生物化学教学课件：第5章 脂类代谢

第5章脂类代谢MetabolismofLipids主要内容脂类概述脂肪代谢磷脂代谢胆固醇代谢血浆脂蛋白代谢脂类概述IntroductionofLipids第一节一、脂类的定义脂类(lipids):是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的生物大分子。二、脂类的分类脂肪(fat):

三脂酰甘油或甘油三酯(triglyceride,TG)类脂(lipoid)胆固醇(cholesterol,Ch)胆固醇酯(cholesterylester,CE)

磷脂(phospholipid,PL)糖脂

(glycolipid,GL)甘油酯的结构酯(TG)

(MG)

(DG)

(Glycerol)X三、脂肪酸(fattyacid，FA)

脂肪酸：直链、偶数C、脂肪族羧酸

CH3(CH2)nCOOH脂肪酸的系统命名Δ编码体系ω/n编码体系脂肪酸的分类脂肪酸的来源脂肪酸的系统命名CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH碳原子编号181716151413121110987654321字母编号ω

δ

γ

β

α

ω-编号

123456789101112131415161718α-亚麻酸：18:3(9,12,15)或18:3Δ9,12,15

;18:3,ω-3碳原子数目:双键数目(双键位置)脂肪酸的分类按长短短链脂酸：2~4C中链脂酸：6~10C长链脂酸：12~26C按是否含有双键饱和脂酸：软脂酸(16C)、硬脂酸(18C)不饱和脂酸单不饱和~：油酸(18:1)多不饱和~:、亚油酸(18:2)、亚麻酸(18:3)软脂酸α-亚麻酸脂肪酸的来源自身合成：非必需脂肪酸食物供给：必需脂肪酸(essentialfattyacid)

人体自身不能合成，必需由食物提供的多不饱和脂酸。如：亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸四、脂类的生理功能脂肪：储能和供能类脂：生物膜其他条件①

乳化剂（胆汁酸盐）的乳化作用②酶的催化作用五、脂类的消化吸收（一）脂类的消化部位主要在小肠上段胆盐在脂类消化中的作用乳化消化酶甘油三酯食物中的脂类2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2胆固醇酯胆固醇酯酶胆固醇+FFA

胰脂酶

辅脂酶

微团(micelles)消化脂类的酶脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中、短链脂酸(2C～10C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixedmicelles)，被肠粘膜细胞吸收。消化的产物十二指肠下段及空肠上段。（二）脂类的吸收吸收部位吸收方式

中、短链脂酸构成的TG

乳化

吸收

脂肪酶甘油+FFA

门静脉血循环肠粘膜细胞长链脂酸及2-甘油一酯肠粘膜细胞(酯化成TG)胆固醇及游离脂酸肠粘膜细胞(酯化成CE)淋巴管

血循环乳糜微粒(chylomicron,CM)TG、CE、PL+载脂蛋白溶血磷脂及游离脂酸肠粘膜细胞(酯化成PL)CoA+RCOOHRCOCoA

脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi

脂酰CoA

转移酶

CoAR2COCoAR3COCoACoA

脂酰CoA

转移酶甘油一酯途径甘油一酯甘油二酯甘油三酯脂类消化吸收的特点消化：胆汁酸盐的乳化吸收：重新合成脂肪的代谢MetabolismofFat第二节一、脂肪的分解代谢

脂肪的动员脂肪酸的氧化分解酮体的生成和利用甘油的氧化分解1.脂肪动员的定义

储存在脂肪组织中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸(freefattyacid,FFA)及甘油，并释放入血供其他组织氧化利用的过程。（一）脂肪动员2.脂肪动员过程脂解激素-受体G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLb(无活性)HSLa(有活性)TG

甘油二酯（DG）FFA甘油一酯FFA

甘油二酯脂肪酶甘油FFA甘油一酯脂肪酶HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶脂解激素抗脂解激素3.关键酶

激素敏感性(甘油三酯)脂肪酶

(hormonesensitivetriglyceride

lipase,HSL)能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素。

抑制脂肪动员，如胰岛素。4.

脂肪动员的产物FFA:与血浆清蛋白结合后由血液运送至全身各组织肌肉：氧化供能肝脏：酮体甘油:

直接由血液运送至肝、肾、肠等组织组织：除脑外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体部位（二）脂肪酸的氧化分解(β-氧化)脂肪酸的活化脂酰CoA进入线粒体脂肪酸的β-氧化主要过程：3个阶段1.脂肪酸的活化：胞液脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi脂酰CoA合成酶：内质网及线粒体外膜耗能：2个高能磷酸键+CoA-SH2.脂酰CoA进入线粒体-限速步骤

肉碱脂酰转移酶Ⅰ（carnitineacyltransferaseⅠ,CAT-I）是脂酸β-氧化的限速酶。

3.脂肪酸的β-氧化脱氢加水再脱氢硫解脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA

脂酰CoA

脱氢酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿2--烯酰CoA

水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH5

NADH+H+

FADH2

H2O呼吸链

1.5ATPH2O呼吸链

2.5ATP乙酰CoA彻底氧化

三羧酸循环

生成酮体

肝外组织氧化利用

脂酰CoA脱氢酶L(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶

NAD+NADH+H+⊿--烯酰CoA

水化酶2H2OFADFADH2

β酮脂酰CoA

硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉碱转运载体ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链1.5ATPH2O呼吸链2.5ATP线粒体膜TAC活化：消耗2个高能磷酸键β-氧化：

每轮循环

四个重复步骤：脱氢、加水、再脱氢、硫解产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH24.脂酸氧化的能量生成—

以软脂酸(16C)的氧化为例7轮循环产物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2能量计算：

生成ATP

8×10+7×2.5+7×1.5=108

净生成ATP

108–2=106脂肪酸β-氧化的定义脂肪酸活化成脂酰CoA，从脂酰CoA的β-碳原子开始氧化，依次经过脱氢、加水、再脱氢、硫解，产生减少2C的脂酰CoA和乙酰CoA，如此反复进行，脂酰CoA全部转变为乙酰CoA。酮体(ketonebodies):乙酰乙酸(30%)、β-羟丁酸(70%)、丙酮(微量)。是脂肪酸在肝细胞氧化分解产生的特有中间代谢物。代谢定位生成：肝细胞线粒体利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体（三）酮体的生成和利用CO2CoASHCoASHNAD+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶HMGCoA

合酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA

裂解酶1.酮体的生成:3步3.裂解1.缩合2.缩合NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸CoASH+ATPPPi+AMPCoASH2.酮体的利用琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）乙酰乙酸硫激酶（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）1.活化1.活化2.裂解2乙酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰CoA乙酰乙酸HMGCoAD(-)-β-羟丁酸丙酮乙酰乙酰CoA琥珀酰CoA琥珀酸2乙酰CoA酮体的生成和利用的总示意图肝内生酮肝外用

1.缩合2.缩合3.裂解1.活化2.裂解3.酮体生成的生理意义酮体是肝向肝外组织输出能源的一种重要形式。并且酮体可通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。正常情况：脑的能量来源-葡萄糖饥饿/糖供应不足：脑的能量来源-酮体4.酮体生成异常血浆水平：0.03~0.5mmol/L

饥饿/糖尿病：脂肪动员↑→酮体生成↑酮血症、酮症酸中毒、酮尿

一、脂肪的分解代谢

脂肪的动员脂肪酸的氧化分解酮体的生成和利用甘油的氧化分解（四）甘油的氧化分解肝、肾、肠等组织CO2+H2O+ATP氧化分解糖异生葡萄糖/糖原二、脂肪的合成代谢脂肪的合成原料脂肪酸3-磷酸甘油主要内容脂肪酸的合成3-磷酸甘油的生成脂肪的合成（一）脂肪酸的合成1.

合成部位组织：肝、肾、脑、乳腺及脂肪等组织细胞：胞液

2.合成原料：乙酰CoA,NADPH,ATP,HCO3-乙酰CoA的主要来源：葡萄糖乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环从线粒体→胞液NADPH的来源磷酸戊糖途径(√)胞液中苹果酸酶催化的反应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

NADPH+H+

NADP+

苹果酸酶CoA乙酰CoA

ATPAMPPPiATP柠檬酸裂解酶CoA草酰乙酸H2O柠檬酸合酶苹果酸CO2CO23.脂肪酸合成的限速反应(丙二酸单酰CoA的合成)

丙二酰CoA

+ADP+PiATP

+HCO3-

+乙酰CoA乙酰CoA羧化酶HOOCCH2CO~SCoA乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素-携带和转移羧基。其活性受变构调节和共价修饰调节。酶-生物素-CO2

+乙酰CoA

酶-生物素+丙二酰CoA酶-生物素+HCO3¯

酶-生物素-CO2ADP+PiATP乙酰CoA羧化酶的变构调节多聚体

(＋)柠檬酸、异柠檬酸

长链脂酰CoA单体

(－)乙酰CoA羧化酶的共价修饰调节乙酰CoA羧化酶

(+)乙酰CoA羧化酶-P

(-)依赖AMP的蛋白激酶

磷酸酶胰高血糖素+胰岛素+(二)3-磷酸甘油的生成1.糖代谢(√)磷酸二羟丙酮NADH+H+NAD+3-磷酸甘油脱氢酶

2.甘油的再利用甘油激酶（肝、肾、肠）ATPADP脂肪组织：合成、储存(三)脂肪的合成肝脏：合成但不能储存小肠：利用脂肪消化产物再合成脂肪1.合成部位3-磷酸甘油脂肪酸→脂酰CoA①甘油一酯途径（小肠）②甘油二酯途径（肝、脂肪）2.合成原料3.合成途径CoA+RCOOHRCOCoA

脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi

脂酰CoA

转移酶

CoAR2COCoAR3COCoACoA

脂酰CoA

转移酶甘油一酯途径甘油一酯甘油二酯甘油三酯甘油二酯途径脂酰CoA转移酶

CoAR1COCoA

脂酰CoA

转移酶

CoAR2COCoA磷脂酸磷酸酶Pi

脂酰CoA

转移酶

CoAR3COCoAX脂第三节

磷脂的代谢

MetabolismofPhospholipid磷脂的定义和分类甘油磷脂的组成、结构和分类甘油磷脂的代谢本节主要内容：定义：含磷酸的脂类。甘油磷脂：由甘油构成的磷酯鞘磷脂：由鞘氨醇/二氢鞘氨醇构成的磷脂X：与磷酸羟基相连的取代基团FAFAPiX

甘油FAPiX鞘氨醇一、磷脂的定义和分类分类：二、甘油磷脂的组成、结构和分类组成：甘油、脂酸、磷酸、羟基化合物结构：分类：常为花生四烯酸X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等机体内几类重要的甘油磷脂PCPEPSPGPI合成部位：全身各组织内质网，肝最活跃。合成原料及辅因子三、甘油磷脂的代谢（一）甘油磷脂的合成脂肪酸、磷酸甘油、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP3.合成途径甘油二酯合成途径

CDP-甘油二酯合成途径（1）甘油二酯合成途径（2）CDP-甘油二酯合成途径葡萄糖3-磷酸甘油转酰酶2RCOCoA2CoA胞苷酰转移酶CDP-甘油二酯合成酶丝氨酸CMP磷脂酰甘油CMP磷脂酰肌醇磷脂酰丝氨酸二磷脂酰甘油（心磷脂）CTPPPi肌醇CMP磷脂酸PLA1PLA2PLCPLDPLB2PLB1磷脂酶(phospholipase,PL)（二）甘油磷脂的分解溶血磷脂2溶血磷脂1第四节

胆固醇代谢

MetabolismofCholesterol概述（结构、存在形式）胆固醇的合成合成部位合成原料合成过程胆固醇的转变本节主要内容：（一）胆固醇结构环戊烷多氢菲27CC3-β-OHC5,6:“=”C10-β-CH3C13-β-CH3C17:C8H17

一、胆固醇概述(Cholesterol,Ch)（二）胆固醇的存在形式游离胆固醇：代谢形式胆固醇酯：储存/运输形式脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶(acyl-CoAcholesterolacyltransferase,

ACAT)

1.细胞内胆固醇的酯化卵磷脂胆固醇脂酰转移酶

ApoAI

+2.血浆内胆固醇的酯化二、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，肝(70-80%)、小肠（10%）。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、脂肪酸的氧化分解磷酸戊糖途径（二）合成原料（三）合成基本过程合成胆固醇的限速酶甲羟戊酸的合成鲨烯的合成胆固醇的合成三、胆固醇的转变

胆固醇的母核—环戊烷多氢菲在体内不能被降解，但侧链可被氧化、还原或降解，实现胆固醇的转变。（一）胆固醇转变为胆汁酸胆固醇在肝细胞中转变成胆汁酸，随胆汁排入十二指肠，是体内胆固醇代谢的主要去路。

（二）胆固醇转变为类固醇激素

器官合成的类固醇激素肾上腺皮质球状带醛固酮皮质束状带皮质醇皮质网状带雄激素睾丸间质细胞睾丸酮卵巢卵泡内膜细胞雌二醇、孕酮黄体（三）胆固醇转变为维生素D3

氧化UVCh(皮肤)→7-脱氢胆固醇→VD3

→1,25-(OH)2VD3第五节MetabolismofLipoprotein血浆脂蛋白代谢血脂血浆脂蛋白的分类、组成和结构载脂蛋白的定义、种类、功能血浆脂蛋白的代谢本节主要内容：一、血脂定义：血浆中的脂类组成：TG、PL、Ch、CE、FFA电泳法概念：血脂与血浆中的蛋白质结合形成的可溶性生物大分子，是血脂的存在和运输形式。

♁CM

前二、血浆脂蛋白(lipoprotein)（一）血浆脂蛋白的分类超速离心法：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)（二）血浆脂蛋白的组成蛋白质脂类TGPLCh+CE血浆脂蛋白的组成特点CMVLDLLDLHDL脂类TG最多80～95%TG次多50~70%Ch+CE最多PL最多蛋白质最少0.5~2%5~10%20~25％最多50％ApoAI,II,IVB48

CI,II,IIIBl00CI,II,IIIEBl00

AI、AII

CE（三）血浆脂蛋白的结构内核TG(CM,VLDL)CE(LDL,HDL)表面蛋白质PLCh（四）载脂蛋白(apolipoprotein,Apo)定义：脂蛋白中的蛋白质部分种类ApoA:AI、AII、AIVApoB:B100、B48ApoC:CI、CII、CIIIApoDApoE载脂蛋白的功能结合和转运脂质，稳定脂蛋白的结构调节脂蛋白代谢关键酶活性ApoAI＋LCAT（卵磷脂胆固醇脂酰转移酶）ApoCII＋LPL（脂蛋白脂肪酶）ApoCIII－LPL识别脂蛋白受体ApoAI—HDL受体ApoB100、E—LDL受体来源：小肠再合成的TG、PL、CE+ApoB48

、

AⅠ、AⅡ、AⅣ

三、血浆脂蛋白的代谢（一）乳糜微粒新生CM代谢：新生CM

成熟CM

CM残粒LPL

肝细胞摄取FFA

外周组织血液运输外源性TG