生物化学第五章脂类代谢daike

1、Chapter 5 Metabolism of Lipids 莆田学院基础医学部生物化学实验室 陈小萍,第五章 脂类代谢,脂类（lipids）是脂肪（fat）和类脂（lipoid）的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂（丙酮、乙醚等）的化合物。, 供能贮能。 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。 转变为重要的生理活性物质 如胆汁酸等 作为第二信使（如三磷酸肌醇，甘油二酯）,脂类物质的生理功用：,概述,第一节 不饱和脂酸的命名及分类,一、不饱和脂酸的命名 系统命名法：需标示脂肪酸的碳原子数和双键的位置。 或n编码体系：从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。 编码体系：从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。 CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH,十六碳-7-烯酸,十六碳-9-烯酸,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,3、6及9三族多不饱和脂肪酸，在哺乳类动物体内彼此不能相互转化。 哺乳类动物只能合成9及7系的多不饱和脂

2、肪 酸，不能合成6及3系多不饱和脂肪酸。 因此，6及3系多不饱和脂肪酸为必需脂肪酸。 必需脂肪酸：某些不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等，动物机体自身不能合成，需从植物油摄取，是机体不可缺少的营养物质，同时它们又是机体一些重要生理活性物质如前列腺素（PG）、血栓噁烷及白三烯等的前体，因此称必需脂肪酸。,二、脂肪酸的分类,不饱和脂肪酸的分类 单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸,第二节 脂类的消化与吸收,Section 2 Digestion and Absorption of Lipids,一、食物脂类的消化,胆汁酸盐 小肠胰液 消化场所：小肠上段 消化结果:乳化，不完全水解,胰脂肪酶 磷脂酶A2 辅脂酶 胆固醇酯酶,参与脂类消化物质,消化过程,食物中的脂类,胆汁酸盐,乳化,微团 (micelles),消化酶,甘油三酯,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,胆汁酸盐的作用,辅脂酶,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

3、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。,二、食物脂类的吸收,甘油一酯 脂酸 胆固醇 溶血磷脂 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。,脂肪与类脂的消化产物,脂类消化产物吸收入肠粘膜细胞后的去路,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,消化吸收障碍：,治疗：,胆道阻塞 胰腺功能受损 肠道蠕动加快,利胆 补充胰酶 供给中链脂肪酸,Section 3 Metabolism of Triglyceride,第三节 甘油三酯的代谢,甘油三酯的分子结构,贮存于脂肪细胞中的甘油三酯(triglyceride, TG)在脂肪酶（lipase）的催化下水解并释放出脂肪酸（Free fatty acid,FFA），供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。 激素敏感甘油三酯脂肪酶（hormone sensitive tr

4、iglyceride lipase,HSL）是脂肪动员的关键酶,一、甘油三酯的分解代谢,(一) 脂肪动员：,激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。,激素敏感脂肪酶,脂肪动员的基本过程,脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid, FFA）和一分子的甘油。 甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。 脂肪动员生成的甘油主要转运至肝再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。,(二) 脂肪酸的-氧化：,1反应过程： (1) 活化：在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。,(2) 进入： 在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱, carnitine）来携带脂酰基。,借助于两种肉碱脂肪酰转移酶同工酶（酶和酶）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。 其中，肉碱脂肪酰转移酶(carnitine acyl transferase )是脂肪酸-氧化的关键酶。,脂酰CoA进入线粒体的过程,(3) -氧化循环： -氧化过程由

5、四个连续的酶促反应组成： 脱氢； 水化； 再脱氢； 硫解。,-氧化循环的反应过程, -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。 脂肪酸-氧化：脂酰基进入线粒体后，从脂酰基的-C开始，经脱氢、加水、再脱氢和硫解过程，生成一分子乙酰CoA和一分子比原来减少两个碳原子的脂酰CoA的过程。,脂肪酸-氧化循环的特点：,(4) 彻底氧化： 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。,2脂肪酸氧化分解时的能量释放：,1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。 1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。,以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：,7次-氧化分解产生57=35分子ATP；,8分子乙酰CoA可得128=96分子ATP；,共可得131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

6、净生成129分子ATP。,对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：,（三）脂肪酸的其他氧化方式,1. 不饱和脂肪酸的氧化,2. 奇数碳脂肪酸的氧化：,(四) 酮体的生成及利用：,脂肪酸在肝中氧化分解所生成的乙酰乙酸(acetoacetate)、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)和丙酮(acetone)三种中间代谢产物，统称为酮体(ketone bodies)。,酮体的分子结构,酮体,1酮体的生成：,酮体主要在肝细胞线粒体中生成。 酮体生成的原料为乙酰CoA。,(1) 两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。,酮体生成的反应过程：,(2) 乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。,(3) HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。,(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。,(5) 乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。,利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中

7、）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。,2酮体的利用：,(1) -羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。,酮体利用的基本过程：,(2) 乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。,(3) 乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。,(4) 生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。,-,羟丁酸脱氢酶,当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成24分子ATP，-羟丁酸可净生成27分子ATP； 而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成22分子ATP， -羟丁酸可净生成25分子ATP 。,3酮体生成及利用的生理意义：,（1）在正常情况下，酮体是肝输出能源的一种重要的形式； (2) 在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等重要器官提供必要的能源。 (3)肌肉组织氧化利用酮体，抑制蛋白质分解，防 止蛋白质过多消耗。 异常：酮症酸中毒、酮血症（0.5mmol/L）、酮尿症,(五) 甘油的代谢：,脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。 1甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸

8、化为3-磷酸甘油：,23-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：,二、甘油三酯的合成代谢,肝、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。,(一) 脂肪酸的合成：,脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的乙酰CoA、NADPH和ATP。 其合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化。 脂肪酸合成的直接产物是软脂酸(palmitate)。,1.乙酰CoA转运出线粒体：,2丙二酸单酰CoA的合成：,在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。,软脂酸合成：,一分子乙酰CoA与7分子丙二酰CoA重复加成合成软脂酸 包括四个反应步骤： 缩合 加氢 脱水 再加氢 反应由脂肪酸合成酶系催化。,在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子脂酰基载体蛋白（acyl carrier protein, ACP）和7种酶单体所构成的多酶复合体,（二）软脂酸的碳链延长和缩短,1碳链延长：此过程在线粒体或内质网体内进行。 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 内质网以丙二酸单酰CoA为二碳单位供体，使碳链延长，最

9、长可达24碳 2.碳链缩短：缩短是通过-氧化。,（三）不饱和脂肪酸的生成（了解）, 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； 在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；,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）； 需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。,(二) 3-磷酸甘油的生成：,合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成： 1由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：,2由脂肪动员生成（肝）： 脂肪动员生成的甘油被转运至肝后进行处理。,(三) 甘油三酯的合成：,几种不饱和脂酸衍生物生理意义,前列腺素（PG）：廿碳 PGA2能使动脉平滑肌舒张，促进胃肠蠕动。 PGE2 ：能诱发炎症，促进局部血管扩张，毛细血管通透性增加，引起炎症;能使动脉平滑肌舒张，促进胃肠蠕动;能促进排卵，和促进分娩。血小板产生的有促凝血和血栓形成. PGI2(内皮细胞释放)舒血管和抗血小板凝聚 PGI3能抑制花生四烯酸从膜磷释放,抑制PGI2和TXA2合成,TX TXA2(血小板)与PGE2有促凝血和血栓形成 LT LTC4、 LTD4 、 LTE4 是过敏反应的慢反应物质,使支气管平滑肌收缩强, LTB4促进炎症及过敏反应发展 LTD4引起炎症细胞滑润,Section 4 Metabolism of Phospholipids,第四节 磷脂的代谢,一、甘油磷脂的代谢,（一）甘油磷脂的基本结构：,体内几种重要的甘油磷脂,（二）甘油磷脂的合成代谢：,1甘油二酯合成途径： 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。 合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。,甘油二酯合成途径,2CDP-甘油二酯合成途径： 磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和心磷脂通过此途径合成。 合成过程所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。,CD

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