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1、第一节概述脂类是机体内的一类有机大分子物质，它包括范围很广，其化学结构有很大差异，生理功能各不相同，其共同理化性质是不溶于水而溶于有机溶剂。一、脂类的分类及其功能脂类分为两大类，即脂肪(fat)和类脂(lipids)。(一)脂肪：即甘油三脂或称之为脂酰甘油(triacylglycerol)，它是由1分子甘油与3个分子脂肪酸通过酯键相结合而成。人体内脂肪酸种类很多，生成甘油三脂时可有不同的排列组合，因此，甘油三脂具有多种形式。(二)类脂：包括磷脂(phospholipids)，糖脂(glycolipid)和胆固醇及其酯(cholesterol and cholesterol ester)三大类。
2、尤其是脂溶性维生素(A、D、E、K)的吸收以及钙磷代谢等均起着重要作用。第二节 脂类的消化和吸收正常人一般每日每人从食物中消化的脂类，其中甘油三脂占到90%以上，除此以外还有少量的磷脂、胆固醇及其酯和一些游离脂肪酸。脂类的消化及吸收主要在小肠中进行，首先在小肠上段，通过小肠蠕动，由胆汁中的胆汁酸盐使食物脂类乳化，使不溶于水的脂类分散成水包油的小胶体颗粒，提高溶解度增加了酶与脂类的接触面积，有利于脂类的消化及吸收。在形成的水油界面上，分泌入小肠的胰液中包含的酶类，开始对食物中的脂类进行消化，这些酶包括胰脂肪酶、辅脂酶、胆固醇酯酶、和磷脂酶A2。食物中的脂肪乳化后，被胰脂肪酶催化，水解甘油三酯的1
3、和3位上的脂肪酸，生成2甘油一酯和脂肪酸。此反应需要辅脂酶协助，将脂肪酶吸附在水界面上，有利于胰脂酶发挥作用。食物中的胆固醇酯被胆固醇酯酶水解，生成胆固醇及脂肪酸。食物中的脂类经上述胰液中酶类消化后，生成甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等， , 第二节 脂类的消化和吸收脂类的吸收主要在十二指肠下段和盲肠。在小肠粘膜细胞中，生成的甘油三酯、磷脂、胆固醇酯及少量胆固醇，与细胞内合成的载脂蛋白构成乳糜微粒，通过淋巴最终进入血液，被其它细胞所利用。第三节 甘油三酯的代谢一、甘油三酯的分解代谢脂肪组织中的甘油三酯在一系列脂肪酶的作用下，分解生成甘油和脂肪酸，并释放入血供其它组织利用的过程，称为脂动员。
4、在这一系列的水解过程中，催化由甘油三酯水解生成甘油二酯的甘油三酯脂肪酶是脂动员的限速酶，其活性受许多激素的调节称为激素敏感脂肪酶(hormone sensitive lipase，HSL)。胰高血糖素、肾上腺素和去甲肾上腺素与脂肪细胞膜受体作用，激活腺苷酸环化酶，使细胞内cAMP水平升高，进而激活cAMP依赖蛋白激酶，将HSL磷酸化而活化之，促进甘油三酯水解，这些可以促进脂动员的激素称为脂解激素。胰岛素和前列腺素等与上述激素作用相反，可抑制脂动员，称为抗脂解激素 (见图5-1)。脂动员生成的脂肪酸可释放入血，与白蛋白结合形成脂酸白蛋白运输至其它组织被利用。甘油被运输到肝脏，被甘油激酶催化生成3
5、磷酸甘油，进入糖酵解途径分解或用于糖异生。脂肪和肌肉组织中缺乏甘油激酶而不能利用甘油。二、甘油三酯合成代谢人体可利用甘油、糖、脂肪酸和甘油一酯为原料，经过磷脂酸途径和甘油一酯途径合成甘油三酯。(一)甘油一酯途径以甘油一酯为起始物，与脂酰CoA共同在脂酰转移酶作用下酯化生成甘油三酯。(二)磷脂酸途径磷脂酸即3磷酸1，2甘油二酯，是合成含甘油脂类的共同前体。糖酵解的中间产物类磷酸二羟丙酮在甘油磷酸脱氢酶作用下，还原生成磷酸甘油(或称3磷酸甘油)；游离的甘油也可经甘油激酶催化，生成磷酸甘油(因脂肪及肌肉组织缺乏甘油激酶，故不能利用激离的甘油)。三、脂肪酸的氧化分解脂肪酸在有充足氧供给的情况下，可氧化
6、分解为CO2和H2O，释放大量能量，因此脂肪酸是机体主要能量来源之一。肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织，其最主要的氧化形式是-氧化。(一)脂肪酸的-氧化过程此过程可分为活化，转移，-氧化共三个阶段。1.脂肪酸的活化和葡萄糖一样，脂肪酸参加代谢前也先要活化。其活化形式是硫酯：脂肪酰CoA，催化脂肪酸活化的酶是脂酰CoA合成酶。活化后生成的脂酰CoA极性增强，易溶于水；分子中有高能键、性质活泼；是酶的特异底物，与酶的亲和力大，因此更容易参加反应。中短链脂肪酸活化；内质网膜上的酶活化长链脂肪酸，生成脂酰CoA，然后进入内质网用于甘油三酯合成；而线粒体膜上的酶活化的长链脂酰CoA，进入线粒体进入-
7、氧化。2.脂酰CoA进入线粒体：催化脂肪酸-氧化的酶系在线粒体基质中，但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜，要进入线粒体基质就需要载体转运，这一载体就是肉毒碱，即3羟4三甲氨基丁酸。, 40min长链脂肪酰CoA和肉毒碱反应，生成辅酶A和脂酰肉毒碱，脂肪酰基与肉毒碱的3-羟基通过酯键相连接。催化此反应的酶为肉毒碱脂酰转移酶。线粒体内膜的内外两侧均有此酶，系同工酶，分别称为肉毒碱脂酰转移酶I和肉毒碱脂酰转移酶。酶使胞浆的脂酰CoA转化为辅酶A和脂肪酰肉毒碱，后者进入线粒体内膜。位于线粒体内膜内侧的酶又使脂肪酰肉毒碱转化成肉毒碱和脂酰CoA，肉毒碱重新发挥其载体功能，脂酰CoA则进入线粒体基质，
8、成为脂肪酸-氧化酶系的底物。长链脂酰CoA进入线粒体的速度受到肉毒碱脂酰转移酶和酶的调节，酶受丙二酰CoA抑制，酶受胰岛素抑制。丙二酰CoA是合成脂肪酸的原料，胰岛素通过诱导乙酰CoA羧化酶的合成使丙二酰CoA浓度增加，进而抑制酶。可以看出胰岛素对肉毒碱脂酰转移酶和酶有间接或直接抑制作用。饥饿或禁食时胰岛素分泌减少，肉毒碱脂酰转移酶和酶活性增高，转移的长链脂肪酸进入线粒体氧化供能。3.-氧化的反应过程：脂酰CoA在线粒体基质中进入氧化要经过四步反应，即脱氢、加水、再脱氢和硫解，生成一分子乙酰CoA和一个少两个碳的新的脂酰CoA。第一步脱氢反应由脂酰CoA脱氢酶活化，辅基为FAD，脂酰CoA在和
9、碳原子上各脱去一个氢原子生成具有反式双键重点强调关键酶的、-烯脂肪酰辅酶A。第二步加水反应由烯酰CoA水合酶催化，生成具有L-构型的-羟脂酰CoA。第三步脱氢反应是在羟脂肪酰CoA脱氢酶（辅酶为NAD+）催化下，-羟脂肪酰CoA脱氢生成酮脂酰CoA。第四步硫解反应由酮硫解酶催化，酮酯酰CoA在和碳原子之间断链，加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。长链脂酰CoA经上面一次循环，碳链减少两个碳原子，生成一分子乙酰CoA，多次重复上面的循环，就会逐步生成乙酰CoA。, 15min (二)脂肪酸-氧化的生理意义脂肪酸-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径，脂肪酸氧化可以供应机体所需
10、要的大量能量，以十八个碳原子的饱和脂肪酸硬脂酸为例，其-氧化的总反应为：CH3(CH2)15COSCoA+8NAD+8FAD+CoASH+8H2O9CH3COSCoA+8FADH2+8NADH+8H+8分子FADH2提供82=16分子ATP，8分子NADH+H+提供83=24分子ATP，9分子乙酰CoA完全氧化提供912=108个分子ATP，因此一克分子硬脂酸完全氧化生成CO2和H2O，共提供148克分子ATP。硬脂酸的活化过程消耗2克分子ATP，所以一克分子硬脂酸完全氧化可净生成146克分子ATP。一克分子葡萄糖完全氧化可生成38分子ATP。三克分子葡萄糖所含碳原子数与一克分子硬脂酸相同，前
11、者可提供114克分子ATP，后者可提供146克分子ATP。可见在碳原子数相同的情况下脂肪酸能提供更多的能量。脂肪酸氧化时释放出来的能量约有40%为机体利用合成高能化合物，其余60%以热的形式释出，热效率为40%，说明人体能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。脂肪酸-氧化也是脂肪酸的改造过程，人体所需要的脂肪酸链的长短不同，通过-氧化可将长链脂肪酸改造成长度适宜的脂肪酸，供机体代谢所需。脂肪酸-氧化过程中生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物，乙酰CoA除能进入三羧酸循环氧化供能外，还是许多重要化合物合成的原料，如酮体、胆固醇和类固醇化合物。, 5min(三)脂肪酸的特殊氧化形式1.丙酸的氧
12、化：人体内和膳食中含极少量的奇数碳原子脂肪酸，经过-氧化除生成乙酰CoA外还生成一分子丙酰CoA，丙酰CoA经过羧化反应和分子内重排，可转变生成琥珀酰CoA，可进一步氧化分解，也可经草酰乙酸异生成糖。2.-氧化：脂肪酸的-氧化是在肝微粒体中进行，由加单氧酶催化的。首先是脂肪酸的碳原子羟化生成-羧脂肪酸，再经醛脂肪酸生成、-二羧酸，然后在-端或-端活化，进入线粒体进入-氧化，最后生成琥珀酰CoA。3.-氧化：脂肪酸在微粒体中由加单氧酶和脱羧酶催化生成-羟脂肪酸或少一个碳原子的脂肪酸的过程称为脂肪酸的-氧化。-氧化主要在脑组织内发生，因而-氧化障碍多引起神经症状。4.不饱和脂肪酸的氧化：人体内约有
13、1/2以上的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食物中也含有不饱和脂肪酸。这些不饱和脂肪酸的双键都是顺式的，它们活化后进入-氧化时，生成3-顺烯脂酰CoA，此时需要顺-3反-2异构酶催化使其生成2-反烯脂酰CoA以便进一步反应。2-反烯脂酰CoA加水后生成D-羟脂酰CoA，需要-羟脂酰CoA差向异构酶催化，使其由D-构型转变成L-构型，以便再进行脱氧反应(只有L-羟脂酰CoA才能作为-羟脂酰CoA脱氢酶的底物)。不饱和脂肪酸完全氧化生成CO2和H2O时提供的ATP少于相同碳原子数的饱和脂肪酸。四、酮体的生成与利用酮体(acetone bodies)是脂肪酸在肝脏进行正常分解代谢所生成的特殊中间产物，包括有乙
14、酰乙酸(约占30%)，-羟丁酸(约占70%)和极少量的丙酮。正常人血液中酮体含量极少，这是人体利用脂肪氧化供能的正常现象。但在某些生理情况(饥饿、禁食)或病理情况下(如糖尿病)，糖的来源或氧化供能障碍，脂动员增强，若肝中合成酮体的量超过肝外组织利用酮体的能力，二血中浓度就会过高，导致酮血症和酮尿症。乙酰乙酸和-羟丁酸都是酸性物质，因此酮体在体内大量堆积还会引起酸中毒。1.酮体的生成过程：酮体是在肝细胞线粒体中生成的，其生成原料是脂肪酸-氧化生成的乙酰CoA。首先是二分子乙酰CoA在硫解酶作用下脱去一分子辅酶A，生成乙酰酰CoA。在3羟3甲基戊二酰CoA(CoA,HMGCoA)合成酶催化下，乙酰
15、乙酰CoA再与一分子乙酰CoA反应，生成HMGCoA，并释放出一分子辅酶。这一步反应是酮体生成的限速步骤。HMG-CoA裂解酶催化HMG-CoA生成乙酰乙酸和乙酰CoA，后者可再用于酮体的合成。线粒体中的羟丁酸脱氢酶催化乙酰乙酸加氢还原（NADH+H+作供氢体），生成-羟丁酸，此还原速度决定于线粒体中NADH+H+/NAD+的比值，少量乙酰乙酸可自行脱羧生成丙酮。强调酮体的概念强调酮体生成的特点 2.酮体的利用过程骨骼肌、心肌和肾脏中有琥珀酰CoA转硫酶，在琥珀酰CoA存在时，此酶催化乙酰乙酸活化生成乙酰乙酰CoA。心肌、肾脏和脑中还有硫激酶，在有ATP和辅酶T存在时，此酶催化乙酰化酸活化成乙酰乙酰CoA。经上述两种酶催化生成的乙酰乙酰CoA在硫解酶作用下，分解成两分子乙酰CoA，乙酰CoA主要进入三羧酸循环氧化分解。3.酮体生成的意义(1)酮体易运输：长链脂肪酸穿过线粒体内膜需要载体肉毒碱转运，脂肪酸在血中转运需要与白蛋白结合生成脂酸白蛋白，而酮体通过线粒体内膜以及在血中转运并不需要载体。(2)易利用：可以把酮体看作是脂肪酸在肝脏加工生成的半成品。(3
