bk第7章 脂類代謝

1、脂類代謝脂類代謝(Lipid Metabolism)一、定義一、定義： 脂類（脂類（lipidlipid）是脂肪和類脂的總稱，）是脂肪和類脂的總稱，是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑（如是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑（如乙乙醚、氯仿、苯等醚、氯仿、苯等 ）的生物有機(jī)分子。）的生物有機(jī)分子。 其化學(xué)本質(zhì)是其化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸脂肪酸和和醇醇所形成的酯所形成的酯類及其衍生物。類及其衍生物。 脂肪酸多為脂肪酸多為4 4碳以上的長鏈一元羧酸碳以上的長鏈一元羧酸 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。 脂類的元素組成主要是脂類的元素組成主要是C H OC H O

2、, ,有些尚含有些尚含N S PN S P。第一節(jié)、概述第一節(jié)、概述 二、脂類二、脂類分類分類三、脂類的三、脂類的分分布與生理功能布與生理功能 分類分類含量含量分布分布 生理功能生理功能脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯（貯脂）（貯脂） 9595，（隨機(jī)（隨機(jī)體營養(yǎng)體營養(yǎng)狀況而狀況而變動）變動）脂肪組織、脂肪組織、皮皮下結(jié)締組織、下結(jié)締組織、大網(wǎng)膜、腸系大網(wǎng)膜、腸系膜、腎臟周圍膜、腎臟周圍（脂庫）、（脂庫）、血血漿漿1. 1. 儲脂供能儲脂供能2. 2. 提供必需脂提供必需脂肪肪酸酸3. 3. 促促進(jìn)進(jìn)脂溶性維生素吸收脂溶性維生素吸收4. 4. 熱墊作用熱墊作用5. 5. 保護(hù)墊作用保護(hù)墊作用6. 6.

3、 構(gòu)成血漿脂蛋白構(gòu)成血漿脂蛋白類脂類脂糖酯、糖酯、膽膽固醇及其固醇及其酯、磷脂酯、磷脂( (組織脂）組織脂）5 5（含（含量相當(dāng)量相當(dāng)穩(wěn)定）穩(wěn)定）動物所有細(xì)胞動物所有細(xì)胞的的生物膜、神生物膜、神經(jīng)、血漿經(jīng)、血漿1. 1. 維持生物膜的結(jié)構(gòu)和功能維持生物膜的結(jié)構(gòu)和功能2. 2. 膽固醇可轉(zhuǎn)變成類固醇激膽固醇可轉(zhuǎn)變成類固醇激 素、維生素、膽汁酸等素、維生素、膽汁酸等3. 3. 構(gòu)成血漿脂蛋白構(gòu)成血漿脂蛋白四、脂肪的消化、吸收和運(yùn)輸四、脂肪的消化、吸收和運(yùn)輸物理消化化學(xué)消化五、血漿脂蛋白五、血漿脂蛋白O=O=CH2O CR1R2COCHCH2O CR3O=重要脂類：甘油三酯重要脂類：甘油三酯甘甘 油

4、油 三三 酯酯一一 、脂、脂 肪肪 的的 分分 解解 脂肪脂肪 脂肪酶甘油甘油+脂肪酸脂肪酸 1、脂動員：、脂動員： 儲存在脂肪細(xì)胞中的脂肪，被脂肪酶逐儲存在脂肪細(xì)胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解為游離步水解為游離脂肪酸脂肪酸（FFA）及）及甘油甘油并釋并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。放入血以供其他組織氧化利用的過程。 關(guān)鍵酶（限速酶）：關(guān)鍵酶（限速酶）：激素敏感性激素敏感性甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)2 2、甘油三酯的分解代謝調(diào)節(jié)、甘油三酯的分解代謝調(diào)節(jié)cAMP激活HSL乙酰乙酰COATCACO2+H

5、2O 糖代謝與脂代謝通過磷酸二羥丙酮聯(lián)系起來。 動物的脂肪細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中無，則甘油需要經(jīng)血液運(yùn)到肝細(xì)胞中進(jìn)行氧化分解。磷酸酯酶甘油甘油-酵解完段：酵解完段： 1ATP 2 1 NADH兌換率兌換率 1：3 (或或2)1 ATP2 (3ATP或或2 ATP )三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：1 GTP 3 NADH 1 FADH21 ATP9 ATP2 ATP兌換率兌換率 1：3兌換率兌換率 1：2丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：1NADH 兌換率兌換率 1：33 ATP總計(jì)：總計(jì)：22 ATP 或或20 ATP甘油甘油-酵解完段：酵解完段： 1ATP 2 1 NADH兌換率兌換率 1：3 (或或2)1 AT

6、P2 (3ATP或或2 ATP )三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：1 GTP 3 NADH 1 FADH21 ATP9 ATP2 ATP兌換率兌換率 1：3兌換率兌換率 1：2丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：1NADH 兌換率兌換率 1：33 ATP總計(jì)：總計(jì)：22 ATP 或或20 ATP 飽和脂肪酸的氧化分解飽和脂肪酸的氧化分解 不飽和脂肪酸的氧化分解不飽和脂肪酸的氧化分解v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v-氧化作用氧化作用v單不飽和脂肪酸的氧化分解單不飽和脂肪酸的氧化分解v多不飽和脂肪酸的氧化分解多不飽和脂肪酸的氧化分解 奇數(shù)奇數(shù)C C原子原子脂肪酸的氧化分解脂肪酸的氧化分解 飽和脂肪酸的飽和脂

7、肪酸的-氧化作用氧化作用1. 1. 概概 念念飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位位C C原子發(fā)生氧化原子發(fā)生氧化，碳鏈在，碳鏈在位位C C原子與原子與位位C C原子間原子間發(fā)生斷裂，每次生成一個乙酰發(fā)生斷裂，每次生成一個乙酰COACOA和較原來少二個和較原來少二個碳單位的脂肪酸，這個不斷重復(fù)進(jìn)行的脂肪酸氧碳單位的脂肪酸，這個不斷重復(fù)進(jìn)行的脂肪酸氧化化直至將長鏈脂肪酸都分解為乙酰CoA(丙酰CoA)的過程稱為過程稱為-氧化氧化. .19041904年，年，F(xiàn).KnoopF.Knoop的的標(biāo)記標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)前提：實(shí)驗(yàn)前提：已知動物體已知動物體內(nèi)不

8、能降解苯環(huán)內(nèi)不能降解苯環(huán) 實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)方案：用用苯基苯基標(biāo)記標(biāo)記的飽和脂肪酸飼喂動物的飽和脂肪酸飼喂動物 苯乙酸苯甲酸飽和脂肪酸飽和脂肪酸-氧化氧化的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：苯乙尿酸苯乙尿酸馬尿酸馬尿酸脂酰脂酰CoA合成酶合成酶2. 脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化（虛線部分）部部 位位組組 織織：除腦：除腦組織外組織外,大多大多數(shù)組織均可進(jìn)數(shù)組織均可進(jìn)行，行， 其中肝、其中肝、肌肉最活躍。肌肉最活躍。亞細(xì)胞：亞細(xì)胞：胞液、胞液、線粒體線粒體（1 1）脂肪酸的活化脂肪酸的活化（在胞質(zhì)）胞漿中、線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜胞漿中、線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜（2 2）脂酰）脂酰CoACoA轉(zhuǎn)運(yùn)入轉(zhuǎn)運(yùn)入線粒體線粒體脂 酰

9、C o A合 成 酶肉 堿 脂 酰轉(zhuǎn) 移 酶 肉 堿 脂 酰轉(zhuǎn) 移 酶 FFAA T PC o AA M PP P i脂 酰 C o A脂 酰 C o ACoA肉 堿脂 酰 肉 堿肉 堿 脂 酰肉 堿 轉(zhuǎn) 位 酶脂 酰 肉 堿肉 堿CoA脂 酰 肉 堿脂 酰 C o A基 質(zhì)線 粒 體 外 膜線 粒 體 內(nèi) 膜-氧 化限速酶限速酶孔孔道道載體 亞細(xì)胞部位：亞細(xì)胞部位： 線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)(mitochondrial matrix)(mitochondrial matrix) 過程：過程： 在脂肪酸在脂肪酸-氧化氧化多酶復(fù)合體多酶復(fù)合體的催化下，的催化下，從脂酰基從脂?；荚犹荚娱_始，經(jīng)開

10、始，經(jīng)脫氫、加水、脫氫、加水、再脫氫、硫解再脫氫、硫解四步，生成一分子比原來少四步，生成一分子比原來少兩個碳原子的兩個碳原子的脂酰脂酰CoACoA(acyl-CoA(acyl-CoA) )及一分及一分子子乙酰乙酰CoACoA(acetyl-CoA(acetyl-CoA) )。3、脂肪酸-Oxidation特點(diǎn) 脂肪酸僅需活化一次（cytosol），消耗一個ATP的兩個高能鍵；中、短鏈中、短鏈脂肪酸直接進(jìn)入線粒體，由線粒體內(nèi)的脂肪酸直接進(jìn)入線粒體，由線粒體內(nèi)的脂酰脂酰CoACoA合成酶活化。合成酶活化。 Acyl-CoA由carnitine運(yùn)入線粒體，限速酶：CAT-（紅細(xì)胞不能） -Oxida

11、tion（mitochondrion）:脫氫、加水、再脫氫、硫解四個重復(fù)步驟。 （絕對需氧） -氧化的產(chǎn)物是乙酰CoA，可以進(jìn)入TCA4 4 、-Oxidation-OxidationRCH2CH2COOHRCH2CH2COSCoARCH2CH2COSCoACHCOSCoARCHCH2COSCoARCHOHCH2COSCoARCORCOSCoA+CH3COSCoAATP+HSCoAAMP+PPi脂酰CoA 合成酶CFADFADH2脂酰CoA脫氫酶烯脂酰CoA 水化酶2H2ONAD+NADH+H+L(+) 羥脂酰 CoA脫氫酶HSCoA 酮脂酰CoA 硫解酶呼吸鏈2PH2OH2O呼吸鏈3P脫氫加

12、水脫氫硫解脂酰CoA烯脂酰CoA2反L(+) 羥脂酰CoA 酮脂酰CoA 脂酰CoA(少兩個碳原子)乙酰CoA脂酰CoA脂肪酸線粒體內(nèi)膜肉毒堿脂酰基轉(zhuǎn)移酶肉毒堿脂?；D(zhuǎn)移酶丙二酰CoA胰島素NADH/NAD+乙酰CoA計(jì)算公式：計(jì)算公式：12 +5 ( -1) 2 注：注： n為碳數(shù)為碳數(shù) 5=2+32n2n129 ATP129 ATP7 7次次-氧化氧化8 8 乙酰乙酰CoACoACHCH3 3(CH2)(CH2)1414COOHCOOH7 7 NADHNADH7 7 FADHFADH2 212ATP12ATP 3 ATP 3 ATP 2 ATP 2 ATP 96 ATP96 ATP21 A

13、TP21 ATP14 ATP14 ATP131131 ATPATP轉(zhuǎn)換率轉(zhuǎn)換率= =30.5430.54x x129129/ /97979797 x100 x100 4040以軟脂酸（以軟脂酸（C16）為例：）為例：5 5、 能量代謝（意義）能量代謝（意義） 奇數(shù)脂肪酸的奇數(shù)脂肪酸的-氧化氧化（丙酸的氧化丙酸的氧化）草酰乙酸草酰乙酸糖異升糖異升常見的常見的Fatty Acid(C20) (C18) (C18) (C18) (C18) 軟脂酸 (C16) 硬脂酸油 酸亞油酸亞麻酸花生四烯酸CH3(CH2)14COOHCH3(CH2)16COOHCH3(CH2)7CH CH(CH2)7COOHCH

14、3(CH2)4CH CHCH2CH CH(CH2)7COOHCH3CH2CH CHCH2CH CHCH2CHCH(CH2)7COOHCH3(CH2)4(CH CHCH2)3CHCH(CH2)3COOH* * * * -檸檬酸循環(huán)的一個支路（只存在于植物和微生物中）（只存在于植物和微生物中）植物細(xì)胞內(nèi)植物細(xì)胞內(nèi)脂肪酸脂肪酸氧化分解為氧化分解為乙酰乙酰CoACoA之后，在乙醛酸體之后，在乙醛酸體(glyoxysome(glyoxysome) )內(nèi)生成內(nèi)生成琥珀酸、琥珀酸、乙醛酸乙醛酸和和蘋果酸蘋果酸；此琥珀酸可；此琥珀酸可用于糖的合成，該過程稱為乙用于糖的合成，該過程稱為乙醛酸循環(huán)醛酸循環(huán)(gly

15、oxylic acid (glyoxylic acid cycle,GACcycle,GAC) )。 乙醛酸循環(huán)意義乙醛酸循環(huán)意義（1）乙酰）乙酰CoA經(jīng)乙醛酸循環(huán)可以和三羧酸循經(jīng)乙醛酸循環(huán)可以和三羧酸循環(huán)相偶聯(lián)，補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物的缺失。環(huán)相偶聯(lián)，補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物的缺失。（2）乙醛酸循環(huán)是微生物利用乙酸作為碳源）乙醛酸循環(huán)是微生物利用乙酸作為碳源的途徑之一。的途徑之一。（3）乙醛酸循環(huán)是油料植物將脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵┮胰┧嵫h(huán)是油料植物將脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘呛桶被岬耐緩健：桶被岬耐緩健?1、單不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸雙鍵的處理方式雙鍵的處理方式3、飽和與不飽和的氧化比較、飽和與不飽和的氧

16、化比較 進(jìn)入進(jìn)入TCATCA循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和循環(huán)最終氧化生成二氧化碳和水以及大量的水以及大量的ATPATP。 生成酮體參與代謝（動物體內(nèi)）生成酮體參與代謝（動物體內(nèi)） 脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，在肌肉細(xì)胞中可進(jìn)入TCA循環(huán)進(jìn)行徹底氧化分解；但在肝臟及腎臟肝臟及腎臟細(xì)胞中還有另外一條去路，即形成乙酰乙酸、乙酰乙酸、D-D-羥丁酸羥丁酸和丙酮和丙酮，這三者統(tǒng)稱為，這三者統(tǒng)稱為酮體酮體。 第三節(jié)第三節(jié)酮體的代謝酮體的代謝 酮體的生成與分解酮體的生成與分解 酮體的利用酮體的利用 生成酮體的意義生成酮體的意義 酮體代謝特點(diǎn)酮體代謝特點(diǎn)血漿水平：血漿水平：0.030.5mmol/L(0.35m

17、g/dl)CHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOCO2 CoASH CoASH NAD+ NADH+H+ -羥丁酸脫氫酶羥丁酸脫氫酶HMGCoA合酶合酶乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶HMGCoA 裂解酶裂解酶CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA

18、 = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羥羥甲甲基基戊戊二二酸酸單單酰酰羥羥甲甲基基戊戊二二酸酸單單酰酰CoACoA= =OO= =OOHOCCHHOCCH2 2CCHCCH2 2CSCoACSCoA( (HMGCoAHMGCoA) ) CHCH3 3OHOH羥羥甲甲基基戊戊二二酸酸單單酰酰羥羥甲甲基基戊戊二二酸酸單單酰酰CoACoA= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -

19、) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OOCHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮CHCH3 3CCHCCH3 3 丙丙酮酮丙丙酮酮= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2

20、COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO= =OO= =OO NAD+ NADH+H+ 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 CoASH+ATP PPi+AMP CoASH 2. 酮體的利用酮體的利用 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫激酶硫激酶（腎、心和腦的線粒體）腎、心和腦的線粒體）CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸OHOHCHC

21、H3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸CHCH3 3CHCHCHCH2 2COOH COOH D(D(- -) )- - - -羥羥丁丁酸酸羥羥丁丁酸酸OHOHCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸CHCH3 3CCHCCH2 2COH COH 乙乙酰酰乙乙酸酸乙乙酰酰乙乙酸酸= =OO= =OO

22、= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OOCHCH3 3CCHCCH2 2CSCoA CSCoA ( (乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰乙乙酰酰CoACoA) )= =OO= =OO= =OO= =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO2CHCH3 3CSCoA CSCoA = =OOCHCH3 3CSCoA CSCoA = =OO= =OO2乙酰乙酰乙酰乙酰CoA硫解酶硫解酶（心、（心、腎、腦及骨骼肌線粒體）腎、腦及骨骼肌線粒體）TCA琥珀酰琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶轉(zhuǎn)硫酶（心、腎、腦

23、及骨骼?。ㄐ?、腎、腦及骨骼肌的線粒體）的線粒體）?！巴焙秃汀巴蛲颉睙嵝圆。簜?、麻疹、猩紅熱、肺炎、敗血癥、急性風(fēng)濕熱、急性粟粒性結(jié)核等；另外，分娩后以及攝入多量脂肪和蛋白質(zhì)、重癥不能進(jìn)食（如食道癌等）或進(jìn)食而不攝入糖類時，均可因體內(nèi)缺乏，大量分解脂肪而致尿中酮體陽性。脂肪動員FFAFFATG脂酰CoA分解合成乙酰CoATCA酮體胰高血糖素 饑餓胰島素 飽食飽食糖饑餓糖丙二酰CoA乙酰CoAG(+)(-)(+)(+)(-)線粒體肝一、脂肪酸的生物合成一、脂肪酸的生物合成糖和蛋白糖和蛋白甘油三酯甘油三酯細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)-肝臟肝臟和哺乳期和哺乳期乳腺乳腺；脂肪組織、腎；脂肪組織、腎臟、小腸

24、臟、小腸軟脂酸軟脂酸內(nèi)源性脂肪酸內(nèi)源性脂肪酸ATPNADPH( (一一) )、軟脂酸的合成、軟脂酸的合成 1 1、乙酰、乙酰CoACoA的來源及轉(zhuǎn)運(yùn)的來源及轉(zhuǎn)運(yùn) （檸檬酸檸檬酸- -丙酮酸丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)）2 2、丙二酸單酰、丙二酸單酰CoACoA的生成的生成 3 3、脂肪酸的合成、脂肪酸的合成丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸氧化氨基酸氧化2 2、丙二酰丙二酰CoACoA的生成的生成（限速步驟）CH3COSCoA COOHCH2 COSCoA乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶生物素生物素 Mn2+ATPHCO3-ADPPi乙酰乙酰CoA羧化酶的共價調(diào)節(jié)羧化酶的共價調(diào)節(jié) : 胰

25、高血糖素胰高血糖素激活激活PKA，使之，使之磷酸化而失活磷酸化而失活胰島素胰島素磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶，使之，使之去磷酸化而復(fù)活去磷酸化而復(fù)活 3 3、軟脂酸的合成、軟脂酸的合成 合成是在合成是在脂肪酸合成酶脂肪酸合成酶復(fù)合體的作用下完成的。復(fù)合體的作用下完成的。 催化該合成反應(yīng)的是一個多酶體系，共有七種蛋白質(zhì)參與反應(yīng)，以沒有酶活性的脂?；d體蛋白（ACP）為中心，組成一簇。 原核生物原核生物 真核生物真核生物酰基載體蛋白（?；d體蛋白（ACPACP：acylacyl carrier protein carrier protein）：轉(zhuǎn)）：轉(zhuǎn)移?；鶊F(tuán)。移?；鶊F(tuán)。不同的生物不同的生物合成酶的結(jié)合成酶的結(jié)構(gòu)有差異構(gòu)有差異合成酶系統(tǒng)的活性巰基作用合成酶系統(tǒng)的活性巰基作用3 3、2 2 軟脂酸合成過程軟脂酸合