第七章,脂质代谢,脂质的构成、功能及分析,第一节,脂肪和类脂总称为脂质甘油三酯 (triglyceride, TG) ，也称为三脂酰甘油胆固醇、胆固醇酯、磷脂、糖脂、鞘脂,定义:,分类:,一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质,类脂,脂肪,甘油三酯是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化其脂酰链组成复杂，长度和饱和度多种多样体内还存在少量甘油一酯和甘油二酯,（一）甘油三酯是甘油的脂酸酯,△编码体系从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序ω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,（一）脂肪酸是脂肪烃的羧酸,标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置脂肪酸（fatty acids, FA）的结构通式为:CH3（CH2）nCOOH高等动植物脂肪酸碳链长度一般在14～20之间，为偶数碳脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸,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,多不饱和脂酸,常见的脂肪酸,不饱和脂肪酸,同簇的不饱和脂酸可由其母体代谢产生，如花生四烯酸可由-6簇母体亚油酸产生。
但-3、-6和-9簇多不饱和脂酸在体内彼此不能相互转化动物只能合成ω-9及ω-7系的多不饱和脂酸，不能合成ω-6及ω-3系多不饱和脂酸磷脂由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成甘油磷脂：由甘油构成的磷脂（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、磷脂酰甘油等三）磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两类,分类：,由甘油构成的磷脂称为甘油磷脂,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、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,胆固醇(cholesterol)结构：,固醇共同结构：环戊烷多氢菲,（四）胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构,动物胆固醇(27碳),植物(29碳),酵母(28碳),二、脂质具有多种复杂的生物学功能,（一）甘油三酯是机体重要的能源物质,1g TG = 38KJ1g 蛋白质 = 17KJ1g 葡萄糖 = 17KJ,首先，甘油三酯氧化分解产能多第二，甘油三酯疏水，储存时不带水分子，占体积小第三，机体有专门的储存组织——脂肪组织。
甘油三酯是脂肪酸的重要储存库甘油二酯还是重要的细胞信号分子二）脂肪酸具有多种重要生理功能,1. 提供必需脂肪酸,人体自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为必需脂肪酸(essential fatty acid)，包括亚油酸（18:2，Δ9,12） 、亚麻酸（18:3，Δ9,12,15）和花生四烯酸（20:4，Δ5,8,11,14） 2. 合成不饱和脂肪酸衍生物,前列腺素（prostaglandin, PG） 、血栓烷(thromboxane, TX) 、白三烯(leukotrienes, LT)是廿碳多不饱和脂肪衍生物前列腺素以前列腺酸（prostanoic acid）为基本骨架，有一个五碳环和两条侧链（R1及R2）有前列腺酸样骨架，但五碳环为含氧的噁烷代替血栓噁烷（thromboxane A2, TX A2）,分子中不含前列腺酸骨架有四个双键，三个共轭双键LTB4),白三烯（leukotrienes，LT）,PGE2诱发炎症，促局部血管扩张PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张而降血压PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动PGF2α使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。
1. PG,PG、TX和LT具有很强生物活性,2. TX,PGF2、TXA2 强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI2 、PGI3对抗它们的作用TXA3促血小板聚集，较TXA2弱得多3. LT,LTC4、LTD4及LTE4被证实是过敏反应的慢反应物质LTD4还使毛细血管通透性增加LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发展二）磷脂是重要的结构成分和信号分子,1. 磷脂是构成生物膜的重要成分,磷脂分子具有亲水端和疏水端，在水溶液中可聚集成脂质双层，是生物膜的基础结构细胞膜中能发现几乎所有的磷脂，甘油磷脂中以磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸含量最高，而鞘磷酯中以神经鞘磷酯为主各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同磷脂酰胆碱（也称磷脂酰胆碱）存在于细胞膜中，心磷脂是线粒体膜的主要脂质磷脂双分子层的形成,2. 磷脂酰肌醇是第二信使的前体,磷脂酰肌醇4、5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）是细胞膜磷脂的重要组成，主要存在于细胞膜的内层在激素等刺激下可分解为甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3），均能在胞内传递细胞信号。
各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同四）胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体,胆固醇是细胞膜的基本结构成分胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物可转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3,三、脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性,（一）用有机溶剂提取脂质（二）用层析分离脂质 （三）根据分析目的和脂质性质选择分析方法（四）复杂的脂质分析还需特殊的处理,脂质的消化与吸收,第二节,条件① 乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；② 酶的催化作用,部位主要在小肠上段,一、胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质,胆盐在脂肪消化中的作用,,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,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),消化脂类的酶,,辅脂酶在胰腺泡以酶原形式存在，分泌入十二指肠腔后被胰蛋白酶从N端水解，移去五肽而激活辅脂酶本身不具脂酶活性，但可通过疏水键与甘油三酯结合、通过氢键与胰脂酶结合，将胰脂酶锚定在乳化微团的脂-水界面，使胰脂酶与脂肪充分接触，发挥水解脂肪的功能辅脂酶还可防止胰脂酶在脂-水界面上变性、失活。
辅脂酶是胰脂酶发挥脂肪消化作用必不可少的辅助因子辅脂酶,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(6C～10C)及短链脂酸(2C～4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收消化的产物,十二指肠下段及空肠上段二、吸收的脂质经再合成进入血循环,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,溶血磷脂,甘油三酯的消化与吸收,三、脂质消化吸收在维持机体脂质平衡中具有重要作用,体内脂质过多，尤其是饱和脂肪酸、胆固醇过多，在肥胖、高脂血症、动脉粥样硬化、2型糖尿病、高血压和癌症等发生中具有重要作用小肠被认为是介于机体内、外脂质间的选择性屏障脂质通过该屏障过多会导致其在体内堆积，促进上述疾病发生小肠的脂质消化、吸收能力具有很大可塑性脂质本身可刺激小肠、增强脂质消化吸收能力这不仅能促进摄入增多时脂质的消化吸收，保障体内能量、必需脂肪酸、脂溶性维生素供应，也能增强机体对食物缺乏环境的适应能力小肠脂质消化吸收能力调节的分子机制可能涉及小肠特殊的分泌物质或特异的基因表达产物，可能是预防体脂过多、治疗相关疾病、开发新药物、采用膳食干预措施的新靶标。
甘油三酯的代谢,第三节,甘油三酯的合成代谢脂肪酸的合成代谢甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的β氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用,本节主要内容,脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪一、不同来源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途径合成甘油三酯,肝脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL(含有Apo B100)入血小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪一）合成主要场所,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）,（二）合成原料,（三）合成基本过程,甘油一酯途径,甘油二酯途径,3-磷酸甘油主要来自糖代谢肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油二、内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长,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,1. 合成部位,（一）软脂酸的合成,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CoA的主要来源:,乙酰CoA全部粒体内产生，通过 柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体。
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,,,,（1）丙二酸单酰CoA的合成,总反应式:,,丙二酰CoA +ADP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. 脂肪酸合酶及反应过程,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶 是脂肪酸合成的关键酶，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂其活性受别构调节和磷酸化、去磷酸化修饰调节 该酶有两种存在形式无活性单体分子质量约4万；有活性多聚体通常由10~20个单体线状排列构成，分子质量60万~80万，活性为单体的10~20倍柠檬酸、异柠檬酸可使此酶发生别构激活——由单体聚合成多聚体；软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA可使多聚体解聚成单体，别构抑制该酶活性乙酰CoA羧化酶还可在一种AMP激活的蛋白激酶（AMPK）催化下发生酶蛋白（79、1200及1215位丝氨酸残基）磷酸化而失活胰高血糖素能激活AMPK，抑制乙酰CoA羧化酶活性；胰岛素能通过蛋白磷酸酶的去磷酸化作用，使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脱磷酸恢复活性高糖膳食可促进乙酰CoA羧化酶蛋白合成，增加酶活性2）脂酸合成,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有7种酶蛋白（酰基载体蛋白、乙酰基转移酶、β-酮脂酰合酶 、丙二酸单酰转移酶 、β-酮脂酰还原酶、脱水酶和烯脂酰还原酶），聚合在一起构成多酶体系大肠杆菌脂肪酸合酶复合体,其辅基是4´-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基载体´,酰基载体蛋白(ACP),三个结构域：,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哺乳类动物脂肪酸合酶,底物进入缩合单位还原单位软脂酰释放单位,软脂酸的合成总图,软脂酸合成的总反应:,CH3COSCoA +7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+ 7 CO2 + 6H2O+8HSCoA+ 14NADP+,,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，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多1. 脂肪酸碳链在内质网中的延长,（二）软脂酸延长在内质网和线粒体内进行,以乙酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+供氢，过程与β-氧化的逆反应基本相似，需α-β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。