第七章 脂類代謝

1、第七章 脂類代謝,脂類的概念：,脂類是脂肪和類脂的總稱，不溶于水 而溶于有機溶劑。,脂類,,脂肪又稱三酯酰甘油或甘油三脂 (triglyceride,TG),類脂,,膽固醇(cholesterol,Ch) 膽固醇脂(cholesteryl ester,CE),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),一、脂類的存在形式,脂肪： 1、分布在脂肪組織，主要包括皮下結締組織、

2、大網(wǎng)膜、腸系膜、內臟周圍等處。 2、又稱為脂庫，貯存脂，可變脂。 類脂： 1、分布在生物體的所有細胞中。 2、又稱為組織脂，不可變脂。,第一節(jié)脂類的存在形式與功能,,,,,,,,二、脂類的生理功能,1、貯能與供能 2、提供必需的氨基酸（亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸） 3、保護機體組織 （1）固定內臟 （2）保護內臟（3）保溫 4、構成生物膜 5、其他,第二節(jié) 三脂酰甘油代謝,一、三脂酰甘油的分解代謝,（一）、脂肪動員,概

3、念：儲存于脂肪細胞中的脂肪，在3種脂肪酶作用下逐步水解為游離脂肪酸和甘油，釋放入血供其他組織利用的過程，稱~。,甘油三酯,,甘油二酯,,甘油一酯,,甘油,甘油三酯脂肪酶,甘油二酯脂肪酶,甘油一酯脂肪酶,,脂肪酸,脂肪酸,脂肪酸,,,激素敏感脂肪酶: 甘油三酯脂肪酶是脂肪動員的限速酶，其活性受多種激素調節(jié)，故稱~。,脂解激素：促進脂肪動員的激素。腎上腺素、胰 高血糖素、促腎上腺皮質激素、生長素等。,抗脂解激素：抑制脂肪動員的激素。

4、胰島素、,脂肪動員的激素調節(jié)作用,ATP,cAMP,5`-AMP,,TG脂肪酶,ATP,ADP,,甘油三酯,甘油,脂肪酸,胰高血糖素 生長素 腎上腺素,脂解激素,,+,胰島素,抗脂解激素,腺苷酸環(huán)化酶,,無活性,蛋白激酶,,有活性,蛋白激酶,,+,無活性,有活性,+,,+,激素敏感 脂肪酶,1、限速酶 2、存在脂肪組織,3、受激素調節(jié)（胰島素－，腎上腺素+，胰高血糖素+）,抑制脂肪分解的激素，稱為抗脂解激素。 促進脂肪分解

5、的激素，稱為促脂解激素,CH2,CH2,CH2,,,,R2 C,,,,O,,C R1,,,,C R2,,,,,O,O,,＋,3RCOOH,脂肪,脂肪酸,甘油,（二）、脂肪酸的β氧化,脂肪酸β-氧化是在脂?；?碳原子上進行 脫氫、加水、再脫氫和α與β- 碳原子之間斷裂的過程。,此過程是在一系列酶的催化下完成的。 脂肪 酸必須先在胞液中活化為脂酰CoA，然后進入線粒體β-氧化。,RCOOH,+,CoA—SH,RCO~

6、SCoA,脂酰CoA合成酶,,,ATP,AMP+PPi,Mg2+,1. 脂肪酸活化為脂酰CoA （胞液）,,H2O,2Pi,反應不可逆！,脂肪酸,脂酰CoA,,脂肪酸氧化的酶系存在線粒體基質內，但胞液中活化的脂酰CoA卻不能直接透過線粒體內膜，必須與肉堿(carnitine，L-β-羥-γ-三甲氨基丁酸) 結合成脂酰肉堿才能進入線粒體基質內。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉堿脂酰 轉移酶Ⅰ,2. 脂酰CoA進入線粒體,反應由肉堿脂

7、酰轉移酶(CAT-1和CAT-ll)催化：,關鍵酶,脂酰CoA進入線粒體基質后， 經(jīng)脂肪酸β-氧化酶系的催化作用，在脂?；?碳原子上依次進行脫氫、加水、再脫氫及硫解4步連續(xù)反應，使脂酰基在α與β-碳原子間斷裂，生成1分子乙酰CoA和少2個碳原子的脂酰CoA，,3.脂酰CoA的β-氧化過程,具體步驟如下:,(1) 脫氫,H2O,(2) 加水,RCH2C,C,CO~CoA,,,,H,H,反式αβ-烯脂酰CoA,,,OH,RCH2,CH2,

8、CO~SCoA,,L-β-羥脂酰CoA,,,,,OH,(3) 再脫氫,(4) 硫解,(1) 脫氫,β-酮脂酰CoA,RCH2C,,~SCoA,,,O,CH2CO,,,,,,,,,CoA-SH,β-酮脂酰 CoA硫解酶,,,RCH CH C SCoA,,,,O,,,H,H,RCH CH COSCoA,,,,,RCH CH COSCoA,,,,O,O,,,H,OH,,RC CH

9、 C SCoA,～,,,,,R CO SCoA,,,＋,CH 3 CO SCoA,～,,脂酰CoA,β-烯脂酰CoA,β-羥脂酰CoA,β-酮脂酰CoA,,,,,脫氫,加水,硫解,脫氫,脂酰CoA脫氫酶,FAD,FADH2,,,水化酶,H2O,,β-羥脂酰CoA脫氫酶,NAD,NADH+H+,,,硫解酶,CoASH,,脂肪酸氧化的特點： 1、氧化部位：細胞液與線粒體 2、氧化過程：脂肪酸的活化、脂?；?/p>

10、的轉移、 ? -氧化； 3、兩個限速酶：脂酰CoA合成酶、 肉堿脂酰轉移酶I 4、一次? -氧化經(jīng)歷四步：脫氫、加水、 再脫氫、硫解； 5、 ? -氧化的部位：線粒體 6、產(chǎn)物乙酰CoA7、能量計算,1分子軟脂酸(16C)活化生成的軟脂酰CoA經(jīng)7次β-氧化.,,1分子軟脂酸徹底氧化

11、共生成:(5×7)+(12×8)=131分子ATP,.脂肪酸氧化的能量生成,減去脂肪酸活化時消耗的2分子ATP， 凈生成129分子ATP。,產(chǎn)生8分子乙酰CoA,N個C原子的脂肪酸氧化的能量生成,N-I次的β-氧化產(chǎn)能5* N-I,產(chǎn)生N個乙酰CoA,減去脂肪酸活化時消耗的2分子ATP，,公式總結:[(n/2)-1] ×(2+3)+ [(n/2) ×12] -2 n為碳原子的數(shù)目,然而

12、在肝臟中脂肪酸β－氧化生成的乙酰CoA， 有一部分轉變成乙酰乙酸、β－羥丁酸及丙酮。這三種中間產(chǎn)物統(tǒng)稱為酮體(ketonebodies)。,（三）、酮體的生成和利用,脂肪酸在心肌、骨骼肌等組織中β-氧化生成的大量乙酰CoA，通過TAC徹底氧化成CO2和H2O。,β－羥丁酸約70％，乙酰乙酸約30％，丙酮含量極微。,1、酮體的生成 肝細胞線粒體中含有活性較強的酮體合成的酶系。脂肪酸在線粒體β－氧化生成的乙酰CoA是合成酮體的

13、原料,,,,,,,,酮體：由于肝細胞中具有活性較強的 生成酮體的酶系，所以在肝細 胞中? -氧化產(chǎn)生的乙酰CoA，不 能進行徹底地氧化分解，而是形 成乙酰乙酸、? -羥丁酸、丙酮， 這三種中間產(chǎn)物統(tǒng)稱為酮體。,生成部位：肝線粒體,,,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,,β-羥丁酸脫氫酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCo

14、A 裂解酶,酮體的生成,2、 酮體的利用,酮體在肝臟合成，但肝臟缺乏利用酮體的酶，因此不能利用酮體。酮體生成后進入血液，輸送到肝外組織利用。,肝內生酮肝外用,,NAD+,NADH+H+,,琥珀酰CoA,琥珀酸,,,,,CoASH+ATP,PPi+AMP,,,CoASH,酮體的利用,琥珀酰CoA轉硫酶（心、腎、腦及骨骼肌的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫激酶（腎、心和腦的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫解酶（心、腎、腦及骨骼肌線粒體）,,,

15、,,,,,酮體生成與利用的特點: 1、由于肝中無乙酰乙酸硫激酶、琥珀酰CoA 轉硫酶，所以“肝內生酮，肝外用”； 2、HMG CoA合成酶是酮體合成的限速酶。,酮體的生理意義：分子量小，溶于水，便于 運輸，在饑餓或缺糖情況下， 極易通過血腦屏障，作為大腦

16、 的供能物質。,酮體生成的生理意義,1. 酮體具水溶性，能透過血腦屏障及毛細血管 壁。是輸出脂肪能源的一種形式。,2. 長期饑餓時，酮體供給腦組織50~70%的能量。,3. 禁食、應激及糖尿病時，心、腎、骨骼肌攝取 酮體代替葡萄糖供能，節(jié)省葡萄糖以供腦和紅細 胞所需。并可防止肌肉蛋白的過多消耗。,4. 長期饑餓和糖尿病時，脂肪動員加強，酮體生 成增多。當肝內產(chǎn)生酮體超過肝外組織氧化酮體 的能力

17、時，血中酮體蓄積，稱為酮血癥。尿中有 酮體排出，稱酮尿癥。二者統(tǒng)稱不酮體癥(酮癥). 可導致代謝性酸中毒，稱酮 癥酸中毒。,甘油,,甘油激酶,ATP,ADP,,α－磷酸甘油,,磷酸甘油脫氫酶,,NAD,NADH+H+,,,FAD,,,FADH2,磷酸二羥丙酮,,3-磷酸甘油醛,,糖異生,,丙酮酸,,乙酰CoA,,TCA循環(huán),CO2＋H2O,（四）、甘油的代謝,二、甘油三酯的合成代謝,(一)、軟脂酸的合成,1. 合成部位,在肝、腎、腦

18、、肺、乳腺及脂肪等多種組織的胞液中均含有從乙酰CoA 合成脂肪酸的酶系，稱為脂肪酸合成酶系。肝臟是人體合成脂肪酸的主要部位，其合成能力最強，約比脂肪組織大8～9倍。,,乙酰CoA 脂肪酸合成的碳源主要來自糖氧化分解、β-氧化和氨基酸氧化分解產(chǎn)生乙酰CoA，它們都存在于線粒體中。,ATP、NADPH、HCO3-(二氧化碳)及Mn2+等。,線粒體中的乙酰 CoA，需通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)（或稱擰檬酸穿梭系統(tǒng)）運到胞漿中，才能供脂肪酸合成所需

19、。,其中NADPH主要來自胞漿中的磷酸戊糖途徑，其次是檸檬酸穿梭系統(tǒng)。,2. 合成原料來源,,,,,檸檬酸,檸檬酸,,乙酰CoA,CoASH,線粒體 內膜,線粒體外膜,,ATP、CoASH,,,ADP+Pi,乙酰CoA,合成脂肪酸,NADH+H+,NAD+,蘋果酸,NADP+,NADPH+H+,CO2,,蘋果酸酶,丙酮酸載體,,蘋果酸,NAD+,NADH+H+,,ADP+Pi,ATP,CO2,檸檬酸─丙酮酸循環(huán),胞 液,G,,aa,

20、,,,,,檸檬酸 裂解酶,,,,,,,檸檬酸 載體,蘋果酸α-酮戊二酸載體,(1)丙二酸單酰CoA的合成,乙酰CoA+ HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,,Mn2+、生物素,ADP + Pi+丙二酸單酰 CoA,在胞漿中進行,關鍵酶,3. 合成過程,,,（2）脂肪酸合成酶系,動物細胞脂肪酸合成酶系包括 7種不同功能的酶和?；d體蛋白（acyl carrier protein ACP),,,,,,,,ACP,,,,,,,,,

21、,乙酰CoA,,乙?；?,HSCoA,,丙酰CoA,丙?；?,乙?；?乙酰基,,乙?；?b-酮脂?；?,CO2,NADPH,NADP+,b-羥脂?；?,H2O,反式-D2-烯脂?；?NADPH,NADP+,,脂?；?,脂酰CoA,FFA,,,HSCoA,HSCoA,,①,②,,HSCoA,③,⑤,④,⑥,,,,,,,,乙酰CoA＋7丙二酸單酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O,,軟脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋

22、8CoA-SH,脂肪酸合成酶系 （7次循環(huán)）,軟脂酸（16C）合成的總反應式：,（二）脂肪酸碳鏈的延長,★ 軟脂酰CoA或軟脂酸生成后，可在光滑內質網(wǎng)及線粒體經(jīng)脂肪酸碳鏈延長酶系的催化作用下，形成更長碳鏈的飽和脂肪酸。,,,（三）脂肪的合成,(一) 合成部位,以肝、脂肪組織及小腸為主，其中肝的合成能力最強。,返回,,,葡萄糖,磷脂酸,TG,,,,,,甘油磷脂（磷脂酰甘油）：由甘油構成的磷脂，是生物膜的主要組分。,鞘氨醇磷脂：含鞘氨

23、醇而不含甘油的磷脂，是神經(jīng)組織各種膜（如神經(jīng)髓鞘）的主要結構脂之一。,,,返回,磷脂－含磷酸復合脂,第三節(jié)磷脂的代謝,一、甘油磷脂的代謝,（一）、甘油磷脂的組成及種類（二）、甘油磷脂的合成（三）、甘油磷脂的分解,,,,,（一）、甘油磷脂的組成及種類,甘油磷脂的 分子結構：,磷脂酰膽堿(卵磷脂)(PC),磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)(PE),磷脂酰絲氨酸,,X= -CH2CH2N+(CH3)3,X= -CH2CH2NH3

24、+,X= -CH2CH2NH2COOH,,返回,,,（二）、甘油磷脂的合成,1.合成部位：,2.合成原料：,甘油、脂肪酸、磷酸鹽、膽堿、乙醇胺,,絲氨酸、食物,,食物或脂肪分解,,CTP、ATP、絲氨酸、肌醇等,3.合成過程,全身各組織，肝、腎、腸最活躍。,,返回,,,（1）CDP-膽堿、CDP-乙醇胺的生成(關鍵性步驟),HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2N+(CH3)3,CDP—OCH2CH2NH2,CDP—OCH2CH2N+

25、(CH3)3,CDP-乙醇胺,CDP-膽堿,,,,（三）、甘油磷脂的降解,存在于細胞溶酶體、蛇、蜂、蝎毒。產(chǎn)物為溶血磷脂2。,存在于細胞膜及線粒體膜、蛇、蜂、蝎毒。產(chǎn)物為溶血磷脂1。急性胰腺炎時，組織中的溶血磷脂A2原被激活。,存在于細胞膜、蛇毒及某些細菌,主要存在于高等植物，動物腦組織亦有。,,,,,,,,磷脂酶 A1 :,磷脂酶 A2 :,磷脂酶 C :,磷脂酶 D :,磷脂酶 B1 :,磷脂酶 B2 :,水解溶血磷脂1,水解溶血磷

26、脂2,返回,第四節(jié) 膽固醇的代謝,膽固醇的分布,廣泛存在于全身各組織，總重140g，2gCh/1000g體重。腦、肝、腎、腸等內臟含量較高。,膽固醇的生理作用,是生物膜和神經(jīng)髓鞘的重要組分，對調節(jié)膜的流動性、維持膜的結構與功能具重要作用。,是合成類固醇激素、膽汁酸及維生素D3的前體。,,,食物膽固醇的吸收,動物腦、內臟（肝）、蛋黃、肉類、魚類等。,返回,,,一、膽固醇的生物合成,(一)合成部位,全身各組織（特別是肝）的胞液及內質網(wǎng)。,

27、(二)合成原料,乙酰CoA（來自檸檬酸-丙酮酸循環(huán)）、NADPH+H+、ATP,(三)合成的基本過程,包括近30步反應，分3個主要階段。,返回,2CH3COSCoA,,硫解酶,乙酰乙酰CoA,,HMG-CoA合酶,HMG-CoA,乙酰CoA,,,HMG-CoA還原酶,NADPH+ H+,,NADP +,甲羥戊酸(MVA),關鍵酶,1.甲羥戊酸的生成,,,2.鯊烯的生成,甲羥戊酸(MVA)(6C),,異戊烯焦磷酸(IPP)(5C),鯊

28、烯(30C),,,3. 膽固醇的生成,羊毛固醇(30C),鯊烯(30C),膽固醇(27C),,,食物Ch有限地反饋抑制HMG-CoA合成(～25%).,1、激素的影響,胰高血糖素,胰島素,,膽固醇合成,膽固醇合成,,,無Ch攝入時解除此種抑制，故適量的Ch攝入有 利于此反饋抑制作用。,,(四) 膽固醇合成的調節(jié),2.膽固醇的負反饋調節(jié),3.某些藥物作用,競爭性抑制HMGCOA還原酶的活性,此外，腸道細菌能轉化Ch為類固醇排出