脂 类 代 谢
分 类 脂肪 磷脂 糖脂 类脂 胆固醇 胆固醇酯 (甘油三酯 三脂酰甘油)
第一节 概述
一、脂类的生理功能 (一)储能与供能 (二)生物膜的组成成分 (三)保护固定内脏,防止体温散失 (四)转变成其它生理活性物质 (五)必需脂肪酸的来源 (六)转变为第二信使
二、脂类在体内的分布 脂肪:脂肪组织 占体重10%-20% 可变脂 类脂:生物膜 占体重5% 固定脂
第二节 血脂与血浆脂蛋白
一、血脂的种类与含量 甘油三酯 磷脂 胆固醇 胆固醇酯 游离脂肪酸(FFA) 临床上一般测定空腹血脂
二、血浆脂蛋白 (一)分类 1、电泳法 α-脂蛋白 前β-脂蛋白 β-脂蛋白 CM 2、超速离心法(密度分离法) CM VLDL LDL HDL VLDL在体内可转变为IDL,密度介于VLDL和LDL之间 (二)组成
三、载脂蛋白 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白。 已发现18种,分5大类。 apoA apoB (AⅠ、AⅡ、AⅣ) apoC apoD apoE (AⅠ、AⅡ、AⅣ) (B48、B100) (CⅠ、CⅡ、CⅢ) CM:B48 、 CⅡ VLDL: B100 、 CⅡ LDL:B100 HDL: AⅠ、AⅡ 功能:1、稳定脂蛋白结构 2、参与脂类转运
第三节 甘油三酯的代谢
一、甘油三酯的分解代谢 (一)脂肪动员(水解) 1、概念:脂肪组织中储存的甘油三酯在脂肪酶的催化下逐步水解为游离脂肪酸和甘油,释放入血供其它组织氧化利用的过程。 2、部位:胞液 3、过程:
脂肪动员的产物为:1分子甘油和3分子脂肪酸 4、限速酶: 甘油三酯脂肪酶(激素敏感性脂肪酶) 脂解激素 抗脂解激素
(二)脂肪酸的氧化 在有氧情况下,脂肪酸在体内可彻底氧化,生成CO2和H2O,并释放出大量能量。 1、脂肪酸的活化 脂肪酸转变成脂酰CoA的过程,在胞液中进行
脂肪酸活化为脂酰CoA(胞浆) 位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。 反应不可逆 RCOOH + CoA—SH RCO~SCoA 脂肪酸 脂酰CoA Mg2+ ATP AMP+PPi H2O 反应不可逆 2Pi
2、脂酰CoA进入线粒体 载体:肉碱 限速酶:肉碱脂酰转移酶Ⅰ(CAT-Ⅰ)
酯酰CoA进入线粒体基质示意图 β-氧化 外侧 内侧 肉毒碱 肉毒碱 酯酰肉毒碱 酯酰肉毒碱 线粒体内膜 载体 O R-C-S-CoA R-C-OH ATP CoASH AMP+PPi 外侧 内侧 β-氧化 N+(CH3)3 CH2 HO-CH2 COO- 肉毒碱 O R-C-S-CoA 肉毒碱 载体 酯酰肉毒碱 CoASH O R-C N+(CH3)3 CH2 -O-CH2 COO- 酯酰肉毒碱 CoASH 线粒体内膜
3、脂酰CoA的β-氧化 ⑴概念:脂酰CoA进入线粒体后,从脂酰基的β-碳原子开始,经过脱氢、加水、再脱氢、硫解,生成乙酰CoA和新的脂酰CoA的过程。 ⑵部位:线粒体 ⑶过程:脱氢、加水、再脱氢、硫解 ⑷能量产生:1次β-氧化 → 5ATP 4、乙酰CoA彻底氧化
2ATP O R-CH2 - CH2C-SCoA || (1) 脱氢 脂酰CoA脱氢酶 FAD FADH2 RCH2C C CO~CoA H β-氧化(1) O R-CH2 - CH2C-SCoA || (1) 脱氢 脂酰CoA脱氢酶 FAD FADH2 2ATP RCH2C C CO~CoA H 反2-烯酰CoA 呼吸链 (2) 加水 反2-烯酰CoA水化酶 H2O OH RCH2 CH CH2 CO~SCoA L-β-羟脂酰CoA
(3) 再脱氢 3ATP (4) 硫解 β-氧化(2) OH RCH2 CH CH2 CO~SCoA L-β-羟脂酰CoA NAD+ (3) 再脱氢 L-β-羟脂酰CoA NAD+ NADH+H+ L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 3ATP (4) 硫解 O 呼吸链 RCH2C CH2CO ~SCoA β-酮脂酰CoA CoA-SH β-酮脂酰 CoA硫解酶 (1)(2)(3)(4) RCH2CO~SCoA 脂酰CoA CH3CO~SCoA 乙酰CoA 重复反应
思考:1分子软脂酸(16C)彻底氧化净生成多少分子ATP? 12×8+5×7-2=129 思考:1分子硬脂酸(18C)彻底氧化净生成多少分子ATP? 12×9+5×8-2=146 思考:1分子某脂酸(nC,n为偶数)彻底氧化净生成多少分子ATP? 17n/2 - 7
(三)甘油的代谢
(四)酮体的生成和利用 乙酰乙酸(30%) β-羟丁酸(70%) 丙酮(微量) 概念:脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物,是β-羟丁酸、乙酰乙酸和丙酮的统称。 乙酰CoA是酮体生成的原料
1、酮体的生成 ⑴部位:肝细胞线粒体 ⑵原料:乙酰CoA ⑶过程: ⑷限速酶: HMGCoA合酶 2、酮体的利用 酮体是肝内生成、肝外利用
酮体的生成 脂肪酸 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合酶 HMGCoA裂解酶 --氧化 硫解酶 脂肪酸 2CH3COSCoA CH3COCH2COSCoA 乙酰乙酰CoA CoASH CH3COSCoA HMGCoA合酶 CoASH HMGCoA裂解酶 HOOCCH2-C-CH2COSCoA | CH3 OH CH3COCH2COOH CH3CHOHCH2COOH 乙酰乙酸 丙酮 --羟丁酸 脱氢酶 CO2 NADH+H+ NAD+ CH3COCOOH 脱羧酶 羟甲基戊二酸单酰CoA(HMGCoA)
酮体的利用 β-羟丁酸 CH3CH(OH)CH2COOH 心、肾、脑和骨胳 肌此酶活性高(10倍) β -羟丁酸脱氢酶 NAD+ NADH+H+ CH3COCH2COOH 乙酰 乙酸 CH2COOH CH2CO~CoA ATP+CoA~SH 琥珀酰CoA 乙酰乙酸硫激酶 琥珀酰CoA转硫酶 TCA CH3COCH2CO~SCoA 乙酰乙酰CoA PPi+AMP CH2COOH CH2COOH H2O 硫解酶 琥珀酸 HSCoA 2 Pi 2乙酰 CoA CH3CO~CoA
3、酮体代谢的生理意义 ⑴肝外重要的“第二能源”。 ⑵参与成脂作用。
二、甘油三酯的合成代谢 外源性途径 内源性途径 部位:肝 脂肪组织 原料:脂肪酸 甘油 (脂酰CoA α-磷酸甘油)
(一)脂肪酸的合成 1、部位:胞液 2、原料:乙酰CoA ATP NADPH+H+ 柠檬酸-丙酮酸循环 作用:将乙酰CoA 由线粒体转运至胞液, 用于脂肪酸的生物合成。 3、过程: 缩合 还原 脱水 再还原
乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转
脂肪酸生物合成的反应历程 软脂肪酸 ② ① ③ ④ ⑥ ⑤ 缩合 ⑦ 硫解 还原 再还原 脱水 CH3COCH2C0-ACP CH3CH(OH) CH2C0-ACP CH3CH= CHC0-ACP CH3CH2CH2C0-ACP β-酮丁酰ACP β-羟丁酰ACP CH3COCoA CH3COACP HOOCCH3COACP HOOCCH3COCoA CO2 + ACP C2 NADPH NAD P+ NADP+ H2O CH3(CH2)14C0-ACP +CO2 ACP ② ① 缩合 ③ ④ ⑦ 硫解 还原 软脂肪酸 ⑥ 再还原 ⑤ 脱水
软脂酸合成的总反应 乙酰CoA+7丙二酸单酰CoA +14NADPH+14H++H2O 脂肪酸合酶系 (7次循环) 脂肪酸合酶系 (7次循环) 软脂酸+14NADP++7CO2+7H2O+8CoA-SH
4、限速酶:乙酰CoA 羧化酶 脂肪酸合成后,活化为脂酰CoA
脂肪酸从头合成与β-氧化比较 区别点 从头合成 β—氧化 细胞中发生部位 细胞质 线粒体 酰基载体 ACP-SH CoA-SH 二碳片段的加入与裂解方式 丙二酸单酰CoA 乙酰CoA 电子供体或受体 NADPH FAD、NAD+ 酶系 七种酶和一个蛋白质组成复合物 四种酶 原料转运方式 柠檬酸转运系统 肉碱穿梭系统 羟脂酰化合物的中间构型 D-型 L-型 对二氧化碳和柠檬酸的需求 要求 不要求 能量变化 消耗7个ATP和14NADPH 产生129个ATP
(二) α-磷酸甘油的合成 1、甘油 α-磷酸甘油 2、糖代谢 磷酸二羟丙酮 α-磷酸甘油 甘油激酶 α-磷酸甘 油脱氢酶
(三)甘油三酯的合成 α-磷酸甘油酯酰转移酶 α-磷酸甘油酯酰转移酶 磷酸酶 二酯酰甘油酯酰转移酶
三、多不饱和脂肪酸的衍生物 前列腺素(PG)、血栓素(TX)、白三烯(LT)是体内重要的一类生物活性物质,均由花生四烯酸衍生而来。
第四节 磷脂的代谢
一、磷脂的生理功能 (一)组成生物膜 (二)组成脂蛋白 (三)组成第二信使 (四)组成肺泡表面 活性物质 (五)组成血小板 活化因子 (六)组成神经鞘
二、甘油磷脂的代谢
甘油磷脂的合成 全身各组织,肝、肾、肠最活跃。 细胞定位:内质网 1.合成部位: 2.合成原料: 甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺 食物或脂肪分解 丝氨酸、食物 CTP、ATP、丝氨酸、肌醇等 3.合成过程
乙醇胺和胆碱的活化 HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N(CH3)3 OCH2CH2NH2 OCH2CH2N(CH3)3 ATP ADP ATP ADP 乙醇胺激酶 胆碱激酶 P OCH2CH2NH2 P OCH2CH2N(CH3)3 磷酸乙醇胺 CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶 CTP PPi CTP:磷酸乙醇胺胞苷转移酶 CTP PPi CDP-OCH2CH2N(CH3)3 CDP-OCH2CH2NH2 CDP-乙醇胺 CDP-胆碱
磷脂酶 C 磷脂酶 D 磷脂酶 A2(B2) 磷脂酶 A1(B1) 磷脂酶的作用部位
脂肪肝: 肝中脂类含量超过10% 原因: 1、肝中脂类来源过多 2、肝中脂类转出障碍
第五节 胆固醇代谢
内源性胆固醇 外源性胆固醇
一、胆固醇的生物合成 (一)合成部位 全身各组织(特别是肝)的胞液及内质网。 (二)合成原料 乙酰CoA(来自柠檬酸-丙酮酸循环)、NADPH+H+、ATP (三)合成的基本过程 包括近30步反应, 分3个主要阶段, HMG-CoA还原酶是整个反应限速酶
胆固醇合成的调节 1.食物种类的影响 胆固醇合成增加 ★高糖、高饱和脂肪膳食时,能诱导 肝HMG-CoA还原酶合成。 ★糖及脂肪代谢产生的 乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多 ★过多的蛋白质,因丙氨酸及丝氨酸等代谢 提供了原料乙酰CoA 饥饿、禁食则相反
3、激素的影响 食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(~25%). 无Ch摄入时解除此种抑制,故适量的Ch摄入有 利于此反馈抑制作用。 2、食物胆固醇的影响 食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(~25%). 无Ch摄入时解除此种抑制,故适量的Ch摄入有 利于此反馈抑制作用。 3、激素的影响 胰高血糖素 胆固醇合成 胰岛素 胆固醇合成
二、胆固醇的酯化 (一)胞内胆固醇的酯化 酶:脂酰辅酶A胆固醇脂酰转移酶(ACAT) (二)血浆内胆固醇的酯化 酶:卵磷脂胆固醇脂酰转移酶(LCAT)
三、胆固醇的去路 1、转变为胆汁酸(主要去路) 2、转变为类固醇激素 3、转变为维生素D3 4、排泄
课后练习 1、乙酰CoA不参与合成的物质是( ) A、血红素 B、酮体 C、胆固醇 D、脂肪酸 E、柠檬酸 答案:A
3、酮体在肝外氧化时,首先转化为( ) A、丙酮酸 B、乙酰CoA C、丁酰CoA D、HMGCoA E、乙酰乙酰CoA 答案:E 4、合成磷脂时需消耗( ) A、ADP B、TTP C、CTP D、UTP E、GTP 答案:C
5、胆固醇是下列哪种物质的前体( ) A、维生素E B、维生素K C、胆色素 D、肾上腺素 E、胆汁酸 答案:E 6、柠檬酸-丙酮酸循环的意义是( ) A、由葡萄糖提供丙酮酸 B、提供部分NADPH C、把乙酰CoA从线粒体转运到胞液用于脂肪酸的合成 D、把乙酰CoA从胞液转入线粒体 E、以上都不是 答案:C
7、脂肪酰CoA在肝脏中进行β氧化的酶促反应顺序为 ( ) A.脱氢、加水、硫解、再脱氢 B.加水、脱氢、硫解、再脱氢 C.脱氢、硫解、再脱氢、加水 D.脱氢、加水、再脱氢、硫解 E.以上均不对
8、转运外源性三脂酰甘油的脂蛋白是( ) A、CM B、VLDL C、LDL D、HDL E、IDL 答案:A 9、胆固醇合成过程中的限速酶是( ) A、HMG-CoA合酶 B、鲨烯合酶 C、HMG-CoA裂解酶 D、鲨烯环化酶 E、HMG-CoA还原酶 答案:E
10、下列对乙酰CoA羧化酶的叙述错误的是( ) A、此酶存在于胞液中 B、是脂肪酸合成过程的限速酶 C、受柠檬酸和乙酰CoA的激活 D、受产物长链脂酰CoA的抑制 E、受化学修饰调节,经磷酸化后活性增强 答案:E
本 章 完 THE END