第07章脂质代谢课件.ppt

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1、第七章,脂质代谢,Metabolism of Lipids,1,脂质的构成、功能及分析The composition,function and analysis of lipids,第一节,2,3,一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质,脂肪和类脂总称为脂质(lipids)。,甘油三酯(triacylglycerol)是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化。其脂酰链组成复杂，长度和饱和度多种多样。体内还存在少量甘油一酯（monoacylglycerol）和甘油二酯（diacylglycerol，DAG）。,（一）甘油三酯是甘油的脂酸酯,4,5

2、,编码体系从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。或n编码体系从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。,系统命名法,（一）脂肪酸是脂肪烃的羧酸,标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。,脂肪酸（fatty acids）的结构通式为:CH3（CH2）nCOOH。高等动植物脂肪酸碳链长度一般在1420之间，为偶数碳。,6,脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸,饱和脂酸的碳链不含双键,饱和脂酸以乙酸(CH3-COOH)为基本结构，不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。,2.不饱和脂酸的碳链含有一个或一个以上双键,单不饱和脂酸(monounsaturated fatty

3、 acid),多不饱和脂酸(polyunsaturated fatty acid),7,表7-1常见的脂肪酸,8,9,具体成分是二十二碳六烯酸，又称脑黄金；R具体成份是指花生四烯酸。、R属多不饱和脂肪酸，在体内由必需脂肪酸亚油酸、亚麻酸转化而成，能提升婴儿智力发育指数、提升视力敏锐度，对婴儿脑部及视力的发育有重要作用。、R在人体大脑皮层及视网膜内占很高的含量比例，是重要的组成部分。婴幼儿处在脑部、视力及身体快速成长的黄金阶段，体内DHA相对不足，适当补充.,10,磷脂（phospholipids）由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成。,甘油磷脂：由甘油构成的磷脂（体内含量最多）鞘磷脂：

4、由鞘氨醇构成的磷脂,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。,（三）磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两类,分类：,11,由甘油构成的磷脂称为甘油磷脂,组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,结构：,功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。,X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,12,机体内几类重要的甘油磷脂,13,磷脂酰肌醇(phosphatidyl inositol),磷脂酰丝氨酸(phosphatidyl serine),14,心磷脂(cardiolipin),15,鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇(sphin

5、gosine)或二氢鞘氨醇的脂类。,16,由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的磷脂称为鞘磷酯,鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸相连形成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。,17,按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂,胆固醇(cholesterol)结构：,固醇共同结构：环戊烷多氢菲,（四）胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构,18,动物胆固醇(27碳),19,植物(29碳),酵母(28碳),20,二、脂质具有多种复杂的生物学功能,（一）甘油三酯是机体重要的能源物质,1g TG=38KJ1g 蛋白质=17KJ1g 葡萄糖=17KJ,首先，甘油三酯氧化分解产能多。第二，甘油三酯疏水，储存时

6、不带水分子，占体积小。第三，机体有专门的储存组织脂肪组织。甘油三酯是脂肪酸的重要储存库。甘油二酯(DAG)还是重要的细胞信号分子。,21,（二）脂肪酸具有多种重要生理功能,1.提供必需脂肪酸,人体自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为营养必需脂酸(essential fatty acid)，包括亚油酸（18:2，9,12）、亚麻酸（18:3，9,12,15）和花生四烯酸（20:4，5,8,11,14）。,22,2.合成不饱和脂肪酸衍生物,前列腺素（prostaglandin,PG）、血栓烷(thromboxane,TX)、白三烯(leukotrienes,LT)是廿碳多不饱和脂肪衍生物。,

7、23,PG、TX和LT具有很强生物活性,（二）磷脂是重要的结构成分和信号分子,1.磷脂是构成生物膜的重要成分,磷脂分子具有亲水端和疏水端，在水溶液中可聚集成脂质双层，是生物膜的基础结构。细胞膜中能发现几乎所有的磷脂，甘油磷脂中以磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸含量最高，而鞘磷酯中以神经鞘磷酯为主。各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。磷脂酰胆碱（卵磷脂）存在于细胞膜中，心磷脂是线粒体膜的主要脂质。,24,磷脂双分子层的形成,25,2.磷脂酰肌醇是第二信使的前体,磷脂酰肌醇4、5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphospha

8、te，PIP2）是细胞膜磷脂的重要组成，主要存在于细胞膜的内层。在激素等刺激下可分解为甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3），均能在胞内传递细胞信号。各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。,26,（四）胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体,胆固醇是细胞膜的基本结构成分胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物可转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3,27,脂质的消化与吸收Digestion and Absorption of Lipids,第二节,28,条件 乳化剂（胆汁酸盐）的乳化作用；酶的催化作用,部位主要在小肠上段,

9、一、胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质,29,胆盐在脂肪消化中的作用,30,乳化,消化酶,甘油三酯,食物中的脂类,2-甘油一酯+2 FFA,磷脂,溶血磷脂+FFA,胆固醇酯,胆固醇+FFA,微团(micelles),消化脂类的酶,31,脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸(6C10C)及短链脂酸(2C4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。,消化的产物,32,十二指肠下段及空肠上段。,二、吸收的脂质经再合成进入血循环,吸收部位,吸收方式,33,长链脂酸及2-甘油一酯,肠粘膜细胞（酯化成TG）,胆固醇及游离

10、脂酸,肠粘膜细胞（酯化成CE）,溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞（酯化成PL）,34,甘油一酯途径,35,甘油三酯的代谢Metabolism of Triglyceride,第三节,36,甘油三酯的合成代谢脂肪酸的合成代谢甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用,本节主要内容,37,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。,一、不同来源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途径合成甘油三酯,肝脏：肝内质网合成的TG，组成VLDL入血。,小肠粘膜：利用脂肪消化产物再合成脂肪。,（一）合成主要场所,38,甘油和脂酸主要

11、来自于葡萄糖代谢CM中的FFA（来自食物脂肪）,甘油一酯途径（小肠粘膜细胞）,甘油二酯途径（肝、脂肪细胞）,（二）合成原料,（三）合成基本过程,39,甘油一酯途径,40,甘油二酯途径,41,3-磷酸甘油主要来自糖代谢。糖如何转变成3-磷酸甘油？,肝、肾等组织含有甘油激酶，可利用游离甘油。,42,二、内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长,组 织：肝（主要）、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织亚细胞：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,1.合成部位,（一）软脂酸的合成,43,NADPH的来源:,磷酸戊糖途径（主要来源）,胞液中苹果酸酶催化的反应,乙酰CoA、ATP、H

12、CO3-、NADPH、Mn2+,2.合成原料,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。,44,线粒体膜,胞液,线粒体基质,丙酮酸,丙酮酸,苹果酸,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸,乙酰CoA,苹果酸,45,1丙二酸单酰CoA的合成：,在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。,3.脂酸合成酶系及反应过程,总反应式:,丙二酰CoA+ADP+Pi,ATP+HCO3-+乙酰CoA,47,乙酰CoA羧化酶(acetyl CoA carboxylase)是脂肪酸合成的关键酶，其辅基是生物素

13、，Mn2+是其激活剂。其活性受别构调节和磷酸化、去磷酸化修饰调节。柠檬酸、异柠檬酸可使此酶发生别构激活由单体聚合成多聚体；软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA可使多聚体解聚成单体，别构抑制该酶活性。乙酰CoA羧化酶还可在一种AMP激活的蛋白激酶（AMP-activated protein kinase,AMPK）催化下发生酶蛋白磷酸化而失活。胰高血糖素能激活AMPK，抑制乙酰CoA羧化酶活性；胰岛素能通过蛋白磷酸酶的去磷酸化作用，使磷酸化的乙酰CoA羧化酶脱磷酸恢复活性。高糖膳食可促进乙酰CoA羧化酶蛋白合成，增加酶活性。,48,（2）脂酸合成,从乙酰CoA及丙二酸单酰CoA合成长链脂肪酸，是一个

14、重复加成过程，每次延长2个碳原子。,各种生物合成脂肪酸的过程基本相似。,49,有7种酶蛋白（酰基载体蛋白、乙酰基转移酶、-酮脂酰合酶、丙二酸单酰转移酶、-酮脂酰还原酶、脱水酶和烯脂酰还原酶），聚合在一起构成多酶体系。,大肠杆菌脂肪酸合酶复合体,50,原核生物的脂肪酸合成酶系,边缘巯基,中心巯基,4-磷酸泛酰氨基乙硫醇,脂酰基载体蛋白,其辅基是4-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基载体。,酰基载体蛋白(ACP),52,底物进入,软脂酸的合成过程,53,54,转位,丁酰基由E2-泛-SH（ACP上)转移至 E1-半胱-SH（CE上）。,55,经过7轮循环反应，每次加上一个丙二酸单酰基，增加两个碳原子，最

15、终释出软脂肪酸。,56,软脂酸的合成总图,57,软脂酸合成的总反应:,CH3COSCoA+7 HOOCH2COSCoA+14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH+7 CO2+6H2O+8HSCoA+14NADP+,58,以丙二酸单酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+供氢经缩合、加氢、脱水、再加氢等一轮反应增加2个碳原子，合成过程类似软脂酸合成，但脂酰基连在CoASH上进行反应，可延长至24碳，以18碳硬脂酸为最多。,1.脂肪酸碳链在内质网中的延长,（二）软脂酸延长在内质网和线粒体内进行,59,以乙酰CoA为二碳单位供体，由 NADPH+H+供氢，过程与-氧化的逆反应基本相似，

16、需-烯酰还原酶，一轮反应增加2个碳原子，可延长至24碳或26碳，以硬脂酸最多。,2.脂肪酸碳链在线粒体中的延长,60,动物：有4、5、8、9去饱和酶，镶嵌在内质网上，脱氢过程有线粒体外电子传递系统参与。,植物：有9、12、15 去饱和酶,（三）不饱和脂酸的合成需多种去饱和酶催化,61,亚油酸的合成,62,1.代谢物改变原料供应量和乙酰CoA羧化酶活性调节脂肪酸合成,乙酰CoA羧化酶的别构调节物抑制剂：软脂酰CoA及其他长链脂酰CoA 激活剂：柠檬酸、异柠檬酸,进食糖类而糖代谢加强，NADPH及乙酰CoA供应增多，异柠檬酸及柠檬酸堆积，有利于脂酸的合成。,大量进食糖类也能增强各种合成脂肪有关的酶活性从而使脂肪合成增加。,（四）脂肪酸合成受代谢物和激素调节,63,2.胰岛素是调节脂肪酸合成的主要激素,胰高血糖素：激活AMPK，使之磷酸化而失活胰岛素：通过磷蛋白磷酸酶，使之去磷酸化而复活,乙酰CoA羧化酶的共价调节：,64,3.脂肪酸合酶可作为药物治疗的靶点,脂肪酸合酶（复合体组分）在很多肿瘤高表达。动物研究证明，脂肪酸合酶抑制剂可明显减缓肿瘤生长，减轻体重，是极有潜力的抗肿瘤和抗肥胖的候选药物。,65,