1、第9章,脂类代谢,Metabolism of Lipid,脂肪和类脂总称为脂类(lipids) 。,三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG)，也称为甘油三酯 (triglyceride, TG),胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid),定义:,分类:,脂类概述,类脂(lipoid),脂肪 (fat),甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglyceride),胆固醇酯,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、
2、肌醇、磷脂酰甘油等。,FA,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,脂肪酸 (fatty acids),简称脂酸,包括饱和脂酸(saturated fatty acid)和不饱和脂酸(unsaturated fatty acid)。 后者中多不饱和脂酸，机体自身不能合成，必须由食物提供，是动物不可缺少的营养素，故称为营养必需脂酸(essential fatty acid)，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。它们是前列腺素、血栓烷及白三烯等生理活性物质的前体。,编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。 或n编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。,系统命名法,脂酸的系统命名,标示脂酸的碳原子数即碳链长度和
3、双键的位置。,脂酸其碳链长度和饱和度,碳链长度10的脂酸称为短链脂酸 将碳链长度20的脂酸称为长链脂酸,脂酸的双键,饱和脂酸的碳链不含双键,饱和脂酸以乙酸(CH3-COOH)为基本结构，不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。,2.不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键,单不饱和脂酸(monounsaturated fatty acid),多不饱和脂酸(polyunsaturated fatty acid),哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,动物只能合成-9及-7系的多不饱和脂酸，不能合成-6及-3系多不饱和脂酸。,必需脂肪酸亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱
4、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。,亚油酸: 十八碳二烯酸(18:2, -6,9),-亚麻酸:十八碳三烯酸 (18:3, -3,6,9),花生四烯酸: 二十碳四烯酸, (20:4, -6,9,12,15),脂酸组成的种类决定甘油三酯的熔点，随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。,甘油三酯是甘油的脂酸酯,概述,第一节,一、脂类的分布,二、脂类的功能,条件 乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用； 酶的催化作用,部位 主要在小肠上段,三、脂类的消化,乳化,消化酶,甘油三酯,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇
5、酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),消化脂类的酶,脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸(6C10C)及短链脂酸(2C4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。,四、消化产物的吸收,十二指肠下段及空肠上段。,吸收部位,吸收方式,长链脂酸及2-甘油一酯,肠粘膜细胞（酯化成TG）,胆固醇及游离脂酸,肠粘膜细胞（酯化成CE）,溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞（酯化成PL）,甘油一酯途径,五、脂类代谢一览,甘油三酯,脂肪酸,甘油,氧化,脂肪动员,乙酰CoA,CO2,H2O,胆固醇,甘油一酯途径 甘油
6、二酯途径,酮体,脂酰CoA,脂肪酸,脂肪酸合成,+,甘油三酯代谢,第二节,定义 脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,一、甘油三酯的分解代谢,（一）脂肪动员,脂解激素,对抗脂解激素因子,关键酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),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。,抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程：,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,（二）甘油的
7、氧化,肝、肾、肠等组织,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,部位,（三）脂酸氧化,1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）,脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。,+CoA-SH,主要过程,2.脂酰CoA进入线粒体,3. 脂酰CoA通过-氧化降解,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,5,4、乙酰CoA彻底氧化,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
8、：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,以16碳软脂酸的氧化为例,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,106x30.5,9791,32x30.5,2840,不饱和脂酸的氧化,6、脂酸的其他氧化方式,过氧化酶体脂酸氧化,奇数碳原子脂酸的氧化丙酰CoA,5、脂肪酸氧化调节,肉碱脂酰基转移酶I是脂肪酸氧化分解关键酶,脂酸的、氧化,乙酰
9、乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketone bodies)。,血浆水平：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),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,（四）酮体代谢,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,1.酮体在肝细胞中生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体在肝外组织利用,琥珀酰CoA转硫酶 （
10、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,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-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,3.酮体生成的生理意义,酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是肌肉尤其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。,4. 酮体生成的调节,饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）,5. 酮体代谢异常,脂肪组织：以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成
11、脂肪。,二、甘油三酯的合成代谢,肝脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。,小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。,合成部位,甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 CM中的FFA（来自食物脂肪）,甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）,甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）,合成原料,合成基本过程,组 织：肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织 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）脂肪酸合成,NADPH的来源:,磷酸戊糖途径（主要来源）,胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应,乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+,2. 合成原料,乙酰
12、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,丙二酰CoA的合成,总反应式:,丙二酰CoA +ADP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. 乙酰CoA活化,HOOCCH2COSCoA,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的限速酶,4、软脂酸合成,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。,各种生物合
13、成脂酸的过程基本相似。,有7种酶蛋白（脂肪酰基转移酶、丙二酰CoA酰基转移酶、-酮脂肪酰合成酶、-酮脂肪酰还原酶、-羟脂酰基脱水酶、脂烯酰还原酶和硫酯酶），聚合在一起构成多酶体系。,软脂酸合成酶,大肠杆菌,7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶，由一个基因编码；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,高等动物,软脂酸合成的总反应:,CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA +14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH +7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP+,1. 脂酸碳链在内质网中的延长,5、脂酸碳链的延长,2. 脂酸碳链在线粒体中的延长,6
14、、不饱和脂酸的合成,7、脂酸合成的调节,（二）3-磷酸甘油合成,肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。,（三）甘油三酯合成,由葡萄糖代谢产生的磷酸二羟丙酮转化而来。,甘油二酯途径,三、激素对甘油三酯代谢的调节,1、胰岛素 2、胰高血糖素和肾上腺素 3、糖皮质激素,第三节 磷脂代谢,定义：含磷酸的脂类称磷酯。,甘油磷脂：由甘油构成的磷酯（体内含量最多） 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，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,含磷酸的脂类被称为磷脂,分类：,由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、
15、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,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 (phosphatidyl serine),心磷脂 (cardiolipin),由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的磷脂称为鞘磷酯,鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸相连形成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。,X磷脂胆碱 、磷脂乙醇胺、单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,（四）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中含量较高,磷脂在体内具有重要的生理功能,（一）磷脂是构成生物膜
16、的重要成分,卵磷脂存在于细胞膜中 心磷脂是线粒体膜的主要脂质,（二）磷脂酰肌醇是第二信使的前体,（三）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中,合成部位,合成原料及辅因子,一、甘油磷脂代谢,（一）甘油磷脂的合成,全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,3. 合成基本过程,磷脂酶 (phospholipase , PLA),（二）甘油磷脂分解,二、鞘磷酯的代谢,第四节 类固醇代谢,胆固醇(cholesterol)结构：,固醇共同结构： 环戊烷多氢菲,概述,动物胆固醇(27碳),胆固醇在体内含量及分布：,含量： 约140克,分布： 广泛分布于全身各组
17、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,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。,一、胆固醇合成,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,磷酸戊糖途径,乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体,（二）
18、合成原料,（三）合成基本过程,甲羟戊酸的合成,鲨烯的合成,胆固醇的合成,二、胆固醇酯化,三、胆固醇转化和排泄,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。,（一）胆固醇可转变为胆汁酸,（二）胆固醇可转化为类固醇激素,（三）胆固醇可转化为维生素D3的前体,限速酶HMG-CoA还原酶,酶的活性具有昼夜节律性 (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,四、胆固醇代谢调节,饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇。 摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，胆固醇的合成增加。,饥饿与饱食,胰
19、岛素及甲状腺素能诱导肝HMG-CoA还原酶的合成，从而增加胆固醇的合成。 胰高血糖素及皮质醇则能抑制HMG-CoA还原酶的活性，因而减少胆固醇的合成。 甲状腺素还促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。,激素,第五节,血脂和血浆脂蛋白,一、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酸。,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,定义：,来源：,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。,正常成人空腹血脂的组成及含量,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。,二、血浆脂蛋白,（一）血浆脂蛋白的分类
20、和命名,超速离心法：CM、VLDL、LDL、HDL,乳糜微粒 chylomicron ( CM),极低密度脂蛋白 very low density lipoprotein (VLDL),低密度脂蛋白 low density lipoprotein (LDL),高密度脂蛋白 high density lipoprotein (HDL),50-200 nm,28-70 nm,20-25 nm,8-11 nm,（二）血浆脂蛋白的组成,载脂蛋白(apolipoprotein, apo) 指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,apo A: A、A、A 、AV apo B: B100、B48 apo C: C、C
21、、C、C apo D apo E,载脂蛋白,定义：,种类（20多种）, 载脂蛋白可调节脂蛋白代谢关键酶活性：, 载脂蛋白可参与脂蛋白受体的识别：, 结合和转运脂质，稳定脂蛋白的结构,功能：,（三）血浆脂蛋白的结构,（四）血浆脂蛋白的功能,来源：,（五）血浆脂蛋白代谢,1、乳糜微粒,代谢：,运输外源性TG和胆固醇。,CM的生理功能：,来源：,+ apo B100、E,代谢：,肝细胞合成的TG 磷脂、胆固醇及其酯,以肝脏为主，小肠可合成少量。,2、极低密度脂蛋白,VLDL的生理功能：运输内源性TG和胆固醇。,内 源 性 VLDL 的 代 谢,来源：由VLDL转变而来。,代谢：,3、低密度脂蛋白,转
22、运肝合成的内源性胆固醇。,LDL的生理功能：,主要在肝合成；小肠亦可合成。,来源：,4、高密度脂蛋白,代谢：,主要是参与胆固醇的逆向转运(reverse cholesterol transport, RCT)，即将肝外组织细胞内的胆固醇，通过血循环转运到肝，在肝转化为肝汁酸后排出体外。 HDL是apo的储存库。,HDL的生理功能：,三、血脂测定,第六节,脂类代谢紊乱,血脂高于参考值上限。,诊断标准：,（一）高脂蛋白血症(hyperlipoproteinemia), 按脂蛋白及血脂改变分六型, 按病因分：,分类：,原发性(病因不明) 继发性(继发于其他疾病),（二）动脉粥样硬化,动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）指一类动脉壁的退行性病理变化，是心脑血管疾病的病理基础，发病机理十分复杂。,1. LDL和VLDL具有致AS作用,2. HDL具有抗AS作用,（三）肥胖,小结,甘油三酯和类酯的概念 必需脂肪酸 脂肪的动员 脂肪酸的分解，b-氧化的基本过程；生成ATP的计算 酮体的定义、酮体代谢的基本过程、生理意义 脂肪酸合成原料 胆固醇合成的原料和关键酶，在体内的转变。 血脂的概念，血浆脂蛋白的种类、结构和功能。,
