生物化学第5章脂类代谢

1、第5章,脂类代谢,Metabolism of Lipid,第一节 不饱和脂酸的分类及命名 0.5学时 第二节 脂类的消化与吸收 0.5学时 第三节 甘油三酯的代谢 3学时 第四节 磷脂的代谢 1学时 第五节 胆固醇代谢 1学时 第六节 血浆脂蛋白代谢 2学时,脂肪和类脂总称为脂类(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。,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 acid)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

2、，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：醇与酸=酯,甘油三酯,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,动物胆固醇,动物胆固醇酯,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,鞘糖脂,脂类的分类、含量、分布及生理功能,不饱和脂酸的分类及命名 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 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。,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。,如软油酸，9十六碳烯酸，16：19 或 7十六碳烯酸，16：17, 16 9 1 1 7 16 希腊字母 ,COOH,哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,（一）脂酸根据

3、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系的多不饱和脂酸，不能合成-6及-3系多不饱和脂酸。,表5-1 常见的脂酸,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

4、段,一、脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁酸盐参与,胆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，分子量约10,000。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。进入肠腔后，辅脂酶原被胰蛋白酶从其N端切下一个五肽而被激活。辅脂酶本身不具脂肪酶的活性，但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。它与胰脂酶结合是通过氢键进行的；它与脂肪通过疏水键进行结合。,辅脂酶,胰酯酶,水,微团,疏水键,氢键,辅酯酶,解除抑制,胆汁酸盐,油,脂肪,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以及中链脂酸(6C10C)及短链脂酸(2C4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(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,脂类消化过程中产生的脂肪酸、甘油酯、溶血磷脂等消化产物与胆汁 酸盐共同形成更微细

5、的混合微团(mixed micelle)。这种微团体积很小，极性更大，可溶于水，能通过盖在小肠绒毛表面的稳定水层，使脂类消化产物进入粘膜细胞而被吸收。,脂类的吸收,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(体内合成甘油三酯途径之一),油团,乳化微团,混合 微团,肠道,乳糜微粒,小肠粘膜细胞,胰脂酶,长链脂肪酸,含短链脂肪酸的TG,淋巴管,血循环,脂肪酶,FFA+甘油,门静脉,血,脂类的消化与吸收,甘油三酯的消化与吸收,甘油三酯的代谢Metabolism of Triglyceride,第三节,甘油三酯是甘油的脂酸酯 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用 脂酸的合成代谢 甘油三酯的合成代谢 多不饱和脂酸的重要衍生物*,本节主要内容：,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

6、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,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，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,对抗脂解激素因子,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、促肾上腺皮质激素(adre

7、no-cortico-tropic-hormone) ACTH 、促甲状腺激素 TSH等。,抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程：,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,（二）甘油经糖代谢途径代谢,肝、肾、肠等组织,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,部位,（三）脂酸经-氧化分解供能,1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）,脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。,+ CoA-SH,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。,L-肉碱（-羟-三甲氨基丁酸）的化学结构,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,5,肉碱转运载体,线粒体膜,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

8、、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 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 公式总结:(n/2)-1 (1.5+2.5)+ (n/2) 10-2 n为碳原子的数目,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,1.不饱和脂酸的氧化,（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,氧化,-羟脂酰CoA 表构酶,烯脂酰CoA 水化酶,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,3.奇数碳原

9、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,HMGCoA 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）,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,琥珀酰CoA,琥珀酸,2乙酰CoA,酮体的生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。,是糖尿病的急性并发症之一，是由于体内胰岛素严重不足所致糖代谢紊乱急剧加重，机体不能利用葡萄糖，只好动用脂

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