第六章-脂類代謝

第六章脂代謝

MetabolismofLipids本章主要內(nèi)容：脂類概述脂肪代謝類脂的代謝第一節(jié)脂類概述

動(dòng)物機(jī)體的脂類（lipids）分為脂肪和類脂兩大類脂肪指甘油三酯（Triglyceride,TG)，主要是儲(chǔ)脂類脂是指除脂肪以外的其他脂類，包括磷脂、糖脂、膽固醇及其酯（是組織脂的主要成分），還有其他的脂溶性分子一、脂類的概念脂肪的氧化分解為動(dòng)物機(jī)體提供能量來(lái)源，脂肪也是動(dòng)物的貯能方式，其儲(chǔ)量與營(yíng)養(yǎng)狀況有關(guān)。脂肪還有抵御寒冷和固定保護(hù)內(nèi)臟的作用。類脂是細(xì)胞膜的組成成分，也稱組織脂，其組成與營(yíng)養(yǎng)狀況無(wú)關(guān)。一些脂類分子是重要的生理活性分子如必需脂肪酸（essentialfattyacids）為多不飽和脂肪酸，動(dòng)物機(jī)體自身不能合成，須從食物中攝取，如亞油酸（18：2），亞麻油酸（18：3）和花生四烯酸（20：4）等?？梢赞D(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞膜的成分，以及前列腺素，白三烯和血栓素等活性分子。肌醇磷脂、甘油二酯等又是第二信使。促進(jìn)脂溶性維生素吸收。二、脂類的生理功能三、脂類的消化和吸收食物中的脂類消化的主要場(chǎng)所在小腸上段。經(jīng)消化作用后，各種消化產(chǎn)物，如甘油一酯、脂肪酸、膽固醇及溶血磷脂等可與膽汁酸鹽混合成水溶性的混合微團(tuán)。這種微團(tuán)體積小、極性大，促進(jìn)腸黏膜細(xì)胞對(duì)它們的吸收。脂類的消化產(chǎn)物被吸收后，其中短鏈脂肪酸和甘油經(jīng)門靜脈入肝，在肝內(nèi)合成體脂肪。甘油一酯、甘油二酯和長(zhǎng)鏈脂肪酸等在腸粘膜上皮細(xì)胞內(nèi)又重新合成脂肪，然后與磷脂、膽固醇、載脂蛋白質(zhì)共同形成乳糜微粒，經(jīng)淋巴管進(jìn)入血液循環(huán)，輸送到各組織細(xì)胞中。四、脂肪的貯存、動(dòng)員和運(yùn)輸（一）脂肪在體內(nèi)的貯存：脂肪組織、脂庫(kù)（二）脂肪的動(dòng)員：當(dāng)機(jī)體需要能量時(shí)，貯存在脂肪細(xì)胞中的脂肪被水解為游離脂肪酸和甘油而釋放入血液，被其它組織氧化利用，這一過程稱為脂肪的動(dòng)員。血脂的運(yùn)輸方式——脂蛋白（lipoprotein）

脂類不溶于水，因此不能以游離的形式運(yùn)輸，而必須以某種方式與蛋白質(zhì)結(jié)合起來(lái)才能在血漿中轉(zhuǎn)運(yùn)。（三）脂類的運(yùn)輸1、血脂：血漿中所含的脂類，包括脂肪、磷脂、膽固醇及其酯和游離脂肪酸。

血脂來(lái)源：

①腸道中食物脂類的消化吸收；

②由肝臟、脂肪細(xì)胞及其他組織合成后釋放入血；

③儲(chǔ)存脂肪動(dòng)員釋放入血。

血脂的去路：

①進(jìn)入脂肪組織儲(chǔ)存；

②氧化供能；

③構(gòu)成生物膜；

④轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。

電泳法按其移動(dòng)的快慢，可將脂蛋白依次分為：α-脂蛋白、前β-脂蛋白、β-脂蛋白，乳糜微粒在原點(diǎn)不動(dòng)。+CMβ前βα圖血漿脂蛋白瓊脂糖凝膠電泳圖譜2.血漿脂蛋白的分類按密度大小依次為：

乳糜微粒（CM）極低密度脂蛋白（VLDL)低密度脂蛋白(LDL)高密度脂蛋白(HDL）密度顆粒超速離心法乳糜（CM）組成：TG，磷脂，膽固醇，ApoB48,A-I,A-II,蛋白質(zhì)含量少,密度低合成部位：小腸黏膜細(xì)胞，經(jīng)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血液生理功能：轉(zhuǎn)運(yùn)外源性T甘油三酯和膽固醇極低密度脂蛋白（VLDL）組成：TG，磷脂，膽固醇，ApoB100,ApoE,蛋白質(zhì)含量少,密度低合成部位：肝細(xì)胞生理功能：轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)源性甘油三酯3.血漿脂蛋白的主要功能低密度脂蛋白（LDL）組成：主要是膽固醇及其酯，ApoB-100,含蛋白質(zhì),較低的密度合成部位：血漿（VLDL轉(zhuǎn)化而來(lái)）生理功能：是血漿中膽固醇的主要攜帶者并運(yùn)送到組織，調(diào)控膽固醇的合成高密度脂蛋白（HDL）組成：主要是膽固醇及其酯,蛋白質(zhì)含量高,較高的密度合成部位：肝，小腸生理功能：機(jī)體膽固醇的“清掃機(jī)”，逆向轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇到肝臟轉(zhuǎn)化處理第二節(jié)脂肪的代謝

脂肪組織中的脂肪在激素敏感脂酶作用下水解為脂肪酸和甘油并釋放入血液供其他組織利用的過程。激素敏感脂酶受多種激素調(diào)控，胰島素下調(diào)，腎上腺素與胰高血糖素上調(diào)激素敏感脂酶的活性。

一、脂肪的分解代謝（一）脂肪的水解上述反應(yīng)過程中，實(shí)線為甘油的分解，虛線為甘油的合成。（二）甘油的代謝1.脂肪酸的β-氧化

脂肪酸的分解氧化發(fā)生在β-碳原子上，每次降解生成一個(gè)乙酰CoA和比原來(lái)少兩個(gè)碳原子的脂酰CoA,如此循環(huán)往復(fù)。乙酰CoA經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化分解并釋放能量。脂肪酸的β-氧化在線粒體的基質(zhì)中進(jìn)行。（二）脂肪酸的分解代謝

脂肪酸的活化——生成脂酰CoA

以16個(gè)碳原子的偶數(shù)飽和脂肪酸——軟脂酸（又稱棕櫚酸）為例

RCH2CH2CH2COOH（16：0）+HSCoA+ATP

RCH2CH2CH2CO-ScoA+AMP+PPi

催化該反應(yīng)的酶為脂酰CoA合成酶（硫激酶），注意消耗了一個(gè)ATP分子中的2個(gè)高能鍵

轉(zhuǎn)移——從胞液到線粒體

β-氧化：脫氫、加水、脫氫、硫解循環(huán)往復(fù)

①棕櫚酸活化生成脂酰CoA：消耗2個(gè)高能鍵（-2ATP）。 ②線粒體內(nèi)β-氧化反應(yīng)過程：總共生成7molFADH2和NADH＋H＋，釋放7×（2＋3）＝35molATP。 ③乙酰CoA徹底氧化：8mol乙酰CoA生成8×12=96molATP。 ④總能量：1mol棕櫚酸徹底氧化后可凈生成-2＋35＋96=129molATP。

乙酰輔酶A進(jìn)一步代謝去路：可進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化成CO2和H2O，并釋放出能量，也可轉(zhuǎn)變成其它代謝中間產(chǎn)物，也可參加合成代謝。

能量生成：以棕櫚酸為例

結(jié)論：若1mol含有2n個(gè)碳原子的脂肪酸徹底氧化，可以進(jìn)行（n-1）次β-氧化，生成n個(gè)乙酰CoA，產(chǎn)生-2+5×（n-1）+12n=17n-7molATP。

酮體（ketonebody）是一類小分子有機(jī)酸，是脂肪酸在肝中分解氧化時(shí)產(chǎn)生的特有的中間代謝物，有乙酰乙酸（也有稱β-酮丁酸）、β-羥丁酸和丙酮。在肝臟中由乙酰CoA縮合生成，在肝外組織，如腦、心、骨骼肌中利用。乙酰乙酸，30%丙酮，微量-羥丁酸,70%2.酮體的生成與利用生酮作用（ketogenesis）場(chǎng)所：肝臟線粒體原料：乙酰COA關(guān)鍵酶：β-羥-β-甲基戊二酸單酰CoA（HMGCoA）合成酶（肝中）解酮作用（ketolysis）由于肝內(nèi)缺乏分解酮體所需要的硫激酶，酮體的分解須在肝外組織中進(jìn)行（轉(zhuǎn)硫酶的作用相當(dāng)于硫激酶），最終轉(zhuǎn)變成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)途徑氧化供能。脫氫酶琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶硫解酶β-羥丁酸乙酰乙酸乙酰CoA酮體的生理意義與酮病（ketosis）

肌肉組織對(duì)脂肪酸的利用是有限的，而酮體分子小，水溶性，是易于利用的能源分子。如心肌、腎皮質(zhì)、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)中的骨骼肌都可以利用酮體。大腦不能直接利用脂肪酸。饑餓引起血糖水平降低時(shí)，大腦轉(zhuǎn)而利用酮體以減少對(duì)葡萄糖的依賴。過多的脂肪攝入，長(zhǎng)期饑餓，葡萄糖供應(yīng)短缺（常見于高產(chǎn)乳牛，妊娠期的母畜等），導(dǎo)致脂肪大量動(dòng)員，產(chǎn)生過量的乙酰CoA，可縮合成酮體。在糖尿病人，一方面糖的大量損失，另一方面由于草酰乙酸轉(zhuǎn)入異生途徑而使三羧酸循環(huán)不暢，糖不能有效氧化，促進(jìn)乙酰CoA累積和酮體的合成。其結(jié)果是酮體在血液中的濃度增加，當(dāng)超過肝外組織的利用能力時(shí)，引起酮血、酮尿等，以至酸中毒。3.丙酸的代謝

-氧化：在動(dòng)物體中，C10或C11脂肪酸的碳鏈末端碳原子（

-碳原子）可以先被氧化，形成二羧酸。二羧酸進(jìn)入線粒體內(nèi)后，可以從分子的任何一端進(jìn)行

-氧化，最后生成的琥珀酰CoA可直接進(jìn)入TCA。如海洋微生物降解污染的石油。

-氧化：在植物種子萌發(fā)時(shí)，脂肪酸的

-碳被氧化成羥基，生成

-羥基酸。

-羥基酸可進(jìn)一步脫羧、氧化轉(zhuǎn)變成少一個(gè)碳原子的脂肪酸。上述反應(yīng)由單氧化酶催化，需要有O2、Fe2+和抗壞血酸等參加。4.其他氧化方式（一）α-磷酸甘油的合成

動(dòng)物的許多組織都能合成脂肪，最主要的合成部位是肝臟和脂肪組織。高等動(dòng)物合成脂肪所需要的前體是α-磷酸甘油和脂酰CoA。二、脂肪的合成代謝（二）脂肪酸的合成

1.合成場(chǎng)所

脂肪酸合成的酶系存在于肝、腦、腎、肺、乳腺和脂肪組織中。肝細(xì)胞，其次是脂肪細(xì)胞的微粒體部位是動(dòng)物合成脂肪酸的主要場(chǎng)所。2.合成原料

脂肪酸合成所需的碳源主要來(lái)自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解產(chǎn)生的乙酰CoA，它們都存在于線粒體中。脂肪酸的合成是在細(xì)胞液中進(jìn)行的，乙酰CoA需借助于一個(gè)稱為檸檬酸-丙酮酸循環(huán)的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑從線粒體轉(zhuǎn)移至細(xì)胞液，此途徑可產(chǎn)生NADPH，NADPH在脂肪酸的合成反應(yīng)中可提供氫源，不足的部分由磷酸戊糖途徑產(chǎn)生的NADPH來(lái)提供。乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)——從線粒體到胞液①酵解②丙酮酸脫氫酶系③檸檬酸合酶④檸檬酸裂解酶⑤蘋果酸脫氫酶⑥蘋果酸酶(以NADP+為輔酶的蘋果酸脫氫酶)⑦丙酮酸羧化酶⑧乙酰CoA羧化酶“檸檬酸-丙酮酸途徑”3.合成丙二酸單酰CoA

在脂肪酸的合成過程中，原料乙酰CoA要羧化轉(zhuǎn)變?yōu)楸釂熙oA（3C單位），這需要CO2參與。反應(yīng)如下：

這個(gè)反應(yīng)是脂肪酸合成途徑的限速反應(yīng)，乙酰CoA羧化酶需檸檬酸激活，可被長(zhǎng)鏈脂酰CoA抑制,生物素作為輔酶,消耗ATP(2C的供體是個(gè)3C單位)

脂肪酸合成的多酶復(fù)合體系

(包括7個(gè)酶和一個(gè)脂?；d體蛋ACP)1

脂?；D(zhuǎn)移酶2

丙二酸單酰-ACP酰基轉(zhuǎn)移酶3

酮脂酰-ACP合成酶（-SH）4

酮脂酰-ACP還原酶5

羥脂酰-ACP脫水酶6

烯脂酰-ACP還原酶7

硫酯酶

脂?；d體蛋白ACP（-SH）ACP的活性臂結(jié)構(gòu)與CoA相似4.脂肪酸生物合成過程脂肪酸合成多酶復(fù)合體示意圖①乙酰CoA-ACP酰基轉(zhuǎn)移酶②丙二酸單酰CoA-ACP?；D(zhuǎn)移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(縮合酶)④β-酮脂酰-ACP還原酶⑤β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥烯脂酰-ACP還原酶脂肪酸合成過程乙酰CoA作起始物丙二酸單酰CoA作為2C供體

脂肪酸的合成可以簡(jiǎn)述如下：合成起始物為乙酰CoA，與丙二酸單酰CoA（3C單位）提供的乙酰基縮合（同時(shí)釋CO2），使其烴鏈延長(zhǎng)2個(gè)碳原子，經(jīng)過脂?；霓D(zhuǎn)移、縮合、加氫、脫水和再加氫的循環(huán)往復(fù)，脂肪酸的烴鏈不斷延長(zhǎng)。生物體內(nèi)，通常情況下，經(jīng)過7次循環(huán)后，首先生成16碳的軟脂酰-S-ACP，然后經(jīng)過加工生成機(jī)體所需的各種脂肪酸。在這個(gè)過程中，脂酰基主要與ACP的巰基相連，最后在硫酯酶作用下水解生成脂肪酸或者在硫解酶作用下生成脂酰CoA。

軟脂酸合成的總反應(yīng)

注意：反應(yīng)所需要的大量NADPH有兩個(gè)來(lái)源，8個(gè)來(lái)自乙酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)的轉(zhuǎn)氫反應(yīng)，6個(gè)來(lái)自磷酸戊糖途徑8乙酰CoA+14NADPH+H+7ATP+H2O

棕櫚酸+8HSCoA+14NADP++7ATP+7Pi注意比較脂肪酸合成過程與β-氧化過程在酶、輔酶、脂?；d體、激活劑和抑制劑，細(xì)胞定位等的異同。脂肪酸烴鏈的延長(zhǎng)微粒體系統(tǒng)（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)系）

類似于軟脂酸合成以軟脂酸為基礎(chǔ),以丙二酸單酰CoA為２C供體,以CoA為?；d體,NADPH供氫,經(jīng)縮合、還原、脫水、再還原,循環(huán)往復(fù)，延長(zhǎng)C18-C24的脂肪酸線粒體

類似于β－氧化的逆過程以軟脂酰CoA為基礎(chǔ),以乙酰CoA為２C供體,以CoA為?；d體,NADPH供氫,經(jīng)縮合、還原、脫水、再還原,循環(huán)往復(fù)，延長(zhǎng)C24-C26的脂肪酸不飽和脂肪酸的形成

動(dòng)物細(xì)胞脂肪酸的去飽和在微粒體系統(tǒng)，有脂肪酸的△4，△5，△8，△9脫飽和酶，但缺乏△9以上的脫飽和酶。動(dòng)物體內(nèi)主要的不飽和脂肪酸是油酸（18：1）和棕櫚油酸（16：1）硬脂酸的脫飽和在脂肪組織合成內(nèi)源TG

甘油二脂途徑一、甘油磷酸二酯途徑注意:脂肪中的甘油來(lái)源于糖的分解代謝（二）脂肪的合成

在小腸黏膜中合成外源TG

甘油一脂途徑二、甘油一酯途徑磷脂包括甘油磷脂，鞘磷脂等，其功能主要是細(xì)胞膜的組成成分，參與脂類在體內(nèi)的運(yùn)輸，磷脂的一些代謝物是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的第二信使。在動(dòng)物的各種組織中都有磷脂的合成和分解代謝，肝中尤其活躍。代表性的甘油磷脂有：卵磷脂（膽堿磷脂）、腦磷脂（膽胺磷脂），代表性的鞘磷脂有神經(jīng)鞘磷脂

第三節(jié)類脂代謝

一、磷脂的代謝主要的甘油磷脂腦磷脂卵磷脂甘油磷脂的生理功能

1．磷脂是構(gòu)