1、生物化学,脂类代谢,张广献,2/80,主要内容,脂类化学 脂类的分布和生理功能 脂类的消化和吸收 血脂 甘油三酯的中间代谢 类脂的代谢 之类代谢紊乱,3/80,目的要求,掌握 血浆脂蛋白的分类、组成及功能；甘油三酯的分解代谢；酮体的生成和利用；胆固醇的转化理解 脂肪酸-氧化和脂肪酸合成的过程、磷脂的代谢了解血浆脂蛋白的代谢、脂类代谢紊乱,4/80,脂类化学,5/80,脂类,概念： 是脂肪和类脂的总称 是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。,6/80,脂类,脂肪,类脂,磷脂,糖脂,类固醇：胆固醇、 胆固醇酯、粪固醇,甘油磷脂,鞘磷脂,磷脂酰胆碱（卵磷脂）,磷脂酰乙醇胺（脑磷
2、脂）,二磷脂酰甘油（心磷脂）,：又称三脂肪酸甘油酯或甘油三酯,分类：,脂类,7/80,脂类,脂类的结构 脂肪（甘油三酯） 甘油 脂肪酸,8/80,脂类,脂类的结构 类脂-磷脂（甘油、脂肪酸、磷酸、取代基团）,X:水、胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、磷脂酰甘油、肌醇等,9/80,脂类,脂类的结构 类脂-胆固醇（酯）,10/80,脂类的分布和生理功能,11/80,脂类的分布,脂肪 主要分布在皮下、腹腔大网膜、肠系膜、内脏周围等脂肪组织中。这些储存脂肪的部位称为脂库（动态平衡的可变脂） 类脂（Steroids） 是构成各种生物膜的基本成分，约占体重的5%左右（基本脂/固定脂）,人体脂肪分布图 （绿色为体
3、表脂肪; 黄色为体内脂肪; 红色为肌肉）,12/80,脂类的生理功能,脂肪 主要是储能和供能。1g脂肪彻底氧化产生37.7KJ能量。脂肪是一种氧化供能多，所占体积小的理想供能物质和储能物质 脂肪不易导热，皮下脂肪保持体温。保护、固定内脏、减少器官间的摩擦、缓冲机械性冲击的作用。 脂肪是脂溶性维生素的溶剂，脂溶性维生素A、D、E、K和胡萝卜素等必须溶解在脂肪中与脂肪一同吸收、运输、和储存。 提供必需脂肪酸（亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）,13/80,类脂(steroids) 主要是磷脂和胆固醇，是构成细胞膜、线粒体膜、核膜、神经髓鞘等各种生物膜的重要组成成分 磷脂中不饱和脂肪酸有利于膜的流动性，饱
4、和脂肪酸和胆固醇有利于膜的坚固性 胆固醇在体内可转化成胆汁酸盐、7-脱氢胆固醇、类固醇激素等,脂类的生理功能,14/80,脂类的消化和吸收,15/80,脂类的消化和吸收,胆汁酸盐的乳化作用,16/80,脂类的消化,参与脂类消化的主要酶类,17/80,18/80,脂肪在小肠内消化和吸收的主要方式,19/80,脂肪代谢概要,20/80,血脂,21/80,血脂的组成与含量,血浆中的脂类统称为血脂。 总 脂 400700mg/dl (5 g/L) 甘油三酯 10150mg/dl (0.11 1.69 mmol/L) 总 磷 脂 150250mg/dl (48.44 80.73 mmol/L) 总胆固醇
5、 100250mg/dl (2.59 6.47 mmol/L) 游离脂酸 520mg/dl (0.195 0.805 mmol/L) 血脂的含量受饮食、种族、性别、年龄、生理状态及激素水平等多因素影响,22/80,血脂的来源和去路,血浆中脂类的含量受许多因素的影响，但正常人的血脂含量在4.07.0g/L波动。因为血脂的来源和去路维持着动态平衡,23/80,血浆脂蛋白（Lipoprotein）,血脂是与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。 血浆脂蛋白分类与命名 电泳法：由于各类脂蛋白的蛋白质不同、表面电荷不同、颗粒大小差异，故在电场中的迁移率也不同,24/80,血浆
6、脂蛋白分类与命名,超速离心法：各类脂蛋白中脂类及蛋白质的含量不同，因而密度也就各不同 乳糜微粒（chylomicron, CM）; 极低密度脂蛋白（VLDL）；低密度脂蛋白（LDL）；高密度脂蛋白（HDL）,25/80,血浆脂蛋白的组成及功能,血浆脂蛋白颗粒中的脂类 甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯 载脂蛋白（apolipoprotein，apo） 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白 主要功能是结合及转运脂质。,26/80,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。,血浆脂蛋白的结构特点,2
7、7/80,血浆脂蛋白的代谢及功能,乳糜微粒（Chylomicron, CM）： 形成及组成：在小肠粘膜细胞中形成。含甘油三酯80%95%，其他还有磷脂、胆固醇、载脂蛋白(apoA, C, B48, E) 功能：CM是运输外源性甘油三酯的主要形式(influx) CM在血浆中代谢迅速（30min）饭后1214小时血浆中不再含有CM。,28/80,29/80,CM代谢,(脂蛋白脂酶),30/80,血浆脂蛋白的代谢及功能,极低密度脂蛋白（VLDL）： 形成及组成：由肝脏形成的。含甘油三酯（由糖、食物及脂肪动员产生的脂肪酸转化来）50%70%。其他含磷脂、胆固醇、载脂蛋白（apoB100，E） 功能：
8、VLDL是运输内源性甘油三酯的主要形式（efflux）,31/80,HTGL,内源性VLDL的代谢,32/80,血浆脂蛋白的代谢及功能,低密度脂蛋白（LDL）： 形成：LDL是在血浆中由VLDL转变来的。是正常人空腹时主要的血浆脂蛋白 组成：LDL主要含胆固醇，占其总量的50%，其中2/3左右为胆固醇酯(CE)。它几乎仅含有apoB100的脂蛋白 功能：转运肝合成的内源性胆固醇（efflux） 紊乱：心血管疾病相关,33/80,ACAT：脂酰CoA-胆固醇酰基转移酶,LDL受体代谢途径,34/80,LDL非受体代谢途径,血浆LDL还可被修饰，修饰的LDL如氧化修饰LDL (ox-LDL)可被清
9、除细胞如单核吞噬细胞系统中的单核-巨噬细胞、内皮、平滑肌和肝细胞清除。这些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（SRA） 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,35/80,LDL的非受体代谢途径,36/80,血浆脂蛋白的代谢及功能,高密度脂蛋白（HDL）： 形成及组成：主要在肝脏合成，其次在小肠亦可合成。主要由磷脂、胆固醇和载脂蛋白(apoA, C, E)等组成。 功能：HDL能将肝外组织中的胆固醇逆向转运到肝脏，经肝脏的代谢转化后排出体外，阻止胆固醇在动脉壁等组织的沉积，有防止动脉粥
10、样硬化的作用（influx）,37/80,LCAT：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶; CETP：胆固醇酯转运蛋白,HDL的代谢,38/80,丹吉尔病（TD）,是一种胆固醇转化的遗传障碍疾病，它由弗吉尼亚海岸丹吉尔孤岛而得名 。 TD是由9q31染色体上ABC1（ATP binding carrier，束缚ATP的盒）的基因突变所致，ABC1编码一种帮助细胞摆脱过量胆固醇的蛋白质，由血中的HDL微粒接纳过量的胆固醇并把它携带至肝脏，经肝脏加工胆固醇被整个身体细胞备用，患有TD病的个体不能从细胞中消除胆固醇，导致在扁桃体和起它器官中类积,39/80,血 浆 脂 蛋 白 代 谢 总 图,40/80,血浆脂蛋
11、白的组成特点,41/80,血浆脂蛋白的代谢及功能,42/80,甘油三酯的中间代谢,43/80,甘油三酯代谢概况,外源性TG,内源性TG,44/80,甘油三酯的分解代谢,脂肪动员 脂肪酸的-氧化 脂肪酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用,45/80,甘油三酯的分解代谢,脂肪动员 储存在脂肪细胞中的甘油三酯，水解为脂肪酸及甘油释放入血，以供给全身各组织氧化利用的过程，称为脂肪动员 脂肪酸与清蛋白结合成脂肪酸-清蛋白复合体运输；甘油溶于水 催化甘油三酯水解的酶统称为脂肪酶 甘油三酯脂肪酶是脂肪分解的限速酶。其活性受多种激素的调节，又称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶（HSL）,46/80,脂肪动员反应,甘油
12、三酯脂肪酶 甘油二酯脂肪酶 甘油三酯 甘油二酯 甘油一酯H2O FFA H2O FFA 甘油一酯脂肪酶 甘油一酯 甘油H2O FFA,47/80,脂肪动员,肝细胞 心细胞,48/80,脂肪动员的激素调节 脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素 抗脂解激素：胰岛素,甘油三酯的分解代谢,49/80,脂肪动员产物的去向,甘油 甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生脂肪酸 主要由脑外组织摄取，氧化利用,50/80,脂肪酸的-氧化,定义： 脂肪酸先活化成脂酰CoA，而后进入线粒体逐步氧化降解成乙酰CoA，在通过TAC彻底氧化成CO2和H2O并释放大量能量。由
13、于氧化是从脂酰基的碳原子开始，所以称-氧化。 部位： 肝及肌肉最活跃,51/80,脂肪酸的-氧化,步骤：脂酸的活化脂酰CoA的生成脂酰CoA进入线粒体脂酸的-氧化脂酸氧化的能量生成,52/80,脂肪酸的-氧化,脂酸的活化脂酰CoA的生成 在胞液中进行反应不可逆 消耗2个ATP,53/80,脂肪酸的-氧化,脂酰CoA进入线粒体-肉碱（carnitine）,-氧化限速酶,54/80,脂肪酸的-氧化过程,脱氢：脂酰CoA脱氢酶 (FAD+ FADH2) 加水：烯脂酰CoA水化酶 脱氢：-羟脂酰CoA脱氢酶 (NADH+H+) 硫解： -酮脂酰CoA硫解酶生成1分子乙酰CoA和比原来少2个碳原子的脂酰
14、CoA,55/80,脂肪酸的-氧化过程,56/80,脂肪酸-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。,能量的产生,57/80,脂肪酸的氧化,软脂酸的彻底氧化72+73+812-2 =129 1分子软脂酸氧化共生成129分子ATP,58/80,脂肪酸的其他氧化,脂肪酸的-氧化 羟化酶催化端的甲基氧化成-羟脂酸，氧化成二羧酸再进行-氧化，最后的琥珀酸 TAC 脂肪酸的-氧化 (-羟脂酶) 奇数脂肪酸的氧化不饱和脂肪酸的氧化(反脂酰CoA异构酶),59/80,酮 体 Ketone Body,60/80,酮体的生成和利用,酮体：是乙酰乙酸
15、、 -羟丁酸、丙酮三种物质的总称，是脂肪酸在肝脏氧化分解时形成的特有中间代谢物 酮体的生成（肝脏） 原料：乙酰CoA（主要来自脂酸的-氧化） 关键酶： -羟-甲基戊二酰CoA 合成酶（HMG-CoA合成酶）,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA裂解酶,酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,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
16、）,肝外组织利用 (肝中缺乏利用的酶),丙酮不能被利用,含量很少主要有尿排出,过高时还可由肺排出,63/80,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,2乙酰CoA,酮体的生成和利用的总示意图,64/80,酮体的代谢,65/80,酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源物质的一种形式，长期饥饿时为脑、心、肾和肌肉供能 正常血酮体含量为0.050.85mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，生成酮体超过肝外利用能力时，导致血中酮体升高-酮血症/酮尿症。 当血中酮体过高时易使血液pH值下降，导致酸中毒。酮症酸中毒
17、是一种临床常见的代谢性酸中毒，治疗时除对症给碱性药物外，还应纠正糖代谢紊乱，减少脂肪动员和酮体生成,66/80,TAC,67/80,甘油三酯（TG）的合成,68/80,甘油三酯的合成代谢,脂肪酸的合成（软脂酸） 部位 ：肝和脂肪组织的胞液中合成，肝脏是人体合成脂肪酸的最活跃的部位 原料：乙酰CoA、CO2、NADPH、 ATP 线粒体内糖分解产生的乙酰CoA必须通过特殊的转运系统进入胞液才能作为合成脂肪酸的原料,69/80,乙酰CoA转运：柠檬酸-丙酮酸循环,70/80,乙酰CoA活化,乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶,71/80,脂肪酸合成酶系,边缘巯基,中心巯基,72/80,73/80
18、,74/80,脂肪酸碳链的加长,75/80,76/80,甘油三酯的合成代谢,合成部位：肝、脂肪组织及小肠。 合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。 合成基本过程： 甘油一酯途径：小肠粘膜细胞吸收的甘油一酯及脂酸 甘油二酯途径：糖代谢产物为原料,77/80,甘油一酯途径,78/80,甘油二酯途径,肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯 磷酸甘油的合成,79/80,80/80,甘油三酯的合成,多不饱和脂肪酸的重要衍生物前列腺素、血栓素和白三烯 合成 生理功能 激素对甘油三脂代谢的调节 胰岛素 肾上腺素和胰高血糖素,81/80,类脂的代谢 磷脂、糖脂、类固醇,82/80,甘油磷脂
19、的代谢,甘油磷脂是人体内含量最多的磷脂，主要包括卵磷脂和脑磷脂 甘油磷脂的分解代谢 主要酶；磷脂酶A1、A2、C、D。分别作用于磷脂分子内部特定酯键，产生不同产物 最终水解为甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱,83/80,磷脂酶 (phospholipase , PLA),甘油磷脂的分解,84/80,磷脂酰胆碱（卵磷脂）的结构,85/80,甘油磷脂的特点,甘油磷脂第2位脂酸通常是花生四烯酸。 甘油磷脂是极性最强的脂类；是一种两性化合物。 甘油磷脂的功能： 构成生物膜脂质双分子层； 作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。,86/80,甘油磷脂的分类,87/80,甘油磷脂的代谢,甘油磷脂的合成代谢 合成部
20、位：内质网 （肝、肾及小肠最活跃） 合成原料：脂肪酸、甘油、胆碱或乙醇胺 脂肪酸和甘油主要是由糖转变而来 胆碱或乙醇胺有食物提供或丝氨酸转化 合成基本过程 甘油二酯合成途径 CDP-甘油二酯合成途径,88/80,甘油二脂合成途径：卵磷脂和脑磷脂合成,89/80,CDP-甘油二脂合成途径：,磷脂酰丝氨酸 磷脂酰肌醇 心磷脂合成,90/80,脂肪肝,肝脏是合成脂肪最活跃器官，合成后主要靠VLDL运出利用。脂肪在肝脏中过量存积的现象称脂肪肝 脂肪肝诱因 肝脏脂肪合成过多(脂肪或糖摄入过多) VLDL合成障碍(甘油三酯、磷脂和载脂蛋白) 卵磷脂、胆碱、Ser、Met、B12及CTP都可促进磷脂合成,9
21、1/80,鞘磷脂代谢,人体内主要是神经鞘磷脂，由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂胆碱组成（不含甘油） 神经鞘磷脂合成 内质网（脑）以脂酰CoA和Ser为原料 神经鞘磷脂分解 溶酶体中神经鞘磷脂酶,92/80,胆固醇Cholesterol代谢,胆固醇是生物膜和神经髓鞘的重要组成成分，也是胆汁酸和类固醇激素的前体，人体内胆固醇主要有自身合成。 胆固醇合成 部位：肝脏合成(7080%), 其次小肠(10%) 亚细胞部位：胞液和内质网(ER) 原料：乙酰CoA、NADPH供氢、ATP供能。原料主要由糖的分解代谢提供。,93/80,胆固醇（cholesterol）,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1
22、0,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,D,环戊烷 多氢菲,14,94/80,Cholesterol Synthesis, Transport and Excretion,合成过程（概括为3个阶段） 甲羟戊酸（Mevalonate）合成,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA HSCoA,HMG-CoA合成酶,HMG-CoA,HMG-CoA,HMG-CoA还原酶,甲羟戊酸(MVA),裂解酶,酮体,NADP+ + HSCoA NADPH+H+,95/80,Cholesterol Synthesis, Transport and Exc
23、retion,合成过程 鲨烯Squalene合成 胆固醇合成 胆固醇合成调节,96/80,Cholesterol Synthesis, Transport and Excretion,胆固醇的酯化(Esterification) 游离胆固醇活性代谢形式 胆固醇酯储存或运输形式 细胞内：脂酰CoA胆固醇酯酰转移酶（ACAT） 血浆内：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶（LCAT）,97/80,Cholesterol Synthesis, Transport and Excretion,细胞内胆固醇酯化,98/80,Cholesterol Synthesis, Transport and Excretion,
24、血浆内胆固醇酯化,99/80,胆固醇代谢,100/80,胆固醇的转化,101/80,胆固醇的转化,转变为胆汁酸 初级胆汁酸：在肝脏由胆固醇直接转变生成的胆汁酸。包括游离型和结合型。胆汁酸合成的限速酶是7-羟化酶。 次级胆汁酸：初级胆汁酸经胆道系统排入肠道，在肠道细菌作用下的产物。,102/80,转变成类固醇激素,103/80,转变为维生素,胆固醇,7-脱氢胆固醇,胆骨化醇（VitD3）,1,25-(OH)2 D3,肝肾,脱氢 (肝、肠粘膜),UV,羟化酶,（储存于皮下）,（25-羟化酶）,（1-羟化酶）,104/80,胆固醇代谢,胆固醇排泄（胆汁酸循环）,105/80,胆固醇的来源与去路简图,
25、肝脏,106/80,类脂代谢紊乱 高脂血症、动脉粥样硬化、肥胖症,107/80,脂类代谢紊乱,高脂血症 空腹血脂浓度高于正常称为高脂血症。指胆固醇及甘油三酯的含量单独超过正常上限，或者二者同时超过正常上限的异常状态，称为高脂血症 成人空腹血浆甘油三酯（2.26mmol/L）胆 固 醇（6.21mmol/L）儿童空腹血浆胆 固 醇（4.14mmol/L）高脂血症的分型；分为6型,108/80,高脂蛋白血症分型,109/80,茶：含有咖啡碱与茶多酚，有提神、强心、利尿、消腻和降脂之功能。经常饮茶，可以防止人体内胆固醇的升高,脂类代谢紊乱,110/80,大蒜：能减少肝脏合成胆固醇。每天只需吃3瓣大蒜
26、，便可有效降低有害的胆固醇，使有益胆固醇升高，使心脏病的发病率减少50%,脂类代谢紊乱,111/80,脂类代谢紊乱,动脉粥样硬化（atherosclerosis, AS） VLDL and LDL or HDL 肥胖症,112/80,名词解释 血脂 血浆脂蛋白（lipoprotein） 载脂蛋白（apolipoprotein） 脂肪动员 酮体（ketone body） 脂肪酸-氧化,复习与思考,113/80,简述 血脂的来源和去路 血浆脂蛋白结构特点、分类、功能及代谢 酮体及其生理意义 脂肪肝及其形成原因 胆固醇的转化 胆固醇合成与糖代谢的关系 脂肪合成与糖代谢的关系,复习与思考,114/80,E-mail : Cell phone : 13570212885,Thank you,
