脂代谢电子教案

第五章,脂类代谢,概述,脂类(lipids):包括脂肪和类脂，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。,脂肪(fat)：三脂肪酸甘油酯或甘油三酯(triglyceride,TG),类脂(lipoid)：胆固醇胆固醇酯磷脂糖脂,甘油三酯,甘油磷脂,胆固醇酯,脂类基本构成,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三脂,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油磷脂,脂酸的来源,自身合成多为饱和脂酸和单不饱和脂酸,食物供给各种脂酸，特别一些不饱和脂酸,*营养必需脂酸亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取。,第一节不饱和脂酸的分类及命名,单不饱和脂酸多不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,不饱和脂酸命名,系统命名法,编码体系从脂酸的羧基碳起算或n编码体系从脂酸的甲基碳起算,第二节脂类的消化与吸收,脂类的消化,场所：小肠上段酶：胰脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶；乳化作用：胆汁酸盐；产物：甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等，与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团。,消化过程,甘油三酯,产物,食物中的脂类,2-甘油一酯+2FFA,磷脂,溶血磷脂+FFA,胆固醇酯,胆固醇+FFA,微团(micelles),部位：主要在十二指肠下段及空肠上段形式：1、中链脂酸及短链脂酸构成的甘油三酯：在肠粘膜细胞，经脂肪酶的作用，水解为脂肪酸及甘油，通过门静脉进人血循环。2、长链脂酸及2-甘油一酯：在肠粘膜细胞经甘油一酯合成途径合成甘油三酯，形成乳糜微粒，经淋巴进入血循环。,脂类的吸收,长链脂酸及2-甘油一酯,酯化成TG,淋巴管,血循环,乳糜微粒(CM),TG、CE、PL,+,载脂蛋白(apo)B48、C、A、A,肠粘膜细胞,甘油一酯途径,甘油一酯,甘油二酯,甘油三酯,第三节甘油三酯的代谢,一、甘油三酯的合成代谢,（一）合成部位及原料,肝脏：甘油及脂酸主要由葡萄糖代谢提供，也利用CM中的FA合成脂肪。,小肠粘膜：食物脂肪消化吸收的甘油一酯和脂肪酸,脂肪组织：甘油及脂酸主要由葡萄糖代谢提供，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,小肠粘膜细胞：甘油一酯途径,肝、脂肪细胞：甘油二酯途径,（二）合成基本过程,肝细胞：参与极低密度脂蛋白形成，运输到肝外组织利用脂肪细胞：储存脂肪小肠粘膜细胞：参与乳糜微粒形成，经淋巴入血,（三）去路,甘油二酯途径,*肝、肾等组织,糖代谢,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油,（一）脂肪的动员,定义：储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL),二、甘油三酯的分解代谢,脂解激素能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH、TSH等。,抗脂解激素抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。,脂肪动员过程,脂解激素-受体,G蛋白,AC,ATP,cAMP,PKA,HSLa(无活性),HSLb(有活性),甘油三酯,甘油二酯,甘油一酯,甘油,脂肪动员产物的进一步代谢：,甘油直接运送至各组织，经甘油激酶的作用转变为3-磷酸甘油进入糖代谢；脂酸由血浆中的清蛋白运送至全身组织进行代谢。,（二）脂酸的-氧化,组织：肝、肌肉最活跃脑组织除外。,亚细胞：胞液、线粒体,部位,过程：脂酸的活化脂酰CoA的生成脂酰CoA进入线粒体脂酰CoA的-氧化,1、脂酸的活化,+CoA-SH,脂酰CoA的生成（胞液）,2.脂酰CoA进入线粒体,酶：1）肉碱脂酰转移酶I脂酸-氧化的限速酶2）肉碱脂酰转移酶3）肉碱脂酰肉碱转位酶载体：肉碱（羟-三甲氨基丁酸）,关键酶,3.脂酸的氧化,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,肉碱转运载体,线粒体膜,活化：消耗2个高能磷酸键,氧化：7轮循环产物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2,4.脂酸氧化的能量生成,能量计算：生成ATP812+73+72=131净生成ATP1312=129,酮体(ketonebodies)：是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物乙酰乙酸、-羟丁酸及丙酮的总称。,生成：部位：肝细胞线粒体；原料：脂酸氧化生成的大量乙酰CoA；关键酶：HMGCoA合成酶。,利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体,（四）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.酮体的生成,2,（1）琥珀酰CoA转硫酶：催化乙酰乙酸活化，生成乙酰乙酰CoA。（2）乙酰乙酰硫激酶：直接活化乙酰乙酸生成乙酰乙酰CoA，（3）乙酰乙酰CoA硫解酶：催化乙酰乙酰CoA硫解，生成2分子乙酰CoA。,2.酮体的利用,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,琥珀酰CoA转硫酶,乙酰乙酰CoA硫激酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,酮体的利用,3酮体生成的生理意义,酮体肝内生成，肝外利用正常情况下是肝输出能源的一种形式；能通过血脑屏障及肌肉毛细血管壁，是肌肉，尤其是脑组织的重要能源；在饥饿状态或糖供应不足时可代替葡萄糖成为脑组织的重要能源。在饥饿、高脂低糖膳食，特别糖尿病时，可导致酮症酸中毒。,4.酮体生成的调节,（1）饱食及饥饿的影响,（2）肝细胞糖原含量及代谢的影响,糖代谢旺盛，FA主要生成甘油三酯及磷脂,糖代谢减弱，脂酸氧化及酮体生成均加强。,（3）丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体,竞争性抑制肉碱脂酰转移酶，抑制脂酰CoA进入线粒体，脂酸氧化减弱，酮体生产减少。,三、脂酸的合成代谢,组织：肝（主要）、脂肪等组织亚细胞：胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）肝线粒体、内质网：碳链延长,1.合成部位,（一）软脂酸的合成,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2.合成原料,乙酰CoA是合成脂酸的主要原料，主要来自葡萄糖。线粒体内乙酰CoA主要通过柠檬酸一丙酮酸循环进入胞液。,3脂酸合成的酶乙酰CoA羧化酶（关键酶）脂酸合成酶系：大肠杆菌：有7种酶蛋白聚合在一起构成多酶体系。高等动物：7种酶活性都在一条多肽链上，属多功能酶；有活性的酶为两相同亚基首尾相连组成的二聚体。,酶的功能活性域为ACP(酰基载体蛋白）上的E2-泛-SH及半胱氨酸残基的E1-半胱SH，均能与酰基相连。,酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇，是脂酰基载体。,（1）丙二酰CoA的合成,4.软脂酸反应过程,（2）脂酸合成,从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每一轮的加成反应均需通过缩合、还原、脱水、再还原等四个步骤，每次延长2个碳原子。,*软脂酸的合成过程,*转位,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至E1-半胱-SH（CE上）,经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酰基，增加两个碳原子，最终释出软酯酸。,软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA+7HOOCH2COSCoA+14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+,软脂酸的合成总图,（二）脂酸碳链的延长,1.内质网脂酸碳链延长酶系以丙二酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢。2.线粒体脂酸碳链延长酶系以乙酰CoA为二碳单位供体，由NADPH+H+供氢。,（三）不饱和脂酸的合成,动物：有4、5、8、9去饱和酶,植物：有9、12、15去饱和酶,四、多不饱和脂酸的重要衍生物,前列腺素(Prostaglandin,PG)血栓噁烷(thromboxane,TX)白三烯(leukotrienes,LT),第四节磷脂的代谢MetabolismofPhospholipid,定义含磷酸的脂类称磷酯。,分类甘油磷脂由甘油构成的磷酯鞘磷脂由鞘氨醇构成的磷脂,X指与磷酸羟基相连的取代基,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,一、甘油磷脂的代谢,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,（一）甘油磷脂的组成、分类及结构,机体内几类重要的甘油磷脂,磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol),磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine),心磷脂(cardiolipin),1.合成部位全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。,2.合成原料及辅因子脂酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP,（二）甘油磷脂的合成,3.合成的基本过程（1）甘油二酯合成途经：磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺；（2）CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、心磷脂。,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,（1）甘油二酯合成途径,（2）CDP-甘油二酯合成途径,甘油磷脂合成还有其他方式:磷脂酰胆碱由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成。磷脂酰丝氨酸由磷脂酰乙醇胺羧化或其乙醇胺与丝氨酸交换生成。,磷脂交换蛋白(phospholipidexchangeproteins):在胞液中存在一类促进磷脂在细胞内膜之间进行交换的蛋白质.,（三）甘油磷脂的降解,磷脂酶(phospholipase,PLA),鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。,二、鞘磷脂的代谢,（一）鞘脂化学组成及结构,鞘脂,鞘磷脂,鞘糖脂,X-磷脂胆碱、磷脂乙醇胺单糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,第五节胆固醇代谢,固醇共同结构环戊烷多氢菲,概述,动物胆固醇(27碳),植物(29碳),酵母(28碳),*胆固醇的生理功能,是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用；,是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。,*胆固醇在体内含量及分布,含量：约140克,分布：广泛分布于全身各组织中大约分布在脑、神经组织肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多肌肉组织含量较低肾上腺、卵巢等合成类固醇激素的腺体含量较高,存在形式：游离胆固醇胆固醇酯,（一）合成部位：肝是主要场所胞液及内质网（二）合成原料：18分子乙酰CoA，36分子ATP及16分子NADPHH+（三）合成基本过程1、甲羟戊酸的合成；2、鲨烯的生成30C3、胆固醇的生成27C,一、胆固醇(cholesterol)的合成,CoASH,CoASH,HMGCoA合酶（胞液）,乙酰乙酰CoA硫解酶（胞液）,HMGCoA还原酶（内质网,1.甲羟戊酸的合成,2,2.鲨烯的合成,3.胆固醇的合成,胆固醇的酯化,1、细胞中胆固醇的酯化胆固醇+脂酰CoA胆固醇酯酶：脂酰胆固醇脂酰转移酶（ACAT）；2、血浆中胆固醇的酯化胆固醇+卵磷脂胆固醇酯+溶血卵磷脂酶：卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT）；,二、胆固醇的转化,（一）转变为胆汁酸(bileacid)在肝中转化成胆汁酸是胆固醇在体内代谢的主要去路；（二）转化为类固醇激素肾上腺皮质、卵巢等均是以胆固醇为原料合成类固醇激素；（三）转化为7-脱氢胆固醇皮肤，胆固醇可被氧化为7-脱氢胆固醇，后者经紫外光照射转变为维生素D3。,第六节血浆脂蛋白代谢,一、血脂,血脂:血浆所含脂类，包括甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。,来源外源性从食物中摄取内源性肝、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血,*血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。,组成与含量总脂400700mg/dl(5mmol/L)甘油三酯10150mg/dl(0.111.69mmol/L)总磷脂150250mg/dl(48.4480.73mmol/L)总胆固醇100250mg/dl(2.596.47mmol/L)游离脂酸520mg/dl(0.1950.805mmol/L),二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构,分类,电泳法,血脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。,乳糜微粒(chylomicron,CM)极低密度脂蛋白(verylowdensitylipoprotein,VLDL)低密度脂蛋白(lowdensitylipoprotein,LDL)高密度脂蛋白(highdensitylipoprotein,HDL),超速离心法分类,血浆脂蛋白的组成特点,血浆脂蛋白的结构,疏水性较强的TG及胆固醇酯位于内核。,具极性及非极性基团的载脂蛋白、磷脂、游离胆固醇，以单分子层借其非极性疏水基团与内部疏水链相联系，极性基团朝外。,三、载脂蛋白,定义：载脂蛋白(apolipoprotein,apo)指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。,种类（18种）apoA(A、A、A)apoB(B100、B48)apoC(C、C、C)apoDapoE作用：1、调节脂蛋白代谢关键酶活性;2、参与脂蛋白受体的识别;3、结合和转运脂质及稳定脂蛋白的结构。,人体几种重要的血浆载脂蛋白：,A：激活LCAT，识别HDL受体A：稳定HDL结构，激活HLB100：识别LDL受体B48：促进CM的合成C：激活LPL,参与脂蛋白代谢的关键酶：,四、血浆脂蛋白代谢,（一）乳糜微粒CM是运输外源性甘油三酯及胆固醇酯的主要形式；（二）极低密度脂蛋白VIDL是运输内源性甘油三酯的主要形式；（三）低密度脂蛋自LDL是转运内源性胆固醇的主要形式；（四）高密度脂蛋白将胆固醇从肝外组织向肝转运。,（一）乳糜微粒,来源,代谢,（二）极低密度脂蛋白,来源,+apoB100、E,代谢,VLDL,VLDL残粒,LDL,LPL,LPL、HL,FFA,外周组织,FFA,肝细胞合成的TG磷脂、胆固醇及其酯,VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。,内源性VLDL的代谢,（三）低密度脂蛋白,来源：由VLDL转变而来,代谢,LDL受体代谢途径,LDL受体广泛分布于肝动脉壁细胞等全身各组织的细胞膜表面,特异识别、结合含apoE或apoB100的脂蛋白，故又称apoB,E受体。,低密度脂蛋白受体代谢途径：,LDL的非受体代谢途径修饰的LDL(ox-LDL)可被单核吞噬细胞系统中的巨噬细胞及血管内皮细胞清除。这两类细胞膜表面具有清道夫受体(scavengerreceptor,SR)。,LDL的代谢,（四）高密度脂蛋白,主要在肝合成；小肠亦可合成。CM、VLDL代谢时，其表面apoA、A、A、apoC及磷脂、胆固醇等离开亦可形成