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第五章 脂 类 代 谢 Lipid Metabolism
The biochemistry and molecular biology department of CMU
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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。
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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
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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。
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Digestion and Absorption of Lipids
第二节 脂类的消化和吸收 Digestion and Absorption of Lipids
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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
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Metabolism of Triglycerides
第三节 甘油三酯代谢 Metabolism of Triglycerides
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甘油三酯结构
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Triglyceride (TG) or triacylglycerol (TAG)
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甘油三酯代谢概况
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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
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（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）。
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脂肪动员
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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。
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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。
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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。
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（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
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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
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2. 脂酰CoA进入线粒体 在肉碱（carnitine）的协助下。
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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。
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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。
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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
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4. 脂肪酸β-氧化的能量生成
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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。
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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。
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（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
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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
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（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
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2. 酮体的利用 肝外组织利用（肝中缺乏利用酮体的酶）
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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。
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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
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（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
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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。
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柠檬酸—丙酮酸循环
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（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。
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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。
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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
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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。
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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
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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
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（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
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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。
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甘油一酯途径
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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。
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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。
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Metabolism of Phospholipids
第四节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipids
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含有磷酸的脂类称为磷脂，是脂类中极性最大的化合物。
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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：
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甘油 脂肪酸 含氮碱 磷脂酰胆碱
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glycerol fatty acyl group Nitrogenous base fatty acyl group 甘油磷脂的结构
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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。
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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
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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
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3. 合成过程 (1)甘油二酯合成途径
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(2)CDP-甘油二酯合成途径
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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
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PLA2和PLA1水解甘油磷脂产物为脂酸和溶血磷脂。
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Metabolism of Cholesterols
第五节 胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterols
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胆固醇（cholesterol）
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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。
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（三）合成基本过程：
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（四）胆固醇合成的调节
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二、胆固醇的酯化 1．细胞内胆固醇的酯化
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2．血浆内胆固醇的酯化
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Lecithin-cholesterol
Acyl transferase (LCAT)
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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。
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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
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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。
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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。
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（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）
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（三）转化为7-脱氢胆固醇
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Metabolism of Plasma Lipoproteins
第六节 血浆脂蛋白代谢 Metabolism of Plasma Lipoproteins
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一、血 脂 血浆中的脂类统称为血脂。
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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
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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。
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（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。
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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。
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（三）脂蛋白的结构
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三、载脂蛋白 血浆脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白（apolipoprotein，apo）。
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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。
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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。
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3．代谢过程：
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（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。
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3．代谢过程
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（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。
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3．代谢过程
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（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
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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
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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。
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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↑
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