第六章脂类代谢ppt课件.ppt

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1、第六章,脂类代谢 Metabolism of Lipids,第一节 脂类的分布和生理功能Distributing and Function of Lipids,脂类是脂肪和类脂的总称其共同的物理性质是难溶于水而易溶乙醚、氯仿等有机溶剂中。化学组成：脂类属于脂肪酸的酯或这些酯的有关物质。,一、脂肪 fat,或称三脂肪酸甘油酯，简称三酰甘油(triglyceride)，也可称为甘油三酯。主要分布于脂肪组织，在细胞内主要以油滴状的微粒存在于胞浆中，占体重1020，随胖瘦变动较大，又称“可变脂”。主要生理功能是储存及氧化供能。此外还有防止散热及保护脏器的作用。,二、类脂(lipoids),包括磷脂、糖

2、脂、胆固醇和胆固醇脂分布于各种组织，神经组织较多。是生物膜的基本成分，占体重5，含量变动少，又称固定脂。主要生理功能是维持正常生物膜的结构与功能。,脂肪酸的分类,脂肪酸定义：无分支的具有偶数碳原子饱和或不饱和脂肪族羧酸。24 C 短链脂肪酸 按C原子数 610 C 中链脂肪酸 1226 C 长链脂肪酸 饱和脂肪酸 按是否含双键 不饱和脂肪酸 单不饱和脂肪酸 多不饱和脂肪酸,如软油酸，9十六碳烯酸，16：19或 7十六碳烯酸，16：17,16 9 11 7 16 希腊字母,COOH,脂酸的两种命名方法,体内脂肪酸的来源,机体自身合成 如饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。食物脂肪供给 某些不饱和脂肪酸，

3、动物机体自身不能合成，需从食物摄取，称为营养必需脂肪酸(essential fatty acid)。如：亚油酸(linoleic acid顺9，12十八碳二烯酸)、亚麻酸(linolenic acid 顺9，12，15十八碳三烯酸)、花生四烯酸(arachidonic acid 顺5，8，11，14廿碳四烯酸)等体内不能合成，必须由食物供应，故为必须脂肪酸。,第二节脂类的消化和吸收,Digestion and Absorption of lipids,一、脂肪的消化,消化部位：小肠婴儿胃内可以消化少量脂肪食物脂肪的消化主要靠消化道中的脂肪酶，特别是胰脂酶的作用脂肪酶(lipase)定义：把催化

4、水解脂类的酶统称为脂肪酶类。胰腺分泌入十二指肠中消化脂类的酶有：胰脂酶、辅脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶,1脂肪酶类的作用,1）磷脂酶A2 磷脂酶A2 磷脂 H2O 溶血磷脂+脂肪酸 2）胆固醇酯酶 胆固醇酯酶 胆固醇酯 H2O 胆固醇+脂肪酸,3）胰脂酶 胰脂酶 胰脂酶甘油三酯 1，2-甘油二酯 2-甘油一酯 H2O 脂肪酸 H2O 脂肪酸胰脂酶具有立体异构专一性。易水介1及3位上的酯键，主要产物为2-甘油一酯。4）辅脂酶 分子量约为10kDa的小分子蛋白质，是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。,胰酯酶,水,微团,疏水键,氢键,辅酯酶,解除抑制,胆汁酸盐,油,脂肪,辅脂酶功能,二 脂肪的

5、吸收,短链、中链脂肪酸（10C）的甘油三酯，容易被酶完全水解，故多以脂肪酸和甘油的形式被吸收，并且吸收后通过肝门脉入血循环。长链脂肪酸及其甘油酯吸收入肠粘膜后，在光面内质网转酰酶催化下，大部分重新合成甘油三酯，此过程称为甘油一酯通路(monoglyceride pathway)。,脂类消化过程中产生的脂肪酸、甘油酯、溶血磷脂等消化产物与胆汁 酸盐共同形成更微细的混合微团(mixed micelles)。这种微团体积很小，极性更大，可溶于水，能通过盖在小肠绒毛表面的稳定水层，使脂类消化产物进入黏膜细胞而被吸收。,脂类的吸收,甘油一酯途径小肠黏膜细胞,CoASH,甘油一酯,甘油二酯,甘油三酯,甘油

6、三酯的消化与吸收：,1长链脂肪酸 乳化 甘油一酯 吸收入黏膜细胞 甘油三酯 2脂肪酸 甘油三酯 胰脂酶 2ATP 磷脂、胆固醇 乳糜微粒 淋巴 血循环 2短及中等长度脂肪酸 乳化 短及中等长度链脂肪酸 吸收 甘 油 三 酯 胰脂酶 甘 油 门静脉 血循环,第三节,甘油三酯的分解代谢 Catabolism of Triglyceride,食物脂肪（外源）,CM,合成脂肪（内源）,CM,VLDL,脂肪细胞合成.储存动员脂肪,FFA 甘油,VLDL,动员,FFA甘油,心肝肾,脂肪代谢概况,甘油三酯的分解代谢,脂肪的动员甘油的代谢脂肪酸的氧化酮体的生成及利用,肾上腺素,高血糖素,受体,腺苷环化酶,蛋白

7、激酶,甘油三酯,脂肪酸甘油二酯,脂肪酸甘油一酯,脂肪酸甘油,激素敏感甘油三酯脂肪酶b,激素敏感甘油三酯脂肪酶a,甘油一脂脂肪酶,甘油,脂肪酸,ATP,cAMP,ATP,ADP,一、脂肪动员,甘油二脂脂肪酶,二、甘油的再利用,肝肾等组织含有甘油激酶，能利用游离甘油，使之磷酸化生成一磷酸甘油。肝外组织脂肪分介产生的甘油，由于脂肪细胞缺乏甘油激酶而不能被再利用。,甘油,磷酸甘油,三、脂肪酸的氧化,脂肪酸的活化脂肪酰基的转运脂肪酸的-氧化,脂肪酰基在线粒体上的转运,脂肪酸氧化,活 化：消耗2个高能磷酸键,软脂酸氧 化：7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+7分子FADH2,脂酸氧化的能

8、量生成,能量计算：生成ATP 810+72.5+71.5=108 净生成ATP 108 2=106,不饱和脂肪酸的氧化,部位：线粒体。饱和脂肪酸-氧化过程中产生烯脂酰CoA是反式的，而天然不饱和脂肪酸中的双键均为顺式。所需酶类：除脂肪酸-氧化酶外，还有 3顺-2反烯酰CoA异构酶，D（-）-羟脂酰CoA表构酶。,过氧化酶体脂肪酸氧化,极长链脂肪酸（C20,C22)可在过氧化酶体中氧化成较短链脂肪酸。其生理功能主要使二十碳，二十二碳脂肪酸先氧化为较短链脂肪酸，以便进入线粒体内分解氧化。,四、酮体的生成及利用,酮体包括：乙酰乙酸-羟丁酸 丙酮酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物（一）酮体的生

9、成 肝脏是生成酮体的器官，但肝脏不能利用酮体，因其缺少利用酮体的酶。,脂肪酸-氧化2CH3COSCoA 乙酰乙酰CoA硫解酶 CoASHCH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoA HMGCoA CH3COSCoA 合成酶 CoASHOHHOOCCH2-C-CH2COSCoACH3羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）HMGCoA裂解酶 CH3COSCoACH3COCH2COOH 乙酰乙酸-羟丁酸脱氢酶 NADH+H+NAD+CO2 CH3CHOHCH2COOH CH3COCH3 D(-)-羟丁酸 丙 酮,酮体的生成,HMGCoA是合成胆固醇及酮体的重要中间产物,HMGCoA,体细胞胞液内质网,

10、甲羟戊酸,HMGCoA还原酶,胆固醇,HMGCoA裂解酶,酮体,肝脏线粒体,-羟丁酸,乙酰乙酸,脱氢,丙酮,乙酰乙酸,羧化,（二）酮体的利用-羟丁酸和丙酮先转化为乙酰乙酸,另外，丙酮可转化为丙酮酸，进而生成葡萄糖，这是此是脂肪酸到糖的唯一途径,酮体的利用,肝外许多组织利用酮体1.琥珀酰CoA转硫酶:,乙酰乙酸+琥珀酰CoA,乙酰乙酰CoA+琥珀酸,2.乙酰乙酰CoA硫激酶:,乙酰乙酸+ATP+HSCoA,乙酰乙酰CoA+ADP,3.乙酰乙酰CoA硫解酶:,乙酰乙酰CoA+HSCoA,2 乙酰CoA,（三）酮体生成的生理意义,生理条件下，酮体因其能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是肌肉尤其是脑组织的

11、重要能源。饥饿，高脂低糖饮食，糖尿病易引起酮症酸中毒。,脂肪酸-氧化及酮体的生成的 调节,1.饮食状况及激素的影响 饱食后，胰岛素分泌增多，脂肪组织的脂解受抑制，脂肪酸-氧化及酮体的生成均下降。饥饿时，胰高血糖素等分泌增加，脂解作用增加，肝摄取FFA增多，脂肪酸-氧化及酮体的生成加强。,2.肝内调节 FFA 肝细胞,甘油三酯 磷脂 胞液,-氧化 酮体生成 线粒体,饱食，肝糖原丰富 FFA,TG.PL,饥饿或糖供应不足：-氧化及酮体的生成加强,3.丙二酰CoA的影响,乙酰CoA,丙二酰CoA,乙酰CoA羧化酶,+,柠檬酸,脂酰CoA,进线粒体,脂酰肉碱转移酶I,-,第四节,甘油三酯的合成代谢 A

12、nabolism of Triglyceride,（一）合成部位肝、脂肪组织、小肠是合成内源甘油三酯的主要场所。（二）合成原料（三）合成过程甘油一酯途径 小肠黏膜细胞甘油二酯途径 肝、脂肪细胞,甘油三酯的合成代谢,甘油一酯途径小肠黏膜细胞,CoASH,甘油一酯,甘油二酯,甘油三酯,脂肪的合成,甘油二酯途径,是肝细胞及脂肪细胞合成甘油三酯的主要途径。葡萄糖经糖酵解途径生成3-磷酸甘油，在脂酰CoA转移酶的作用下，依次加上2分子脂酰CoA生成磷脂酸。磷脂酸在磷酸酶的作用下，水解脱去磷酸生成1，2-甘油二酯，然后在脂酰CoA转移酶的催化下，再加上1分子脂酰基生成甘油三酯。,甘油三酯的合成代谢,磷酸甘

13、油的合成软脂酸的生物合成甘油三酯的合成,一、磷酸甘油的合成,磷酸甘油可由糖代谢中间产物磷酸二羟丙酮还原而成，也可在肝中由甘油 磷酸化而来。,二、软脂酸的生物合成,合成部位 肝 肾 脑 肺 乳腺 脂肪组织细胞定位 胞液合成原料 乙酰CoA ATP NADPH HCO3-Mn2+限速酶 乙酰CoA 羧化酶 辅基：生物素,合成部位 肝 肾 脑 肺 乳腺 脂肪组织细胞定位 胞液合成原料 乙酰CoA ATP NADPH HCO3-Mn2+限速酶 乙酰CoA 羧化酶 辅基：生物素,胞液,葡萄糖,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,线粒体,线粒体内膜,乙酰CoA,CO2,H2O,Co

14、A,ATP CoA,ADPPi+乙酰CoA,NADH+H+,NAD+,NADP+,CO2+NADPH+H+,柠檬酸丙酮酸循环（脂肪酸合成原料乙酰CoA 的转运）,合成丙二酸单酰CoA,CH3COSCoA+HCO3-+ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA+ADP+Pi丙二酸单酰 CoA,关键酶,乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，可被长链脂酰CoA抑制,被柠檬酸激活,在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA,脂肪酸合成酶,软脂酸的合成过程需要重复的加成过程。大肠埃希菌中,此种加成过程是由7种酶蛋白聚合在一起构成的多酶体系催化的。高等动

15、物中是一个多功能酶的二聚体,由一个基因所编码。二聚体首尾相连,二聚体解聚则活性丧失。,乙酰CoA-ACP酰基转移酶 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶,软脂酸的生物合成,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂肪酸合成酶系（7次循环）,软脂酸（16C）合成的总反应式：,软脂酸（16C）合成的总反应式,脂肪酸碳链的加长,部位：肝细胞的内质网或线粒体,1.内质网酶体系 二碳单位供体-丙二酰CoA 供氢体-NADPH+H+脂酰基在Co

16、ASH上进行反应，无ACP载体,2.线粒体酶体系脂酰CoA与乙酰CoA缩合，还原，脱水，还原，一般可延长脂酸链至24或28个碳原子,不饱和脂肪酸的合成,动物体内的去饱和酶：4,5,8,9去饱和酶植物去饱和酶：9,12,15去饱和酶人体不饱和脂肪酸包括：软油酸（16:1,9)油酸（18:1,9)亚油酸（18:2,9,12)亚麻酸(18:3,9,12,15)花生四烯酸(20:4,5,8,11,14),人体自身合成,食物提供,脂肪酸合成的调节,代谢物调节,高脂饮食,饥饿,脂肪动员加强，肝细胞中脂酰CoA增多，乙酰CoA羧化酶受抑制,糖代谢加强，ATP增多，抑制异柠檬酸脱氢酶，柠檬酸与异柠檬酸堆积，别

17、构激活乙酰CoA羧化酶，脂肪酸合成增加。,激素调节,胰岛素诱导合成,乙酰CoA羧化酶,脂肪酸合成酶,ATP-柠檬酸裂解酶,从而促进脂肪酸合成。,胰高血糖素可提高PKA活性，使乙酰CoA羧化酶磷酸化，该酶活性降低，抑制FFA及TG合成。,乙酰CoA羧化酶-脂肪酸合成的限速酶,单体（无活性）,多聚体（有活性）（10-20个单体）,柠檬酸 异柠檬酸,软脂酰CoA,长链脂酰CoA,乙酰CoA羧化酶（有活性）,乙酰CoA羧化酶-Pi（无活性）,共价修饰,蛋白磷酸酶,胰岛素,依赖于AMP的蛋白激酶,第五节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipid,磷脂的结构及分类,磷脂定义 含磷酸

18、的脂类 甘油磷脂：由甘油构成的磷脂按结构分为 鞘磷脂：由鞘氨醇构成的磷脂,磷脂的结构及分类,甘油 鞘氨醇 酯 胆固醇 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺甘油+2脂肪酸+1磷酸+含氮化合物甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸 磷脂酸肌醇 二磷脂酰甘油 磷脂酰甘油脂肪酸+鞘氨醇 鞘脂 磷酸者鞘磷脂 含糖者鞘糖脂,脂肪酸醇,磷脂的共同特点,磷脂的结构中有亲水及疏水两部分，它是一个双性化合物。磷脂双层可构成的相界面，是各种分子的通透性屏障。磷脂组成的变化对细胞膜流动性，膜蛋白的活性等细胞生理功能有重要的调节作用。,一、甘油磷脂的生物合成,1合成部位全身各组织细胞内质网都能合成磷脂，以肝、肾及肠等组织最活跃，肝脏最强。2合成原

19、料及辅因子脂肪酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等。ATP、CTP 1）食物供应胆碱及乙醇胺来源2）丝氨酸代谢,HOCH2CN2NH2 HOCH2CH2+N(CH3)3 乙醇胺 胆碱 乙醇胺 ATP 胆碱 ATP 激酶 激酶 ADP ADP P-0CH2CH2CH2 P-OCH2CH2+N(CH3)3 磷酸乙醇胺 磷酸胆碱CTP:磷酸 CTP磷酸 乙醇胺胞 胆碱胞苷苷转移酶 转移酶 CDP-OCH2CH2NH CDP-OCH2CH2+N(CH3)3 CDP-乙醇胺 CDP-胆碱,甘油磷脂合成原料,PPi,CTP,CTP,PPi,甘油二酯合成途径脑磷脂、卵磷脂由此途径合成,CDP-甘油二酯合成

20、途径肌醇磷脂、丝氨酸磷脂、心磷脂由此途径合成,磷脂酶 A1A2,磷脂酶 C,磷脂酶 D,磷脂酶 B1 B,磷脂 甘油+脂肪酸+磷酸+氨基醇,磷脂酶,二、甘油磷脂的降解,胆固醇代谢 Metabolism of Cholesterol,二、胆固醇转化,第六节,胆固醇化学结构,胆固醇（cholesterol）是具有环戊烷多氢菲烃核及含一个羟基的醇，在人体内主要以游离胆固醇及胆固醇酯的形式存在。人体胆固醇来源除从食物中摄取外，主要由体内合成。,胆固醇的生理功能,胆固醇是生物膜的重要成分 存在于生物膜中的胆固醇均为游离胆固醇，在细胞质膜中含量较高。其固体结构可以增强脂质双分子层的机械稳定性。对于维持膜的

21、流动性也具有重要意义。胆固醇是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的前提。,一、胆固醇的合成,合成部位：几乎全身各组织，肝脏最强，肠次之。除成年动物脑组织及成熟红细胞不能合成胆固醇。胆固醇合成酶系存在于胞液和内质网中，所以合成主要在胞液及内质网中进行。,合成原料,乙酰CoA是合成胆固醇的唯一标准碳源。乙酰CoA需通过柠檬酸-丙酮酸循环，才能被转运至胞液。乙酰CoA及ATP大多来自线粒体中糖的有氧氧化。并需要NADPH供氢和ATP供能。NADPH 则主要来自胞液中的磷酸成糖途径。,合成基本过程有近30步酶促反应，可概括为三大步骤：1.甲羟戊酸（mevalonic acid,MVA）的合

22、成,2.鲨烯的合成（squalene）,MVA首先在ATP供能，脱羧并磷酸化生成活泼的焦磷酸化合物，异戊烯焦磷酸脂（IPP）和二甲基丙烯焦磷酸脂。这两个中间物再进一步缩合成30碳的鲨烯。,3.胆固醇的合成,鲨烯在鲨烯环氧酶催化下，进行羧化、环化、脱甲基、还原等反应，最后形成胆固醇。,4.胆固醇合成的调节,1.昼夜节律 肝HMGCoA还原酶活性有昼夜节律性,午夜酶活性最高,中午最低。肝合成胆固醇有昼夜节律性,午夜合成最高,中午合成最低.2.饮食,饥饿与禁食 抑制肝合成胆固醇饱食 肝HMGCoA还原酶活性增 加,胆固醇合成增加,3.食物胆固醇食物胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成.主要由抑制HMGCo

23、A还原酶的合成引起.4.激素 胰岛素:升高肝中HMGCoA还原酶的活性,而增加胆固醇合成.胰高血糖素:抑制并降低HMGCoA还原酶活性,从而减小胆固醇合成.甲状腺素:诱导HMGCoA还原酶合成,从而增加胆固醇的合成。同时可促进胆固醇转化为胆汁酸和促进胆固醇排泄。,二、胆固醇在体内的转变与排泄（去路),转变为胆汁酸 胆固醇在肝中转变成胆汁酸（bile acid）是体内胆固醇的主要去路。转变为类固醇激素 肾上腺皮质球状带，束状带及网状带细胞合成醛固酮、皮质醇及雄激素等 睾丸间质细胞合成睾丸酮 卵巢的卵泡内膜细胞可以胆固醇为原料合成雌二醇 胎盘可合成孕酮,转化为维生素D3 在皮肤，胆固醇可被氧化为7

24、-脱氢胆固醇，后者经紫外线照射形成维生素D3。胆固醇的排泄 未被肠道吸收的大部分在肠道细菌的作用下，转变为粪固醇排出体外。,转变为胆汁酸,A/B顺式,初级胆汁酸与次级胆汁酸相同点,不同点,初级胆汁酸合成部位 肝脏 7位碳羟化大多形成结合型甘氨胆酸 甘氨鹅脱氧胆酸牛磺胆酸牛磺鹅脱氧胆酸,24碳酸,次级胆汁酸合成部位 小肠7位碳脱羟游离型 脱氧胆酸石胆酸,胆汁酸的生理意义,1.促进脂类的消化吸收2.抑制胆固醇在胆汁中析出沉淀(结石),第七节,血浆脂蛋白代谢 Metabolism of Plasm Lipoprotein,一、血脂的组成和含量定义 血浆所含脂类统称血脂血脂组成 甘油三酯、磷脂、胆固醇

25、及其酯、游离 脂肪酸等。其中磷脂含70%卵磷脂,20%神经鞘磷脂,10%脑磷脂。血脂来源(1)外源性：食物脂类(2)内源性：肝、脂肪细胞等合成血脂含量 不恒定，外界影响，波动范围大。,二、血浆脂蛋白的分类、组成及结构 脂类水溶性差,必须与水溶性强的蛋白质、磷脂结合形 成脂蛋白(lipoprotein)血浆脂蛋白是脂类的运输形式(除了游离脂肪酸由血浆白蛋白结合而运输外),血浆脂蛋白的结构,血浆脂蛋白分类1.电泳法(按迁移率大小,由快到慢依次为:)-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白、乳靡微粒。2.超速离心法(按密度大小)高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、极底密度脂蛋白(VLDL)、乳靡微

26、粒(CM),另有中密度脂蛋白(IDL),载脂蛋白定义 血浆脂蛋白中的蛋白质部分因能与脂类结合而在血浆中运转脂类,故称载脂蛋白(apolipoprotein,apo)，载脂蛋白是由肝及小肠粘膜细胞合成的特异球蛋白。分类 apoA、B、C、D、E五类,每一类又分若干亚类。,结构 含双性-螺旋结构.不带电的疏水性氨基酸组成螺旋的非极性面 带电荷的亲水性氨基酸组成螺旋的极性面,有利于与脂质结合,载脂蛋白结构与功能,功能 能结合及转运脂质;稳定脂蛋白结构;调节脂蛋白代谢关键酶;参与脂蛋白受体的识别,三、血浆脂蛋白代谢,乳糜微粒，CM极低密度脂蛋白，VLDL低密度脂蛋白，LDL高密度脂蛋白，HDL,乳糜微

27、粒，CM,极低密度脂蛋白，VLDL,低密度脂蛋白，LDL,高密度脂蛋白，HDL,1、乳糜微粒（CM）组成：蛋白质含量少,密度最低合成部位：小肠粘膜细胞，经淋巴系统进入血液生理功能：转运外源性甘油三酯和胆固醇2、极低密度脂蛋白（VLDL）组成：蛋白质含量较少,密度较低合成部位：肝细胞生理功能：转运内源性甘油三酯,血浆脂蛋白的功能,3、低密度脂蛋白（LDL）组成：主要是胆固醇及其酯，含蛋白质,较低的密度合成部位：血浆（由VLDL转化而来）生理功能：转运内源性胆固醇4、高密度脂蛋白（HDL）组成：主要是胆固醇及其酯,蛋白质含量高,最高的密度合成部位：肝，小肠生理功能：逆向转运胆固醇到肝脏,谢 谢！,