体重的水占人体重的6080，随年龄、体质而异。，随年龄、体质而异。 新生儿新生儿 80 婴幼儿婴幼儿 70 少儿少儿 65 成人成人 60 成人需水量成人需水量/day ：2500ml 排泄排泄: 呼吸呼吸 350ml 食物食物 1000ml 皮肤皮肤 500ml 饮料饮料 1200ml 粪便粪便 150ml 代谢水代谢水 300ml 肾排肾排 1500ml 2500ml/day 2500m

22、l/day 最低尿量：最低尿量： 500ml/天，天， 日排日排35g废物，废物，1g需需15ml水作溶剂。水作溶剂。 4酮体代谢酮体代谢 酮体：丙酮、乙酰乙酸、酮体：丙酮、乙酰乙酸、-羟丁酸的统称。羟丁酸的统称。 丙酮丙酮 乙酰乙酸乙酰乙酸 -羟丁酸羟丁酸 （1酮体生成：酮体生成： 脂肪酸脂肪酸氧化氧化 乙酰乙酰CoA TCA CO2 ，H2O 酮体。酮体。 原料：原料：氧化产生的乙酰氧化产生的乙酰CoA。 部位：肝线粒体），少量肾。部位：肝线粒体），少量肾。肌肉等肌肉等肝肝（2 2酮体氧化：酮体氧化： 酮体生成：肝脏酮体生成：肝脏 酮体氧化：肝外组织心、脑、肾、肌肉氧化。酮体氧化：肝外组织心、脑、肾、肌肉氧化。 肝脏缺乏分解酮体的酶，不能在肝中被分解。肝脏缺乏分解酮体的酶，不能在肝中被分解。 酮体分子量小，易溶于水，在肝内生成后易进入血酮体分子量小，易溶于水，在肝内生成