第五章 脂 类 代 谢 Lipid Metabolism The biochemistry and molecular biology department of CMU

脂类（lipids）是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。

The Naming and Classification of Unsaturated Fatty Acids 第一节 不饱和脂酸的命名及分类 The Naming and Classification of Unsaturated Fatty Acids

常见的脂肪酸　 必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。

Digestion and Absorption of Lipids 第二节 脂类的消化和吸收 Digestion and Absorption of Lipids

参与脂类消化的主要酶类 酶 作用的脂类 消化产物 胰脂酶、辅脂酶 甘油三酯 脂酸、2-甘油一酯 磷脂酶A2 磷脂 脂酸、溶血磷脂 胆固醇酶 胆固醇酯 脂酸、胆固醇

Metabolism of Triglycerides 第三节 甘油三酯代谢 Metabolism of Triglycerides

甘油三酯结构

Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG)

甘油三酯代谢概况

一、甘油三酯的分解代谢 （一）脂肪动员 （二）脂肪酸的-氧化 （三）脂肪酸的其他氧化方式 （四）酮体的生成和利用

（一）脂肪动员 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为脂肪动员。 在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，因此称为激素敏感性脂肪酶（HSL）。

脂肪动员

脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺皮质激素和甲状腺素。 抗脂解激素：胰岛素。

脂肪动员产物的去向 甘油直接运至肝、肾、肠等组织。主要在肝、肾进行糖异生。 脂肪细胞及骨骼肌等组织因甘油激酶活性很低，故不能很好利用甘油。

脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。

（二）脂肪酸的-氧化 部位：肝及肌肉最活跃。 步骤： 脂酸的活化——脂酰CoA的生成 脂酰CoA进入线粒体 脂酸的-氧化 　　脂酸的-氧化 　　脂酸氧化的能量生成

1. 脂酸的活化——脂酰CoA的生成 在胞液中进行 反应不可逆 消耗2个~P

2. 脂酰CoA进入线粒体 在肉碱（carnitine）的协助下。

肉碱脂酰转移酶Ⅰ是限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。

3. 脂酸的-氧化 脂酸在线粒体内进行的氧化分解是从脂酰基羧基端-碳原子开始的，故称为-氧化。

脂酸-氧化的四步反应：脱氢、加水、再脱氢、硫解 第一次脱氢由FAD 接受；第二次脱氢由NAD+接受。 脂酸-氧化产物：乙酰CoA

4. 脂肪酸β-氧化的能量生成

脂肪酸β-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。

以软脂酸(16C)为例： 7×2+7×3+8×12-2 =129 1分子软脂酸氧化共生成129分子ATP。

（三）脂肪酸的其他氧化方式 1. 不饱和脂酸的氧化 在线粒体中进行-氧化； 还需△3-顺→△2-反烯脂酰CoA异构酶和表构酶。 2. 过氧化酶体脂酸的氧化：脂酸氧化酶

3. 丙酰CoA的氧化 经-羧化酶及异构酶的作用转变为琥珀酰CoA，再经三羧酸循环进行代谢。 丙酰CoA 琥珀酰CoA

（四）酮体的生成和利用 1. 酮体的生成 酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。 　　酮体是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物。是乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮三者的统称。 1. 酮体的生成 部位：肝线粒体 原料：乙酰CoA，主要来自脂酸的-氧化。 关键酶：HMG CoA合成酶

2. 酮体的利用 肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）

3. 酮体生成的生理意义 酮体是肝脏输出能源物质的一种形式。在长期饥饿时，是脑和肌肉的主要能源物质。 正常血酮体含量为0.03~0.5mmol/L。在长期饥饿、糖尿病或供糖不足情况下，肝内生成酮体超过肝外利用能力时，会导致血中酮体升高。

二、 甘油三酯的合成代谢 （一）脂酸的合成代谢 （二）甘油三酯的合成代谢

（一）脂酸的合成代谢 软脂酸的合成 脂酸碳链的加长 不饱和脂酸的合成

软脂酸的合成 （1）合成部位 肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所。 （2）合成原料 　　　肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所。 （2）合成原料 乙酰CoA为主要原料，主要来自葡萄糖。 NADPH主要来自磷酸戊糖途径。 还需ATP 、CO2及Mn2+等。

柠檬酸—丙酮酸循环

（3）合成过程 ①丙二酰CoA的合成： 乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。

②脂酸的合成 脂酸合成酶系：在高等动物，脂肪酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每个亚基含有一个酰基载体蛋白（ACP）的核心和七种酶的活性部位。

脂酸合成酶系 中文名称 英文名称 缩写 脂酰基载体蛋白 Acyl carrier protein ACP 乙酰CoA-ACP乙酰转移酶 Acetyl-CoA－ACP transacetylase AT 丙二酰CoA-ACP转移酶 Malonyl-CoA－ACP transferase MT β-酮脂酰-ACP合酶 β-Ketoacyl－ACP synthase KS β-酮脂酰-ACP还原酶 β- Ketoacyl－ACP reductase KR β-羟脂酰-ACP脱水酶 β-Hydroxyacyl－ACP dehydratase HD 烯酰-ACP还原酶 Enoyl－ACP reductase ER 硫酯酶 Thioesterase TE

软脂酸合成的总反应式： 1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。

2. 脂酸碳链的加长 内质网 线粒体 长链脂酸的前体 软脂酰CoA 二碳单位的供体 丙二酰CoA 乙酰CoA 酰基载体 HSCoA 终产物 18C~24C 18C~26C

3. 不饱和脂酸的合成 只能合成单不饱和脂酸 部位：内质网 酶：去饱和酶

（二）甘油三酯的合成代谢 合成部位：肝、脂肪组织及小肠。 合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。 合成基本过程： 　　　甘油一酯途径 　　　甘油二酯途径

甘油一酯途径： 小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油三酯，称甘油一酯途径。

甘油一酯途径

甘油二酯途径： 肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。

三、多不饱和脂酸的重要衍生物 花生四烯酸可转变成前列腺素（PG）、血栓素（TXA2）和白三烯（LT）。它们是体内重要的生物活性物质，在调节细胞代谢上具有重要作用。

Metabolism of Phospholipids 第四节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipids

含有磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中极性最大的化合物。

一、甘油磷脂的组成、分类及结构 组成：甘油、脂酸、磷酸及含氮化合物 基本结构：

甘油 脂肪酸 含氮碱 磷脂酰胆碱

glycerol fatty acyl group Nitrogenous base fatty acyl group 甘油磷脂的结构

甘油磷脂是极性最强的脂类。是一种两性化合物。 甘油磷脂第2位脂酸通常是花生四烯酸。 甘油磷脂是极性最强的脂类。是一种两性化合物。 甘油磷脂的功能： 构成生物膜脂质双分子层； 作为乳化剂，促进脂类的消化吸收与转运。

甘油磷脂的分类 X-OH X取代基 甘油磷脂的名称 水 －H 磷脂酸 胆碱 －CH2CH2N+(CH3)3 磷脂酰胆碱 乙醇胺 －CH2CH2NH3+ 磷脂酰乙醇胺 丝氨酸 －CH2CHNH2COOH 磷脂酰丝氨酸 甘油 －CH2CHOHCH2OH 磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油 肌醇 磷脂酰肌醇

二、甘油磷脂的合成代谢 1. 合成部位：全身各组织内质网，肝、肾、肠最活跃。 2. 合成原料及辅因子： 脂酸、甘油：由糖代谢提供 多不饱和脂酸：从植物油摄取 磷酸盐：由ATP提供 含氮化合物：从食物摄取或体内合成 CTP：构成活化的中间物

3. 合成过程 (1)甘油二酯合成途径

(2)CDP-甘油二酯合成途径

三、甘油磷脂的降解 在各种磷脂酶（phospholipase，PL）的作用下水解。 溶血磷脂－1 溶血磷脂－2

PLA2和PLA1水解甘油磷脂产物为脂酸和溶血磷脂。

Metabolism of Cholesterols 第五节 胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterols

胆固醇（cholesterol）

一、胆固醇的合成 （一）合成部位：主要在肝的胞液及内质网中。每天合成量约1g。 （二）合成原料： 乙酰CoA：主要来自G。 NADPH：主要来自磷酸戊糖途径。 ATP：主要来自G有氧氧化。

（三）合成基本过程：

（四）胆固醇合成的调节

二、胆固醇的酯化 1．细胞内胆固醇的酯化

2．血浆内胆固醇的酯化

Lecithin-cholesterol Acyl transferase (LCAT)

三、胆固醇的转化 （一）转变为胆汁酸 初级胆汁酸：在肝脏由胆固醇直接转变生成的胆汁酸。包括游离型和结合型。胆汁酸合成的限速酶是7--羟化酶。 次级胆汁酸：初级胆汁酸经胆道系统排入肠道，在肠道细菌作用下的产物。

胆汁酸种类 游离型 结合型 初 级 胆酸 甘氨胆酸 牛磺胆酸 鹅脱氧胆酸 甘氨鹅脱氧胆酸 牛磺鹅脱氧胆酸 次 脱氧胆酸 甘氨脱氧胆酸 牛磺脱氧胆酸 石胆酸 甘氨石胆酸 牛磺石胆酸

胆汁酸的肠肝循环 胆汁酸排入肠道后，大部分结合胆汁酸在回肠部主动重吸收，其余在各部被动吸收。肠道吸收的胆汁酸经门静脉入肝，肝细胞将重吸收的游离型胆汁酸重新转变为结合型胆汁酸，并与新合成的初级胆汁酸一起再排入肠道，这一过程称为胆汁酸的肠肝循环。

胆汁酸的生理作用 胆汁酸具有亲水和疏水的两个侧面，是一种很强的乳化剂。 功能： 促进脂类的消化与吸收； 增加胆固醇在胆汁中的溶解度，防止胆固醇析出形成结石。

（二）转化为类固醇激素 在性腺和肾上腺皮质转变为性激素（睾酮、雌二醇、孕酮）和肾上腺皮质激素（醛固酮、皮质醇、皮质酮）

（三）转化为7-脱氢胆固醇

Metabolism of Plasma Lipoproteins 第六节 血浆脂蛋白代谢 Metabolism of Plasma Lipoproteins

一、血　脂 血浆中的脂类统称为血脂。

二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构 血脂在血浆中是以脂蛋白的形式而运输的。 （一）血浆脂蛋白的分类 1. 电泳法：根据电泳迁移率不同而分开。 　　-脂蛋白（ - LP） 　快 　　前-脂蛋白（pre -LP) 　　-脂蛋白（ -LP) 　　乳糜微粒（CM） 　慢

血中游离脂酸与清蛋白结合运输，不列入血浆脂蛋白之内。 2. 超速离心法：根据密度不同而分开 　　　高密度脂蛋白（HDL） 高 　　低密度脂蛋白（LDL） 　　极低密度脂蛋白（VLDL） 　　乳糜微粒（CM） 低 血中游离脂酸与清蛋白结合运输，不列入血浆脂蛋白之内。

（二）血浆脂蛋白的组成 各种血浆脂蛋白的组成没有质的差别，但其组成比例及含量大不相同。

血浆脂蛋白的组成特点 CM含甘油三酯最多，其次是VLDL； LDL含胆固醇及胆固醇酯最多； HDL含蛋白质最多。

（三）脂蛋白的结构

三、载脂蛋白 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白（apolipoprotein，apo）。

载脂蛋白的功能 ①结合和转运脂类，稳定血浆脂蛋白的结构； ②调节脂蛋白代谢关键酶的活性； ③参与识别脂蛋白受体。 apo A I 激活LCAT，促进胆固醇酯化 apo A II 激活肝脂肪酶（HL） apo C II 激活脂蛋白脂肪酶（LPL） ③参与识别脂蛋白受体。

四、血浆脂蛋白代谢 （一）CM的代谢 1．来源：由小肠粘膜细胞合成，经淋巴入血。 2．功能：血中外源性TG及胆固醇的运输形式。

3．代谢过程：

（二）VLDL 的代谢 1．来源：主要由肝细胞合成，分泌入血，少量来自小肠。 2．功能：是血中内源性TG及胆固醇的运输形式。

3．代谢过程

（三）LDL的代谢 1．来源：在血浆中由VLDL转变而来。 2．功能：是血中内源性胆固醇的运输形式。

3．代谢过程

（四）HDL的代谢 来源：主要由肝细胞合成，此外，小肠也可合成少量，还有血浆中CM、VLDL 脂解过程中所释放的磷脂、胆固醇及apo也可产生新生的HDL。 功能：将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢（逆向转运）。 代谢过程

脂蛋白代谢三种关键酶的比较 关键酶 脂蛋白脂酶 （LPL） 肝脂酶 （HL） 卵磷脂胆固醇 脂酰转移酶 （LCAT） 分布 脂肪、心肌、肺及乳腺等肝外组织 肝实质细胞合成，转运到肝窦内皮细胞 肝实质细胞合成，分泌入血 作用部位 毛细血管内皮细胞表面 肝窦内皮细胞表面 血浆 激活剂 apo CⅡ apo AⅡ apo AⅠ 功能 水解CM、VLDL的TG 水解HDL、IDL的TG 使胆固醇酯化进入HDL核心

五、血浆脂蛋白代谢异常 血脂高于正常值的上限为高脂血症，即高脂蛋白血症。 标准：成人空腹12~14小时血甘油三酯超过2.26mmol/L(200mg/dl)；胆固醇超过6.21mmol/L(240mg/dl) 高脂蛋白血症分为六型。 高脂血症可分为原发性和继发性两大类。

高脂蛋白血症分型 分型 脂蛋白变化 血脂变化 甘油三酯 胆固醇 Ⅰ CM↑ ↑↑↑ ↑ Ⅱa LDL↑ ↑↑ Ⅱb LDL↑、VLDL↑ Ⅲ IDL↑ Ⅳ VLDL↑ Ⅴ VLDL↑、CM↑