第五部分脂类代谢教学课件.ppt

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1、第五章 脂类代谢,Metabolism of Lipids,主要内容,概述 脂类的消化和吸收 甘油三酯代谢 磷脂的代谢 胆固醇的代谢 血浆脂蛋白代谢,第一节 概述,脂类是脂肪和类脂的总称。,脂类,脂肪(三酯酰甘油或甘油三酯) (triglyceride,TG),类脂,胆固醇(cholesterol,Ch) 胆固醇酯(cholesteryl ester,CE),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),甘油磷脂,脂肪：主要分布于脂肪组织，含量多， 变动大，可变脂（储存脂）。 类脂：主要存在于生物膜中，含量少， 变动小，固定脂（基本脂）。,分布：,共性：不溶或微溶

2、于水而溶于有机溶剂。,脂肪：主要分布于脂肪组织中，含量多 约占体重1020% . 类脂：主要存在于生物膜中，含量少,主要生理功能：,一、 储能和氧化供能,1g脂肪在体内彻底氧化供能约38kJ （9kcal）， 1g糖彻底氧化仅供能16.7kJ （4kcal）。,合理饮食 脂肪氧化供能占2030%,空腹 脂肪氧化供能占50%以上,禁食13天 脂肪氧化供能占85%,饱食、少动 脂肪堆积，发胖,三、转变为生物活性物质,花生四烯酸,前列腺素等生物活性物质,胆固醇,类固醇激素、Vit D3,提供必需脂肪酸 促进脂溶性维生素的吸收,四、其他作用,必需脂肪酸 ：人体需要但不能在体内合成，必须由食物供给的脂肪

3、酸，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。,第二节 脂类的消化和吸收,脂类(TG、Ch、PL等),微团,胆汁酸盐乳化,胰脂肪酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶等水解,甘油一脂、溶血磷脂、 长链脂肪酸、胆固醇等,混合微团,乳化,一、 脂类的消化 小肠上段是消化的主要场所,二、 脂类的吸收,在十二指肠下段及空肠上段吸收,短链脂酸（24C） 中链脂酸（610C）,甘油三酯,脂肪酸 + 甘油,门静脉,肠粘膜细胞,胆汁酸盐（乳化）,脂肪酶,血循环,长链脂酸（1226C）甘油三酯 2-甘油一酯,甘油三酯,淋巴,肠粘膜细胞,乳糜微粒,血循环,甘油一酯途径,载脂蛋白 PL、Ch,第三节 甘油三酯代谢,一、甘油三酯的

4、分解代谢,（一）脂肪动员 1.概念 储存在脂肪细胞中的甘油三酯在脂肪酶的作用下，逐步水解成甘油和脂肪酸并释放入血供全身组织氧化利用的过程。,甘油三酯,甘油二酯+脂肪酸,甘油 +脂肪酸,甘油一酯+脂肪酸,脂肪酶,2. 过程：,3. 激素敏感脂肪酶（HSL) : 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，故称激素敏感脂肪酶。 抗脂解激素：胰岛素、前列腺素 （抑制脂肪动员） 脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、 TSH 、 （促进脂肪动员）ACTH,（二）甘油的分解代谢,脂肪动员产生的甘油由血液运输至肝、肾、肠等组织进行代谢。 主要由肝甘油激酶催化分解，脂肪细胞和骨骼肌甘油激酶活性低，甘油

5、利用率低。,NAD+,NADH+H+,磷酸甘油脱氢酶,CH2OH,C,CH2O,O,磷酸二羟丙酮,CO2+H2O,糖氧化,糖,糖异生,（三）脂肪酸的- 氧化,分为三个阶段：活化 进入线粒体 -氧化,1. 脂肪酸的活化-脂酰CoA的生成（胞液） 部位：内质网和线粒体外膜,RCOOH,+,CoASH,RCOSCoA,脂酰CoA合成酶,ATP,AMP+PPi,Mg2+,H2O,2Pi,反应不可逆！,脂肪酸,脂酰CoA,脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜，必须与肉毒碱(carnitine，L-羟-三甲氨基丁酸) 结合成脂酰肉毒碱才能进入线粒体基质内。,RCO-SCoA,CoA-SH,肉碱脂酰 转移酶,脂

6、酰肉碱,2.脂酰CoA进入线粒体,反应由肉碱脂酰转移酶I和II (CAT-1和CAT-ll)催化：,转位酶,转移酶II,脂酰-CoA CoA,肉碱 脂酰肉碱,FFA ATP CoA 脂酰CoA +AMP + PPi,肉碱 脂酰肉碱,CoA 脂酰肉碱 脂酰CoA 氧化,线粒外膜,线粒内膜,转移酶I,脂酰CoA 合成酶,基质,脂酰CoA进入线粒体机制,此过程为脂酸 -氧化的限速步骤，CAT-l是限速酶，饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病时，CAT-1活性增强。丙二酸单酰CoA是强烈的竞争性抑制剂。,3.脂酸的-氧化(脂酰CoA的-氧化),1904年Knoop 用苯基标记脂酸的甲基，用来喂养犬，发现： 喂养

7、标记偶数碳的脂酸，尿中排出的代谢物是苯乙酸。 喂养标记奇数碳的脂酸，尿中排出的代谢物是苯甲酸。,脂酸-氧化是在脂酰基-碳原子上依次进行脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应，使脂酰基在与-碳原子间断裂，生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子的脂酰CoA的过程。,具体步骤如下:,(1) 脱氢,H2O,(2) 加水,OH,L-羟脂酰CoA,(3) 再脱氢,(4) 硫解,(1) 脱氢,CoA-SH,-酮脂酰 CoA硫解酶,继续氧化,乙酰CoA ATP、CO2、H2O,4. 脂酸氧化的能量生成： 以16C的软脂酸为例,氧化的生化历程,乙酰CoA,脂酰CoA RCH2CH2COSCoA,脂酰CoA 脱氢酶,脂

8、酰CoA,2 -烯脂酰CoA 水化酶,L(+)- -羟脂酰CoA 脱氢酶,-酮酯酰CoA 硫解酶,L(+)-羟脂酰CoA RCHOHCH2COSCoA,- 酮脂酰CoA RCOCH2COSCoA,反2- 烯酰CoA RCH=CH-COSCoA,+,CH3COSCoA,R-COScoA,乙酰CoA,1分子16C的软脂酸彻底氧化净生成129个ATP,脂酸的其它氧化方式,1、不饱和脂酸的氧化 天然不饱和脂酸中的双键均为顺式，而氧化产生的是反式的中间产物，所以需要异构酶将顺式双键转变为反式双键才可以继续反应。,2 过氧化酶体脂酸氧化 过氧化酶体中的脂酸-氧化酶系可将极长链脂酸氧化成较短链脂酸，而对较短

9、链脂酸无效。,3.奇数碳原子脂肪酸的氧化：,COOH-CH3-CH2-COSCoA,琥珀酰CoA,三羧酸循环,CO2,丙酰CoA CH3-CH2-COSCoA,（四）酮体的生成和利用,酮体是脂肪酸在肝内分解氧化时生成的中间产物，包括乙酰乙酸、 羟丁酸和丙酮。,乙酰乙酸 CH3-C-CH2-COOH 30 % | O,羟丁酸 CH3-CH-CH2-COOH 70 % | OH,丙酮 CH3-C-CH3 少量 | O,1 酮体的生成 部位：肝细胞线粒体 原料：脂酸分解得到的乙酰CoA 过程：,2.酮体的生成,部位：肝细胞线粒体,原料：脂酸分解得到的乙酰CoA,2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA硫解酶 H

10、SCoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA HMGCoA合成酶 HSCoA 羟甲戊二酸单酰CoA (HMGCoA),过程：,HMG-Co裂解酶 CO2 乙酰乙酸 丙酮 NADHH -羟丁酸脱氢酶 NAD -羟丁酸,乙酰CoA,3. 酮体的利用,酮体在肝脏线粒体合成，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，输送到肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等)线粒体利用。,肝内生酮肝外用,心、肾、脑、骨骼肌细胞,心、肾、脑细胞,酮体的利用,尿排 丙酮 呼排 转变成丙酮酸 CO2H2O能量,酮体是肝输出能源的一种形式，是肌肉组织，尤其是脑组织的重要能源。在长期饥饿或糖供应不足的情况是脑组织的主要能

11、源。,4.酮体生成的生理意义,正常情况血中含少量酮体 0.030.5mmol/L (0.35mg/dl),高脂低糖饮食 饥饿 糖氧化供能 糖尿病 脂解 酮体 肝生酮体肝外利用 酮血症 酸中毒 酮尿症,饱食后胰岛素脂解酮体 饥饿时脂解激素脂肪动员酮体,5.酮体生成的调节,饱食及饥饿的影响,肝细胞糖原含量及代谢的影响 肝糖原丰富糖代谢旺盛肝中脂酸主要合成甘油三酯及磷脂酮体 饥饿及糖供应不足时糖代谢脂酸氧化酮体,丙二酰CoA抑制脂酰CoA进入线粒体 乙酰CoA和柠檬酸乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA脂酰CoA进入线粒体-氧化酮体,口诀 ： FA 氧化为供能 肝内肝外有不同 肝内生酮肝外用 血中转运相沟通

12、 糖供不足缺能量 FA 氧化来补充 若是产销不平衡 小心酮症酸中毒,二、甘油三酯的合成代谢,（一）合成部位 肝（最强）、脂肪组织及小肠,（二）合成原料,甘油和脂酸：主要由G代谢提 供,(三)合成基本过程,1. 甘油一酯途径；小肠粘膜细胞,CoASH,DG,2. 甘油二酯途径；肝细胞、脂肪细胞,葡萄糖,磷脂酸,TG,三、脂酸的合成代谢,（一）软脂酸的合成 1 合成部位 肝（主） 及脑、肾、肺、乳腺、脂肪组织等胞液中。,2 合成原料 乙酰CoA （来自G） 线粒体中的乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环运入胞液。 ATP、NADPH、CO2 等,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,CoASH,线粒体 内膜,线

13、粒体外膜,ATP、CoASH,ADP+Pi,乙酰CoA,合成脂酸,NADH+H+,NAD+,苹果酸,NADP+,NADPH+H+,CO2,苹果酸酶,载体,苹果酸,NAD+,NADH+H+,ADP+Pi,ATP,CO2,柠檬酸丙酮酸循环,胞 液,G,柠檬酸 裂解酶,载体,载体,(1) 丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA + HCO3- + ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA + ADP + Pi 丙二酰 CoA,（在胞液中进行）,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酰CoA,乙酰CoA,3. 脂酸合成酶系及反应过程,

14、机理：,关键酶,乙酰CoA羧化酶,磷酸化（无活性）,（2）软脂酸的合成 大肠杆菌,脂肪酸合成酶复合体: （7种酶）,脂酰基载体蛋白 acyl carrier protein, ACP,辅基: 4-磷酸泛酰氨基乙硫醇,丙二酰CoA转变为软脂酸,转移,缩合脱羧,还原、脱水、再还原,脱水酶,CH3CH2(CH2)13COOH,+,再经6次循环,软脂酸,合成过程： 转移 缩合 还原 硫解,加氢 脱水 再加氢,软脂酸（16C）合成的总反应式：,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA 14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂酸合成酶系 （7次循环）,(二)脂酸碳链的延长,软

15、脂酰CoA或软脂酸生成后，可在滑面内质网及线粒体经脂酸碳链延长酶系的催化作用，形成更长碳链的饱和脂酸。,(三)不饱和脂酸的合成,人体内有4，5，8及9去饱和酶，催化饱和脂酸引入双键，使之转变为不饱和脂酸。,(四)脂酸合成的调节,1. 代谢物的影响,2. 激素的调节,第四节 磷脂的代谢,磷脂,甘油磷脂（磷脂酰甘油）由甘油 构成的磷脂。是生物膜的主要组分。,鞘氨醇磷脂（鞘磷脂）含鞘氨醇而不含甘油的磷脂。是神经组织各种膜（如神经髓鞘）的主要结构脂之一。,甘油磷脂的分子结构：,磷脂酰胆碱(卵磷脂),磷脂酰乙醇胺(脑磷脂),磷脂酰丝氨酸,X= -CH2CH2N+(CH3)3,X= -CH2CH2NH3+

16、,X= -CH2CH2NH2COOH,X= -肌醇 磷脂酰肌醇,一、卵磷脂和脑磷脂的合成,1. 合成部位：,2. 合成原料,甘油二脂、胆碱、乙醇胺,CTP、ATP、,3. 合成基本过程,全身各组织，肝、肾、肠最活跃。,丝氨酸、蛋氨酸合成 或食物提供,HOCH2CH2NH2,HOCH2CH2N+(CH3)3,CDPOCH2CH2NH2,CDPOCH2CH2N+(CH3)3,CDP-乙醇胺,CDP-胆碱,甘油二酯,CDP-胆碱,磷脂酰胆碱,磷脂酰乙醇胺,CDP-乙醇胺,3S-腺苷蛋氨酸,二、甘油磷脂的降解,磷脂酶 A1,磷脂酶 A2,产物为溶血磷脂2,产物为溶血磷脂1,磷脂酶 B1 水解溶血磷脂1

17、,磷脂酶 B2 水解溶血磷脂2,第五节 胆固醇的代谢,分布：,存在于全身各组织，脑、肝、肾、肠等内脏含量较高。,所有固醇均具有环戊烷多烃菲的共同结构。,一、胆固醇的合成,(一)合成部位,全身各组织（肝最强）的胞液及内质网。,(二)合成原料,乙酰CoA、 NADPH+H+、ATP,(三)合成基本过程,近30步反应，分3个主要阶段。,胆固醇 (27C),1. 甲羟戊酸的合成,2 CH3COSCoA,CH3COCH2COSCoA,HMG-CoA,甲羟戊酸(MVA),关键酶,2. 鲨烯的生成,甲羟戊酸(MVA) (6C),异戊烯焦磷酸(IPP) (5C),鲨烯 (30C),羊毛固醇 (30C),3.

18、胆固醇的生成,鲨烯 (30C),胆固醇 (27C),HMG CoA还原酶: 限速酶,代谢物, 激素,二、胆固醇的酯化,1. 血浆中: 卵磷脂胆固醇脂肪酰基转移酶 （lecithin-cholesterol acyl transferase, LCAT）,LCAT,胆固醇的酯化,2. 组织中,脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶 （acyl CoA : choesterol acyl transferase, ACAT）,三、胆固醇的代谢转变与排泄 肾上腺皮质： 肾上腺皮质激素 性腺： 性激素 皮肤： VD3,肝脏： 胆汁酸,肠细菌还原 ：,粪固醇 (排出体外),第六节 血浆脂蛋白的代谢,一、血脂,含量不

19、很稳定,包括：甘油三脂，磷脂，总胆固醇，游离脂肪酸,二、血浆脂蛋白分类,1. 密度法： 乳糜微粒 chylomicron, CM 极低密度脂蛋白 very low density lipoprotein, VLDL,（超速离心法）,低密度脂蛋白 low density lipoprotein, LDL 高密度脂蛋白 high density lipoprotein, HDL,2.电泳法：,CM 脂蛋白 前 脂蛋白 脂蛋白,+,-,CM 前 ,三、 组成,AI: 激活LCAT CII： 激活脂蛋白脂肪酶（LPL） B100：促进脂蛋白与细胞膜表面受体结合 D： 促进HDL的胆固醇酯转移到LDL上

20、,磷脂,胆固醇,载脂蛋白,胆固醇酯,甘油三脂,四、脂蛋白的结构,五、脂蛋白的代谢,1. 乳 糜微粒（CM),淋巴，血液,全身组织:,毛细血管壁脂蛋白脂肪酶,作用：运输外源性甘油三脂到全身各组织,肠粘膜细胞合成,饱食脂肪餐后,CM残粒被肝摄取,2. 极低密度脂蛋白 VLDL,肝脏合成：磷脂，胆固醇，载脂蛋白,VLDL,毛细血管壁脂蛋白脂肪酶,甘油三脂水解,肝外组织摄取,作用：运输内源性甘油三脂到机体各组织中,运输到肝外组织,3. 低密度脂蛋白 LDL,胆固醇占48 %,apoB100,合成场所：血液，由VLDL转变而来,作用：运输肝脏合成的胆固醇到肝外组织,4. 高密度脂蛋白 HDL,合成场所：肝脏,作用：运送肝外组织胆固醇到肝脏,*血液中游离脂肪酸的运输：与清蛋白结合,六、脂蛋白代谢异常,高脂蛋白血症,分型 脂蛋白变化 血脂变化 I 乳糜微粒增高 甘油三酯 胆固醇 IIa 低密度脂蛋白增加 胆固醇 IIb 低密度及极低密度脂蛋白 胆固醇 甘油三酯 同时增加 III 中间密度脂蛋白增加 胆固醇 甘油三酯 （电泳出现宽 带） IV 极低密度脂蛋白增加 甘油三酯 V 极低密度脂蛋白及 甘油三酯 胆固醇 乳糜微粒同时增加,