1、第 四 章,脂 类 代 谢,Metabolism of Lipid,脂 类 概 述,脂肪和类脂总称为脂类(lipid),脂肪 (fat)： 三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯 (triglyceride, TG),类脂(lipoid)： 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂 (sphingolipids),分类,定义,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X = 胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘
2、油、 肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三脂,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,甘油,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，多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。,食物供给 包括各种脂肪酸，其中一些不饱和脂肪酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。,* 必需脂肪酸亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂肪酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂肪酸。,第 一 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、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；
3、 酶的催化作用,部 位 主要在小肠上段,消化过程及相应的酶,甘油三酯,产 物,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷 脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),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（610C）及短链脂酸（24C）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。,脂类的吸收,部 位 十二指肠下段及空肠上段,方式,中链及短链脂酸 构成的甘油三酯,乳化,吸收,脂肪酶,甘油 + FFA,门静脉,血循环,肠粘膜细胞,脂蛋白的分类、组成及功能,分 类,电泳法,血
4、脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。,脂类的转运,甘油三酯的消化与吸收,第 二 节 甘油三酯的代谢Metabolism of Triglyceride,（一） 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，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),一、甘油三酯的分解代谢,三酯酰甘油水解,甘油二酯（DG）,甘油一酯,甘 油,甘油转化,甘 油,3-磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,（二）饱和脂肪酸的-氧化,脂酸的活化 脂酰 Co
5、A 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,+ CoA-SH,关键酶,2. 脂酰CoA进入线粒体,3. 脂酸的氧化,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,目 录,5,目 录,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碳软脂酸的氧化为例,7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分
6、子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算： 生成ATP 812 + 73 + 72 = 131净生成ATP 131 2 = 129,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,1. 不饱和脂肪酸的氧化,（三）脂肪酸的其他氧化方式,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差向酶,烯脂酰CoA水化酶,长链脂酸(C20、C22),（过氧化酶体）,脂肪酸氧化酶
7、 （FAD为辅酶）,较短链脂肪酸,（线粒体）,氧化,2. 偶数长链脂肪酸氧化,3. 奇数碳原子脂肪酸的氧化,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,TCA,植物、海洋生物、微生物体内存在奇数碳原子脂肪酸。,4. 脂肪酸的-氧化,在植物的种子和叶子及动物的脑、肝等组织中发现，仅游离脂肪酸作为底物反应。反应途径可能是：长链脂肪酸直接羟化产生羟脂肪酸，再经氧化脱羧，生成CO2和一个少一个碳原子的脂肪酸。脂肪酸的-氧化机制如下：,RCH2COOH,RCOOH+CO2,脂肪酸氧化的可能途径,RCH2CH2COOH,RCH2COOH （少一
8、个碳的脂肪酸）,RCH2CH2OH （少一个碳的脂肪醇）,H2O2脂肪酸氧化的可能途径,5. 脂肪酸的-氧化,脂肪酸的-氧化是动物体内12碳以下的脂肪酸氧化降解的主要方式，降解氧化时从远离羧基端的碳原子开始，形成,二羧酸，称为-氧化。,6. 乙酰辅酶A的去路,（1）进入三羧酸循环彻底氧化生成CO2和H2O。（2）作为合成脂肪酸的原料。（3）在人和动物的肝脏生成酮体。（4）在植物和微生物体内进入乙醛酸循环而转入三羧酸循环，也可形成草酰乙酸逆糖酵解途径转化为糖。,乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。,血浆水平：
9、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）酮体的生成和利用,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）,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA
10、,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,二、脂肪酸及脂肪的合成代谢,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,（1）丙二酸单酰CoA的合成,总反应式,3. 软脂酸合成酶系及反应过程,酶-生物素 + BCCP+ H+HCO3,生物素-CO2,酶-生物素 + 丙二酸单酰CoA,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylas
11、e)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）脂肪酸合成,从乙酰CoA及丙二酸单酰CoA合成长链脂肪酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。,各种生物合成脂肪酸的过程基本相似。,* 软脂酸合成酶,大肠杆菌 有7种酶蛋白（脂肪酰基转移酶、丙二酸单酰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。,高等动物 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。,酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇， 是脂酰基载体。,* 软脂酸的
12、合成过程,* 从头合成,1.启动,2.丙二酰基转移,目 录,经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酸单酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。,目 录,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA +7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2 + 6H2O +8HSCoA + 14NADP+,软 脂 酸 的 合 成 总 图,目 录,脂肪酸碳链的延长,1. 内质网脂酸碳链延长酶系 以丙二酸单酰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，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基连在 CoASH 上进行反应，可
13、延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。,2. 线粒体脂酸碳链延长酶系 以乙酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+ 供氢，过程与氧化的逆反应基本相似，需-烯酰还原酶，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。,（二）不饱和脂酸的合成,动物：有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。,植物：有9、12、15 去饱和酶,亚 油 酸 的 合 成,1. 代谢物的调节作用,乙酰CoA羧化酶的别构调节物 抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸,进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，有利于脂酸的合成。,大量
14、进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。,（三）脂酸合成的调节,乙酰CoA羧化酶的共价调节 胰高血糖素：激活PKA，使之磷酸化而失活 胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而复活,（四）脂肪的合成,1. 甘油的生物合成 糖酵解生成的磷酸二羟丙酮，经三磷酸甘油醛脱氢酶催化还原，生成3-磷酸甘油，在磷酸甘油激酶和ADP的作用下，脱去磷酸生成甘油。,2. 脂肪的生物合成 3-磷酸甘油和脂酰辅酶A缩合而成。合成的游离脂肪酸在硫激酶催化下与ATP、辅酶A反应生成脂酰辅酶A。在磷酸甘油转脂酶催化下，3-磷酸甘油和两分子的脂酰辅酶A缩合，形成磷脂酸。后者在磷脂酸酯酶作用下，水解去掉磷酸，
15、生成1，2-二酰甘油。再与一分子的脂酰辅酶A在二酰甘油转酰酶作用下，缩合生成脂肪。,第 三 节 磷 脂 的 代 谢 Metabolism of Phospholipid,一、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂肪酸、磷脂、含氮化合物,结构：,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。,X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol),磷脂酰丝氨酸 (phosphatidyl serine),心磷脂 (cardiolipin),（二）甘油磷脂的降解,OH,磷脂酶 (phosphol
16、ipase , PLA),合成途径 从头合成：在植物和微生物体内，磷脂酰乙醇胺的氨基直接甲基化，甲基的供体是S-腺苷甲硫氨酸。,补救合成途径：人体和其他动物体，由胆碱开始，胆碱直接来源于食物或由磷脂酶降解产生。与磷脂酰乙醇胺的途径类似。,（三）磷脂酰胆碱的生物合成,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰乙醇胺甲基转移酶,磷脂酰-N-甲基乙醇胺,磷脂酰-N-二甲基乙醇胺,磷脂酰乙醇胺甲基转移酶,磷脂酰乙醇胺甲基转移酶,磷脂酰胆碱,磷脂酰胆碱（卵磷脂）从头合成,补 救 合 成 途 径,合成基本过程,甘油二酯合成途径,第 四 节 人体内胆固醇的转化 Metabolism of Cholesterol,* 胆固醇(ch
17、olesterol)结构,固醇共同结构 环戊烷多氢菲,概 述,动物胆固醇(27碳),植物(29碳),酵母(28碳),* 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。,* 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,二、胆固醇的转化,（一）转变为胆汁酸 (bile acid)（肝脏）,（二）转化为类固醇激素,（三）转化为7
18、 - 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）,三、脂类代谢的调节,1、不同组织器官中脂肪转运与代谢体内脂肪代谢受多种因素影响，机体摄能不足，特别是饥饿时，脂肪组织中储存的甘油三酯被动员，降解它的酶活性增加，分解产生的游离脂肪酸和甘油进入血液。同时血液中的游离脂肪酸也可运回脂肪组织合成脂肪，所需的-磷酸甘油来自糖代谢。肝脏在脂类代谢中特别重要，它能合成脂蛋白，并及时运出，否则形成脂肪肝（10%）。,脂类在不同组织器官中变化运行途径,2、激素对脂类代谢的影响激素可以调节人体生理平衡，改变合成和分解代谢强度，适应机体需要。 抑脂解激素：胰岛素、前列腺素等。 脂肪动员激素：肾上腺素、生长激素、高血糖素、促肾上腺皮质激素、甲状腺素、甲状腺刺激激素等。 这两类激素的作用是：影响脂肪组织的腺苷环化酶的活性，从而影响环腺苷酸的含量，环腺苷酸影响蛋白质激酶，使对激素敏感的脂肪酶磷酸化或去磷酸化，影响脂分解或合成。,返回目录,
