《第十章脂类与脂类代谢第一节脂类的概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章脂类与脂类代谢第一节脂类的概述（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十章 脂类与脂类代谢 第一节 脂类的概述 脂类（lipids）泛指不溶于水，易溶于有机溶剂的各 类生物分子。脂类都含有碳、氢、氧元素，有的还含有 氮和磷。脂类所包括的物质范围很广，结构差异也大。 他们的共同特征是以长链或稠环脂肪烃分子为母体。脂 类分子中没有极性基团的称为非极性脂；有极性基团的 称为极性脂。极性脂的主体是脂溶性的，其中的部分结 构是水溶性的。 1、脂类的分类 n1.1单纯脂 n单纯脂是脂肪酸与醇结合成的脂，没有 极性基团，是非极性脂，又称中性脂。 三酰甘油、胆固醇酯、蜡等都是单纯脂 。蜡是由高级脂肪酸和高级一元醇形成 的酯。 n单纯脂是由一分子甘油与一至三分子脂 肪酸所形成的
2、脂。 n根据脂肪酸数量，可分为单酰甘油、二 酰甘油和三酰甘油（过去称为甘油三脂 ）。 n前两者在自然界中存在极少，而三酰甘 油是脂类中含量最丰富的一类。通常所 说的油脂就是指三酰甘油 三酰甘油的结构 n是由偶数碳原子构成的一元酸，最多见 的是C16、C18、C22等长链脂肪酸。 n碳链无分支。 n分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。 n大部分的不饱和脂肪酸在体内可以合成 ，亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸不能合 成，必需从食物中获取，称为必需脂肪 酸。 人体及高等动物体内的脂肪酸有以下特点： 1.2复合脂 n复合脂又称类脂，是含有磷酸等非脂成 分的脂类。复合脂含有极性基团，是极 性脂。磷脂是主要的复合脂，
3、分为甘油 磷脂类和鞘氨醇磷脂。 n甘油磷脂又称磷酸甘油酯，是磷脂酸的 衍生物。甘油磷脂中的取代基最常见的 是胆碱、乙醇胺和丝氨酸，称为卵磷脂 、脑磷脂和丝氨酰磷脂，都不溶于水而 溶于有机溶剂。 磷脂的结构 X: HOCH2CH2N+（CH2）3（胆碱） HOCH2CH2NH3+ （乙醇胺） HOCH2CHCOO- NH3+ （丝氨酸） 卵磷脂 1.3 非皂化脂 n包括类固醇、萜类和前列腺素类。不含 脂肪酸，不能被碱水解，称为非皂化脂 。类固醇又称甾醇，是以环戊烷多氢菲 为母核的一种脂类。 n胆固醇是人体内最重要的类固醇，它因 有羟基而属于极性脂。 n萜类是异戊二烯聚合物，前列腺素是二 十碳酸衍
4、生物。 胆固醇的结构 1.4 衍生脂 n指上述物质的衍生产物，如甘油、脂肪 酸及其氧化产物，乙酰辅酶A。 1.5 结合脂类 n脂与糖或蛋白质结合，形成糖脂和脂蛋 白。 2 脂类分布与功能 2.1 三酰甘油主要是储备能源 2.2 极性脂参与生物膜的构成 2.3 有些脂类及其衍生物具有重要生物活 性 2.4 有些脂类是生物表面活性剂 2.5 作为溶剂 第二节 甘油三脂的分解代谢 一、 甘油三脂的水解 n组织脂肪酶有三种，脂肪酶、甘油二脂脂肪酶 和甘油单脂脂肪酶，逐步水解R3、R1、R2， 生成甘油和游离脂肪酸。第一步是限速步骤， 肾上腺素、肾上腺皮质激素、高血糖素通过 cAMP和蛋蛋白激酶激活，胰
5、岛素和前列腺素 E1相反，有抗脂解作用。 甘油三脂水解的过程 二、 甘油代谢 脂肪细胞没有甘油激酶，所以甘油被运到肝脏，由甘油 激酶磷酸化为3-磷酸甘油，再由磷酸甘油脱氢酶催化为磷 酸二羟丙酮，进入酵解或异生，并生成NADH。 三、 脂肪酸的氧化 n3.1 饱和偶数碳脂肪酸的氧化 n1.脂肪酸的活化：脂肪酸先生成脂酰辅 酶A才能进行氧化，称为活化。由脂酰辅 酶A合成酶（硫激酶）催化，线粒体中的 酶作用于410个碳的脂肪酸，内质网中 的酶作用于12个碳以上的长链脂肪酸。 2.转运 肉碱的穿梭过程 3.-氧化：氧化、水合、氧化、断裂 4、脂肪酸-氧化作用小结 （1）脂肪酸-氧化时仅需活化一次，消耗
6、1个ATP的两个 高能键 （2）-氧化包括脱氢、水化、脱氢、硫解4个重复步骤 （3）每循环一次产生1个FADH2、1个NADH、1 个乙酰- CoA，共计 1.5+2.5+10=14ATP 以软脂酸为例： 7次循环：7 X（1.5+2.5+10）+10 = 108 ATP 活化消耗： -2个高能磷酸键 n净生成： 108 - 2 = 106 ATP 5、-氧化的调节 脂酰基进入线粒体的速度是限速步骤， 长链脂酸生物合成的第一个前体丙二 酸单酰CoA的浓度增加，可抑制肉碱脂酰转 移酶，限制脂肪酸氧化。 NADH/NAD+比率高时，羟脂酰CoA 脱氢酶便受抑制。 乙酰CoA浓度高时，可抑制硫解酶，
7、抑制 氧化 3.2 不饱和脂肪酸的氧化 n1.单不饱和脂肪酸的氧化： 油酸在9位有顺式双键，三个循环后 形成3顺烯脂酰辅酶A。在3顺2反烯 脂酰辅酶A异构酶催化下继续氧化。这样 一个双键少2个ATP。 油脂酸的氧化途径 2.多不饱和脂肪酸的氧化： n亚油酸在9位和12位有两个顺式双键，4 个循环后生成2顺烯脂酰辅酶A，水化 生成D-产物，在-羟脂酰辅酶A差向酶 作用下转变为L型，继续氧化 亚油脂酸的氧化途径 3.3 奇数碳脂肪酸的氧化 n奇数碳脂肪酸经氧化可产生丙酰辅酶A，某些支 链氨基酸也生成丙酸。丙酸有下列两条代谢途径： n1.丙酰辅酶A在丙酰辅酶A羧化酶催化下生成D-甲基 丙二酸单酰辅
8、酶A，并消耗一个ATP。在差向酶作用 下生成L-产物，再由变位酶催化生成琥珀酰辅酶A ，进入三羧酸循环。需腺苷钴胺素作辅酶。 n2.丙酰辅酶A经脱氢、水化生成-羟基丙酰辅酶A， 水解后在-羟基丙酸脱氢酶催化下生成丙二酸半醛 ，产生一个NADH。丙二酸半醛脱氢酶催化脱羧， 生成乙酰辅酶A，产生一个NADPH。 3.4 脂肪酸的-氧化 n存在于植物种子、叶子，动物脑和肝脏 。以游离脂肪酸为底物，涉及分子氧或 过氧化氢，对支链、奇数和过长链 （22 ）脂肪酸的降解有重要作用。哺乳动物 叶绿素代谢时 ，经过 水解、氧化，生成 植烷酸，其位有甲基，需通过氧化 脱羧才能继续 氧化。 氧化有以下途径： n1
9、.脂肪酸在单加氧酶作用下羟化，需Fe2+ 和抗坏血酸，消耗一个NADPH。经脱氢生成 -酮脂肪酸，脱羧生成少一个碳的脂肪酸。 n2.在过氧化氢存在下，经脂肪酸过氧化物酶催 化生成D-氢过氧脂肪酸，脱羧生成脂肪醛 ，再脱氢产生脂肪酸或还原。 3.5 -氧化 12个碳以下的脂肪酸可通过-氧 化降解，末端甲基羟化，形成一级醇， 再氧化成醛和羧酸。一些细菌可通过- 氧化将烷烃转化为脂肪酸，从两端进行 -氧化降解，速度快。 四、 酮酮体代谢谢 n乙酰辅酶A在肝和肾可生成乙酰乙酸、-羟基丁 酸和丙酮，称为酮体。 n肝通过酮体将乙酰辅酶A转运到外周组织中作燃 料。心和肾上腺皮质主要以酮体作燃料，脑在饥 饿时
10、也主要利用酮体。 n平时血液中酮体较少，有大量乙酰辅酶A必需代 谢时酮体增多，可引起代谢性酸中毒，如糖尿病 。 4.1 酮体的合成 4.2 酮体分解 n羟丁酸可由羟丁酸脱氢酶氧化生成乙酰 乙酸，在肌肉线粒体中被3-酮脂酰辅酶A 转移酶催化生成乙酰乙酰辅酶A和琥珀酸 。也可由乙酰乙酰辅酶A合成酶激活，但 前者活力高且分布广泛，起主要作用。 乙酰乙酰辅酶A可加入-氧化。 4.3 酮体生成及利用的生理意义 n1.在正常情况下，酮体是肝脏输 出能源 的一种形式； n2.在饥饿 或疾病情况下，为心、脑等重 要器官提供必要的能源。 4.4 酮体生成的调节 1）饱食：胰岛素增加，脂解作用抑制，脂肪动员减 少
11、，进入肝中脂酸减少，酮体生成减少。 饥饿：胰高血糖素增加，脂肪动员量加强，血中游 离脂酸浓度升高，利于氧化及酮体的生成。 2）肝细胞糖原含量及其代谢的影响： 肝细胞糖原含量丰富时，脂酸合成甘油三酯及磷脂。 肝细胞糖原供给不足时，脂酸主要进入线粒体，进入 氧化，酮体生成增多。 3）丙二酸单酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体 第三节 甘油三酯酯的合成代谢谢 一、软软脂酸的合成 1、乙酰辅酶A的转运 柠檬酸的穿梭机制 2 丙二酸单酰辅 酶A的生成 n乙酰辅酶A以丙二酸单酰辅酶A的形式参加合 成。由乙酰辅酶A羧化酶催化。此反应是脂肪 酸合成的限速步骤，被柠檬酸别构激活，受 软脂酰辅酶A抑制。此酶有三个亚
12、基：生物素 羧化酶（BC）、生物素羧基载体蛋白（BCCP ）和羧基转移酶（CT） 3 脂肪酸合成酶体系 n有7种蛋白，以脂酰基载体蛋白为中心， 中间产物以共价键与其相连。载体蛋白 含巯基，与辅酶A类似，可由辅酶A合成 。 4、 脂肪酸的生物合成步骤 5 软脂酸的合成与氧化的区别 合成氧化 细胞中部位细胞质线粒体 酶 系7种酶，多酶复合体4种酶分散存在 酰基载体ACPCoA 二碳片段丙二酸单酰 CoA乙酰CoA 电子供体（受体）NADPHFAD、NAD 循环缩合、还原、脱水、还原氧化、水合、氧化、裂解 -羟脂酰基构型D型L型 底物穿梭机制柠檬酸穿梭脂酰肉碱穿梭 对HCO3及柠檬酸的要 求 要求不
13、要求 方向甲基到羧基羧基到甲基 能量变化消耗7个ATP及14个 NADPH， 7FADH2+7NADH-2ATP ） 产物16碳酸以内的脂酸。18碳酸可彻底降解 二、其他脂肪酸的合成 （一）、 脂肪酸的延长 n1.线粒体酶系：在基质中，可催化短链 延长。基本是-氧化的逆转，但第四个 酶是烯脂酰辅 酶A还原酶，氢供体都是 NADPH。 n2.内质网酶系：粗糙内质网可延长饱和及 不饱和脂肪酸，与脂肪酸合成相似，但 以辅酶A代替ACP。可形成C24 （二）、不饱和脂肪酸的形成 n1.单烯脂酸的合成：需氧生物可通过单加氧酶在 软脂酸和硬脂酸的9位引入双键，生成棕榈油酸和 油酸。消耗NADPH。厌氧生物
14、可通过-羟脂酰ACP 脱水形成双键。 n2.多烯脂酸的合成：由软脂酸通过延长和去饱和作 用形成多不饱和脂肪酸。哺乳动物由四种前体转化 ：棕榈油酸（n7）、油酸（n9）、亚油酸（n6）和 亚麻酸（n3），其中亚油酸和亚麻酸不能自己合成 ，必需从食物摄取，称为必需脂肪酸。其他脂肪酸 可由这四种前体通过延长和去饱和作用形成。 三、甘油三酯酯的合成 n主要在肝脏和脂肪组织 1 、前体合成 n包括L-磷酸甘油和脂酰辅酶A。细胞 质中的磷酸二羟丙酮经-磷酸甘油脱氢 酶催化，以NADH还原生成磷酸甘油。也 可由甘油经甘油激酶磷酸化生成，但脂 肪组织缺乏有活性的甘油激酶。 2 、生成磷脂酸 n磷酸甘油与脂酰辅
15、酶A生成单脂酰甘油磷酸， 即溶血磷脂酸，再与脂酰辅酶A生成磷脂酸。 都由甘油磷酸脂酰转移酶催化。磷酸二羟丙 酮也可先酯化，再还原生成溶血磷脂酸。 3 、合成过程 n先被磷脂酸磷酸酶水解，生成甘油二酯，再由 甘油二酯转酰 基酶合成甘油三酯。 四、 各组织组织 的脂肪代谢谢 n脂肪组织脂解的限速酶是脂肪酶，生成的游离脂肪酸 进入血液，可用于氧化或合成，而甘油不能用于合成 。肝脏可将脂肪酸氧化或合成酮体或合成甘油三酯。 第四节 磷脂代谢 n磷脂类合成反应几乎是在膜结构表面进 行的，在真核生物中主要是内质网、线 粒体和高尔基体，细菌是在内原生质膜 。 一、甘油磷脂的代谢 （一） 甘油磷脂的合成代谢 n甘油磷脂的生物合成是甘油3磷酸或磷酸二羟丙 酮经酰基化转化为磷脂酸，可进一步经两种途径转 换为磷脂。 n磷脂酸与CTP作用，生成CDP-二酰甘油，它在细菌中 转换为磷脂酰丝氨酸，在动物、大肠杆菌中，磷脂 酰丝氨酸可脱羧生成磷脂酰乙醇胺。CDP-二脂酰甘 油是磷脂合成中的关键中间体。 n从头合成途径，在真核生物中，磷脂酸水解为甘油 二酯，与CDP-胆碱或CDP-乙醇氨生成磷脂酰胆碱或 磷脂酰乙醇胺。 1.1.脑磷脂的合
