南华大学生物化学第05章脂代谢.ppt

1、Metabolism of Lipid,第 5 章脂 类 代 谢,脂 类 概 述,脂肪和类脂的总称为脂类(lipid)。,脂肪：是三脂酰甘油或称甘油三酯，主要生理功能为储存能量和氧化分解供能。,分类,定义,类脂：包括胆固醇、胆固醇酯、磷脂及糖脂，是细胞膜的主要组成成分，并参与细胞的多种生理活动.,甘油三酯,甘油磷脂,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,游离脂肪酸（脂酸）的来源,自身合成 以脂肪形式储存，需要时从脂肪动员产生，多为饱和脂酸和单不饱和脂酸。,食物供给 包括各种脂酸，其中一些不饱和脂酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。,* 必

2、需脂酸 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，故称必需脂酸。,第一节 不饱和脂酸的分类及命名 The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,脂酸中是否存在双键分为： 饱和脂酸和不饱和脂酸。,第 二 节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,脂类的消化,条件： 乳化剂（胆汁酸盐等）的乳化作用； 酶的催化作用。,部 位：主要在小肠上段。,食物中的脂类主要为脂肪,还有少量的磷脂和胆固醇等。 不溶于水,必须在小肠经过胆汁酸盐的作用,乳

3、化并分散成细小的微团后,才能被消化酶消化。,胆盐在脂肪消化中的乳化作用,脂类的吸收,部 位： 十二指肠下段及空肠上段。,方式：,长链脂酸及2-甘油一酯,酯化成TG （肠粘膜细胞）,甘油一酯途径,甘油一酯途径：在肠粘膜细胞由甘油一酯合成脂肪的途径,第 三 节 甘油三酯代谢 Metabolism of Triglyceride,（二） 脂肪的动员,定义：储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油并释放入血，经血液运输至其它组织氧化利用的过程。,二、甘油三酯的分解代谢,（一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式。 （二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量。,（一）甘油三酯是甘油的脂酸酯,脂解激素

4、：能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH、TSH等。,抗脂解激素：抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,关键酶： 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),甘油三酯,甘油二酯 + 脂肪酸,TG脂肪酶,DG脂肪酶,甘油一酯 + 脂肪酸,MG脂肪酶,甘油 + 脂肪酸,（三）脂酸经-氧化分解供能,部 位: 组 织：除脑组织外,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,（二）甘油经糖代谢途径代谢,脂酸的活化 脂酰 CoA 的生成（胞液）,* 脂酰CoA合成酶(acyl-Co

5、A synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。分子脂酸活化消耗分子ATP。,关键酶,2。脂酰 CoA 经肉碱转运进入线粒体,3. 脂酸的氧化的最终产物是乙酰CoA（线粒体基质）,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,5,大量乙酰CoA,彻底氧化,三羧酸循环,生成酮体,肝外组织氧化利用,肉碱转运载体,线粒体膜,活 化：消耗2个高能磷酸键,氧 化：,每轮循环四个重复步骤： 脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂酸氧化的能量生成 以16碳软

6、脂酸的氧化为例,7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算： 生成ATP：810 + 72.5 + 71.5 = 108 净生成ATP：108 2 = 106,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,1. 不饱和脂酸的氧化,（四）脂酸的其他氧化方式,亚油酰CoA （9顺，12顺）,3次氧化,十二碳二烯脂酰CoA （3顺，6顺）,十二碳二烯脂酰CoA （2反，6顺）,3顺,2反-烯脂酰 CoA异构酶,2次氧化,八碳烯脂酰CoA （2顺）,D(+)-羟八碳脂酰CoA,L(-)-羟八碳脂酰CoA,4 乙酰CoA,4次氧化,-羟脂酰CoA 表构酶,烯脂酰CoA

7、 水化酶,长链脂酸(C20、C22),（过氧化酶体）,脂肪酸氧化酶 （FAD为辅酶）,较短链 脂酸,（进入线粒体）,氧化,2. 过氧化酶体脂酸氧化,3. 奇数碳原子脂酸的氧化,奇数碳脂酸 胆固醇侧链,CH3CH2COCoA,D-甲基丙二酰CoA,L-甲基丙二酰CoA,琥珀酰CoA,TAC,血浆酮体水平：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代谢定位： 生成部位：肝细胞线粒体。 合成原料：脂酸在线粒体氧化生成的乙酰CoA。 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌）线粒体。,（五）酮体的生成和利用,酮体：乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮三者总称为酮体。,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+

8、H+,-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,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2. 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）,3. 酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源的一种形式。酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。 正常情况下，血中仅含有少量酮体。未控制的糖尿病患者血液中酮体

9、的含量显著增高，酮体生成超过肝外组织利用的能力，引起血中酮体升高，可导致酮症酸中毒，并随尿排出，引起酮尿。,三、脂酸的合成代谢,组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长,1. 合成部位,（一）软脂酸的合成,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2. 合成原料,乙酰CoA的主要来源,乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle)出线粒体。,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Co

10、A的合成,3. 软脂酸合成酶系及反应过程,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。,（2）脂酸合成,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。以丙二酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+ H+ 供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子。各种生物合成脂酸的过程基本相似。,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA + 7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA

11、+ 14NADP+,脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,一、甘油三酯的合成代谢,（一）合成部位,肝 脏：肝内质网合成的TG，与载脂蛋白B100、C以及磷脂、胆固醇结合生成VLDL入血运输至肝外组织。,小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。,1. 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 2. CM中的FFA（来自食物脂肪）,（二）合成原料,1. 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）,2. 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）,（三）合成基本过程,甘油二酯途径,* 3-磷酸甘油主要来自糖代谢。,* 肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。,第 四 节 磷 脂 的 代 谢Meta

12、bolism of Phospholipid,磷 脂,定义 含磷酸的脂类称磷酯。,分类： 甘油磷脂 由甘油构成的磷酯 （体内含量最多的磷脂） 鞘磷脂 由鞘氨醇构成的磷脂,X 指与磷酸羟基相连的取代基团，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,一、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头（磷酸及取代基团）、两条疏水尾（脂酰基长链），为双性化合物。构成生物膜的磷脂双分子层。,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,磷脂双分子层的形成,机体内几类重要的甘油磷脂,磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol),磷脂酰丝氨酸 (phospha

13、tidyl serine),心磷脂 (cardiolipin),1. 合成部位 全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,2. 合成原料及辅因子 脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP。,（二）甘油磷脂的合成,3. 合成基本过程,1.甘油二酯合成途径,磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺由此途径合成。胆碱，乙醇胺由活化的CDP-胆碱及CDP-乙醇胺提供。,.CDP-甘油二酯合成途径,磷脂酰肌醇，磷脂酰丝氨酸，心磷脂由此途径合成。,（三）甘油磷脂的降解,磷脂酶 (phospholipase , PLA)，分别作用于甘油磷脂分子中的不同酯键。,第 五 节 胆固醇代谢 Metabolism o

14、f Cholesterol,本节主要内容,胆固醇的结构、分布和生理功能 胆固醇的合成 合成部位、合成原料 合成过程、合成调节 胆固醇的转化,固醇共同结构：环戊烷多氢菲（由个己烷及个环戊烷稠合而成。）,* 胆固醇(cholesterol)结构,植物(29碳),酵母(28碳),动物胆固醇(27碳),* 胆固醇在人体内含量及分布,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 来源：食物； 人体自身合成。,* 胆固醇的生理功能,.

15、是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；,.是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。,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,葡萄糖经磷酸戊糖途径,乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体。,（二）合成原料,1. 甲羟戊酸 的合成,（三）合成基本过程,2. 鲨烯的合成,3. 胆固醇的合成,（四）胆固醇合成的调节,通过对HMG-CoA还原酶活性的影响来实现。,酶的活性具

16、有昼夜节律性(午夜最高，中午最低） 可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性. 受胆固醇的反馈抑制作用. 胰岛素、甲状腺素能诱导肝HMG-COA还原酶的合成.,（一）转变为胆汁酸 (bile acid)（肝脏,为胆固醇在体内代谢的主要去路）,（二）转化为类固醇激素,（三）转化为7 - 脱氢胆固醇（皮肤）,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，实现胆固醇的转化。,（肾上腺皮质、睾丸、卵巢等内分泌腺）,二、胆固醇的转化,第 六 节 血浆脂蛋白代谢Metabolism of Lipoprotein,血脂 血浆脂蛋白的分类、组成特点及结构 载脂蛋白的定义、种类、功能 血浆脂蛋

17、白的代谢 血浆脂蛋白代谢异常,本节主要内容,一、血 脂,定义 血浆所含脂类统称血脂，包括：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。,来源: 外源性从食物中摄取. 内源性肝、脂肪细胞及其他组织 合成后释放入血.,* 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。,总 脂 400700 mg/dl (5 mmol/L) 甘油三酯 10150 mg/dl (0.11 1.69 mmol/L) 总 磷 脂 150250 mg/dl (48.44 80.73 mmol/L) 总胆固醇 100250 mg/dl (2.59 6.47 mmol/L) 游离脂酸 520 mg/dl (0.1

18、95 0.805 mmol/L),组成与含量,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,血浆脂蛋白的分类,电泳法：,血脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。,超速离心法分类：,乳糜微粒 (chylomicron, CM)( 与电泳法CM相当) 极低密度脂蛋白 (与前脂蛋白相当) (very low density lipoprotein, VLDL) 低密度脂蛋白 ( 与脂蛋白相当) (low density lipoprotein, LDL) 高密度脂蛋白 (与脂蛋白相当) (high density lipoprotein, HDL),血浆脂蛋白的组成特点,血浆脂蛋

19、白的结构,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。,三、载脂蛋白,定义 载脂蛋白(apolipoprotein, apo) 指血浆脂蛋 白中的蛋白质部分。,种类（五类20种之多） apo A: A、A、A、A apo B: B100、B48 apo C: C、C、C 、C apo D apo E, 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LPL C抑制LPL A激活HL(肝脂肪酶), 载脂蛋白可参与脂蛋白受体的

20、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,载脂蛋白的功能,四、血浆脂蛋白的代谢,（一）乳糜微粒,来源,CM是运输外源性TG及胆固醇的主要形式。,形成新生的CM,代 谢,CM的生理功能：是运输外源性TG及胆固醇的主要形式.,脂蛋白脂肪酶,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、FFA及溶血磷脂等。 apoC为LPL不可缺少的激活剂.,LPL（脂蛋白脂肪酶）,（二）极低密度脂蛋白,来源,+ apo B100、E,代谢,分泌入血的VLDL,VLDL 残粒,LDL,LPL,LPL、HL,LPL脂蛋白脂肪酶 HL 肝脂肪

21、酶,FFA,外周组织,FFA,肝细胞合成的TG 磷脂、胆固醇及其酯,是运输内源性甘油三酯的主要形式。VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。,VLDL的生理功能： 运输内源性TG。,VLDL的代谢,（三）低密度脂蛋白,由VLDL转变而来。,代 谢,LDL受体代谢途径,LDL受体广泛分布于肝动脉壁细胞等全身各组织的细胞膜表面,特异识别、结合含apo E 或 apo B100的脂蛋白，故又称 apo B, E受体。,LDL是转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式。,来源,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

22、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(scavenger receptor, SR)，摄取清除血浆中的修饰LDL。,* 正常人每天降解45%的LDL，其中2/3经LDL受体途径降解，1/3由清除细胞清除。,LDL的生理功能：转运肝合成的内源性胆固醇。,LDL 的 代 谢,（四）高密度脂蛋白,主要在肝合成；小肠亦可合成。 CM、VLDL代谢时，其表面apo A、A、A、apo C及磷脂、胆固醇等脱离CM、VLDL后亦可形成新生HDL。,分 类（按密度） HDL1 （仅在摄取高胆固醇膳食才在血中出现） HDL2 HDL3,来 源,代 谢,新生HDL,HDL3,HDL2,LCAT：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶 CETP：胆固醇酯转运蛋白, 使HDL表面卵磷脂2位脂酰基转移到胆固醇3位羟基生成溶血卵磷脂及胆固醇酯. 使胆固醇酯进入HDL内核逐渐增多. 使新生HDL成熟.,LCAT的作用（由apo A激活）,成熟HDL可与肝细胞膜SR-B1受体结合而被摄取。,胆固醇酯 部分由 HDL 转移到 VLDL 少量由 HDL 转移到肝,胆固醇在肝内转变成胆汁酸或直接通过胆汁排出体外。,HDL 的 代 谢,LCAT：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶 CETP：胆固醇酯转运蛋白,主要是参与胆固醇