生物化学第07章脂类代谢

1、第07章,脂类代谢,Metabolism of Lipid,Composition, functions and analysis of Lipids,第一节 脂质的构成、功能及分析,脂类,种类:,脂类:包括脂肪和类脂。是一类难溶于水而易溶于非极性有机溶剂（如乙醚、氯仿、苯），化学本质为脂肪酸和醇所组成的酯类及其衍生物,并能为机体利用的有机化合物。,定义:,Putian University,12级临本,4, 贮能与供能（主要指脂肪）。 构成生物膜。 协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。 必需脂肪酸(essential fatty acid)是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。 保护和保温作用。,脂类物质的生理功用,Putian University,12级临本,5,正常成人空腹血脂的组成及含量,正常血脂有以下特点： 血脂水平波动较大，受膳食因素影响大； 血脂成分复杂； 通常以脂蛋白的形式存在，但自由脂肪酸是与清蛋白构成复合体而存在。,三酯酰甘油（triacyglycerol） 甘油三酯（triglyceride,TG）,R1=R2=R3 单纯甘油酯 两

2、到三个不同，混合甘油酯,CH2OH HOCH CH2OH,O -C - R1,O R2-C -,O -C R3,(一)甘油三酯(脂肪),CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH,十六碳-7-烯酸,十六碳-9-烯酸,不饱和脂肪酸的命名：,系统命名法：需标明脂肪酸的碳原子数和双键的位置。,编码体系：,从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。,编码体系：,从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。,二、脂肪酸,脂肪酸简称脂酸,是由一条长的烃链和一个末端羧基组成的羧酸。有饱和与不饱和两类。,不饱和脂肪酸,单不饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸,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。,不饱和脂肪酸的分类：,9系列：以橄榄油所含油酸为代表,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

3、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。,不饱和脂酸的生理功能,1保持细胞膜的相对流动性，以保证细胞的正常生 理功能。,2使胆固醇酯化，降低血中胆固醇和甘油三酯。,3是合成人体内前列腺素和凝血恶烷的前躯物质。,4降低血液粘稠度，改善血液微循环。,5提高脑细胞的活性，增强记忆力和思维能力。,-3不饱和脂肪酸是大脑和脑神经的重要营养成份，摄入不足将影响记忆力和思维力，对婴幼儿将影响智力发育，对老年人将产生老年痴呆症 。,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,X=胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,常为不饱和脂肪酸：花生四烯酸、DHA等,三、磷 脂,定义：含磷酸的脂类称磷酯。有甘油磷脂 和鞘磷脂两类,二、脂类的生理功能,Digestion and Absorption of Lipids,第二节 脂质的消化吸收,消化场所：小肠上段,一、脂类的消化,消化结果:乳化，不完全水解,消化场所：,消化过程：包括乳化、酶解,乳化,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 (mice

4、lles),胆汁酸盐,胆汁酸盐的作用,辅脂酶是胰脂酶消化脂肪不可缺少的蛋白质辅因子，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。与胰脂酶结合通过氢键进行的；与脂肪通过疏水键进行结合。,辅脂酶,二、脂类的吸收及吸收后的运输,脂类的消化产物包含：甘油一酯、脂酸、胆固醇、溶血磷脂以及中、短链脂肪酸构成的甘油三酯等，与胆汁酸盐一起形成混合微团(mixed micelles)，在十二指肠下段及空肠上段被肠粘膜细胞吸收。,中链(6C10C)及短链(2C4C) 脂酸构成的甘油三酯,甘油 + FFA,肠粘膜 细胞,长链脂肪酰甘油三酯,胆汁酸盐微团,2-甘油一酯 长链脂肪酸,甘油三酯,乳糜微粒（CM）,淋巴,血液,肝及全身,肠粘膜 细胞,甘油三酯的消化与吸收,消化吸收障碍：,胆道阻塞 胰腺功能受损 肠道蠕动加快,治疗：,利胆 补充胰酶 供给中链脂 肪酸,第三节 甘油三酯代谢,Metabolism of Triglyceride,一、甘油三酯的合成代谢,（二）合成原料：脂酸和磷酸甘油。,（一）、合成部位：肝、脂肪组织及小

5、肠黏膜细胞内 质网中。肝合成能力最强，但不 能储存脂肪，合成后以VLDL的 形式运出肝供组织利用。,磷酸甘油的来源,细胞内甘油的重新利用,来自糖代谢的磷酸甘油, 甘油二酯途径：由糖转变而来，是体内甘油三酯的 主要来源(在肝及脂肪细胞中合成)。,甘油一酯途径： 食物中的三脂酰甘油转变而来 （在小肠黏膜细胞中合成）,（三）TG合成途径：,（1）、合成部位,肝、脂肪、肾、脑、肺、乳腺等组织细胞的胞液中。,二、脂酸的合成代谢,（一）、软脂酸（胞液酶系只能合成16碳的软脂酸）,（2）、合成的原料,乙酰CoA、NADPH、ATP 、CO2、Mn2+等。,乙酰CoA主要来源于葡萄糖分解,NADPH主要来源磷酸戊糖途径,乙酰CoA全部在线粒体内生成，出线粒体需经过柠檬酸-丙酮酸循环转运。见下图：,线粒体基质 内膜 胞液,柠檬酸-丙酮酸循环,合成脂酸的乙酰CoA只有一分子以原形参加合成，其余的均需羧化生成丙二酸单酰CoA,关键酶乙酰CoA羧化酶为一种变构酶。受柠檬酸、 异柠檬酸、脂酰CoA、长链脂酰CoA等调节。,1）丙二酸单酰CoA的合成：,(3)、脂酸合成过程,2）脂酸合成：,包括四个反应步骤：,缩

6、合,加氢,脱水,再加氢,反应由脂肪酸合成酶系催化。,乙酰CoA与丙二酸单酰CoA重复加成合成脂酸,HOOC-CH2COSACP 丙二酸单酰ACP,CH3COCH2COSACP -酮丁酰ACP,CH2COSACP 乙酰ACP,+,CH3CHCH2COSACP OH -羟丁酰ACP,CH3CH=CHCOSACP,（二）软脂酸的碳链延长和缩短,此过程在线粒体或内质网体内进行。,（三）不饱和脂肪酸的生成（了解）,不饱和键由脂类加氧酶系催化形成。,缩短是通过-氧化。,1碳链延长,内质网以丙二酸单酰CoA为二碳单位供体，使碳链延长，最长可达24碳。,线粒体以乙酰CoA为二碳单位供体，使碳链延长，最长可达24或26碳。,2.碳链缩短, 合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软 脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；,总结：脂肪酸合成的特点：,合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗15分子ATP(8分子用于转运，7分子用于活化)；, 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；, 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有 依赖性。,脂肪酸合成是一循环反应过程。每

7、经过一次循 环反应，延长两个碳原子。,（四）、 脂肪酸合成的调节,主要是对乙酰CoA羧化酶的活性进行调节,（1）. 代谢物的调节作用,ATP、乙酰CoA,高脂膳食,脂酰CoA抑制乙酰CoA羧化酶的活性，ATP、 NADPH+H+、乙酰CoA激活乙酰CoA羧化酶的活性。,（2）. 激素的调节,胰岛素: 诱导乙酰CoA羧化酶 、脂肪酸合酶、 柠檬酸裂解酶的合成,脂肪酸合成,胰高血糖素, 生长素, 肾上腺素,脂肪酸合成,参与脂肪酸合成调节的激素主要有：胰高血糖素、肾上腺素、胰岛素和生长素。,二、脂肪的分解代谢,(一) 脂肪动员：,TG,DG,MG,甘油,贮存于脂肪细胞中的甘油三酯(triglyceride, TG)在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive trigly-ceride lipase, HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸和甘油，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。,激素敏感性脂肪酶,肾上腺素 去甲肾上腺素 胰高血糖素,胰岛素 前列腺素E2 烟酸,脂肪动员产物,脂肪,进入血液循环与清蛋白结合转运。,进血液循环自由转运，主要转运至肝再磷酸化为磷酸甘油后进行代谢。

8、,激素敏感性脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键 酶。主要受共价修饰调节。,(二) 甘油的分解代谢：,甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为-磷酸甘油， -磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮：,磷酸二羟丙酮,亚细胞：胞液、线粒体,除脑组织和成熟的红细胞外，全身其他组织都能通过脂肪酸氧化供能。其中以肝脏和肌肉组织利用脂酸的能力最强。,部位：,(三) 脂肪酸的氧化：,氧化的方式：氧化、氧化、和氧化,脂肪酸氧化的过程：,(1)脂肪酸的活化 (2)脂肪酰CoA从胞浆进入线粒体 (3)饱和脂肪酰CoA的氧化 (4)氧化产生的乙酰CoA进入三羧酸循环,1、脂肪酸活化,活化过程在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。,特点：不可逆反应，消耗2个高能磷酸键， 相当于2分子ATP,脂肪酸活化是指脂肪酸消耗能量并与CoA结合生成脂酰CoA的过程。,2、脂酰CoA从胞浆进入线粒体,氧化脂肪酸的酶系存在于线粒体基质，所以在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体才能被氧化分解，而脂酰CoA不能透过线粒体内膜，此过程必须要由载体肉碱（肉毒碱, carnitine）来携带脂酰基完成转运。,基质,线粒体

9、外膜,线粒体内膜,肉碱携带脂酰基的转运借助于肉碱脂肪酰转移酶，该酶有两种同工酶（酶和酶），酶位于线粒体内膜外侧，酶位于线粒体内膜内侧，酶是脂肪酸-氧化的关键酶。催化脂酰基的移换反应。,内膜中含有肉碱-脂酰肉碱转位酶，催化肉碱-脂酰和肉毒碱的转运反应，将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体，线粒体内的肉毒碱转运至胞液。,脂酰CoA,肉碱,脱氢,加水,再脱氢,硫解,3、脂酸的-氧化,-氧化过程由四个连续的酶促反应组成：, 脱氢 加水 再脱氢 硫解,在骨骼肌组织细胞生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。,乙酰CoA的进一步代谢(两种情况),在肝细胞线粒体生成的乙酰CoA则以生成酮体为主。（见酮体的生成）, 氧化产物：乙酰CoA、FADH2、 NADH+H+,总结：,以16C的软脂酸为例来计算ATP的生成量为：,NADH和7FADH2 通过呼吸链氧化产生的ATP： 2.57+1.57=28分子；,8分子乙酰CoA经TCA氧化产生ATP ： 108=80分子；,共可得108分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成106分子ATP。,4、脂肪酸彻底氧化所释放的能量计算, -氧化次数：（n/21）=8-1=7,生成乙酰CoA数：n/2 =16/2=8, 生成NADH及FADH2的数目：7分子NADH和7分子FADH2, 氧化产物：, 氧化产物：乙酰CoA、FADH2、 NADH+H+,脂肪酸-氧化循环的特点：,（四）脂酸的其他氧化方式,1.不饱和脂酸的氧化, -氧化循环过程在线粒体基质内进行； -氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆； 需要FAD，NAD+，CoA为辅助因子； 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。,2.过氧化酶体脂酸氧化,3.奇数碳原子脂酸的氧化丙酰CoA,酮体(ketone bodies)是指脂肪酸在肝中-氧化所生成的

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