第五章脂类代谢.ppt
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1、第第 五五 章章脂 质 代 谢Metabolism of Lipid 概述概述 甘油三酯的中间代谢甘油三酯的中间代谢 类脂代谢类脂代谢 血脂与血浆脂蛋白血脂与血浆脂蛋白主要内容主要内容第一节第一节 概述概述 脂类脂类是脂肪和类脂的总称,不溶于水而溶是脂肪和类脂的总称,不溶于水而溶于有机溶剂。于有机溶剂。脂类脂类脂肪又称三酯酰甘油或甘油三酯脂肪又称三酯酰甘油或甘油三酯 (triglyceride,triglyceride,TGTG)类脂类脂胆固醇胆固醇(cholesterol,cholesterol,ChCh)胆固醇酯胆固醇酯(cholesterylcholesteryl ester,ester
2、,CECE)磷脂磷脂(phospholipid,phospholipid,PLPL)糖脂糖脂(glycolipid,glycolipid,GLGL)一、脂类的分布与含量一、脂类的分布与含量 脂肪主要储存在脂肪组织中,分布于腹腔、脂肪主要储存在脂肪组织中,分布于腹腔、皮下及肠系膜等处,常被称为皮下及肠系膜等处,常被称为储脂储脂。成年男性的脂肪含量约占体重的成年男性的脂肪含量约占体重的10%10%20%20%。含量受营养状况和人体活动等因素的影响,含量受营养状况和人体活动等因素的影响,又称又称可变脂。可变脂。类脂分布于生物膜,神经组织等处,含量类脂分布于生物膜,神经组织等处,含量比较恒定,不易比较
3、恒定,不易受营养状况和人体活动等因受营养状况和人体活动等因素的影响,又称素的影响,又称可变脂。可变脂。人体内的主要脂质人体内的主要脂质甘油脂肪酸脂肪酸:包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸脂肪酸:包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸1、三酰甘油、三酰甘油二、二、脂质的脂质的生理功能生理功能(1 1)储能和供能储能和供能 1g1g脂肪在体内彻底氧化供能约脂肪在体内彻底氧化供能约38kJ38kJ,而,而1g1g糖彻糖彻底氧化仅供销能底氧化仅供销能16.7kJ.16.7kJ.脂肪组织储存脂肪脂肪组织储存脂肪,约占体重约占体重101020%.20%.(2)保持体温作用、提供营养必须脂肪酸)保持体温作用、提供营养必须脂
4、肪酸(3)协助脂溶性维生素的吸收)协助脂溶性维生素的吸收(4)保护、固定内脏)保护、固定内脏1、脂肪的生理功能、脂肪的生理功能营养必需脂肪酸:亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 是合成生物活性物质的重要原料,如花生四烯酸是合成生物活性物质的重要原料,如花生四烯酸可转变为前列腺素、白三烯及血栓素等可转变为前列腺素、白三烯及血栓素等 (一)维持生物膜的结构与功能(一)维持生物膜的结构与功能 磷脂和胆固醇是构成所有生物膜的重要组成磷脂和胆固醇是构成所有生物膜的重要组成成分。成分。(三)转变成多种重要的生理活性物质(三)转变成多种重要的生理活性物质 胆固醇可转变为胆汁酸、维生素胆固醇可转变为胆汁酸、维生素D
5、D、性激素及肾上腺、性激素及肾上腺皮质激素等皮质激素等 磷脂作为第二信使参与代谢调节磷脂作为第二信使参与代谢调节2、类脂的生理功能:、类脂的生理功能:(二)(二)构成脂蛋白,构成脂蛋白,是神经髓鞘的重要成分是神经髓鞘的重要成分三、脂肪代谢概况消化的主要场所:小肠 在胆汁的乳化下,由胰脂肪酶催化水解脂肪甘油三酯甘油三酯H2ORCOOH甘油二酯甘油二酯H2ORCOOH甘油一酯甘油一酯甘油甘油H2ORCOOH条件条件 乳化剂(胆汁酸盐、甘油一酯、甘油乳化剂(胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等二酯等)的乳化作用;的乳化作用;酶的催化作用酶的催化作用 部位部位主要在小肠上段主要在小肠上段脂类的消化发生在脂脂
6、类的消化发生在脂-水界面,且需水界面,且需胆汁酸盐参与胆汁酸盐参与脂脂肪肪与与类类脂脂的的消消化化产产物物,包包括括甘甘油油一一酯酯、脂脂酸酸、胆胆固固醇醇及及溶溶血血磷磷脂脂等等以以及及中中链链脂脂酸酸(6C10C)及及短短链链脂脂酸酸(2C4C)构构成成的的的的甘甘油油三三酯酯与与胆胆汁汁酸酸盐盐,形形成成混混合合微微团团(mixed micelles),被肠粘膜细胞吸收。被肠粘膜细胞吸收。消化的产物消化的产物十二指肠下段及空肠上段。十二指肠下段及空肠上段。中链及短链脂酸构成的中链及短链脂酸构成的TG 乳化乳化 吸收吸收 脂肪酶脂肪酶 甘油甘油+FFA 门静脉门静脉 血循环血循环肠粘膜肠粘
7、膜 细胞细胞 二、脂类的吸收二、脂类的吸收吸收部位吸收部位吸收方式吸收方式长链脂酸及长链脂酸及2-甘油一酯甘油一酯 肠粘膜细胞肠粘膜细胞(酯化成(酯化成TG)胆固醇及游离脂酸胆固醇及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞(酯化成(酯化成CE)淋巴管淋巴管 血循环血循环乳糜微粒乳糜微粒(chylomicron,CM)TG、CE、PL +载脂蛋白载脂蛋白(apo)B48、C、A、A 溶血磷脂及游离脂酸溶血磷脂及游离脂酸 肠粘膜细胞肠粘膜细胞(酯化成(酯化成PL)CoACoA+RCOOH RCOOH RCORCOCoACoA 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATP ATP AMP AMP PPiPPi 酯酰酯酰C
8、oA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA R3COCoA CoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶n甘油一酯途径甘油一酯途径 第二节第二节 甘油三脂的中间代谢甘油三脂的中间代谢 一、甘油三脂的分解代谢一、甘油三脂的分解代谢 定义定义 脂脂肪肪动动员员(fat mobilization)是是指指储储存存在在脂脂肪肪细细胞胞中中的的脂脂肪肪,被被肪肪脂脂酶酶逐逐步步水水解解为为FFA及及甘甘油油,并并释释放放入入血血以以供供其其他他组组织织氧氧化化利利用用的过程。的过程。(一)脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤(一)脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤n脂肪动员过程:脂肪动员过程:TG 甘油二酯甘油二酯
9、(DG)FFA 甘油一酯甘油一酯FFA 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油甘油FFA甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (脂肪动员的限速酶)(脂肪动员的限速酶)甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶激素敏感脂肪酶激素敏感脂肪酶(HSL):(HSL):甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶,其活甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的限速酶,其活性受多种激素调节,故称性受多种激素调节,故称激素敏感脂肪酶。激素敏感脂肪酶。脂解激素:脂解激素:促进脂肪动员的激素。促进脂肪动员的激素。肾上腺素、高血糖素、促肾上腺素、高血糖素、促肾上腺皮质激素、生长素肾上腺皮质激素、生长素。抗脂
10、解激素:抗脂解激素:抑制脂肪动员的激素。抑制脂肪动员的激素。胰岛素、前列腺素胰岛素、前列腺素E E2 2。(二)甘油代谢二)甘油代谢ATPATPADPADP甘油激酶甘油激酶(肝、肾、肠)(肝、肾、肠)甘油二酯甘油二酯磷脂磷脂COCO2 2+H+H2 2O OCHCH2 2OHOHCHCHCHCH2 2OHOHHOHO甘油甘油CHCH2 2OHOHCHCHCHCH2 2O OHOHO3-3-磷酸甘油磷酸甘油PNADNAD+NADH+HNADH+H+磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶CHCH2 2OHOHC CCHCH2 2O O O O磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮P3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛CHOCHO
11、CHCHCHCH2 2O O HOHOP糖氧化糖氧化糖糖糖异生糖异生1.脂酸的活化形式为脂酸的活化形式为脂酰脂酰CoA(胞液胞液)脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATP AMP PPi 脂酰脂酰CoA合成酶合成酶(acyl-CoA synthetase)存在存在于内质网及线粒体外膜上。于内质网及线粒体外膜上。+CoACoA-SH-SH(三)脂肪酸的氧化分解(三)脂肪酸的氧化分解 部位:部位:线粒体外线粒体外 酶:酶:脂酰辅酶脂酰辅酶A A合成酶合成酶 条件:条件:ATPATP、辅酶、辅酶A A、Mg+Mg+存在存在 脂脂酰酰CoA经经肉肉碱碱转转运运进进入入线线粒粒体体,是是脂脂酸酸-氧氧化的主要限
12、速步骤化的主要限速步骤 肉肉碱碱脂脂酰酰转转移移酶酶(carnitine acyl transferase)是是脂脂酸酸-氧化的限速酶。氧化的限速酶。2.2.脂酰脂酰CoACoA进入线粒体进入线粒体 脂肪酰脂肪酰CoACoA进入线粒体基质后,经进入线粒体基质后,经脂肪酸脂肪酸-氧化氧化酶系酶系的催化作用,在脂肪酰基的催化作用,在脂肪酰基-碳原子碳原子上依次进行上依次进行脱氢脱氢、加水加水、再脱氢再脱氢及及硫解硫解4 4步连续反应,使脂肪酰步连续反应,使脂肪酰基在基在与与-碳原子间断裂,生成碳原子间断裂,生成1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA和少和少2 2个碳原子的脂肪酰个碳原子的脂肪酰CoAC
13、oA。3.3.脂酰脂酰CoACoA的的-氧化氧化(1)(1)脱氢脱氢RCHRCH2 2CHCH2 2CHCH2 2COCOSCoASCoA脂酰脂酰CoA(16C)CoA(16C)脂酰脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶FADFADFADHFADH2 2H H2 2O O2P呼吸链呼吸链(2)(2)加水加水RCHRCH2 2C C C C COCOCoACoAH HH H 反反2 2-烯酰烯酰CoACoA 反反2 2-烯酰烯酰CoACoA水化酶水化酶 H H2 2O O OHOHRCHRCH2 2CHCH CHCH2 2COCOSCoASCoAL-L-羟脂酰羟脂酰CoACoAOHOHRCHRCH2 2C
14、HCHCHCH2 2COCOSCoASCoAL-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA(3)(3)再脱氢再脱氢NAD+NADH+H+L-L-羟脂酰羟脂酰CoACoA脱氢酶脱氢酶(4)(4)硫解硫解CHCH3 3COCOSCoASCoA乙酰乙酰CoACoARCHRCH2 2COCOSCoASCoA脂酰脂酰CoA(14C)CoA(14C)脱氢脱氢-酮脂酰酮脂酰CoACoARCHRCH2 2C CSCoASCoAO OCHCH2 2COCO3 3H H2 2O OP PCoACoA-SH-SH-酮脂酰酮脂酰 CoACoA硫解酶硫解酶 TCATCA NADH+H+FADH2 H2O 呼吸链呼吸链 2ATP H2
15、O 呼吸链呼吸链 3ATP 乙酰乙酰CoA彻底氧化彻底氧化 三羧酸循环三羧酸循环 生成酮体生成酮体 肝外组织氧化利用肝外组织氧化利用 活化活化:消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键-氧化氧化:每轮循环每轮循环 四个重复步骤:四个重复步骤:脱氢、水化、再脱氢、硫解脱氢、水化、再脱氢、硫解产物:产物:1分子分子乙酰乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子分子NADH+H+1分子分子FADH24.脂酸氧化是体内能量的重要来源脂酸氧化是体内能量的重要来源 以以16碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例7 轮循环产物:轮循环产物:8分子分子乙酰乙酰CoA7分子分子NADH+H+7
16、分子分子FADH2能量计算:能量计算:生成生成ATP 812+73+72=131 净生成净生成ATP 131 2=129软软脂酸与葡萄糖在体内氧化脂酸与葡萄糖在体内氧化产产生生ATP的比的比较较软脂酸软脂酸(1mol)葡萄糖葡萄糖(1mol)ATP数目数目(mol)106 32 能量利用效率能量利用效率33%33%(四)酮体的生成与利用(四)酮体的生成与利用概念:概念:脂酸在脂酸在心肌心肌、骨骼肌骨骼肌等组织中等组织中-氧化生成的大氧化生成的大量乙酰量乙酰CoACoA,通过,通过TCATCA彻底氧化成彻底氧化成CO2CO2和和H2OH2O。酮酮体体是是指指脂脂酸酸在在肝肝中中氧氧化化分分解解时
17、时的的产产生生的的特特有有的的中中间间产产物物,乙乙酰酰乙乙酸酸、羟羟丁丁酸酸及及丙丙酮酮。这这三三种中间产物统称为种中间产物统称为酮体酮体(ketonebodiesketonebodies)。羟丁酸约羟丁酸约7070,乙酰乙酸约,乙酰乙酸约3030,丙酮含,丙酮含量极微。量极微。酮体的生成酮体的生成 部位:肝肝细细胞胞线线粒粒体体 (含含有有活活性性较较强强的的酮酮体合成的酶系)体合成的酶系)原料:乙酰原料:乙酰CoACoA是合成酮体的原料。是合成酮体的原料。CHCH3 3COCHCOCH2 2COCOSCoASCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACHCH3 3COCOSCoASCoA 乙酰乙
18、酰CoACoACHCH3 3CCHCCH2 2COCOSCoASCoAOHOHCHCH2 2COOHCOOH -羟羟-甲基戊二酸单酰甲基戊二酸单酰CoACoACHCH3 3CCHCCH2 2COOH COOH OHOH -羟丁酸羟丁酸CHCH3 3COCHCOCH2 2COOHCOOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH3 3COCHCOCH3 3丙酮丙酮酮体的生成途径酮体的生成途径 CHCH3 3COCOSCoASCoA 乙酰乙酰CoACoACoACoASHSH乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA硫解酶硫解酶CoACoASHSHHMG-HMG-CoACoA合酶合酶HMG-HMG-CoACoA 裂解酶裂解酶NAD
19、H+HNADH+H+NADNAD+-羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶COCO2 22.2.酮体的利用酮体的利用 酮体在肝脏合成,但肝脏缺乏利用酮体的酮体在肝脏合成,但肝脏缺乏利用酮体的酶,因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液,酶,因此不能利用酮体。酮体生成后进入血液,输送到肝外组织利用。输送到肝外组织利用。特点:肝内生酮肝外用特点:肝内生酮肝外用 CHCH3 3COCHCOCH2 2COOH COOH 乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH3 3COCHCOCH2 2COCOSCoASCoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoAATP+CoATP+CoSHSHPPi+AMPPPi+AMP2Pi2PiCHCH2 2COOHC
20、OOHCHCH2 2COCOCoACoACHCH2 2COOHCOOHCHCH2 2COOHCOOHTCATCA乙酰乙酰 CoACoA CH CH3 3COCOCoACoA酮体的氧化途径酮体的氧化途径-羟丁酸羟丁酸 CHCH3 3CH(OH)CHCH(OH)CH2 2COOHCOOH -羟丁酸脱氢酶羟丁酸脱氢酶NADHNADH+NADH+HNADH+H+琥珀酰琥珀酰CoACoA琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoACoA转硫酶转硫酶 乙酰乙酸硫激酶乙酰乙酸硫激酶H H2 2O OHSCoAHSCoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA硫解酶硫解酶 心、肾、脑和骨胳心、肾、脑和骨胳肌此酶活性高肌此酶活性高(10
21、(10倍倍)3.3.酮体生成的生理意义酮体生成的生理意义1)1)酮酮体具水溶性,能透过血脑屏障及毛细血管壁。体具水溶性,能透过血脑屏障及毛细血管壁。是是肝肝输出脂肪能源的一种形式。输出脂肪能源的一种形式。2)2)长期饥饿时、酮体可代替葡萄糖成为脑组织的长期饥饿时、酮体可代替葡萄糖成为脑组织的 主要能。酮体供给脑组织主要能。酮体供给脑组织505070%70%的能量。的能量。长期饥饿和糖尿病时,脂肪动员加强,酮体生成增多。长期饥饿和糖尿病时,脂肪动员加强,酮体生成增多。当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时,血中当肝内产生酮体超过肝外组织氧化酮体的能力时,血中酮体蓄积,称为酮体蓄积,称为酮血症
22、酮血症。尿中有酮体排出,称。尿中有酮体排出,称酮尿症酮尿症。二者统称酮症酸中毒。二者统称酮症酸中毒。合成原料合成原料 -磷酸甘油磷酸甘油 脂肪酰辅酶脂肪酰辅酶A A二、甘油三脂的合成代谢二、甘油三脂的合成代谢(一)脂肪酸的合成(一)脂肪酸的合成1.1.合成部位合成部位 在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织的在肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织的胞液胞液中均含有从乙酰中均含有从乙酰CoACoA 合成脂肪酸的酶系,称为合成脂肪酸的酶系,称为脂肪酸合成酶系。脂肪酸合成酶系。肝脏肝脏是人体合成脂肪酸的主要部是人体合成脂肪酸的主要部位,其合成能力最强,约比脂肪组织大位,其合成能力最强,约比脂肪组织大
23、8 89 9倍。倍。2.2.合成原料合成原料 脂肪酸合成的碳源主要来自糖氧化产生脂肪酸合成的碳源主要来自糖氧化产生的的乙酰乙酰CoACoA。ATPATP、NADPHNADPH、HCOHCO3 3-(或或COCO2 2)及及MnMn2+2+等。等。线粒体产生的乙酰线粒体产生的乙酰 CoACoA,需通过,需通过柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循丙酮酸循环环运到胞液中,才能成为脂肪酸合成的原料。运到胞液中,才能成为脂肪酸合成的原料。其中其中NADPHNADPH主要来自胞液中的磷酸戊糖途径。主要来自胞液中的磷酸戊糖途径。线线粒粒体体膜膜胞液胞液线粒体基质线粒体基质丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸
24、草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 乙酰乙酰CoA NADPH+H+NADP+苹果酸酶苹果酸酶 CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA ATP AMP PPi ATP柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 苹果酸苹果酸 CO2CO2(1)(1)丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的合成的合成 CH3COSCoA+HCO3-+ATP 乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶MnMn2 2+、生物素、生物素 HOOC-CH2COSCoA+ADP+Pi丙二酸单酰丙二酸单酰 CoACoA在胞液中进行在胞液中进行3.3.脂肪酸合成过程脂肪酸合成过程关键酶关键酶生物素是生物素
25、是乙酰乙酰CoACoA羧化酶的辅酶羧化酶的辅酶(2)软脂酸(软脂酸(16C16C)的合成)的合成 乙酰乙酰CoACoA7丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA14NADPHNADPH14H H+H H2 2O O软脂酸软脂酸14NADP14NADP+7CO7CO2 27H7H2 2O O8CoA8CoASHSH 脂酸合成酶系脂酸合成酶系 (7 7次循环)次循环)4.4.脂肪酸碳链的延长脂肪酸碳链的延长 软软脂脂酰酰CoACoA或或软软脂脂酸酸生生成成后后,可可在在滑滑面面内内质质网网及及线线粒粒体体经经脂脂酸酸碳碳链链延延长长酶酶系系的的催催化化作作用用下下,形形成成更长碳链的饱和脂酸。更长碳链的饱
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- 第五章 脂类代谢 第五 代谢
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