脂肪酸的分解代谢

第九章 脂肪酸的分解代谢 (Fatty acid catabolism)一、脂质的消化、吸收和传送 二、脂肪酸的氧化 三、不饱和脂肪酸的氧化 四、酮体 五、磷脂的代谢 六、鞘脂类的代谢 七、甾醇的代谢 八、脂肪酸代谢的调节脂类概述1. 概念脂类是脂肪和类脂的总称，它是由脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植 物体的重要组成成分。脂类是广泛存在于自然界的一大 类物质，脂类是生物体维持正常生命活动不可缺少的一 大类有机化合物，是与糖类、蛋白质、核酸并列为四大 类重要基本物质之一, 包括脂肪和类脂。它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，就是难溶 于水，易溶于有机溶剂。White and Brown Adipose TissueWhite Adipose Tissue (WAT, White Fat) l used as a store of energy; l acts as a thermal insulator;Brown Adipose Tissue (BAT, Brown Fat) l abundant in newborns and in hibernating mammals; l Contains a much higher number of mitochondria and more capillaries than white fat.Obese mouse and normal mouseObesity“Super obese” male (1.77m and 146kg)Classification:lBMI: Body Mass Index (18.5, 25, 30)lWaist circumference: 102cm (man) and 88cm (woman) - USA94/80 in European Union; 90 in Chinese man and 85 in Japanese manlwaisthip ratio: 0.9 (man) and 0.85 (woman) USAlBody fat percentage: Bodyfat% = (1.2 * BMI) + (0.23 * age) 5.4 (10.8 * gender) Effects on healthlMortalitylMorbiditylObesity survival paradoxCauses of obesitylDietlSedentary lifestylelGeneticslMedical and psychiatric illnesslSocial determinants脂肪 又称三酯酰甘油或甘油三脂类脂磷脂糖脂异戊二烯酯甾醇 萜类甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂 脑磷脂2.脂类的分类(1) 单纯脂 - 是脂肪酸和醇类所形成的酯，其中典型的为甘油三酯 。(2) 复合脂 - 除醇类、脂肪酸外还含有其它物质，如磷酸、含氮化 合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。(3) 其它脂 - 为一类不含有脂肪酸、非皂化的脂，包括萜类、前列 腺素类和甾类化合物等。 单纯脂 复合脂 磷酸甘油脂，又称甘油磷脂，是最具有代表性的复合脂， 广泛存在于动物、植物和微生物。磷酸甘油脂是细胞膜结构重 要的组分之一，在动物的脑、心、肾、肝、骨髓、卵以及植物 的种子和果实中含量较为丰富。最简单的磷酸甘油脂结构如图: 贮藏物质/能量物质 脂肪是机体内代谢燃料的贮存形式，它在体内氧化可释放大量能量以供机体利用。脂肪组织储存脂肪, 约占体重1020% .1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g糖彻底氧化仅供能16.7KJ 。 合理饮食 脂肪氧化供能占 1525%空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上禁食13天 脂肪氧化供能占 85%饱食、少动 脂肪堆积，发胖3.脂类的功能 提供给机体必需脂成分 （1）必需脂肪酸 亚油酸 18碳脂肪酸，含两个不饱和键；亚麻酸 18碳脂肪酸，含三个不饱和键；花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四个不饱和键；（2）生物活性物质:激素、胆固醇、维生素等。 生物体结构物质（1）作为细胞膜的主要成分 几乎细胞所含的磷脂都集 中在生物膜中，是生物膜结构的基本组成成分。（2）保护作用 脂肪组织较为柔软，存在于各重要的 器官组织之间，使器官之间减少摩擦，对器官起保护作用 。 用作药物卵磷脂、脑磷脂可用于肝病、神经衰弱及动脉粥样硬 化的治疗等。LipidBiological lipids are a chemically diverse group of compounds, the common and defining feature of which is their insolubility in water.Fats and oils (storage lipids)Phospholipids and sterol (major elements of membranes)The fats and oils used almost universally as stored forms of energy in living organisms are derivatives of fatty acids.Typical type of fatty acid-containing compounds are triacylglycerols.NomenclatureFatty acids are named according to the number of carbon atoms in the chain and the number and position of any double bonds.Palmitate(C16:0)棕榈酸Stearate(C18:0)硬脂酸Oleate(C18:1)油酸Linoleate(C18:2)亚油酸Linolenate(C18:3)亚麻酸Arachidonate(C20:4)花生四稀酸RolesComponents of membranes (glycerophospholipids and sphingolipids)Covalently joined with some proteinsEnergy stores (triacylglycerols) and fuel moleculeAs hormones and intracellular second messengers (DAG, diacylglycerol)一、脂质的消化、吸收和传送三脂酰甘油在人类的饮食脂肪中，以及作为代谢能 量的主要贮存形式中约占90%。脂肪可完全氧化成CO2和 H2O，由于脂肪分子中绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都 处于较低的氧化状态，因此脂肪氧化代谢产生的能量按 同等重量计算比糖类和蛋白质要高出2倍以上。 食物成分含有的能量成 分H（kJ/g干重） 糖 类16 脂 肪37 蛋白质17（一）脂肪（三酰甘油）1分子甘油和3分子脂肪酸结合而成的酯。脂肪酸饱和脂肪酸：软脂酸（16C）、硬脂酸（18C）不饱和脂肪酸含1个双键（油酸）含2个双键（亚油酸）含3个双键（亚麻酸）含4个双键（花生四烯酸 ）三脂酰甘油的结构1软脂酰2,3二油酰甘油当3个脂肪酸都是同一种脂肪酸时，称为简单三脂酰甘油，当3个脂肪酸至少 有一个不同时，称为混合三脂酰甘油。 三脂酰甘油（三酰甘油 ）（甘油三酯 ）某些天然存在的脂肪酸通俗名系统统名简简写符号熔点月桂酸n-十二酸12:044.2软脂酸n-十六酸16:063.1花生酸n-二十酸20:076.5棕榈油酸十六碳-9-烯酸（顺）16:19C-0.5-0.5鳕油酸二十碳-9-烯酸（顺）20:19C23-23.5亚油酸十八碳-9,12-二烯酸（顺，顺）18:29C ,12C-5-亚麻酸十八碳-9,12,15-三烯酸（全顺）18:39C,12C,15C-11花生四烯酸二十碳-5,8,11,14-四烯酸 （全顺）20:45C,8C,11C,14C-49EPA二十碳-5,8,11,14,17-五烯酸 （全顺）-54 - -53DHA二十二碳-4,7,10,13,16,19-六烯 酸（全顺）-45.5 -44.1消化脂肪的酶消化脂肪的酶有胃分泌的胃脂肪酶、胰脏分泌的 胰脂肪酶，它们可将三脂酰甘油的脂肪酸水解下来。 胰脂肪酶与一个称为辅脂肪酶的小蛋白质在一起，存在 于脂质水界面上。胰脂肪酶催化1、3位脂肪酸的水解，生成2单酰甘油。胰液中还有酯酶，它催化单酰甘油、胆固醇 酯和维生素A的酯水解。另外，胰脏还分泌磷脂酶，它 催化磷脂的2酰基水解。 脂肪的消化和吸收脂肪经消化后的产物脂肪酸和2单酰甘 油由小肠上皮粘膜细胞吸收后，又转化为三脂 酰甘油，然后与蛋白质一起包装成乳糜微粒， 释放到血液，通过淋巴系统运送到各种组织中 。短的和中等长度的脂肪酸被吸收进入门静脉 血液，直接送入肝脏。 脂肪的乳化由于三脂酰甘油是水不溶性的，而消化作用的酶却 是水溶性的，因此三脂酰甘油的消化是在脂质水的界面 处发生的。若要消化迅速，必须尽量增大脂质水界面的 面积。人摄入的脂肪在肝脏分泌的胆汁盐及磷脂酰胆碱等 物质（表面活性剂）的作用下，经小肠蠕动而乳化，大大 地增大了脂质水的界面面积，促进了脂肪的消化和吸收 。 在脂肪组织和骨骼肌毛细血管中，在脂蛋白脂肪酶（lipoprotein lipase）的作用下，乳糜微粒中的脂肪被水解成游离的脂肪酸和甘油，产生的脂肪酸被这些组织吸收，甘油被运送到肝脏和肾脏，转变成二羟丙酮磷酸。 胆汁酸的结构胆酸甘氨胆酸牛磺胆酸胆汁盐是胆固醇的氧化产物，极性构成外侧，疏水形成内侧，构成一个胶质颗粒。u消化：小肠上段脂类( TG、CH、PL等)微团胆汁酸盐乳化胰脂肪酶、辅脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、长链脂肪酸、胆固醇等混合微团 乳化混 合 微 团扩散小肠粘膜 细胞内重新酯化载脂蛋白结合乳糜微粒门静脉肝 脏u吸收：十二指肠下段及空肠上段脂肪代谢其中第一步反应需要消耗ATP，而第二步反应可生成还原辅 酶。磷酸二羟丙酮为磷酸丙糖，是糖酵解途径的中间产物，因 此既可以继续氧化，经丙酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成CO2和 水，又可经糖异生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷酸甘油，然后氧化脱氢生成磷酸二羟丙酮。Breakdown of triacylglycerolsThe fatty acids in triacylglycerols are released from the glycerol backbone by the action of lipases.The free fatty acids can then degraded by oxidatin to produce energy. The glycerol is converted into dihydroxyacetone phosphate which enters glycolysis.三脂酰甘油的转移贮存在脂肪组织中的三脂酰甘油要转移时 ，先在激素敏感的三脂酰甘油脂肪酶的作用下 水解成甘油和脂肪酸。游离的脂肪酸进入血液 ，并与清蛋白结合。形成脂肪清蛋白复合物 可以大大增加脂肪的溶解度。 磷脂、三脂酰甘油、胆固醇和胆固醇酯是以脂蛋白的形式转运的。在机体的各个部位，脂蛋白与特异的受体和酶作用而被吸收和利用。血脂概念：血浆中所含脂类的总称，主要包括甘油 三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸等。 血脂与血浆中的蛋白质结合形成水溶性复合物-LP 形式存在和运输