第七章 脂质代谢.ppt

1、,生物化学与分子生物学教研室,生物化学,Biochemistry,Department of Biochemistry triglyceride ,TG,脂肪 类脂,PL,“三酯一酸”,脂质,fat,第一节脂质的组成与结构 一、脂肪酸 二、脂肪与常见类脂 第二节脂质的消化与吸收 一、脂质的消化 二、脂质的吸收 第三节 三酰甘油的代谢 一、三酰甘油的分解代谢 二、三酰甘油的合成代谢 三、三酰甘油代谢的调节,第四节磷脂的代谢 一、甘油磷脂的代谢 二、鞘磷脂的代谢 第五节 胆固醇的代谢 一、胆固醇的生物合成 二、胆固醇的转化与排泄 三、胆固醇生物合成的调节 第六节 血浆脂蛋白的代谢 一、血脂 二、血

2、浆脂蛋白的分类、组成及结构 三、血浆脂蛋白的代谢 四、血浆脂蛋白代谢异常相关疾病,第一节 脂类的组成与结构,一、肪酸 一、脂肪酸 CH3(CH2)nCOOH 功能：氧化供能 参与构成甘油三酯、磷脂、胆固醇酯,环戊烷多氢菲 胆固醇（27C）,脂肪酸,胆固醇酯,（一）脂肪酸的分类（表7-1，p143） (1) 根据脂肪酸链的长度进行分类 长链脂肪酸（C 20) 中链脂肪酸（10 C 20） 短链脂肪酸（C 10） (2) 根据脂肪酸链的饱和度进行分类 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸,人体内的不饱和脂肪酸主要有： 软油酸（16：1，9） 油酸 （18：1，9

3、） 亚油酸（18：2，9，12） 亚麻酸（18：3，9，12，15） 花生四烯酸（20：4，5，8，11，14）,自身可合成,自身不能合成 由食物提供 营养必需脂肪酸,含2个或2个以上双键的不饱和脂肪酸。,去饱和酶（desaturase ）,（二）脂肪酸的命名 (1) 系统命名或习惯名 系统命名，如：十二烷酸、9-十六碳一烯酸 习惯名，如：棕榈酸、花生酸 (2) 数字命名法 饱和脂肪酸，如十六碳饱和脂酸写作16:0 不饱和脂肪酸，有两种编码体系 编码体系 编码体系,CH3CH2CH2CH2CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH 体系 18 17 16

4、 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 体系 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18,编码体系命名：18:2(9,12) 编码体系命名：18:2(6,9),常见的脂肪酸,二、脂肪和常见类脂 (一) 脂肪 甘油三酯，三脂酰甘油，三酰甘油 1. 结构 由一分子甘油的三个羟基分别与三分子脂肪酸脱水形成的酯。,一酯酰甘油二酯酰甘油三酯酰甘油,简单甘油三酯 混合甘油三酯,2. 功能 能源物质及能量储存,For a people with 70kg body weight: TAG 136 000 kcal (15kg)

5、Protein 25 000 kcal (6.25kg) Glycogen 600 kcal (0.15kg) Glucose 40 kcal (10g),脂类的分类、含量、分布及生理功能,3. 来源 内源性：机体自身合成 外源性：食物脂肪的消化吸收,(二) 磷脂 含有磷酸基团的脂质统称为磷脂 主要包括甘油磷脂和鞘磷脂 1. 结构 (1) 甘油磷脂的基本结构 以磷脂酸为基本骨架 有不同种类的头端取代基团,(2) 鞘磷脂的基本结构 以鞘胺醇为基本骨架 C2-NH2与脂肪酸脱水相连 C1-OH与磷酸取代基相连(最常见的取代基为胆碱),(4) 磷脂的功能 甘油磷脂：生物膜的主要结构成分。 鞘磷脂：

6、神经组织膜结构。,(三) 糖脂 是指分子中含有糖基的脂类，主要包括鞘糖脂和甘油糖脂。 鞘糖脂普遍存在于各种细胞膜外侧，其中在突触膜及肝细胞膜含量最丰富。 甘油糖脂主要存在于植物的叶绿体内膜。,(四) 胆固醇及类固醇化合物 1. 结构 (1) 胆固醇的结构 胆固醇(cholesterol)为环戊烷多氢菲衍生物，属类固醇(steroids)化合物。,胆固醇酯,2. 功能 构成细胞膜，具有调节膜流动性的作用。 转变成其他物质。,睾酮 雌二醇,脂质的构成,X = 胆碱 乙醇胺 丝氨酸 肌醇,脂肪酸,鞘磷脂,磷脂,(一) 前列腺素（PG） 1. 结构 以前列腺酸为基本骨架，含有一个五碳环和两条侧链(R1

7、、R2)。 PGA、B、C、I等九大类 各大类下又分1、2、3等若干亚类,三、多不饱和脂肪酸衍生物 由二十碳多不饱和脂肪酸（花生四烯酸）衍生而成，包括前列腺素、血栓（噁）烷和白三烯。,2. 功能 PGE2能促进血管扩张，增加毛细血管的通透性，引起红、肿、热、痛等炎症反应； PGE2、PGA2使动脉平滑肌舒张，因而有降血压的作用； PGE2、PGI2可抑制胃酸分泌，促进胃肠蠕动； PGF2主要促进卵泡中和子宫的平滑肌收缩，可加速排卵和分娩。,(二) 血栓噁烷（TX） 1. 结构 也有前列腺酸样骨架，但分子中的五碳环被含氧的噁烷取代。,血栓噁烷A2 (TXA2),2. 功能 TXA2是一种促凝血因

8、子及血管收缩剂，具有促进凝血及血栓形成的作用。 TXA2的作用可被PGI2所拮抗。,(三) 白三烯（LT） 1. 结构 不含前列腺酸样骨架的二十碳多不饱和脂肪酸衍生物。LT通常含有四个双键。,白三烯A4 (LTA4),2. 功能 LTC4、LTD4和LTE4的混合物组成慢反应物质。 LTB4能调节白细胞的功能，促进其游走与趋化。,The contents of TAG and cholesterol in some foods (for 100g food),第二节 脂质的消化、吸收 Digestion and absorption of lipids,脂质的消化与吸收,脂质的消化与吸收,部位

9、：小肠上段,三酰甘油,胰脂酶 辅脂酶,2 FFA 一酰甘油,乳化,微团,胆汁酸盐,磷脂,磷脂酶A2,胆固醇+FFA,溶血磷脂+FFA,消化产物,主要吸收部位：十二指肠下段和空肠上段,长链脂肪酸及一酰甘油,TG,胆固醇及游离脂肪酸,ChE（胆固醇酯）,淋巴管,血循环,乳糜微粒 (chylomicron, CM),+,载脂蛋白(apolipoprotein, apo) （B48、C、A、A）,溶血磷脂及游离脂肪酸,PL（磷脂）,肠黏膜细胞,第三节 三酰甘油的代谢 Metabolism of Triglyceride,一、三酰甘油的分解代谢,（一）脂肪动员 （fat mobilization） 储存

10、在脂肪组织中的脂肪被脂肪酶逐步水解后，以游离脂肪酸（free fatty acid, FFA）和甘油（glycerol）的形式，通过血液循环运输到其他组织被氧化利用的过程称为脂肪动员。,脂肪动员的关键酶：激素敏感性脂肪酶 （hormone sensitive lipase, HSL),脂解激素： 促进激素： 肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素，促肾上腺皮质激素（ACTH）及促甲状腺素（ TSH）,抗脂解激素： 抑制激素，胰岛素,（二）甘油的代谢,脂肪细胞和骨骼肌细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解.,（三）脂肪酸的分解代谢,除脑组织外，大多数组织均可在有氧条件下将脂肪酸彻

11、底氧化分解释放能量，以肝、肌肉最活跃。,1. 脂肪酸的活化,部位：胞液,图,2脂酰基向线粒体内转移 活化的脂酰CoA不能直接进入线粒体进行-氧化。,肉碱脂酰转移酶: 限速酶,Carnitine 肉碱 (4-trimethyl-amino-3-hydroxybutyrate),3. 脂肪酸的氧化,部位：线粒体基质,脂肪酸氧化产物的去向,脂肪酸活化在胞浆，-氧化在线粒体； 肉碱酯酰转移酶I是限速酶； 脱氢、加水、再脱氢及硫解共四步。 每次-氧化生成1分子比原来少2个碳原子 的脂酰CoA及1分子乙酰CoA。,脂肪酸-氧化小结,4. 脂肪酸氧化产生的能量,16C的软脂酸,8分子的乙酰CoA 108=8

12、0ATP 7分子的FADH2 1.57=10.5ATP 7分子的NADH+H+ 2.57=17.5 ATP,总共 108 ATP,去掉生成脂肪酰CoA时消耗2分子的ATP。 净生成：106个ATP,（1）不饱和脂肪酸的氧化分解,5. 脂肪酸的其它氧化形式,（2）丙酸的代谢,（2）脂肪酸的氧化,远离羧基端的甲基经脂肪酸氧化酶系作用生成二羧酸，而后从任何一侧进行氧化。,Bears go into a continuous state of dormancy for periods as long as seven months without arousal. The body temperatu

13、re maintains between 32 and 35C. Although the bear in this state expends about 6000 kcal/day, it does not eat, drink, urinate, or defecate. -Oxidation of fat yields sufficient energy for maintaining body temperature, for active synthesis of amino acids and proteins, and for other energy-requiring ac

14、tivities, such as membrane transport. Fat oxidation also releases large amounts of water, which replenishes water loss during breathing.,（四）酮体的生成和利用,酮体（ketone bodies）是脂肪酸在肝中氧化分解产生的中间产物，是肝脏向肝外组织输出能量的一种形式。包括： 乙酰乙酸（aceto acetic acid） -羟丁酸(-hydroxybutyric acid) 丙酮（acetone）,肝内生酮，肝外用,生成部位：肝细胞线粒体 原 料：乙酰CoA

15、 利 用：肝外组织 （心、肾、脑、骨骼肌等）,1. 酮体的生成,合酶,70%,30%,（1）乙酰乙酸的活化,2酮体的利用,（2）乙酰乙酰CoA硫解生成乙酰CoA, 酮体是脂肪酸在肝内正常的中间代谢 产物，是肝输出能源的一种形式。 酮体是脑组织的重要能源。长期饥饿、糖供应不足时，酮体可以代替葡萄糖成为脑组织主要能源。,3. 酮体生成的生理意义,饥饿或糖尿病病人,脂肪动员,肝内产生酮体量肝外利用酮体量,酮症酸中毒、酮尿症、酮血症,正常：0.030.5mmol/L,FFA,二、三酰甘油的合成代谢,（一）软脂酸的合成, 合成部位： 肝（主要） 、脂肪等组织, 合成原料： 乙酰CoA、ATP、HCO3、

16、 NADPH、Mn2+,乙酰CoA的来源： 糖代谢 (线粒体),NADPH的来源,磷酸戊糖途径（主要来源）,胞液中柠檬酸丙酮酸循环,脂肪酸合成,柠檬酸丙酮酸循环,1乙酰CoA的转运柠檬酸丙酮酸循环 （Citrate pyruvate cycle ）,1乙酰CoA的转运柠檬酸丙酮酸循环 （Citrate pyruvate cycle ）,2丙二酸单酰CoA的合成,辅基: 生物素,变构酶,乙酰CoA羧化酶 是脂肪酸合成的限速酶,变构激活剂:柠檬酸、异柠檬酸、 Mn2+ 变构抑制剂:长链脂肪酰CoA,变构调节：,酶活性的调节方式,共价修饰调节,乙酰CoA羧化酶 乙酰CoA羧化酶 P 去磷酸化(有活性

17、） 磷酸化(无活性）,蛋白激酶,磷蛋白磷酸酶,3软脂酸的合成,本质：丙二酸单酰CoA重复加成过程，每次延长2个碳原子。,合成场所：胞浆 酶： 脂肪酸合酶多酶复合体 酰基载体蛋白 （acyl carrier protein, ACP）,原料：1分子乙酰CoA 7分子丙二酸单酰CoA（乙酰基供体） 14分子(NADPH+H+),CoASH and ACP的结构,-脂酰基的载体,图7-8 软脂酸的生物合成,加氢,加氢,脱水,结合、转移、缩合,16C,软脂酸合成,丙二酸单酰CoA为乙酰基供体 NADPH为供氢体 消耗7分子ATP,（二）脂肪酸碳链的延长,（三）三酰甘油的合成,1. 合成部位：,2. 合

18、成原料：,3. 合成基本过程：,1. 一酰甘油途径,小肠黏膜细胞,2. 二酰甘油途径,肝细胞及脂肪细胞,脂肪细胞缺乏甘油激酶，不能直接利用甘油合成三脂酰甘油,三、三酰甘油代谢的调节,1. 激素调节,脂肪酸与甘油三脂合成,蛋白激酶A,乙酰CoA羧化酶,P,禁食，饥饿等,脂肪动员,酮体生成,脂肪酸-氧化,HSL,P,脂解激素,胰高血糖素,乙酰CoA羧化酶 脂肪酸合酶多酶复合体 ATP-柠檬酸裂解酶,脂肪酸合成 TG合成,糖分解，乙酰CoA等原料,脂肪酸进入脂肪组织,胰岛素,抗脂解激素,糖原分解,血糖升高,变构调节,共价修饰,血糖升高,糖原合酶,糖原合酶,有活性,无活性,糖原合成,2. 代谢物调节,

19、糖代谢 高糖,FFA ，TG,乙酰CoA 、柠檬酸、NADPH、ATP,乙酰CoA羧化酶,丙二酰CoA,脂肪合成,第四节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipids,油等。,一、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮化合物,结构：,常为花生四烯酸,X = 胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,功能： 含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,（一）甘油磷脂的合成,合成部位：内质网 合成原料：甘油、脂肪酸、磷酸盐、 胆碱、丝氨酸、ATP、CTP等,1. 磷脂酰胆碱及磷脂酰乙醇胺的合成,图7-10 乙醇胺、胆碱、CDP-乙醇胺和CDP-胆碱的

20、生成,图7-11磷脂酰乙醇胺和磷脂酰胆碱的合成,二酰甘油途径,二酰甘油,2. 磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸及磷脂酰甘油的合成,CDP-甘油二酯 合成途径,（二）甘油磷脂的分解,溶血磷脂1,二、 鞘脂质的代谢,N-脂酰鞘氨醇（又称神经酰胺，ceramide）,脂肪族（16C20C）氨基二元醇,神经组织、红细胞中神经鞘磷脂含量高,第五节 胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterol,Adrenal gland brain liver skeletal muscle 100mg/g 20mg/g 3mg/g 1mg/g,胆石中含有胆固醇，高胆固醇与动脉粥样硬化有关,一、胆固醇的生物合成

21、,30多步反应,乙酰CoA（肝线粒体） HMG-CoA 合酶 HMG-CoA HMG-CoA裂解酶 酮体,30碳多烯烃化合物（squalene）,胆固醇酯的生成,卵磷脂-胆固醇脂酰转移酶（LCAT）及脂酰-胆固醇脂酰转移酶（ACAT的作用,二、胆固醇的转化与排泄,类固醇激素 （ 肾上腺皮质激素，肾上腺） （雄激素、雌激素孕激素、性腺）,胆固醇,胆汁酸（肝）,维生素D3前体 （皮肤）,二、胆固醇生物合成的调节,限速酶：HMG-CoA还原酶,1. 变构调节：,变构抑制剂：MVA、胆固醇、7-羟胆固醇、 25-羟胆固醇等,（有活性）,（无活性）,3. 合成调节,胆固醇反馈抑制HMG-CoA还原酶的合

22、成，从而抑制肝胆固醇的合成。,胰岛素能诱导肝HMG-CoA还原酶生成，胆固醇的合成增加。 胰高血糖素及皮质醇则能抑制HMG-CoA还原酶的活性，合成也降低。 甲状腺素促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。,4. 膳食对胆固醇合成的影响 饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇 HMG CoA还原酶合成活性降低 乙酰CoAATPNADPH+H+ 摄取高糖、高饱和脂肪膳食 肝HMG CoA还原酶活性，胆固醇 的合成增加,The greatest part of the cholesterol of the body arises by biosynthesis (about 1g/day),whereas only a

23、bout 0.3g/day are provided by diet.,胆固醇代谢的调节作用- 生理医学奖，1985年 美国Texa大学健康科学中心：Michael SBrown（美国）和Joseph LGoldstein 主要工作： 细胞表面有富含胆固醇的LDL的受体 LDLR。 家族性高胆固醇血症与LDLR的减少有关。血中胆固醇增减，引起动脉粥样硬化（，） 胆固醇和脂肪酸代谢的机制和调节-生理医学奖，1964年 Konard Bloch（美国哈佛大学）和 Feoder Lgnen（德国慕尼黑细胞化学研究所） 主要工作： Lgnen发现活性乙酸，是胆固醇和脂肪的前体，也是许多代谢途径的共同物

24、质。 Bloch利用同位素标记乙酸的C合成羊毛固醇及转变成胆固醇；还发现胆固醇是胆酸和一种雌激素的前体。 胆固醇的组成及其与维生素的关系-化学奖， 1928年 文道斯(Adolf Windaus，18761959) （德国），胆固醇的组成及其与维生素的关系。,第六节 血脂与血浆脂蛋白的代谢 Metabolism of Lipoproteins,一、血脂,正常人血脂组成及含量,mmol/L mg/dl,总脂,400700（500）,三酰甘油,0.111.69（1.13）,10150（100）,总胆固醇,2.596.47（5.17）,100250（200）,1.815.17（3.75）,70200

25、（145）,游离胆固醇,1.031.81（1.42）,4070（55）,总磷脂,48.4480.73（64.58）,150250（200）,磷脂酰胆碱 （卵磷脂）,16.164.6（32.3）,50200（100）,16.142.0（22.6）,50130（70）,磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂）,4.813.0（6.4）,1535（20）,游离脂酸,520（15）,神经磷脂,胆固醇酯,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,*血浆脂蛋白,脂类 + 载脂蛋白 脂蛋白 （不溶于水） （溶于水）,（一）血浆脂蛋白的分类,1. 超速离心法,2. 电泳法,脂蛋白,脂蛋白两种分类方法的关系,1-球蛋白,-球蛋白,2-球蛋白,表7-4 血浆脂蛋白的种类、组成及一般特性,（二）血浆脂蛋白的组成与结构,1.血浆脂蛋白的组成特点,（2）载脂蛋白,apo B,(PL),CM及VLDL:三脂酰甘油为内核；LDL及HDL: 胆固醇酯为内核,2. 结构,三、血浆脂蛋白的代谢,CM代谢迅速，半寿期515分钟. 空腹1214