第八章 脂类代谢.ppt

1、第八章 脂类代谢,许昌卫生学校,第一节 脂类含量、分布和生理功能,脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。,一、脂类在体内的含量与分布,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%。女性稍高。 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。,二、脂类的生理功能 （一）储能和供能 脂肪组织储存脂肪,约占体重1020%. 1g脂肪在体内彻底氧化供能约38kJ，而1g糖彻底氧化仅供销能16.7kJ。 合理饮食 脂肪氧化供能占2030

2、% 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,（二）必需脂肪酸的来源 必需脂肪酸指不能在体内合成，必需从植物 油中摄取。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。 （三）保护内脏和防止体温散失。 （四）促进脂溶性维生素的吸收。 （五）维持生物膜的结构与功能 磷脂和胆固醇是构成所有生物膜的重要组成成分。 （六）转变成多种重要的生理活性物质 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。,CH2,CH2,CH2,R2 C,O,C R1,C R2,O,O,3RCOOH,脂肪,脂肪酸,甘油,第二节 甘

3、油三酯的代谢,甘油三酯的分子结构,一、甘油三酯的分解代谢,（一）、脂肪的动员 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。,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、生长素。,抗脂解激素： 抑制脂肪动员的激素。胰岛素、前列腺素E1。,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

4、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,+,+,脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。 甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。 脂肪动员生成的甘油主要转运至肝再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。,（二）甘油的代谢：,脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。 1甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为3-磷酸甘油（-磷酸甘油）：,23-磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮：,（三）脂肪酸的氧化 1、脂肪酸的活化 部位在细胞内质网、线粒体外膜，活化产物为脂酰CoA

5、，这一过程消耗2个高能磷酸键。 酶：脂酰辅酶A合成酶 条件：ATP、辅酶A、Mg+存在,脂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。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉碱脂酰 转移酶,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,3.脂肪酸 -氧化： -氧化过程由四个连续的酶促反应组成： 脱氢； 水化； 再脱氢； 硫解。,-氧化循环的反应过程, -氧化循环过程在线粒体基质内进行； -氧化循环由脂肪酸氧化酶

6、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。,脂肪酸-氧化循环的特点,4.彻底氧化： 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。,1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰CoA经7次-氧化。 总反应式如下:,1分子软脂酸彻底氧化共生成: (27)+(37)+(128)=131分子ATP,5. 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。,（四）酮体的生成与利用,概念： 脂酸在心肌、骨骼肌等组织中-氧化生成的大量

7、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。 羟丁酸约70，乙酰乙酸约30，丙酮含量极微。,1.、酮体的生成 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) 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。,酮体生成的反应过程,(2) 乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成-羟-甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA）。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。,(3) HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸

8、和1分子乙酰CoA。,(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。,(5) 乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。,利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。,2.酮体的利用：,-,羟丁酸脱氢酶,3酮体生成及利用的生理意义：,(1) 在正常情况下，酮体是肝输出能源的一种重要的形式； (2) 在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等重要器官提供必要的能源。,正常情况下，血中酮体含量很少，每100ml血中酮体含量低于3mg(0.3mmol/L）。但在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，脂肪动员

9、加强，脂肪酸氧化增多，酮体生成过多，超过肝外组织利用酮体的能力，引起血中酮体升高，当高过肾回吸收能力时，则尿中出现酮体，即为酮症。因酮体中乙酰乙酸及羟丁酸都是相对强的有机酸，如在体内堆积过多可引起代谢性酸中毒。,二、甘油三酯的合成代谢,肝、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。,（一）脂肪酸的合成,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 合成脂酸的酶系，称为脂酸合成酶系。肝脏是人体合成脂酸的主要部位，其合成能力最强，约比脂肪组织大89倍。,2. 合成原料 脂酸合成的碳源主要来自糖氧化产生的乙酰CoA。 线粒体产生的乙酰

10、 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。 ATP、NADPH、HCO3-(或CO2)及Mn2+等 其中NADPH主要来自胞液中的磷酸戊糖途径。,(1) 丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA + HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi 丙二酸单酰 CoA,在胞液中进行,3. 脂肪酸合成过程,关键酶,(2) 软脂酸（16C）的合成,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA 14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂酸合成酶系 （7次循环）, 合成所需原料为乙酰Co

11、A，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA； 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；,脂肪酸合成的特点, 合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗15分子ATP（8分子用于转运，7分子用于活化）； 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。,（二）3-磷酸甘油的生成,合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成： 1由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：,2. 由脂肪动员生成（肝）： 脂肪动员生成的甘油被转运至肝后进行处理。,（三）甘油三酯的合成 1. 合成部位：以肝、脂肪组织及小肠为主。 2. 合成原料 合成甘油三酯所需甘油及脂酸

12、主要由葡萄糖代谢提供。即使不摄入脂肪亦可由糖大量合成脂肪。 -磷酸甘油和脂酰辅酶A,3.甘油三酯的合成,第三节 磷脂的代谢,含磷酸的脂类称为磷脂，不仅是生物膜的重要组分，而且对脂类的吸收及转运等都起重要作用。磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂。其中甘油磷脂含量最多。最重要的为磷脂酰胆碱(PC)，（卵磷脂）、磷脂酰乙醇氨( PE)，（脑磷脂）； 甘油磷脂的基本结构,一、甘油磷脂的合成代谢 （一）、合成部位及原料 全身各组织细胞均含合成磷脂的酶，都能合成磷脂，但以肝、肾及肠等组织最为活跃。合成甘油磷脂需甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等为原料。甘油、脂肪酸主要由糖经代谢转变而来，但分子中与甘油第二

13、位羟基成酯的一般是多不饱和脂肪酸，主要是必需脂肪酸，需靠食物供给。胆碱、乙醇胺可由丝氨酸在体内转变生成，也可从食物摄取。,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,（二） 、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,三、甘油磷脂与脂肪肝 脂肪在肝中积累造成“脂肪肝”。肝脏中合成的脂类是以脂蛋白的形式转运出肝外，其中所含的

14、磷酸是合成脂蛋白的主要原料，当磷脂在肝脏中合成减少时，肝脏中脂肪不能顺利被运出，引起脂肪在肝中积累。 形成脂肪肝的原因有：1）肝脏中脂肪来源太多，如高脂肪及高糖膳食。2）肝功能不好，合成脂蛋白能力降低。3）合成磷脂原料不足。,第四节 胆固醇的代谢,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。,胆固醇的生理功能 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。 胆固醇在体内可转变

15、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。 胆固醇的来源：一是食物提供的外源性，另一是体内合成的内源性的胆固醇。,一、胆固醇的合成,（一）胆固醇合成的部位和原料 胆固醇合成部位主要是在肝和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。 乙酰CoA经柠檬酸-苹果酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。 每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP和16分子NADPH。,（二）胆固醇合成的基本过程,胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段： 1乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）： 此过程在胞液和微粒体进行。 HMG-CoA还原酶(HMG-CoA )是胆固醇

16、合成的关键酶。,甲羟戊酸的合成,2甲羟戊酸缩合生成鲨烯： 此过程在胞液和微粒体进行。,MVA5-焦磷酸甲羟戊酸异戊烯焦磷酸,二甲丙烯焦磷酸焦磷酸法呢酯鲨烯。,3鲨烯环化为胆固醇： 此过程在微粒体进行。 鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。,（三）胆固醇合成的调节,1膳食因素： 饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，使胆固醇的合成减少； 摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA还原酶活性增加而导致胆固醇合成增多。,2胆固醇及其衍生物的变构调节： 胆固醇及其氧化产物，如7-羟胆固醇，25-羟胆固醇等可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活

17、性。,3激素的调节： 胰岛素和甲状腺激素可通过诱导HMG-CoA还原酶的合成而使酶活性增加； 胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制HMG -CoA还原酶的活性。,二、胆固醇的酯化,（一）存在于血浆中的是卵磷脂胆固醇酰基转移酶（LCAT）。,（二）存在于组织细胞中的是脂肪酰CoA胆固醇酰基转移酶（ACAT）。,三、胆固醇的转化,胆固醇在肝中转化为胆汁酸是胆固醇主要的代谢去路。 初级胆汁酸是以胆固醇为原料在肝中合成的。 主要的初级胆汁酸是胆酸和鹅脱氧胆酸。,（一）转化为胆汁酸,（二）转化为类固醇激素,1肾上腺皮质激素的合成： 肾上腺皮质球状带可合成醛固酮，又称盐皮质激素，可调节水盐代谢； 肾上腺皮质束状

18、带可合成皮质醇和皮质酮，合称为糖皮质激素，可调节糖代谢。,2雄激素的合成： 睾丸间质细胞可以胆固醇为原料合成睾酮。 3雌激素的合成： 雌激素主要有孕酮和雌二醇两类。,胆固醇经7位脱氢而转变为7-脱氢胆固醇，后者在紫外光的照射下，B环发生断裂，生成Vit-D3。 Vit-D3在肝被羟化为25-(OH) D3，再在肾被羟化为1,25-(OH)2 D3。,（三）转化为维生素D3,第五节 血浆脂蛋白代谢,一、概述 （一）血脂的概念、组成及含量 血浆中所含脂类物质统称为血脂。 血浆中的脂类物质主要有： 甘油三酯（TG）及少量甘油二酯和甘油一酯； 磷脂（PL），主要是卵磷脂，少量溶血磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇

19、胺及神经磷脂等； 胆固醇（Ch）及胆固醇酯（ChE）； 自由脂肪酸（FFA）。,正常成人空腹血脂的组成及含量,正常血脂有以下特点： 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。 但糖尿病人和动脉粥样硬化病血脂尤其是胆固醇和甘油三酯明显升高，可作为临床诊断指标。,（二）血浆脂蛋白的来源和去路： 1、食物消化吸收的脂类；2、体内合成的脂类；3、脂肪动员 血浆脂蛋白的去路： 1、氧化分解；2、进入脂库；3、构成生物膜；4、转变为其他物质。,二、血浆脂蛋白的分类、组成与结构,脂类在体内的运输都是通过血液循环进行的，以脂蛋白形式在

20、血液中运输。 血浆脂蛋白主要包括四类： 高密度脂蛋白（HDL，-脂蛋白）、 低密度脂蛋白（LDL，-脂蛋白）、 极低密度脂蛋白（VLDL，前B-脂蛋白） 乳糜微粒（CM）。,（一）血浆脂蛋白的分类 1电泳分类法： 根据电泳迁移率的不同进行分类，可分为四类： 乳糜微粒 -脂蛋白 前-脂蛋白 -脂蛋白,2超速离心法： 按脂蛋白密度高低进行分类，也分为四类： CM VLDL LDL HDL。,（二）载脂蛋白 脂蛋白颗粒中的蛋白质部分称为载酯蛋白,现已发现有十多种，其中主要的有apoA、B、C、D、E五类。,（三）血浆脂蛋白的组成及结构 1. 血浆脂蛋白的组成 血浆脂蛋白是由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆

21、固醇及其酯组成的，各种脂蛋白中蛋白质及脂类组成的比例和含量各不相同。乳糜微粒含甘油三酯最多，高达80%-95%，蛋白质最少，仅约占1%，其颗粒最大，密度最小。极低密度脂蛋白含甘油三酯达50%-70%，但其蛋白质含量增多，约占10%，密度变大。低密度脂蛋白含胆固醇及胆固醇酯最多，为40%-50%。高密度脂蛋白含蛋白质最多，约占50%，故密度最高，颗粒最小。,2.脂蛋白的结构 各种脂蛋白的结构基本相似，均为大小不同的球状颗粒，以甘油三酯、胆固醇酯等中性脂类为内核，其外包有由磷脂、游离胆固醇及载脂蛋白等双性分子组成的单层结构。它们的非极性基团向内与内核相连，极性基团朝外，增加了脂蛋白颗粒的亲水性，致使血浆脂蛋白颗粒能均匀分散在血液中。,脂蛋白的结构,（四）血浆脂蛋白的功能 1.乳糜微粒（CM） 在小肠粘膜细胞合成来源: 食物 其特点是含有大量脂肪，蛋白质少。主要作用是转运外源性三脂酰甘油至肝及其它组织。 CM代谢较快，所以进食大量的脂肪后血浆浑浊是暂时现象，数小时后，血浆便澄清，这种现象称脂肪的廓清。正常空腹血浆中无CM。,2.极低密度脂蛋白（VLDL）,VLDL主