第 五 章 脂 类 代 谢 Metabolism of Lipid.

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1 第 五 章 脂 类 代 谢 Metabolism of Lipid

2 脂类（lipids） 类脂主要包括 包括脂肪（fat）和类脂（lipoid）两大类 脂肪三脂酰甘油（triacylglycerol）
习惯上称甘油三酯(triglyceride, TG) 类脂主要包括 磷脂（phospholipid，PL） 糖脂（glycolipid，GL） 胆固醇（cholesterol，Ch） 胆固醇酯（cholesterol ester，CE）等

3 第 一 节 概 述 Introduction

4 一、脂类的主要生理功能 （一） 储能与供能 （二）维持正常生物膜的结构与功能 （三）保护内脏和防止体温散失
（四） 转变成多种重要的生理活性物质 （五）必需脂肪酸的来源 六）磷脂作为第二信使参与代谢调节

5 二、脂类在体内的分布 储存脂（stored fat） :
脂肪主要储存于脂肪组织中，脂肪组织含脂肪细胞，多分布于腹腔、皮下及肌纤维间，这一部分脂肪称为储存脂 ,脂肪组织则称为脂库 。 可变脂 体内的脂肪含量受营养状况和机体活动等诸多因素的影响，不同个体间差异较大，同一个体的不同时期也有明显的差异 。

6 类脂在体内的含量不受营养状况和机体活动的影响
类脂是生物膜的基本组成成分，约占体重的5% 固定脂或基本脂 ： 类脂在体内的含量不受营养状况和机体活动的影响 类脂主要存在于细胞的各种膜性结构中

7 第 二 节 血脂与血浆脂蛋白 Lipoprotein and blood lipid

8 一、血脂的种类和含量 血浆中所含的脂类称为血脂，主要包括甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸（free fatty acid, FFA）等 。 正常人空腹血脂的含量远不如血糖恒定 临床上作血脂测定时要在空腹12～14小时后采血 ，作为高脂血症、动脉硬化及冠心病等的辅助诊断 。

9 血脂的来源： 外源性——从食物中摄取 内源性——肝、脂肪细胞及其他组织 合成后释放入血
血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。

10 二、血浆脂蛋白的分类与组成 由于脂类具有难溶于水的性质，因此在血浆中不能游离存在。 脂类在血浆中的运转是通过蛋白质实
现的。脂类与蛋白质结合形成脂蛋白（lipoprotein, LP）在血浆中运转。

11 （一）血浆脂蛋白的分类  ♁ 1．电泳法 分离血浆脂蛋白常用的电泳方法包括醋酸纤维膜电泳和琼脂糖凝胶电泳 α-脂蛋白泳动速度最快
CM  前  α-脂蛋白泳动速度最快

12 （intermediate density lipoprotein, IDL）
超速离心法分类 乳糜微粒 (chylomicron, CM) 极低密度脂蛋白 (very low density lipoprotein, VLDL) 低密度脂蛋白 (low density lipoprotein, LDL) 高密度脂蛋白 (high density lipoprotein, HDL) 除上述四类脂蛋白外，还有中间密度脂蛋白 （intermediate density lipoprotein, IDL）

13 （二）血浆脂蛋白的组成 血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及胆固醇酯组成。
各种血浆脂蛋白都含有这五种成分，但不同的血浆脂蛋白各种脂类和蛋白质所占的比例和含量不同。

14 血 浆 脂 蛋 白 的 组 成 特 点 CM VLDL LDL HDL 密度 组 成 脂类 含TG最多， 80~90% 含TG 50~70%
＜0.95 0.95~1.006 1.006~1.063 1.063~1.210 组 成 脂类 含TG最多， 80~90% 含TG 50~70% 含胆固醇及其酯最多，40~50% 含脂类50% 蛋白质 最少, 1% 5~10% 20~25% 最多，约50% 载脂蛋白组成 apoB48、E AⅠ、AⅡ AⅣ、CⅠ CⅡ、CⅢ apoB100、CⅠ、CⅡ CⅢ、 E apoB100 apo AⅠ、 AⅡ

15 血浆脂蛋白的结构 具极性及非极性基团的载脂蛋白、磷脂、游离胆固醇，以单分子层借其非极性疏水基团与内部疏水链相联系，极性基团朝外。
疏水性较强的TG及胆固醇酯位于内核。

16 三、载脂蛋白（apolipoprotein, apo）
目前为止已从血浆中分离出至少18种载脂蛋白，分为apoA、B、C、D、E等几大类 载脂蛋白的主要功能是参与脂类物质的转运及稳定脂蛋白的结构。 某些载脂蛋白还有其特殊的功能 ： 1）参与脂蛋白受体的识别 2）可调节脂蛋白代谢关键酶活性

17 四、血浆脂蛋白的代谢 （一）乳糜微粒 来 源 小肠合成的TG和合成及吸收的磷脂、胆固醇 + apo B48 、 AⅠ、 AⅡ、 AⅣ

18 代 谢 新生CM 成熟CM CM残粒 LPL 肝细胞摄取（apoE受体） FFA 外周组织 血 液

19 LPL（脂蛋白脂肪酶） 存在于组织毛细血管内皮细胞表面 使CM中的TG、磷脂逐步水解，产生甘油、FA及溶血磷脂等。 CM的生理功能 运输外源性TG及胆固醇酯。

20 （二）极低密度脂蛋白 来 源 代 谢 VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。 肝细胞合成的TG 磷脂、胆固醇及其酯
+ apo B100、E 代 谢 LPL LPL、HL VLDL 残粒 VLDL LDL FFA FFA 外周组织 LPL——脂蛋白脂肪酶 HL—— 肝脂肪酶

21 内 源 性 VLDL 的 代 谢 VLDL的生理功能： 运输内源性TG

22 （三）低密度脂蛋白 来 源：由VLDL转变而来 代 谢 LDL受体代谢途径
LDL受体广泛分布于肝动脉壁细胞等全身各组织的细胞膜表面,特异识别、结合含apo E或apo B100的脂蛋白，故又称apo B,E受体。 LDL受体代谢途径旁图标有超级链接到下一张幻灯片： LDL受体代谢途径 示意图 左下角图标有超级链接到高密度脂蛋白HDL

23 低密度脂蛋白受体代谢途径：

24 * 正常人每天降解45%的LDL，其中2/3经LDL受体途径降解，1/3由清除细胞清除。
转运肝合成的内源性胆固醇

25

26 （四）高密度脂蛋白 来 源 分 类（按密度） 主要在肝合成；小肠亦可合成。
CM、VLDL代谢时，其表面apo AⅠ、AⅡ、AⅣ、apo C及磷脂、胆固醇等离开亦可形成新生HDL。 分 类（按密度） HDL1 HDL2 HDL3

27 代 谢 新生HDL HDL3 HDL2 LCAT：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶 CETP：胆固醇酯转运蛋白 CETP LCAT VLDL LDL
细胞膜 CM VLDL 卵磷脂、 胆固醇 CM VLDL apoC apoE CM VLDL 磷脂 apoAⅠ AⅡ LCAT：卵磷脂胆固醇酯酰转移酶 CETP：胆固醇酯转运蛋白

28 HDL 的 代 谢

29 HDL的生理功能 主要是参与胆固醇的逆向转运(reverse cholesterol transport, RCT)，即将肝外组织细胞内的胆固醇，通过血循环转运到肝，在肝转化为肝汁酸后排出体外。 HDL是apo的储存库。

30 五、血浆脂蛋白代谢异常 （一）高脂蛋白血症（hyperlipoproteinemia）
由于脂类在血液循环中以脂蛋白的形式运输，因此高脂血症 （hyperlipidemia） 一般以成人空腹12～14小时血中胆固醇总浓度超过6.0mmol/L或甘油三酯浓度超过2.2mmol/L为标准。

31 （二）高脂血症与动脉粥样硬化（atherosclerosis）
由于血浆中的胆固醇主要存在于LDL中，因此LDL增高，特别是S-LDL含量升高与动脉粥样硬化的关系最为密切。 高甘油三酯也可促进动脉粥样硬化的形成。 HDL具有抗动脉粥样硬化的作用

32 高血压、家族性糖尿和高血糖症及长期吸烟者均可致动脉内皮细胞损伤，有利于胆固醇沉积，可导致动脉粥样硬化。

33 第 三 节 甘油三酯的代谢 Metabolism of Triglyceride

34 一、甘油三酯的分解代谢 （一）脂肪的动员 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，并释放入血，以供其它组织氧化利用的过程称为脂肪的动员。 脂肪酸 H2O 甘油一酯脂肪酶 甘油一酯 甘油二酯脂肪酶 甘油二酯 甘油三酯脂肪酶 甘油三酯

35 甘油三酯脂肪酶是甘油三酯分解的限速酶 由于甘油三酯脂肪酶的活性受多种激素的调控，故又称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶（hormone-sensitive-triglyceride lipase，HSL） 肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、ACTH，促进脂肪的动员，称脂解激素 胰岛素的作用减少脂肪的动员 ，称抗脂解激素

36 （二）脂肪酸的β-氧化 脂肪酸是人体重要的能源物质, 在氧供给充足的条件下，脂肪酸在体内可彻底氧化产生CO2和H2O并释放大量能量
部位：肝和肌肉组织最为活跃 胞液、线粒体

37 1．脂肪酸的活化 ： 脂肪酸的活化是指脂肪酸转变为脂酰CoA的过程。脂肪酸的活化在线粒体外进行。 位于内质网及线粒体外膜 1分子脂肪酸的活化，实际上消耗了两个高能磷酸键。

38 其中CATⅠ为限速酶 外侧 线粒体内膜 基质 肉碱 RCO~肉碱 脂酰CoA进入线粒体基质示意图 RCO~SCoA CAT-Ⅰ CAT-Ⅱ
HSCoA 基质 脂酰CoA进入线粒体基质示意图 CAT-Ⅰ CAT-Ⅱ 其中CATⅠ为限速酶

39 2．脂酰CoA进入线粒体

40 3．脂酰CoA的β-氧化过程 脂酰CoA进入线粒体基质后，从脂酰基的β-碳原子开始，进行脱氢、加水、再脱氢和硫解等四步连续反应

41 脂酸的β氧化 脂酰CoA 反⊿2-烯酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA β酮脂酰CoA 脂酰CoA+乙酰CoA 脱氢 H2O 加水 再脱氢
脱氢酶 FAD FADH2 脱氢 反⊿2-烯酰CoA ⊿2--烯脂酰CoA 水化酶 H2O 加水 L(+)-β羟脂酰CoA NAD+ NADH+H+ L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 再脱氢 β酮脂酰CoA 硫解 β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH 脂酰CoA+乙酰CoA 目 录

42 5 目 录

43 4．乙酰CoA的彻底氧化 乙酰CoA 彻底氧化 三羧酸循环 生成酮体 肝外组织氧化利用 NADH + H+ FADH2 H2O 2ATP
呼吸链 2ATP 3ATP

44 肉碱转运载体 线粒体膜 2ATP H2O 脂酰CoA 合成酶 3ATP H2O TAC 脂酰CoA 脱氢酶 FAD FADH2 呼吸链
CoASH AMP PPi 脂酰CoA 合成酶 肉碱转运载体 ⊿--烯酰CoA 水化酶 2 H2O L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 NAD+ NADH+H+ H2O 呼吸链 3ATP 线粒体膜 β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH TAC

45 以软脂酸为例，其氧化的总反应式如下： CH3(CH2)14CO~SCoA+7HSCoA+7FAD+7NAD++7H2O
8CH3CO~SCoA+7FADH2+7NADH+7H+

46 脂酸氧化的能量生成 —— 以16碳软脂酸的氧化为例 活 化：消耗2个高能磷酸键 β氧 化： 每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2

47 7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2 能量计算： 生成ATP 8×12 + 7×3 + 7×2 = 131 净生成ATP – 2 = 129

48 软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较
以1mol计 129 ATP 38 ATP 以100g计 50.4 ATP 21.1 ATP 能量利用效率 68%

49 （三）脂肪酸的其它氧化方式 1．脂肪酸的α-氧化 2．脂肪酸的ω-氧化 3．不饱和脂肪酸的氧化

50 （四）酮体的生成和利用 乙酰乙酸(acetoacetate) 、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体。 血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl) 代谢定位： 生成：肝细胞线粒体 利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体

51 1. 酮体的生成 HMGCoA 合酶 CoASH 乙酰乙酰CoA硫解酶 CoASH HMGCoA 裂解酶 NADH+H+ NAD+ CO2
β-羟丁酸 脱氢酶

52 乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）
2. 酮体的利用 琥珀酰CoA转硫酶 （心、肾、脑及骨骼肌的线粒体） NAD+ NADH+H+ 琥珀酰CoA CoASH+ATP PPi+AMP 琥珀酸 CoASH 乙酰乙酰CoA硫激酶 （肾、心和脑的线粒体） 乙酰乙酰CoA硫解酶（心、肾、脑及骨骼肌线粒体）

53 3. 酮体生成的生理意义 酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是脑组织的重要能源。 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。

54 （五）甘油的代谢 α-磷酸甘油 甘油 糖原或葡萄糖 CO2+H2O+能量 磷酸二羟丙酮 甘油激酶 CH2OH CHOH CH2-O- ATP
ADP 甘油激酶 C=O ATP NAD+ NADH+H+ 磷酸二羟丙酮 CO2+H2O+能量 糖原或葡萄糖 糖异生 氧化分解 α-磷酸甘油

55 二、甘油三酯的合成代谢 合成部位 肝 脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。
脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。 小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。

56 （一）、脂酸的合成代谢 1. 合成部位 组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸）
组 织：肝（主要） 、脂肪等组织 亚细胞： 胞液：主要合成16碳的软脂酸（棕榈酸） 肝线粒体、内质网：碳链延长

57 乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+
2. 合成原料 乙酰CoA、ATP、HCO3﹣、NADPH、Mn2+ 乙酰CoA的主要来源 乙酰CoA全部在线粒体内产生，通过柠檬酸-丙酮酸循环 (citrate pyruvate cycle)出线粒体。 乙酰CoA 氨基酸 Glc（主要） “柠檬酸-丙酮酸循环”链接到下一张，左下角按钮超级链接到丙二酰CoA 的合成 NADPH的来源 磷酸戊糖途径（主要来源） 胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应

58 线 粒 体 膜 柠檬酸 柠檬酸 胞液 线粒体基质 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA CoA 草酰乙酸 H2O 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸
NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶 CO2 CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 线 粒 体 膜 CO2 苹果酸 苹果酸 草酰乙酸 CoA 乙酰CoA ATP AMP PPi ATP柠檬酸裂解酶 左下角按钮超级链接到上一张NADPH的来源 柠檬酸 柠檬酸

59 3. 软脂酸反应过程 （1）丙二酰CoA的合成 总反应式 酶-生物素 + HCO3¯ 酶-生物素-CO2 酶-生物素-CO2 + 乙酰CoA
ADP+Pi ATP 酶-生物素-CO2 + 乙酰CoA 酶-生物素 + 丙二酰CoA 总反应式 丙二酰CoA + ADP + Pi ATP + HCO3- + 乙酰CoA

60 乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的限速酶，存在于胞液中，其辅基是生物素，Mn2+是其激活剂。

61 （2）脂酸合成 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。

62 4．脂肪酸碳链的延长和缩短 从乙酰CoA及丙二酰CoA合成长链脂酸，是一个重复加成过程，每次延长2个碳原子。 各种生物合成脂酸的过程基本相似。

63 （二）α-磷酸甘油的来源 1、由糖酵解途径产生的磷酸二羟丙酮还原生成 2、甘油在甘油激酶的催化下，消耗ATP生成 α-磷酸甘油

64 （三）、甘油三酯的合成代谢 合成部位 肝 脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。 脂肪组织：主要以葡萄糖为原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。 小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。

65 合成原料 1. 甘油和脂酸主要来自于葡萄糖代谢 2. CM中的FFA（来自食物脂肪） 合成基本过程 1. 甘油一酯途径（小肠粘膜细胞） 2. 甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）

66 甘油二酯途径 酯酰CoA 转移酶 CoA 酯酰CoA 转移酶 CoA 酯酰CoA 转移酶 CoA 磷脂酸 磷酸酶 Pi R1COCoA

67 * 肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。
* 3-磷酸甘油主要来自糖代谢。 * 肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。 肝、肾甘油激酶 ATP ADP

68 三、多不饱和脂肪酸的衍生物 前列腺素（prostaglandin，PG）、血栓素（thromboxane，TX） 和白三烯（leukotrienes，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。 PG、TX及LT均可作为短程信使参与几乎所有细胞的代谢活动，而且与炎症、免疫、过敏及心血管病等重要病理过程有关。

69 第 四 节 磷 脂 的 代 谢 Metabolism of Phospholipid

70 磷 脂 定义 含磷酸的脂类称磷酯。 分类 甘油磷脂 ——由甘油构成的磷酯 （体内含量最多的磷脂） 鞘 磷 脂 ——由鞘氨醇构成的磷脂
磷 脂 定义 含磷酸的脂类称磷酯。 分类 甘油磷脂 ——由甘油构成的磷酯 （体内含量最多的磷脂） 鞘 磷 脂 ——由鞘氨醇构成的磷脂 FA Pi X 甘油 FA Pi X 鞘氨醇 X 指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。

71 一、磷脂的生理功能 （一）磷脂是生物膜的组分 （二）参与脂蛋白的组成与转运 （三）磷脂衍生物是激素的第二信使 （四）组成肺泡表面活性物质
（五）组成血小板活化因子 （六）组成神经鞘磷脂

72 机体内几类重要的甘油磷脂

73 二、甘油磷脂的代谢 （一）甘油磷脂的合成 1．合成部位 ：全身各组织细胞的内质网 肝、肾及小肠等组织细胞是合成甘油磷脂的主要场所
2．合成原料 ：包括甘油、脂肪酸、磷酸 盐、胆碱、乙醇胺、丝氨酸及肌醇等物质

74 3．合成过程

75 甘油二酯合成 途 径

76 （二）甘油磷脂的降解 磷脂酶 (phospholipase , PLA) PLA1 PLB2 PLD PLA2 PLB1 PLC

77 （三）脂肪肝 正常人肝中脂类含量约占肝重的5%，其中以磷脂含量最多约占3%，而甘油三酯约占2%。
如果肝中脂类含量超过10%，且主要是甘油三酯堆积，组织学上证实肝实质细胞脂肪化超过30%以上时即为脂肪肝。

78 三、鞘磷脂的代谢 鞘脂化学组成及结构 鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。

79 1．合成部位 以脑组织最活跃 2．合成原料 脂酰CoA、丝氨酸、磷酸和胆碱是合成神经鞘磷脂的基本原料。

80 3．合成过程 （1）鞘氨醇的合成： （2）N-脂酰鞘氨醇的合成： （3）神经鞘磷脂的合成

81 （二）神经鞘磷脂的分解代谢 神经鞘磷脂的分解是在神经鞘磷脂酶的催化下进行的。 先天性缺乏神经鞘磷脂酶的病人，由于神经鞘磷脂不能降解而在细胞内积存，可引起肝、脾肿大及痴呆等，严重时危及生命。

82 第 五 节 胆 固 醇 代 谢 Metabolism of Cholesterol

83 * 胆固醇(cholesterol)结构 固醇共同结构 环戊烷多氢菲

84 * 胆固醇的生理功能 是生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用； 是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前体。

85 * 胆固醇在体内含量及分布 含量： 约140克 分布： 广泛分布于全身各组织中 大约 ¼ 分布在脑、神经组织 肝、肾、肠等内脏、皮肤、脂肪组织中也较多 肌肉组织含量较低 肾上腺、卵巢等合成类固醇激素的腺体含量较高 存在形式：游离胆固醇 胆固醇酯

86 一、胆固醇的生物合成 （一）合成部位 肝是体内合成胆固醇最主要的场所，占总合成量的70%～80% 胆固醇的合成主要在胞液及内质网中进行。

87 （二）合成原料 乙酰CoA是合成胆固醇的原料。 此外还需要ATP供能和NADPH+H+供氢

88 （三）胆固醇合成的基本过程 1．甲羟戊酸的生成 2．鲨烯的合成 3．胆固醇的合成

89 （四）胆固醇合成的调节 HMG-CoA还原酶 酶的活性具有昼夜节律性 (午夜最高 ，中午最低 ） 可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性
酶的活性具有昼夜节律性 (午夜最高 ，中午最低 ） 可被磷酸化而失活，脱磷酸可恢复活性 受胆固醇的反馈抑制作用 胰岛素、甲状腺素能诱导肝HMG-COA还原酶的合成

90 二、胆固醇的酯化 （一）、胞内胆固醇的酯化
脂酰辅酶A胆固醇脂酰转移酶（acyl-CoAcholesterol acyl transferase，ACAT） （二）血浆内胆固醇的酯化 卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（lecithin cholesterol acyl transferase，LCAT）

91 三、胆固醇在体内的转变与排泄 （一）转变为胆汁酸 （二）转变为维生素D3 （三）转变为类固醇激素 （四）胆固醇的排泄