《本科—第5章脂类代谢》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科—第5章脂类代谢（171页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 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),脂肪酸 (fatty acids),简称脂酸,包括饱和脂酸(saturated fatty aci
2、d)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。,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、肌醇、磷脂酰甘油等。,脂类物质的基本构成：,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,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,脂类的分类、含量、分布及生理功能,不饱和脂酸的
3、命名及分类 The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,第一节,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(C)起描述双键的取代。,系统命名法,一、脂酸的系统命名遵循有机酸命名的原则,标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,（一）脂酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂酸,二、脂酸主要根据其碳链长度和饱和度分类,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,（二）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
4、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),不饱和脂酸的双键位置不同分属于w-3、w-6、w-7和w-9簇,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-9及-7簇的多不饱和脂酸，不能合成-6及-3簇多不饱和脂酸。,表5-1 常见的脂酸,
5、脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,第二节,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,一、脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁酸盐参与,胆汁酸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,辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠后，辅脂酶酶原被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而激活。辅脂酶本身不
6、具脂肪酶的活性。它与脂肪及胰脂酶同时结合，解除胆汁酸盐对胰脂酶的抑制，增加胰脂酶活性，促进脂肪水解。,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，可与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团(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、饮食脂肪在小肠被吸收,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：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。,甘油三酯的消化与吸收,甘油三酯代谢Metabo
7、lism of Triglyceride,第三节,甘油三酯(triacylglycerol)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。 含有同一种脂酸的甘油三酯称为简单甘油三酯(simple triacylglycerol); 含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixed triacylglycerol) 。,一、甘油三酯是甘油的脂酸酯,Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG),Glycerol,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。,消化吸收和内源性合成的脂酸，
8、以游离的形式存在较少，大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于体内。,（二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量,（一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式,1. 甘油三酯是机体重要的能量来源,2. 甘油三酯是机体的主要能量储存形式,男性：21%，女性：26,1g TG = 38kJ,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。,二、甘油三酯的分解代谢主要是脂酸的氧化,（一）脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤,脂解激素 能促进脂肪动员的激素，如肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素等。,抗脂解激素
9、抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2等。,关键酶 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，因此称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)。,脂肪动员,脂肪动员过程,（二）甘油经糖代谢途径代谢,肝、肾、肠等组织,部位 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,（三）脂酸经-氧化分解供能,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. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）,脂酰CoA合成酶(acyl-C
10、oA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。,主要过程,2.脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸-氧化的主要限速步骤,肉碱脂酰转移酶（carnitine acyl transferase ）是脂酸-氧化的限速酶。,3. 脂酸的-氧化的最终产物主要是乙酰CoA,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,反2-烯酰CoA,CH3COSCoA,5,肉碱转运载体,线粒体膜,CH3COSCoA,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
11、 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源, 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,软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H+),软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,A grizzly bear prepares its hibernation nest, near the McNeil River
12、 in Canada.,Fat Bears Carry Out Oxidation in Their Sleep,1.不饱和脂酸的氧化,反2-烯酰CoA,3顺-2反烯酰CoA 异构酶,氧化,（四）脂酸的其他氧化方式,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,D(-)-羟脂酰CoA 表构酶,烯脂酰CoA 水化酶,2.过氧化酶体的-氧化,3.奇数碳原子脂酸的氧化,乙酰乙酸
13、(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketone bodies)，是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。,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,（五）酮体的生成和利用,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HMGCoA 合成酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1.酮体在肝细胞中生成,2.酮体在肝外组织利用,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,2乙酰CoA,酮体的生
14、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。 正常血酮体含量为0.030.5mmol/L (0.35mg/dl) 。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，导致酮症酸中毒，引起酮尿。,4. 酮体生成的调节,（1）饱食及饥饿的影响（主要通过激素的作用）,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之，糖代谢减弱，FFA主要进入线粒体，-氧化及酮体生成均加强。,丙二酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，抑制
15、脂酰CoA进入线粒体，脂酸氧化减弱，酮体生产减少。,（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,三、脂酸在脂酸合成酶系的催化下合成,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 肝线粒体、内质网：碳链延长,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,
16、胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,苹果酸,（1）丙二酰CoA的合成,总反应式:,丙二酰CoA +ADP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. 脂酸合成酶系及反应过程,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)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。其活性受变构调节和磷酸化、去磷酸化修饰调节 。,（2）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。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。,* 软脂酸合成酶,大肠杆菌 多酶体系 7种蛋白：酰基载体蛋白(ACP)、乙酰基转移酶(AT)、丙二酰CoA酰基转移酶(MT)、酮脂酰合成酶(缩合酶，CE)、酮脂酰还原酶(KR)、羟脂酰基脱水酶(DH)、烯酰
