第十章 生物化學(xué)脂類代謝

1、第十章 生物化學(xué)脂類代謝10.1.1 脂的分類脂類lipids脂肪 1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯 三脂酰甘油 甘油三酯室溫固態(tài) 脂 . 液態(tài) 油油脂類脂lipoids除醇類、脂肪外，還有其他物質(zhì)膽固醇及其膽固醇酯磷脂糖脂脂蛋白10.1 概述10.1.2 脂類的重要性脂類是生物體的重要能源；脂質(zhì)是生物膜的主要成分；許多類脂及其衍生物具有重要生理作用；脂類代謝的中間產(chǎn)物是合成激素、膽酸和維生素等的基本原料，對維持機體的正?；顒佑兄匾绊懽饔?。人類的某些疾病如動脈粥樣硬化、脂肪肝和酮尿癥等都與脂類代謝紊亂有關(guān)。10.1.3 脂類的消化、吸收、轉(zhuǎn)運和貯存1. 脂肪的消化 2. 脂肪的吸收 脂肪吸收

2、的方式： 部分水解：50%的脂肪在小腸中水解為脂肪酸、甘油二酯和甘油一酯。 完全水解：40%的脂肪經(jīng)脂肪酶和膽汁酸鹽的作用，完全水解為脂肪酸和甘油； 完全不水解：小部分脂肪可不經(jīng)過水解直接被吸收。3. 脂類在體內(nèi)的運輸血漿中所含的脂質(zhì)統(tǒng)稱為血脂。甘油三酯及少量的甘油二酯和甘油一酯；磷脂；膽固醇和膽固醇酯；游離脂肪酸脂蛋白是脂類在血漿中的存在形式，也是脂類在血液中的運輸形式。高密度脂蛋白（HDL，-脂蛋白）低密度脂蛋白（LDL， -脂蛋白）極低密度脂蛋白（VLDL，前 -脂蛋白）乳糜微粒（CM）4. 脂類在體內(nèi)的貯存和動用脂肪組織是貯存脂肪的主要場所，以皮下、腎周圍、腸系膜和大網(wǎng)膜等處貯存最多，

3、稱為脂庫。 脂庫中貯存的脂肪常有一部分經(jīng)脂肪酶的水解作用而釋放出脂肪酸與甘油，稱為脂肪的動員。10.2 三脂酰甘油代謝10.2.1 三脂酰甘油的分解代謝10.2.2 三脂酰甘油的合成代謝10.2.1 .1 脂肪動員三脂酰甘油脂肪酶起決定作用，是脂肪動員的限速酶 三脂酰甘油的分解代謝三脂酰甘油脂肪酶的活性受到激素的調(diào)節(jié) 激素敏感甘油三酯脂肪酶 (hormone sensitive triglyceride lipase, HSL)當(dāng)禁食、饑餓或交感神經(jīng)興奮時腎上腺素去甲腎上腺素 分泌 激活蛋白激酶A胰高血糖素 HSL磷酸化而活化 促進脂肪動員能促進脂肪動員的激素稱為脂解激素胰島素能抑制脂肪動員，

4、稱為抗脂解激素部位：胞液、線粒體（肝臟）原料：甘油產(chǎn)物：乳酸，ATP （無氧氧化） H2O,CO2, ATP （有氧氧化） G （糖異生）生理意義：氧化放能/補充血糖10.2.1 .2 甘油的代謝脂肪動員產(chǎn)生的甘油直接由血液運送至肝、腎、腸等組織，主要是在甘油激酶的作用下發(fā)生代謝轉(zhuǎn)變。 （甘油有氧氧化產(chǎn)生多少ATP？）10.2.1 .3 脂肪酸的氧化分解部位：(除腦組織外，大多數(shù)組織) 1. FFA的活化(胞液 ) 2. -氧化(線粒體)限速酶 ：脂酰CoA肉堿?；D(zhuǎn)移酶原料：FFA 產(chǎn)物：乙酰CoA（CO2，H2O）能量：軟脂酸: 129 ATP1. 脂肪酸的活化脂酰CoA的生成FFA在氧化

5、前必須轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫姷闹oA，反應(yīng)由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶催化，需ATP、CoASH、Mg2參與。1分子FFA的活化實際上消耗了2個高能磷酸鍵。(ATP)2. 脂?；M入線粒體脂酰CoA肉堿酰基轉(zhuǎn)移酶是FFA氧化分解的主要限速酶。當(dāng)饑餓、高脂低糖膳食或糖尿病時，體內(nèi)主要以FFA氧化供能，這時脂酰CoA肉堿?；D(zhuǎn)移酶活性增加；飽食時，脂肪合成增加，丙二酸單酰CoA通過抑制脂酰CoA肉堿?；D(zhuǎn)移酶的活性抑制了FFA的氧化。3. 脂酰CoA的-氧化脂酰CoA在線粒體基質(zhì)中-氧化酶系的催化下，由脂?；奶荚娱_始氧化，經(jīng)脫氫、加水、再脫氫、硫解四個連續(xù)的反應(yīng)， 產(chǎn)生1分子乙酰CoA和比

6、原來少2個碳原子的脂酰CoA （1）脫氫脂酰CoA脫氫酶以FAD為輔基，催化脂酰CoA分子中的和碳原子上各脫去1個氫原子，生成反-2-烯脂酰CoA。（2）加水反-2-烯脂酰CoA在反-2-烯脂酰CoA水化酶的催化下，加水生成L-(+)-羥脂酰CoA。 （3）再脫氫L-(+)-羥脂酰CoA脫氫酶以NAD為輔酶，催化L-(+)-羥脂酰CoA碳原子上脫去2個氫原子，生成-酮脂酰CoA。（4）硫解-酮脂酰CoA在-酮脂酰CoA硫解酶的作用下，與碳原子間發(fā)生斷裂，1分子CoASH參與反應(yīng)，生成1分子乙酰CoA和比原來少2個碳原子的脂酰CoA。 FFA是人及哺乳動物的主要能源物質(zhì)，除腦組織外，大多數(shù)組織都

7、能氧化FFA，以肝臟和肌肉最為活躍。四個階段脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 脂?；M入線粒體 脂酰CoA的-氧化 三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化 能量計算FFA氧化是體內(nèi)重要能量來源，大于G、Pr一倍多 氧化次數(shù)軟脂酸（16 C）7次循環(huán)75（NADH+FADH2）8分子乙酰CoA812（TAC）=131 ATP 活化消耗的2ATP =129 ATP硬脂酸（18 C）146 ATP？天然不飽和脂肪酸的雙鍵均為順式。烯脂酰輔酶A水化酶及羥脂酰輔酶A脫氫酶均具有高度立體異構(gòu)專一性，因此需要烯脂酰輔酶A異構(gòu)酶的參加。油脂酰CoA3-順-烯脂酰CoA2-反-烯脂酰CoA異構(gòu)酶油酸（18：19）10.2.1 .4

8、 不飽和脂肪酸的氧化10.2.1 .5 奇數(shù)碳脂肪酸的-氧化奇數(shù)碳脂肪酸經(jīng)-氧化后，除乙酰輔酶A外，還要產(chǎn)生丙酰輔酶A。丙酰輔酶AD-甲基丙二酸單酰CoA丙酰輔酶A羧化酶琥珀酰輔酶A立體異構(gòu)作用分子內(nèi)部基團重排變位酶10.2.1 .6 脂肪酸氧化的其他方式-氧化：在-碳原子部位進行的氧化作用。植物種子、葉組織及動物肝臟和腦中存在。以游離脂肪酸為底物，每次氧化只失去一個碳原子。RCH2CH2COOH RCH2COOH + CO2對降解帶甲基的支鏈脂肪酸、奇數(shù)碳原子脂肪酸及長鏈脂肪酸有重要作用。-氧化：在酶的催化下，脂肪酸的烷基端碳先氧化成羥基，再氧化成羧基，最后生成， -二羧酸的反應(yīng)。12碳以下

9、的脂肪酸通過-氧化降解。CH3-（CH2）n-COOH HOOC-（CH2）n-COOH10.2.1 .7 酮體代謝FFA經(jīng)氧化生成的乙酰CoA在肝外組織中能徹底氧化，而在肝細胞中因具有活性較強的合成酮體（ketone body）的酶系，可轉(zhuǎn)變?yōu)橥w。酮體是FFA代謝特有的中間產(chǎn)物，包括乙酰乙酸（占30）、羥丁酸（占70）和丙酮（微量）。 1. 酮體的生成部位：肝細胞線粒體原料：乙酰CoA 產(chǎn)物：乙酰乙酸、羥丁酸、丙酮 乙酰乙酰CoA硫解酶 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA CoASH 羥甲基戊二酸單酰CoA合成酶 乙酰乙酰CoA+乙酰CoA -羥基-甲基戊 CoA 二酸單酰CoA （HMG-Co

10、A）HMG-CoA -羥丁酸脫氫酶 -羥丁酸 NAD+ 乙酰乙酸 NADH CO2 丙酮 HMG-CoA裂解酶 羥甲基戊二酸單酰CoA 乙酰乙酸 乙酰CoA 2. 酮體的氧化部位：肝外組織（心、腎、腦及骨骼?。┰希阂阴Ｒ宜帷⒘u丁酸、丙酮產(chǎn)物：乙酰CoA生理意義：酮體是脂肪酸在肝臟正常代謝的中間產(chǎn)物，是肝臟輸出能源的一種形式。 “肝內(nèi)生成，肝外利用”酮體分子小，水溶性大，易于通過血腦屏障和肌肉毛細血管壁，是腦組織和肌肉組織的重要能源。饑餓、高脂低糖膳食、糖尿病時，脂肪動員加強，酮體生成增加，超出了肝外組織利用酮體的能力，血中酮體含量升高，造成酮癥酸中毒，稱為酮血癥，若尿中酮體增多則稱為酮尿癥。

11、 mmol/L。 脂肪甘油三脂甘油 糖代謝中間物 進入酵解途徑磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油 醛 脂肪酸乙酰CoA 進入三羧酸循環(huán) 氧化分解合成酮體肝肝外糖異生 三脂酰甘油的合成代謝人體內(nèi)的三脂酰甘油來源于食物和體內(nèi)合成，合成三脂酰甘油涉及脂肪酸和甘油的合成。10.2.2.1 軟脂酸的生物合成合成部位：胞液合成原料：乙酰CoA，NADPH，ATP，CO2產(chǎn)物：脂肪酸限速酶：乙酰CoA羧化酶1. 乙酰CoA的轉(zhuǎn)運2. 丙二酸單酰CoA的合成 胞液中以乙酰CoA為原料合成脂肪酸的過程不是-氧化的逆過程，而是以丙二酸單酰CoA為基礎(chǔ)的一種縮合反應(yīng)。反應(yīng)需CO2、生物素、Mg2+或Mn2+參與。 乙酰Co

12、A羧化酶是關(guān)鍵酶，輔基是生物素，包括三個亞基：生物素羧基載體蛋白（BCCP）生物素生物素羧化酶（BC）羧基轉(zhuǎn)移酶（CT）3 脂肪酸的生物合成 脂肪酸合成酶系乙酰輔酶A羧化酶乙酰轉(zhuǎn)?；福ˋT）丙二酰轉(zhuǎn)?；福∕T）脂酰-丙二酰-ACP縮合酶（KS）-酮脂酰-ACP還原酶（KR）-羥脂酰-ACP脫水酶（HD）烯酰基-ACP還原酶（ER）脂肪酸合成酶系是由7種酶蛋白和?；d體蛋白( ACP）組成的多酶復(fù)合體。 ACP?；d體蛋白的輔基（4-磷酸泛酰巰基乙胺）和脂肪氧化中的CoASH作用相同，是脂肪酸合成過程中的脂?；d體 。 每循環(huán)一次，增加兩個碳原子，經(jīng)7次循環(huán)，生成16C的軟脂酰-ACP，經(jīng)硫

13、酯酶的水解作用，生成軟脂酸。 總反應(yīng)4.脂肪酸碳鏈的延長起始物二碳單位來源途徑共同點胞漿乙酰CoA丙二酸單酰ACP檸檬酸轉(zhuǎn)運；以ACP為載體；需多酶體系以NADPH + H+ 作為氫的供體線粒體C12-C16脂酰CoA乙酰CoA-氧化逆轉(zhuǎn)(P401)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)微粒體C16脂酰CoA丙二酸單酰CoA與胞漿相似；以CoA為載體試比較脂肪酸的合成與降解的不同點。在真核細胞中， 將雙鍵引入脂肪酸鏈的機制。 不飽和脂肪酸合成 細胞色素b5還原酶細胞色素b5脫飽和酶2. -氧化、脫水途徑 脂肪的合成合成部位：胞漿（肝/脂肪組織、小腸粘膜）儲存部位：脂肪組織產(chǎn)物：甘油三酯 乙酰CoA 糖原料： 脂酰CoA 食物

14、中脂肪分解 3-磷酸甘油 糖/生糖氨基酸/甘油 甘油二酯途徑: 肝/脂肪組織 G 3-磷酸甘油 甘油 糖異生丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸TCA檸檬酸草酰乙酸乙酰CoAFFA脂酰CoA肉堿脂酰CoA脂酰CoA線粒體胞液蘋果酸丙酮酸PEP G-6-P GPPP酵解線粒體膜羧化氧化脫羧異生脂肪酸的合成活化氧化蘋果酸AspAsp酮體肝糖原肝10.3 類 脂lipoids磷脂，PL糖脂，GL膽固醇，Ch膽固醇酯，ChE10.3.1 磷脂的代謝磷脂：含有磷酸的脂類（phospholipids）按核心結(jié)構(gòu)和主鏈的不同，可分為： 由甘油構(gòu)成 甘油磷脂（體內(nèi)含量最多的磷脂） 由鞘氨醇構(gòu)成 鞘磷脂10.3.1.

15、1 磷脂的結(jié)構(gòu)OCH2 O C R1 R2 C O CHCH2 O P O X=OOO-根據(jù)X的不同，可將甘油磷脂分為六類。10.3.1.2 甘油磷脂的降解作用的酶類：磷脂酶分別作用于甘油磷脂分子中不同的酯鍵OCH2 O C R1 R2 C O CHCH2 O P O X=OOO-A1A2CD磷脂酶A1：甘油磷脂1位的酯鍵溶血磷脂 + 脂肪酸磷脂酶C：甘油磷脂3位的酯鍵甘油二酯 + 磷酸膽堿等磷脂酶D：磷酸取代基團間的酯鍵磷脂酸 + 膽堿等磷脂酶A2：甘油磷脂2位的酯鍵溶血磷脂 + 脂肪酸10.3.1.3 甘油磷脂的合成合成部位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(以肝、腎、腸等組織最為活躍) 合成原料： 脂肪酸 甘油

16、不飽和脂肪酸 糖代謝植物油中攝取 乙醇胺CO2絲氨酸膽堿+3（CH3）SAM（S-腺苷甲硫氨酸）體內(nèi)合成/食物供給肌醇, 磷酸鹽 （能量） (CDP-乙醇胺、CDP-膽堿、CDP-甘油二酯)ATP、 CTP合成的基本過程CDP-甘油二酯合成途徑10.3.2 膽固醇的代謝化學(xué)結(jié)構(gòu)：環(huán)戊烷多氫菲10.3.2.1 膽固醇的合成合成部位：胞液及內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 合成原料：乙酰CoA（合成膽固醇的唯一碳源） NADPH + H+ ，ATP 關(guān)鍵酶：HMG-CoA還原酶1. 甲羥戊酸的合成HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的限速酶。2. 鯊烯的合成3. 膽固醇的合成MVA脫羧、磷酸化ATPADP異構(gòu)酶DPP（二甲基丙

17、烯焦磷酸，C5）2 IPP + DPPFPP（焦磷酸法尼酯，C15）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鯊烯合酶縮合、還原鯊烯（C30）IPP（異戊烯焦磷酸酯，C5）鯊烯單加氧酶、環(huán)化酶內(nèi)質(zhì)網(wǎng)羊毛固醇氧化、脫羧、還原-3CH3（CO2）膽固醇10.3.2.2 膽固醇合成的調(diào)節(jié)各種因素對膽固醇合成的調(diào)節(jié)主要是通過對合成過程的關(guān)鍵酶HMG-CoA還原酶活性的調(diào)節(jié)。HMG-CoA還原酶HMG-CoA還原酶-P（無活性）磷蛋白磷酸酶PiH2O蛋白激酶ATP1. 饑餓HMG-CoA還原酶的合成量 乙酰CoA、ATP、NADPH的量肝臟合成的膽固醇的量 飽食HMG-CoA還原酶的活性 膽固醇的合成量2. 膽固醇：負反饋抑制 7 -羥膽

18、固醇、25-羥膽固醇3. 激素 胰島素、甲狀腺素：誘導(dǎo)HMG-CoA還原酶的合成胰高血糖素、皮質(zhì)醇：抑制HMG-CoA還原酶的活性 甲狀腺素促進酶的合成促進膽固醇在肝臟的轉(zhuǎn)變血漿膽固醇含量10.3.2.3 膽固醇的轉(zhuǎn)化膽固醇的母核在體內(nèi)不能被降解，側(cè)鏈可被氧化、還原、或降解轉(zhuǎn)變位其他生理活性化合物，參與代謝調(diào)節(jié)或排出體外。1. 轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼徇@是膽固醇在體內(nèi)代謝的主要去路。 膽固醇肝膽汁酸膽汁腸腔重吸收（膽汁酸的腸肝循環(huán)）腸道菌還原后排出體外大部分小部分2. 轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞檀技に兀耗I上腺皮質(zhì)細胞膽固醇束狀帶皮質(zhì)醇（調(diào)節(jié)糖、脂、蛋白的代謝，又稱為糖皮質(zhì)激素）醛固醇（調(diào)節(jié)水鹽代謝，又稱為鹽皮質(zhì)激素）球狀

19、帶雄激素、雌激素網(wǎng)狀帶3. 轉(zhuǎn)化為維生素D3和其它固醇膽固醇脫氫7-脫氫膽固醇紫外光前維生素D3異構(gòu)化維生素D3肝、腎1,25-(OH)2-D3參與鈣磷代謝10.4 血漿脂蛋白代謝10.4.1 血脂 定義：血漿中所含的脂類 組成：甘油三酯、磷脂、膽固醇、膽固醇酯及游離脂肪酸20%神經(jīng)鞘磷脂70%卵磷脂10%腦磷脂來源外源性：從食物中攝取經(jīng)消化吸收進入血液內(nèi)源性：由肝、脂肪細胞以及其他組織合成后釋放入血特點：受膳食、年齡、性別、職業(yè)及代謝等因素的影響，波 動范圍大。 血漿脂蛋白1.組成： 血脂 + 蛋白質(zhì)（載脂蛋白） 主要有：蛋白質(zhì)、甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯 各類脂蛋白中的組成比例及含量不同

20、。2.結(jié)構(gòu)：內(nèi)核：甘油三酯、膽固醇酯表面：載脂蛋白、磷脂、膽固醇：（1）電泳法：根據(jù)不同脂蛋白的表面電荷不同（2）超速離心法：根據(jù)密度的大小不同： CM、VLDL、LDL、HDL乳糜微粒極低密度脂蛋白低密度脂蛋白高密度脂蛋白來源在小腸上皮細胞合成糖在肝細胞中轉(zhuǎn)化而來由VLDL轉(zhuǎn)化而來由肝臟合成成分含有大量脂肪，蛋白質(zhì)含量少主要成分為脂肪脂肪含量少，膽固醇，磷脂含量高蛋白質(zhì)含量最多作用外源性脂肪的主要運輸形式內(nèi)源性脂肪的主要運輸形式轉(zhuǎn)運內(nèi)源性膽固醇逆向轉(zhuǎn)運膽固醇（肝外肝） 載脂蛋白（apolopoprotein，apo）血漿脂蛋白中的蛋白質(zhì)部分稱為載脂蛋白目前已分離出18種載脂蛋白，分為apoA

21、、B、C、D、E五類，每一類還有亞類不同脂蛋白含有不同的載脂蛋白 HDL主要含apoAI和apoAII；LDL主要含apoB； VLDL含apoB100、apoCI、CII、CIII、E 和apoAI等 ；CM含apoAI、 apoB等。 載脂蛋白的功能： 結(jié)合、轉(zhuǎn)運脂質(zhì) 穩(wěn)定脂蛋白的結(jié)構(gòu) 參與調(diào)節(jié)脂蛋白的代謝 參與脂蛋白受體的識別 脂類代謝的紊亂肥胖癥酮血癥和酮尿癥饑餓、高脂低糖膳食及糖尿病時，脂肪動員加強，酮體生成過多，超過肝外組織利用的能力，血中酮體濃度增高，為酮血癥（Ketonemia）；患者隨尿液排出大量酮體，為酮尿癥（Ketonuria）高脂血癥和動脈粥樣硬化空腹血漿膽固醇或甘油三

22、酯的濃度持續(xù)超出正常上限，為高脂血癥。上限：成人空腹12-14小時，甘油三酯200mg/100ml；膽固醇240mg/100ml脂肪肝脂肪在肝中堆積（ 10%）時為脂肪肝。結(jié)石癥結(jié)石：膽固醇、膽色素、膽酸、脂肪酸鈣、碳酸鈣等組成。提要部位：胞漿,線粒體（肝臟）原料：甘油產(chǎn)物：乳酸，ATP （無氧氧化） ATP,CO2, H2O （有氧氧化） G （糖異生）生理意義：氧化放能/補充血糖甘油的代謝脂肪酸的氧化分解部位：(除腦組織外，大多數(shù)組織) 1. FFA的活化(胞液 ) 2. -氧化(線粒體)限速酶 ：脂酰CoA肉毒堿?；D(zhuǎn)移酶原料：FFA 產(chǎn)物：乙酰CoA（CO2，H2O）能量：軟脂酸: 1

23、29 ATP能量計算FFA氧化是體內(nèi)重要能量來源，大于G、Pr一倍多 氧化次數(shù)軟脂酸（16 C）7次循環(huán)75（NADH+FADH2）8分子乙酰CoA812（TAC）=131 ATP 活化消耗的2ATP =129 ATP酮體的生成部位：肝細胞線粒體原料：乙酰CoA 產(chǎn)物：乙酰乙酸、羥丁酸、丙酮酮體的氧化部位：線粒體/肝外組織（心、腎、腦及骨骼?。┰希阂阴Ｒ宜帷⒘u丁酸、丙酮產(chǎn)物：乙酰CoA軟脂酸的生物合成合成部位：胞液合成原料：乙酰CoA，NADPH，ATP產(chǎn)物：脂肪酸限速酶：乙酰CoA羧化酶脂肪的合成合成部位：胞漿儲存部位：脂肪組織產(chǎn)物：甘油三酯 乙酰CoA 糖原料： 脂酰CoA 食物中脂肪分解 3-磷酸甘油 糖/生糖氨基酸/甘油 練 習(xí) 題1.胰島素可促進脂肪動員。2.人體可以合成亞油