甘油三酯和磷脂代谢脂代谢

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1、生物化学/Biochemistry,概念、理论、研究、应用 Conception, theory, research, and application 逻辑和自学 Logic and LIY (Learn It Yourself),第五章:脂肪代 谢 甘油三酯和磷脂代谢,甘油三酯的消化与吸收,4,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）,脂肪动员过程：,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,FFA 转运蛋白 氧化,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(

2、+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,第三节 脂酸的其他氧化方式,1.不饱和脂酸的氧化,（四）脂酸的其他氧化方式,9,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 表构酶,烯脂酰CoA 水化酶,11,长链脂酸(C20、C22),（过氧化酶体）,脂肪酸氧化酶 （FAD为辅酶）,较短链 脂酸,（线粒体）,氧化,2.过氧化酶体脂酸氧化,过氧化

3、氢会被过氧化酶利用释放能量,3.奇数碳原子脂酸的氧化丙酰CoA,Ile Met Thr Val 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,TAC,乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketone bodies)。,血浆水平：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,（五）酮体的生成和利用,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸 脱氢酶,HM

4、GCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1.酮体在肝细胞中生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体在肝外组织利用,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）,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羟丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,2乙酰CoA,酮体的生成和利用的总示意图,2乙酰CoA,裂解酶,合酶,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

5、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。,酮体过多中毒 ，肺，肾排泄。 0.03-0.5mmol/L,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）,糖尿病紊乱,19,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,反之，糖代谢减弱，脂酸-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

6、碳的软脂酸（棕榈酸） 内质网、肝线粒体：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。,23,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,重要意义：转运乙酰CoA,24,（1）乙酰CoA羧化酶催化丙二酰CoA的合成,总反应式:,丙二酰CoA +A

7、DP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. 脂酸合成酶系及反应过程,柠檬酸，异柠檬酸的作用下,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。其活性受别构调节和磷酸化、去磷酸化修饰调节 。,德国马普所：乙酰CoA羧化酶发现,（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。,第四节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipid,磷脂的结构和功能 甘油磷脂的合成与分解代谢 鞘磷脂的合成与分解代

8、谢,本节主要内容：,定义：含磷酸的脂类称磷酯。,甘油磷脂：由甘油构成的磷酯（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。,一、含磷酸的脂类被称为磷脂,分类：,酰胺键,甘油磷脂与鞘磷脂的分子组成,（一）由甘油构成的磷脂统称为甘油磷脂,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,磷脂双分子层的形成,机体内几类重要的甘油磷脂,信号传导,磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol),磷

9、脂酰丝氨酸 (phosphatidyl serine),心磷脂 (cardiolipin) 两分子甘油,鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。,(二)由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的磷脂称为鞘磷酯,鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸相连形成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。,X磷脂胆碱 、磷脂乙醇胺、单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,（四）神经鞘磷脂和卵磷脂在神经髓鞘中含量较高,二、磷脂在体内具有重要的生理功能,（一）磷脂是构成生物膜的重要成分,卵磷脂存在于细胞膜中 心磷脂是线粒体膜的主要脂质,（二）磷脂酰肌

10、醇是第二信使的前体,（三）缩醛磷脂存在于脑和心肌组织中,磷脂酰肌醇是第二信使的前体,合成部位,合成原料及辅因子,三、磷脂甘油的合成与降解,（一）甘油磷脂的合成,全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,3. 合成基本过程,（1）甘油二酯合成途径,（2）CDP-甘油二酯合成途径,磷脂酰胆碱由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成。 磷脂酰丝氨酸由磷脂酰乙醇胺羧化或其乙醇胺与丝氨酸交换生成。,甘油磷脂合成还有其他方式，如：,甘油磷脂的合成在内质网膜外侧面进行。最近发现，在胞液中存在一类能促进磷脂在细胞内膜之间进行交换的蛋白质，称磷脂交换

11、蛋白(phospholipid exchange proteins)，分子量在16,00030,000之间，等电点大多在pH5.0左右。,二软脂酰胆碱,R1、R2为软脂酸,X为胆碱,由型肺泡上皮细胞合成，可降低肺泡表面张力。,磷脂酶 (phospholipase , PLA),（二）甘油磷脂的降解,四、鞘磷酯的代谢,（一） 鞘氨醇的合成,合成原料,合成部位,全身各细胞内质网，脑组织最活跃。,软脂酰CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛NADPH+H+及FADH2,合成过程,（二）神经鞘磷脂的合成,脑、肝、肾、脾等细胞溶酶体中的 神经鞘磷脂酶 (属于PLC类),磷脂胆碱,N-脂酰鞘氨醇,神经鞘磷脂,（三）神

12、经鞘磷脂的降解,第五节 胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterol,胆固醇的结构、分布和生理功能 胆固醇的合成 合成部位 合成原料 合成过程 合成调节 胆固醇的转化,本节主要内容：,胆固醇(cholesterol)结构：,固醇共同结构： 环戊烷多氢菲,概述,菲,动物胆固醇(27碳),植物(29碳),酵母(28碳),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,胆固醇的生理功能,是

13、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。,一、胆固醇的合成原料为乙酰CoA和NADPH,组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成，以肝、小肠为主。 细胞定位：胞液、光面内质网,（一）合成部位,1分子胆固醇,18乙酰CoA + 36ATP + 16(NADPH+H+),葡萄糖有氧氧化,磷酸戊糖途径,乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体,（二）合成原料,（三）合成基本过程,甲羟戊酸的合成,鲨烯的合成,胆固醇的合成,ACAT脂酰CoA 胆固醇脂酰转移酶,限速酶HMG-CoA还原酶,酶的活性具有昼夜节律性

14、(午夜最高，中午最低） 可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性 受胆固醇的反馈抑制作用 胰岛素、甲状腺素能诱导肝HMG-COA还原酶的合成,（四）胆固醇合成受多种因素调节,饥饿与禁食可抑制肝合成胆固醇。 摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，胆固醇的合成增加。,胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成。它主要抑制HMG-CoA还原酶的合成。,饥饿与饱食,胆固醇,胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMG-CoA还原酶的合成，从而增加胆固醇的合成。 胰高血糖素及皮质醇则能抑制HMG-CoA还原酶的活性，因而减少胆固醇的合成。 甲状腺素还促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。,激素,二、转化成胆汁酸及类固醇激素是体内胆固醇的主要去路,胆固醇的

15、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。,（一）胆固醇可转变为胆汁酸,胆固醇在肝细胞中转化成胆汁酸(bile acid)，随胆汁经胆管排入十二指肠，是体内代谢的主要去路。,（二）胆固醇可转化为类固醇激素,（三）胆固醇可转化为维生素D3的前体,7-脱氢胆固醇,Joseph Goldstein和Michael Brown自从1966年以来,便开始研究血中胆固醇和心脏动脉中脂肪斑块的关系。,胆固醇代谢的规律，临床意义是什么。,第六节,Metabolism of Lipoprotein,血浆脂蛋白代谢,血脂 血浆脂蛋白的分类、组成特点及结构 载脂蛋白的定义、种类

16、、功能 血浆脂蛋白的代谢 血浆脂蛋白代谢异常,本节主要内容：,一、血脂是血浆所含脂类的统称,血浆所含脂类统称血脂，包括：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。,外源性从食物中摄取 内源性肝、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血,定义：,来源：,血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。儿童160mg/mL,正常成人空腹血脂的组成及含量,电泳法,血脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。,二、不同血浆脂蛋白其组成、结构均不同,（一）血浆脂蛋白的分类,超速离心法：CM、VLDL、LDL、HDL,乳糜微粒（小肠） chylomicron ( CM),极低密度脂蛋白（肝脏）(直接使用) very low density lipoprotein (VLDL),低密度脂蛋白（血浆） low density lipop