第6章 脂质化学及脂代谢-32hr.ppt

1、第六章 脂质化学及脂代谢,一、 脂类的定义、种类、功能和结构（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 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 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）。 多数脂质，化学本质是脂肪酸和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有机化合物。,（二）种类：1简单脂类：含有脂肪酸和醇组成。 甘油三酯（油脂），蜡。2复合脂类：由简单脂与非脂性成分组成。 包括磷脂，糖脂。3异戊二烯类：类胡萝卜素； 类固醇。,（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

2、存在于生物膜中。2供能。3保温 体表脂类可防止热量散发，保持体温。因其不易导 热。4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 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。 如：脂溶性Vit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。 如：脂溶性Vit； 类固醇激素； 胆碱等均为调节物质。7作为细胞表面物质与细胞的识别和免疫有关。,（四）结构1油脂（Glyceride） （脂酰甘油，脂酰甘油酯，甘油三酯）油脂：是油和脂肪的总称。 油（oils）：常温下是液态。 （含不饱和脂肪酸多。）油脂 脂肪（Fats）：常温下固态or半固态。 （含饱和脂

3、肪酸多）,组成及结构：1分子甘油 + 3分子脂肪酸。 R1，R2，R3 可相同，也可不同。 R2 多为不饱和脂肪酸。 三酰甘油：3脂肪酸 + 1甘油根据所含脂肪酸分子数 二酰甘油：2脂肪酸 + 1甘油 单酰甘油：1脂肪酸 + 1甘油,2甘油磷酸酯（磷酸甘油脂）磷酯组成成分：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮的碱性化合物 （胆碱、胆 胺）和其它成分。结构通式： 式中：R1脂肪酸C-H链，通常为饱和脂肪酸。 R2脂肪酸C-H链，通常为不饱和脂肪酸。 X 含N碱（胆碱、胆胺）， Ser，肌醇等。,卵磷脂 脑磷脂 （磷脂酰胆碱 ） （磷脂酰胆胺）,磷酸甘油脂为两性脂类（两性分子）： 磷酸甘油脂含两个长C-H链（

4、R1，R2）使分子一部分为疏水性（非极性），第三个C原子被磷酸酯化并带有亲水X基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。 如：,3固醇类 广泛存在于自然界，功能多样：（1）作为激素，起代谢调节作用。（2）作为乳化剂，有助于脂类消化吸收。（3）抗炎症作用。,基本结构：环戊烷多氢菲 固醇是环戊烷多氢菲的衍生物。如：胆固醇（cholesterol）动物固醇以胆固醇为代表。植物固醇以麦角固醇为代表。,胆固醇,二、 生物膜（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。 外周膜：生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞 都以一层薄膜（厚约4-7nm）将其内含物与环 境分开，这层膜称为细胞膜或

5、外周膜；内 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 粒体，内质网，高尔基体等。,功能： （1）保护功能： 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。（2）物质的运输和能量转换 a：在各种物质进出细胞的过程中，起控制作用，可 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。 b：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。,功能： （3）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 将信息传递出去，产生不同效应。（4）免疫功能,（二）膜的化学组成 组成： 脂类：磷脂

6、以卵磷脂最多； 胆固醇； 糖脂。 蛋白质（包括酶）：外周蛋白； 内在蛋白。 多糖。 水，金属离子等。,1脂质 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。 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， 疏水端朝向膜中央，自动形成双分子层排列。,2膜蛋白 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； 据粗略计算，细胞中大约有20%25%蛋白质与膜 结构相联系。 根据在膜上定位分为；外周蛋白 内在蛋白,（1）外周蛋白： 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

7、下来，易 溶于水。 外周蛋白占膜蛋白总量的2030%,（2）内在蛋白： 通过疏水效应和Van der weals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 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 用）。 内在蛋白占膜蛋白的7080%，不溶于水，不易从 膜上溶解分离下来。,全部深埋在脂双层的疏水区；内在蛋白在膜内位置 部分镶嵌在脂双层中； 横跨脂双层。 生物膜外周蛋白、内在蛋白示意图,（三）膜的结构 流动镶嵌模型1972年，J.S.Singer和G.L.Nicolson,模型要点：1脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚

8、 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 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 穿整个膜两侧。,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 散，使双分子层具有流动性、柔韧性。 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。 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。,三、脂类代谢（一）油脂的分解代谢 1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、植物和微生物中，催化油脂水解成甘油和脂肪酸。,2甘油的

9、氧化 在甘油激酶催化下，生成-磷酸甘油，然后在-磷酸甘油 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 丙酮酸乙酰CoATCA彻底氧化。（2）P-二羟基丙酮也可经糖异生生成糖（糖原）。,3脂肪酸的氧化 -氧化 脂肪酸在一系列酶作用下逐步脱H及C链逐步降解 的过程。 形式：-氧化、-氧化、-氧化等， 以-氧化为主。 -氧化： 脂肪酸氧化从羧基端-C原子开始，以连续断裂2 个C原子方式进行，故称-氧化。,（1）过程： 五个循环步骤： 1. 脂肪酸的活化脂酰CoA（胞液） 2. 脂酰CoA的、脱H 不饱和脂酰CoA （线粒体） 3. 、-不饱和脂酰CoA

10、的水化 -羟脂酰CoA （线粒体） 4. -羟脂酰CoA的氧化（脱H）-酮脂酰CoA （线粒体） 5. -酮脂酰CoA硫解 乙酰CoA + 脂酰CoA（-2C） （线粒体）,在胞液中（线粒体外）脂肪酸活化，形成脂酰CoA后进入线粒体内（其余4步反应均在线粒体内进行），从-C原子的脱H开始，经过4个连续的酶促反应，产生1分子乙酰CoA和1分子比原来少2个C的脂酰CoA，如此重复多次，1分子长链脂肪酸可分解成许多分子乙酰CoA。,（2）-氧化特点： 1）-氧化几步反应基本可逆（逆反应为另一 酶），平衡点偏向分解方向，反应高度放能， G028.03KJ/mol， 使反应向裂解方向，难以逆向进行。 2

11、） 1次-氧化，脂肪酸链失去2C，生成1分子乙 酰CoA，重复-氧化，全部成乙酰CoATCA。 -氧化次数=（C数/2）-1 3）1次-氧化脱2次H FADH2， 产生2个ATP。 NADH， 产生3个ATP。 共产生5个ATP。,4）除反应外，其余均在线粒体中（主要在肝线粒 体）; 长链脂酰CoA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。,5）能量（彻底氧化） 脂肪酸氧化伴有能量的释放：热，ATP。 计算如下：（软脂酸C16为例） 7次氧化: 7535ATP 8个乙酰CoA: 81296ATP 消耗（活化）: 2个高能键按2个ATP计 净 得: 131-2129个AT

12、P,6）能量转换率 软脂酸氧化： G09790.56 KJ/mol ATP合成： G0+30.54129=3934.5 KJ/mol 能量转化率： 3934.5/9790.56 = 40%,（3）生理意义 1） 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CoA的去向： 分解 TCA，氧化供能。 合成 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。 水占人体重的6080，随年龄、体质而异。 新生儿 80 婴幼儿 70 少儿 65 成人 60,成人需水量/day ：2500ml 排泄: 呼吸 350ml 食物 1000ml 皮肤 500ml 饮料 12

13、00ml 粪便 150ml 代谢水 300ml 肾排 1500ml 2500ml/day 2500ml/day 最低尿量： 500ml/天， 日排35g废物，1g需15ml水作溶剂。,4酮体代谢 酮体：丙酮、乙酰乙酸、-羟丁酸的统称。 丙酮 乙酰乙酸 -羟丁酸 （1）酮体生成： 脂肪酸氧化 乙酰CoA TCA CO2 ，H2O 酮体。 原料：氧化产生的乙酰CoA。 部位：肝（线粒体），少量肾。,肌肉等,肝,（2）酮体氧化： 酮体生成：肝脏 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。 酮体分子量小，易溶于水，在肝内生成后易进入血 液循环到肝外组织（心、

14、脑、肾、肌肉）中氧化。 肝外：乙酰乙酸 乙酰CoA TCA CO2，H2O 羟丁酸 呼出体外 丙酮 乙酰CoA TCA CO2，H2O,酮体生成利用的意义：正常：血液中含少量酮体：0.20.9mg/100ml血 ( 1 mg/100ml血)，经血液，酮体到肝外组织作 为能源(肾、心、脑)。异常：食物脂肪比例过高、胃炎、饥饿、糖尿病等，脂 代谢显著提高，因而酮体含量高 酮血症 酮尿症酮症主要危害是酸中毒：酮体与Na+结合随尿排出，破 坏机体水盐代谢平衡； 酮体酸性，扰乱体内正常pH,(二) 脂肪的合成代谢 原料： C 源：-磷酸甘油 脂肪酸脂酰CoA 供氢体：NADPH（磷酸戊糖途径） 能 量：

15、ATP 以上各种原料均可由糖产生。,1-磷酸甘油的生物合成 （1）糖 磷酸二羟丙酮 磷酸甘油 ATP ADP（2）甘油三酯 甘油 磷酸甘油（3）食物甘油 磷酸甘油,水解,EMP,还原,2脂肪酸的生物合成人体脂肪酸来源：食物（外源性）。 体内合成（内外源性）。原料：乙酰CoA。 凡能生成乙酰CoA的物质都可作为脂肪酸合成 的C源。 糖是脂肪酸合成的主要C源。方式: 从头合成：胞液中，2C 16C脂肪酸 链延长：线粒体、微粒体，16C酸 18、 20C等。,（1）从头合成: 乙酰CoA、ATP、NADPH、Mg2+、CO2等存在下。 乙酰CoA 脂肪酸(16C软脂酸) 体内脂肪酸合成并非氧化逆过程

16、，不同机制完成： 两个场所：氧化线粒体； 合成胞液 两套酶 酰基载体不同：氧化HSCoA； 合成ACP(酰基载体蛋白)。 供（受）H体不同：分解：FAD，NAD+（受H）； 合成：NADPH（供H）。,合成过程:,（2）链延长 线粒体、微粒体中， 16C脂肪酸 18、20C等。,3甘油三酯(脂肪、油脂)的合成 部位：肝，脂肪组织。 反应：-磷酸甘油 3脂酰CoA 甘油三酯 （三酰甘油）,过程：,(三)磷脂的代谢1. 磷脂的酶促水解 体内被磷脂酶水解:甘油、脂肪酸、磷酸、含N碱等。 主要磷脂酶: 磷脂酶A1、A2、B、C、D等。 水解方式: 水解产物: 甘油； 磷酸； 脂肪酸; 含N碱 胆胺 胆

17、碱,磷脂水解产物继续参加代谢: 甘油、磷酸 糖代谢,分解; 脂肪酸 氧化; 胆胺 磷脂再合成; 胆碱 磷脂再合成； 转甲基作用等.,2磷脂的合成 部位：主要在肝脏，其他组织也能合成。 以卵磷脂为例。 原料： 脂肪酸（脂肪酸合成提供） -P-甘油 （糖代谢） 甘油二酯 （直接原料） 胆碱P-胆碱（直接原料） CTP供能、活化胆碱。,(四) 胆固醇的代谢 胆固醇的存在形式：自由胆固醇； 胆固醇酯。,是自然界存在最丰富的甾醇化合物，是人体重要脂类物质之一，是膜、血浆脂蛋白的重要组成成分，是许多具有特殊生物活性物质的前体。,来源：体内合成(内源性，多) 食物(外源性，少) 含量：动物食物 植物食物； 肥肉 瘦肉； 脑,脊髓含量最高； 肝、内