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1、第五章 脂 类 代 谢,Lipid Metabolism,The biochemistry and molecular biology department of CMU,脂类(lipids)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。,第一节 不饱和脂酸的命名及分类,The Naming and Classification of Unsaturated Fatty Acids,常见的脂肪酸,必需脂肪酸:机体必需但自身又不能合成或合成量不足,必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。,第二节 脂类的消化和吸收,Digestion and Abso
2、rption of Lipids,参与脂类消化的主要酶类,第三节 甘油三酯代谢,Metabolism of Triglycerides,甘油三酯结构,Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG),Glycerol,甘油三酯代谢概况,一、甘油三酯的分解代谢,(一)脂肪动员 (二)脂肪酸的-氧化 (三)脂肪酸的其他氧化方式 (四)酮体的生成和利用,(一)脂肪动员,储存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油,并释放入血以供其它组织细胞氧化利用,该过程称为脂肪动员。 在脂肪动员中,脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶,它受多种激素的调控,因此称为激
3、素敏感性脂肪酶(HSL)。,脂肪动员,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。,脂肪动员产物的去向,甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低,故不能很好利用甘油。,脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。,(二)脂肪酸的-氧化,部位:肝及肌肉最活跃。 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,1. 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P,2. 脂酰CoA进入线粒体,在肉碱(carnitine)的协助下。
4、,肉碱脂酰转移酶是限速酶,脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。,3. 脂酸的-氧化,脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的,故称为-氧化。,脂酸-氧化的四步反应:脱氢、加水、再脱氢、硫解 第一次脱氢由FAD 接受;第二次脱氢由NAD+接受。 脂酸-氧化产物:乙酰CoA,4. 脂肪酸-氧化的能量生成,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。,以软脂酸(16C)为例:72+73+812-2 =129 1分子软脂酸氧化共生成129分子ATP。,(三)脂肪酸的其他氧化方式,1. 不饱和脂酸的氧化 在
5、线粒体中进行-氧化; 还需3-顺2-反烯脂酰CoA异构酶和表构酶。 2. 过氧化酶体脂酸的氧化:脂酸氧化酶,3. 丙酰CoA的氧化,经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA,再经三羧酸循环进行代谢。,丙酰CoA,琥珀酰CoA,(四)酮体的生成和利用,酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。 1. 酮体的生成部位:肝线粒体原料:乙酰CoA,主要来自脂酸的-氧化。关键酶:HMG CoA合成酶,2. 酮体的利用,肝外组织利用(肝中缺乏利用酮体的酶),3. 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。在长期饥饿时,是脑和肌肉的主要能源物质。 正常血
6、酮体含量为0.030.5mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下,肝内生成酮体超过肝外利用能力时,会导致血中酮体升高。,二、 甘油三酯的合成代谢,(一)脂酸的合成代谢 (二)甘油三酯的合成代谢,(一)脂酸的合成代谢,软脂酸的合成 脂酸碳链的加长 不饱和脂酸的合成,软脂酸的合成,(1)合成部位肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所。 (2)合成原料 乙酰CoA为主要原料,主要来自葡萄糖。 NADPH主要来自磷酸戊糖途径。 还需ATP 、CO2及Mn2+等。,柠檬酸丙酮酸循环,(3)合成过程,丙二酰CoA的合成:乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。,脂酸的合成,脂酸合成酶系
7、:在高等动物,脂肪酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每个亚基含有一个酰基载体蛋白(ACP)的核心和七种酶的活性部位。,脂酸合成酶系,软脂酸合成的总反应式:,1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。,2. 脂酸碳链的加长,3. 不饱和脂酸的合成,只能合成单不饱和脂酸 部位:内质网 酶:去饱和酶,(二)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:甘油一酯途径甘油二酯途径,甘油一酯途径:,小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油三酯,
8、称甘油一酯途径。,甘油一酯途径,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。,三、多不饱和脂酸的重要衍生物,花生四烯酸可转变成前列腺素(PG)、血栓素(TXA2)和白三烯(LT)。它们是体内重要的生物活性物质,在调节细胞代谢上具有重要作用。,第四节 磷脂的代谢,Metabolism of Phospholipids,含有磷酸的脂类称为磷脂,是脂类中极性最大的化合物。,一、甘油磷脂的组成、分类及结构,组成:甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物 基本结构:,磷脂酰胆碱,脂肪酸,含氮碱,甘油,甘油磷脂的结构,glycerol,fatty acyl group,Nitrogen
9、ousbase,fatty acyl group,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。,甘油磷脂的分类,二、甘油磷脂的合成代谢,1. 合成部位:全身各组织内质网,肝、肾、肠最活跃。 2. 合成原料及辅因子: 脂酸、甘油:由糖代谢提供 多不饱和脂酸:从植物油摄取 磷酸盐:由ATP提供 含氮化合物:从食物摄取或体内合成 CTP:构成活化的中间物,3. 合成过程,(1)甘油二酯合成途径,(2)CDP-甘油二酯合成途径,三、甘油磷脂的降解,在各种磷脂酶(phospholip
10、ase,PL)的作用下水解。,溶血磷脂1,溶血磷脂2,PLA2和PLA1水解甘油磷脂产物为脂酸和溶血磷脂。,第五节 胆固醇代谢,Metabolism of Cholesterols,胆固醇(cholesterol),一、胆固醇的合成,(一)合成部位:主要在肝的胞液及内质网中。每天合成量约1g。 (二)合成原料: 乙酰CoA:主要来自G。 NADPH:主要来自磷酸戊糖途径。 ATP:主要来自G有氧氧化。,(三)合成基本过程:,(四)胆固醇合成的调节,二、胆固醇的酯化,1细胞内胆固醇的酯化,2血浆内胆固醇的酯化,Lecithin-cholesterol Acyl transferase (LCAT
11、),三、胆固醇的转化,(一)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。,胆汁酸种类,胆汁酸的肠肝循环,胆汁酸排入肠道后,大部分结合胆汁酸在回肠部主动重吸收,其余在各部被动吸收。肠道吸收的胆汁酸经门静脉入肝,肝细胞将重吸收的游离型胆汁酸重新转变为结合型胆汁酸,并与新合成的初级胆汁酸一起再排入肠道,这一过程称为胆汁酸的肠肝循环。,胆汁酸的生理作用,胆汁酸具有亲水和疏水的两个侧面,是一种很强的乳化剂。 功能: 促进脂类的消化与吸收; 增加胆固醇在胆汁中的溶解度,
12、防止胆固醇析出形成结石。,(二)转化为类固醇激素,在性腺和肾上腺皮质转变为性激素(睾酮、雌二醇、孕酮)和肾上腺皮质激素(醛固酮、皮质醇、皮质酮),(三)转化为7-脱氢胆固醇,第六节 血浆脂蛋白代谢,Metabolism of Plasma Lipoproteins,一、血 脂,血浆中的脂类统称为血脂。,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,血脂在血浆中是以脂蛋白的形式而运输的。 (一)血浆脂蛋白的分类 1. 电泳法:根据电泳迁移率不同而分开。-脂蛋白( - LP) 快前-脂蛋白(pre -LP)-脂蛋白( -LP)乳糜微粒(CM) 慢,2. 超速离心法:根据密度不同而分开,高密度脂蛋白(HDL)
13、高低密度脂蛋白(LDL)极低密度脂蛋白(VLDL)乳糜微粒(CM) 低血中游离脂酸与清蛋白结合运输,不列入血浆脂蛋白之内。,(二)血浆脂蛋白的组成,各种血浆脂蛋白的组成没有质的差别,但其组成比例及含量大不相同。,血浆脂蛋白的组成特点,CM含甘油三酯最多,其次是VLDL; LDL含胆固醇及胆固醇酯最多; HDL含蛋白质最多。,(三)脂蛋白的结构,三、载脂蛋白,血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白(apolipoprotein,apo)。,结合和转运脂类,稳定血浆脂蛋白的结构; 调节脂蛋白代谢关键酶的活性; apo A I 激活LCAT,促进胆固醇酯化 apo A II 激活肝脂肪酶(HL) apo
14、 C II 激活脂蛋白脂肪酶(LPL) 参与识别脂蛋白受体。,载脂蛋白的功能,四、血浆脂蛋白代谢,(一)CM的代谢 1来源:由小肠粘膜细胞合成,经淋巴入血。 2功能:血中外源性TG及胆固醇的运输形式。,3代谢过程:,(二)VLDL 的代谢,1来源:主要由肝细胞合成,分泌入血,少量来自小肠。 2功能:是血中内源性TG及胆固醇的运输形式。,3代谢过程,(三)LDL的代谢,1来源:在血浆中由VLDL转变而来。 2功能:是血中内源性胆固醇的运输形式。,3代谢过程,(四)HDL的代谢,来源:主要由肝细胞合成,此外,小肠也可合成少量,还有血浆中CM、VLDL 脂解过程中所释放的磷脂、胆固醇及apo也可产生新生的HDL。 功能:将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢(逆向转运)。 代谢过程,脂蛋白代谢三种关键酶的比较,五、血浆脂蛋白代谢异常,血脂高于正常值的上限为高脂血症,即高脂蛋白血症。 标准:成人空腹1214小时血甘油三酯超过2.26mmol/L(200mg/dl);胆固醇超过6.21mmol/L(240mg/dl) 高脂蛋白血症分为六型。 高脂血症可分为原发性和继发性两大类。,高脂蛋白血症分型,