1、第11章 脂质代谢,Metabolism of Lipids,1 脂质的分类、组成及生理功能 2 脂肪的分解代谢 3 脂肪的合成代谢 4 其它脂质的代谢,脂质(lipids)是脂肪和类脂的总称。不溶于水而溶于非极性有机溶剂。,1 脂质的分类、组成及生理功能,化学本质：脂肪酸醇,酯类及其衍生物,储脂供能，提供必需脂肪酸，促脂溶性维生素吸收，热垫、 保护垫作用， 构成血浆脂蛋白，维持生物膜的结构和功能， 胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸。,依照化学组成分类,Simple lipid Compound lipid Derived lipid,Simple lipid 醇+ FA,TG(甘油三
2、酯) Glycerol FA Wax (蜡) 一元醇FA,2. Compound lipid醇+ FA+非脂成分,磷脂磷酸/含氮碱基 糖脂糖,一、*甘油三酯 (triglyceride, TG),1、脂肪酸的种类：1）根据烃链长短：短链FA 47C中链FA 818C长链FA 20C2）根据烃链的饱和度饱和脂肪酸：软脂酸（16C）；硬脂酸（18C）,*脂肪酸（Fatty acid, FA）,1）动物脂肪酸结构简单，多为线性，双键数目14个。 2）细菌脂肪酸多为饱和脂肪酸，多于一个双键的极少，有分支或环状结构。 3）植物脂肪酸丰富多样，不饱和脂肪酸较饱和脂肪酸丰富。双键数目一般3。 4）天然脂肪酸
3、多为偶数碳原子（4C36C）；奇数C的脂肪酸多在海洋生物中存在。 5）天然不饱和脂肪酸多为顺式构型。,2、天然脂肪酸的特点,用途链长 食品 化工 C8C10 麦琪淋 肥皂、去污剂、化妆品 C12C14 甜食、乳脂 去污剂、洗涤剂、化妆品 C16 松酥油 肥皂、蜡烛、润滑油 C18:0 甜食 化妆品、药品、蜡烛 18:16C 去污剂、聚酯、化妆品、药品 18:19C 麦琪淋、煎炸油、色拉油 肥皂、去污剂、包埋剂、增塑剂化妆品、药品、聚酯 18:29,12C 色拉油 、麦琪淋 包埋剂、干燥剂 18:39,12,15C 色拉油 、麦琪淋 清漆、包埋剂、油毡、干燥剂、润滑油、增塑剂、包埋剂 22:11
4、2C 聚酯、化妆品、化妆品、润滑油 增塑剂、表面活性剂、去污剂、药品,植物脂肪酸的用途,了解,生活中含反式脂肪酸的食物,注：精炼油及烹调油加热温度过高时，部分顺式脂肪酸会转变为反式脂肪酸。,心血管疾病 糖尿病 老年痴呆,研究显示如果每天摄入反式脂肪5克，心脏病的发病几率会增加25%。而在美国每人每年的摄入量是2.1公斤。,2003年 丹麦首先立法禁止销售反式脂肪含量超过2%的食材。天然反式脂肪则不受法例影响。,2006年10月30日美国纽约市就此问题召开了听证会，该市健康委员会最后决议，2008年7月1日起，该市餐厅的每份食物中使用的人造反式脂肪不得超过0.5g。,2008年1月，加拿大卡尔加
5、里市决议，在餐厅与速食店使用的油脂中，反式脂肪含量不可超过2%。,2008年4月，瑞士追随丹麦立法对反式脂肪食品进行限制销售。,2008年7月美国加州州长阿诺施瓦辛格签署法案，禁止在该州餐厅中使用反式脂肪，该法案将于2010年正式生效。,3、不饱和脂肪酸的命名 ：习惯名、系统名、简写符号 编码体系 从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 例: 油酸 181 9C,或n编码体系从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,鱼油中的EPA和DHA,EPA和DHA 这两种脂肪酸都是多不饱和脂肪酸。 近年来它们之所以引起人们重视是因为发现居住在北极圈内的爱斯基摩人的膳食虽然以鱼、
6、肉为主，脂肪、能量和胆固醇摄入量都很高，但冠心病、糖尿病的发生率和死亡率都远低于其它地区的人群。经研究发现，鱼油中富含EPA和DHA，它们有降低胆固醇，增加高密度脂蛋白的作用，而高密度脂蛋白是一种能移去血管壁上积存的胆固醇，疏通血管的物质。它们还有抑制血小板聚集、降低血黏度和扩张血管等作用。动物实验还发现DHA可促进脑的发育，据此推测对儿童的生长发育很可能也有好处。有些植物油中含量丰富的亚麻酸在体内可以转变成EPA和DHA ，与深海鱼油所含的EPA和DHA有同样的生物效用。,自身合成：多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸，以脂肪形式储存。 食物供给：包括各种脂肪酸,特别是一些不饱和脂肪酸。,必需脂肪
7、酸（essential fatty acid）：是人体不能合成，需从食物摄取的多不饱和脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸（？）。,高等动物不能合成18C以上的PUFA，但它们含有 4、 5、 6、 9脱氢酶，可将从食物中摄取的LA、ALA/GLA转化为己需,二、磷脂和鞘脂,组成：甘油、脂肪酸、磷脂、含氮化合物,结构：,含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X = H、胆碱、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇等,（一）甘油磷脂,polar head,X = H时，为磷脂酸（Phosphatidic acid），少量存在于大多数生物体内，是甘油磷脂生物合成的重要中间物。 其它详见书P
8、128页表5-2,鞘磷脂是含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。,（二）鞘脂 (sphingolipids),不含甘油成分,鞘氨醇,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘磷脂、鞘糖酯,polar head,了解,三、 萜（Terpene） and 类固醇（steroid）,不含FA 活性物质,萜类及类固醇不含脂肪酸，属不皂化的脂质。,Terpene,两或多个异戊二烯(isoprene)连接而成C原子数10， 一般为5的倍数 单萜 10 倍半萜 15 二萜 20 三萜 30 四萜 40 belta-胡萝卜素 多聚萜类 几千个异戊二烯 橡胶,植物中含量多,异戊二烯,了解,脂溶性维生素 A、
9、D、E、K 多种光合色素（胡萝卜素、番茄红素） 辅酶Q 以上均含有异戊二烯,共同结构：环戊烷多氢菲,Steroid（类固醇）,structural lipids present in the membranes of most eukaryotic cells,*又称类甾醇、甾族化合物。 *类固醇包括固醇（如胆固醇、羊毛固醇、谷甾醇、豆甾醇、麦角甾醇），胆汁酸和胆汁醇，类固醇激素（如肾上腺皮质激素、雄激素、雌激素），昆虫的蜕皮激素，以及蟾蜍毒等。此外还有人工合成的类固醇药物如抗炎剂（氢化泼尼松、地塞米松）。 *类固醇化合物不含结合的脂肪酸，是非皂化性脂质；这类化合物属于类异戊二烯物质，是由三萜
10、环化再经分子内部重组和化学修饰而生成的。,*动物胆固醇(cholesterol) (27碳)P131图5-4,脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶,植物(29碳),酵母(28碳),*植物固醇,胆固醇的生理功能,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。,是血浆脂蛋白复合体中的组分；,膳食中胆固醇的来源 动物性食物 脑髓和内脏，禽卵蛋黄，鱼子和软体动物含胆固醇丰富,胆固醇是生理必需，但过多会引起疾病，如动脉粥样硬化、冠心病。,四、血 脂,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肪酸。,来源： 外源性从食物中摄取
11、内源性肝、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血,血浆脂蛋白的分类、组成及结构,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。,LDL,VLDL,HDL,+ IDL,(载脂蛋白),五种密度脂蛋白需牢记！,注：未酯化的脂肪酸仅与血浆中的血清清蛋白和其它蛋白质简单结合而被转运。,超速离心法,复合体中蛋白质含量愈高，复合体的密度愈大,血浆脂蛋白的组成及功能,IDL,不同的脂蛋白担负着不同的使命，但共同特点是使不溶性的脂质能维持在水溶液中。,血浆脂蛋白的结构,球状颗粒。 疏水核心：三酰甘油和胆固醇脂 外壳：极性脂（磷脂、游离胆固醇）与载脂蛋白,功 能：结合和转运脂质
12、,2 脂肪的分解代谢 Catabolism of Triglyceride,三酰甘油的消化、吸收和转运 甘油的分解代谢 脂肪酸的分解代谢,Triglycerides (三酰甘油/甘油三酯) are a highly concentrated store of energy 9 kcal/g vs 4 kcal/g for glycogen,部 位 ：主要在小肠上段,消化过程：,一、三酰甘油的消化、吸收和转运,脂肪的动员（Mobilization of triglycerides） ：储存在脂肪细胞中的脂肪(在激素的调节下)， 被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的
13、过程。,+10ATP,+2.5ATP,+5（4）ATP,二、甘油的分解代谢,降解部位：胞液 (肝、肾、肠) 1mol甘油彻底氧化产生的ATP摩尔数？,甘油激酶,ATP,ADP,甘油磷酸脱氢酶,NAD+,NADH+H +,甘油,甘油3磷酸,二羟丙酮磷酸,动物的脂肪细胞和骨骼肌组织中甘油磷酸激酶活性很低， 甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解。,+2.5（1.5）ATP,氨基酸,其它脂类,三、 脂肪酸的分解代谢,部 位：胞液、线粒体,（一）脂肪酸的活化脂酰 CoA 的生成（胞液）脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上,注意消耗了一个ATP分子中的2个
14、高能键！,产生了一个重要中间物：酰基腺苷酸！,（二）脂肪酸进入线粒体,转运载体：肉碱（L-羟-三甲氨基丁酸 carnitine） 参与的酶：肉碱脂酰转移酶：线粒体内膜外侧面肉碱脂酰转移酶：线粒体内膜内侧面肉碱脂酰移位酶：线粒体内膜内侧面,10C长链脂酰CoA进入线粒需要载体,长链脂酰CoA进入线粒体是脂肪酸氧化的限速步骤,FA的分解氧化是从羧基端-碳原子，碳链逐次断裂下一个2C单位,Knoop实验（1904年）用苯环标记末端的偶数或奇数脂肪酸饲喂狗，然后分析其尿中的代谢产物,（三）脂肪酸的氧化（ -oxidation）,氧化,氧化,水合,硫解,脂肪酸经一轮-氧化产生：1FADH2 1NADH+
15、H+ 1乙酰CoA,脂肪酸氧化途径,偶数碳饱和脂肪酸-氧化全部为乙酰CoA,脂酰CoA脱氢酶是黄素蛋白,对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：,软脂酸-氧化7 轮循环,1轮-氧化产生1个NADH+H+和1个FADH2,经电子呼吸链产生4个ATP,8分子乙酰CoA,例：软脂酸氧化能量计算 生成ATP 74 + 810 = 108净生成ATP 108 2 = 106,4,10,硬脂酸？,（四） 不饱和脂肪酸的氧化,1. MUFA的-氧化：如油酸 额外需要烯酰CoA异构酶，使顺式3双键转变为反式2双键。,2.PUFA的-氧化：如亚油酸除烯酰CoA异构酶外，还需2,4-二烯
16、酰辅酶A还原酶,（五）奇数碳脂肪酸的氧化,奇数碳脂肪酸,17C,(7个),(1个),-氧化,乙酰-CoA,丙酰-CoA,反刍动物、许多植物、海洋生物、石油酵母,D-甲基丙二酰-CoA,琥珀酰-CoA,L-甲基丙二酰-CoA,VB12辅酶,羧化酶,差向异构酶,变位酶,+,生物素,Plant peroxisomes（过氧化物酶体）and Glyoxysomes（乙醛酸循环体） use acetyl-CoA from -oxidation as a biosynthetic precursor (not a major energy source).,植物利用脂肪酸降解产物作为生物合成的前体,乙醛酸
17、循环,In animal cells even-number FAs: No !odd-number FAs: Yes !,2. In Plants: Yes ! (glyoxylate cycle),Can Acetyl-CoA produced by FA -oxidation be converted to glucose in animals ?,丙酰-CoA,琥珀酰-CoA,糖,（六）脂肪酸的其他氧化方式,氧化：氧化发生在碳原子上，以游离的脂肪酸为底物（不必活化），对降解支链FA （如哺乳动物中植烷酸降解） 、奇数FA、长链FA有重要作用，植物叶、种子，动物脑、肝,氧化：发生在12C
18、以下的FA氧化氧化发生于甲基端碳原子即碳原子上，形成、二羧酸，再从两端进行-氧化，降解速度快动物肝脏、植物细菌石油酵母降解烃或脂肪酸。,RCH2COOH,O2，NADPH+H+,单加氧酶 Fe2+，抗坏血酸,R-CH-COOH,OH,-,（L-羟脂肪酸）,脱氢酶,=,（-酮脂酸）,ATP，NAD+， 抗坏血酸,脱羧酶,RCOOH+CO2,（少一个C原子）,-氧化的可能反应历程,了解,Refsum disease: a genetic defect in phytanoyl-CoA hydroxylase, leading to very high blood levels of phytani
19、c acid and severe neurological problems including blindness and deafness.,（七） *酮体的生成和利用,酮体是肝内脂肪酸氧化不完全的产物：乙酰乙酸-羟丁酸 丙酮 三者总称为酮体（ketone body）,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,酮体的利用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） 乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）,肝脏中缺少利用酮体的酶，酮体在肝外组织重新转化为乙酰CoA,NAD+,NADH+H+,琥珀酰C
20、oA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,酮体的利用：,酮脂酰CoA转移酶 （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）,酮体中的丙酮去向：转变为丙酮酸（或甲酰基/乙酰基），丙酮酸可以氧化，也可异生成糖,*酮体生成的生理意义,正常情况下酮体是肝脏输出能源的一种形式。是某些组织（脑组织、心肌）能量代谢的重要燃料分子。 是长期饥饿情况下、脑、肌肉组织主要的供能物质。,酮体过量产生可造成酮血症、酮尿症。正常代谢时血尿酮体含量很少。在饥饿、糖尿病等异常情况下，酮体大量产生。当超过肝外组织所能利用的限度时，
21、血尿酮体含量升高。血中酮体堆积称“酮血症”（ketonemia）。由于乙酰乙酸和-羟丁酸降低血液pH，造成“酸中毒”（acidosis）。酮体随尿排出称“酮尿症”（ketonuria）。临床上把糖尿病患者血尿酮体的异常称为“酮症”（ketosis）。,思考题 脂类物质有何重要生理功用？ 何谓必需脂肪酸？ 脂肪酸氧化过程及乙酰CoA的作用。 硬脂酸被氧化成水和二氧化碳的过程生成ATP的数量。 试述脂肪在人体内能否转变为糖？为什么？ 人体脂肪酸能转变为糖吗？为什么？并解释为什么对糖摄入量不充分的人来说，在营养上吃奇数链脂肪酸要比吃偶数链脂肪酸更好些？ 何谓酮体？在何处生成？在何处氧化？有何意义? 饥饿时机体能量的主要来源是什么？,
