5脂代谢1104.ppt

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1、脂类是脂肪和类脂的总称，不溶于水而溶于有机溶剂。,脂类,脂肪又称三脂酰甘油或甘油三酯(triglyceride,TG),类脂,胆固醇(cholesterol,Ch)胆固醇酯(cholesteryl ester,ChE),磷脂(phospholipid,PL),糖脂(glycolipid,GL),脂类的分类、含量、分布及生理功能,甘油三酯,甘油磷脂(phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X=胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,甘油三酯,X=胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇等,甘油磷脂,甘油,鞘磷脂,鞘糖脂,游离脂肪酸（脂酸）的来源,自身合成 多为饱和脂酸和单不

2、饱和脂酸。,食物供给,*必需脂酸 亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等多不饱和脂酸是人体不可缺乏的营养素，不能自身合成，需从食物摄取，故称必需脂酸。,第二节 脂类的消化吸收,胆汁酸盐使脂类乳化,小肠上端,十二指肠下端及空肠上端,（一）*脂肪的动员,定义 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,关键酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL),二、甘油三酯的分解代谢,第三节 甘油三酯代谢,HSL活性受到激素的调节 当禁食、饥饿或交感神经兴奋时肾上腺素去甲肾上腺素 分泌 激活PKA

3、胰高血糖素 HSL磷酸化而活化 促进脂肪动员,能促进脂肪动员的激素称为脂解激素胰岛素能抑制脂肪动员，称为抗脂解激素,脂肪动员的激素调节作用,ATP,cAMP,5-AMP,TG脂肪酶,ATP,ADP,甘油三酯,甘油,脂肪酸,胰高血糖素 生长素肾上腺素,脂解激素,+,胰岛素,抗脂解激素,腺苷酸环化酶,无活性,蛋白激酶A,有活性,蛋白激酶A,+,无活性,有活性,+,+,部位：胞浆,线粒体（肝脏）原料：甘油产物：乳酸，ATP 或ATP、CO2、H2O、或G生理意义：氧化供能或补充血糖,甘油的代谢,FFA 清蛋白 全身各组织(主要肝、骨骼肌、心),甘油 肝、肾、肠等组织（甘油激酶活性高）脂肪细胞、骨骼肌

4、等组织（甘油激酶活性低）,血液,脂肪酸活化 脂酰CoA 脂酰基进入线粒体 脂酰CoA的-氧化 三羧酸循环和氧化磷酸化,（二）*脂肪酸的-氧化,1.脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 部位:胞液,1分子FFA的活化实际上消耗了2分子ATP,内质网和线粒体外膜上,Mitochondrion,嵴,2.脂酰基进入线粒体,FFA的活化在胞液中进行，催化脂酰基氧化的酶系存在于线粒体基质中，因此脂酰基需首先进入线粒体内，转运过程需线粒体内膜上的肉(毒)碱（carnitine,L-羟-三甲氨基丁酸）的参与。,3.脂酰CoA的-氧化,脂酰CoA在线粒体基质中-氧化酶系的催化下，由脂酰基的碳原子开始氧化，经脱氢、加水、

5、再脱氢、硫解四步连续的反应，产生:1分子乙酰CoA 1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+1分子FADH2,5,目 录,4、*脂酸氧化的能量生成,FFA氧化是体内重要能量来源，大于G、Pr 一倍多,氧化次数?,软脂酸（16 C),7次循环,47（NADH+FADH2）,8分子乙酰CoA,108（TAC）,=108 ATP 活化消耗的2ATP=106 ATP,硬脂酸（18 C）,*脂肪酸的氧化分解,部位：(除脑组织外/多数组织/以肝脏和肌肉最为活跃)1.FFA的活化(胞液)2.脂肪酸的-氧化(-Oxidation)(线粒体)限速酶：肉毒碱脂酰转移酶原料：饱和脂肪酸产物：乙酰C

6、oA、NADH、FADH2能量：软脂酸:106 ATP,生理意义：正常情况下，人体以糖供能为主，但在禁食空腹时，脂肪氧化分解的能力加强，其供能约占总能量的50。,（四）*酮体的生成和利用,FFA经氧化生成的乙酰CoA在肝外组织中能彻底氧化，而在肝细胞中因具有活性较强的合成酮体（ketone body）的酶系，大多数转变为酮体。酮体是肝脏FFA代谢特有的中间产物，包括乙酰乙酸（占30）、-羟丁酸（占70）和丙酮（微量）。酮体合成的部位:线粒体酮体合成的原料:乙酰CoA特点：肝内生酮肝外用,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羟丁酸脱氢酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,

7、HMGCoA 裂解酶,1.酮体的生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮体的利用,琥珀酰CoA转硫酶（心、肾、脑及骨骼肌的线粒体）,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）,酮体的氧化：肝外组织,酮体是体内脂肪氧化过程中组织（或器官）之间的一种协调关系，脂肪不溶于水，不易于在血液中运输，而利用肝脏中强活性脂肪酸氧化酶系和酮体生成酶系，将之快速氧化分解为酮体，在转运到其他组织中利用。（酮体分子量小，水溶性大，易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，是脑组织和肌肉组织的重要能源。）因而

8、，酮体是肝脏输出能源的一种形式。酮体的利用增加可减少葡萄糖的利用，有利于维持血糖水平的恒定，节省蛋白质的消耗。正常情况下，血中酮体的含量为0.030.5mmol/L。酮体“肝内生成，肝外利用”,3、酮体生成的生理意义,饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病时，脂肪动员加强，酮体生成增加，超出肝外组织利用酮体的能力，血中酮体含量升高，称为酮血症，若尿中酮体增多则称为酮尿症。其危害之处在于造成酮症酸中毒。（乙酰乙酸和-羟丁酸都为较强的有机酸）,患糖尿病的病人和 酮症酸中毒有什么内在联系呢,？,Urine,Lung(Acetone),Citric acid cycle,Citric acid cycle,Liv

9、er Blood,Extrahepatic Tissues,各组织依赖的主要能源物质,饱食与饥饿时血中能源物质浓度(mmol/L),脂肪(甘油三酯),脂肪酸,脂肪分解代谢小结,甘油,pp131,乙酰CoA的转运,糖是人体内合成脂肪酸最主要的碳源，产生的乙酰CoA必须通过柠檬酸丙酮酸循环才能从线粒体进入胞液。,(1)丙二酸单酰CoA的合成,CH3COSCoA+HCO3-+ATP,乙酰CoA羧化酶,Mn2+、生物素,HOOC-CH2COSCoA+ADP+Pi丙二酸单酰 CoA,在胞液中进行,HCO3-+ATP,ADP+Pi,酶-生物素,酶-生物素-CO2,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,3.脂肪酸合

10、成过程,机理：,关键酶,首先合成（16C）的软脂酸,乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O,软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoASH,脂酸合成酶系（7次循环）,3.脂肪酸合成过程,缩合加氢脱水再加氢,3.脂肪酸合成酶 系,大肠杆菌 有6种酶蛋白和一个脂酰基载体蛋白ACP聚合在一起构成多酶体系。脂酰基转移酶丙二酸单酰CoA酰基转移酶酮脂酰合成酶-SH(CE)酮脂酰还原酶羟脂酰基脱水酶脂烯酰还原酶和硫酯酶,酰基载体蛋白,酮脂酰合成酶,脂酰基载体,高等动物：7种酶蛋白活性都在一条多肽链上,属多功能酶,也是CoA-SH的组成成分,酰基载体蛋白(ACP)，其辅基是4-磷酸泛酰氨

11、基乙硫醇，是脂酰基载体。,软 脂 酸 的 合 成 总 图,目 录,脂肪酸生物合成的原料是乙酰辅酶A，但丙二酸单酰辅酶A才是二碳单位直接供体，除末端二个碳原子来源于乙酰辅酶A，其他均来自丙二酸单酰辅酶A，合成为偶数碳脂肪酸，终止于16碳。,(二)脂肪酸碳链的延长,脂肪酸合成酶系催化的合成产物是软脂酸。碳链的缩短是通过-氧化作用延长是在线粒体和内质网中的两个不同的酶系催化下进行的。,线粒体:乙酰CoA提供碳源，NADPH提供还原当量，反应过程类似-氧化的逆过程内质网：丙二酸单酰CoA提供碳源，NADPH供氢，反应过程与软脂酸的合成相似，不同的是CoASH代替ACP作为酰基载体。,(三)多不饱和脂肪

12、酸的合成,软油酸（16C:1,9）油酸（18C:1,9）亚油酸（18C:2,9,12）亚麻酸（18C:3,9,12,15）花生四烯酸（20C:4,5,8,11,14）,1、种类,2、合成酶去饱和酶动物：4,5,8,9去饱和酶植物：9,12,15去饱和酶,*花生四烯酸还是合成前列腺素、血栓素和白三烯等重要生理活性物质的前体。*高度不饱和脂肪酸也是磷脂的重要组成成分。,五、多不饱和脂肪酸的重要衍生物,(一)前列腺素（prostaglandin,PG）,花生四烯酸,前列腺酸,(二)血栓素（thromboxane,TXA2）,(三)白三烯（Leukotrienes,LTs）,前列腺素、血栓素、白三烯与

13、炎症、免疫、过敏、心血管病等重要病理生理过程有关。,五碳环为含氧的噁烷取代,PGE3对抗TXA2,由鞘氨醇构成 鞘磷脂,第四节 磷脂的代谢 Metabolism of Phospholipid,磷脂：含有磷酸的脂类（phospholipids，PL）按核心结构和主链的不同，可分为：,一、甘油磷脂的组成、分类及结构,（一）组成：甘油、脂酸、磷酸、含N化合物等。,（二）结构：,O,CH2 O C R1,R2 C O CH,CH2 O P O X,=,=,=,O,O,O-,核心结构：3-磷酸甘油,2位通常为花生四烯酸,甘油磷脂根据X的不同而分类。,机体内几类重要的甘油磷脂,最简单的,每一类又因脂酸不

14、同可分为若干种,磷脂的生理功能,核心结构：甘油-3-磷酸,2位通常为花生四烯酸,结构特点,C-3位上的X基团，极性的头部，具亲水性；C-1、C-2位上的脂酰基，非极性的尾部，具亲脂性磷脂表现出亲水、亲脂的两性结构磷脂分子分散在水中，自动排列成双分子层,磷脂双分子层,磷酸基团,疏水脂肪酸链,1.磷脂是生物膜的主要组成部分,2.磷脂是脂蛋白的重要组分。3.磷脂是必需脂肪酸的储存库。4.磷脂酰肌醇的周转在跨膜信息传递中起作用。5.二软脂酰磷脂酰胆碱是肺表面活性物质。6.血小板激活因子是一种醚磷脂。,磷脂的生理功能,第五节 胆固醇的代谢Metabolism of Cholesterol,化学结构：环戊

15、烷多氢菲人体约含胆固醇140g 约1/4分布在脑及神经组织中，约占脑组织的2%肝、肾、肠、皮肤及脂肪等组织中含0.2-0.5%，以 肝最多，肾上腺、卵巢等含15%存在形式：游离胆固醇,胆固醇酯,所有固醇均具有环戊烷多氢菲的共同结构。,一、胆固醇的合成,（一）合成部位：胞液及光面内质网 除成年动物的脑组织和成熟红细胞外，全身各组织都可以合成胆固醇，以肝脏、小肠合成为主。,（二）合成原料：乙酰CoA（合成胆固醇的唯一碳源）18 ATP 36 NADPH+H+16,关键酶：HMG-CoA还原酶,（三）基本过程,1.甲羟戊酸的合成2.鲨烯的合成3.胆固醇的合成,1.甲羟戊酸的合成,6C,5C,15C,

16、30C,27C,胆固醇：负反馈抑制,（四）胆固醇合成的调节,主要是对关键酶HMG-CoA还原酶活性的调节。,二、*胆固醇的转化及生理功能,胆固醇的母核在体内不能被降解，侧链可被氧化、还原、降解或转变为其它生理活性物质，参与代谢调节或排出体外。,1.转变为胆汁酸,这是胆固醇在体内代谢的最主要去路。,胆固醇（0.40.6g）,肝,胆汁酸,肠腔 促进脂类消化吸收,2.转变为类固醇激素：肾上腺皮质细胞,胆固醇,3.转化为维生素D3,胆固醇,7-脱氢胆固醇,维生素D3,1,25-(OH)2-D3,4参与生物膜的合成,第 六 节 血 浆 脂 蛋 白 代 谢Metabolism of Lipoprotein

17、,血浆脂蛋白:血浆脂类+载脂蛋白。是血脂的运输形式。,一、血脂 定义：血浆中所含的脂类 组成：甘油三酯、磷脂、胆固醇、胆固醇酯及游离脂肪酸,特点：受膳食、年龄、性别、职业及代谢等因素影响，波动范围大。,载脂蛋白（apolipoprotein，apo）,血浆脂蛋白中的蛋白质部分称为载脂蛋白。目前已分离出18种载脂蛋白，分为apoA、B、C、D、E五类，每一类还有亚类。不同脂蛋白含有不同的载脂蛋白。,HDL主要含apoAI和apoAII；L DL主要含apoB100；VLDL主要含apoB100、apoCI、CII、CIII和E；CM主要含apoB48等。,结合、转运脂质稳定脂蛋白的结构参与脂蛋白

18、受体的识别 参与脂蛋白的代谢,载脂蛋白的功能：,二、血浆脂蛋白的分类与组成,（一）血浆脂蛋白的分类 1.电泳法,将脂蛋白依次分为：-脂蛋白、前-脂蛋白、-脂蛋白，乳糜微粒,血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳图谱,电泳法,超速离心法,乳糜微粒(chylomicrons,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(highdensity lipoprotein，HDL),2.*超速离心法：血浆在一定密度的盐溶液中超速离心，根据密度不同，可分为四类：,密度,颗粒,HDL,VLDL,

19、LDL,CM,(二),*血浆脂蛋白的功能,CM：（十二指肠，空肠细胞）运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式。,2.VLDL：（肝细胞）运输内源性甘油三酯的主要形式。空腹血浆中甘油三酯的水平主要反应在VLDL的含量上。,LDL：（肝细胞、血浆）转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式。LDL是正常人空腹血浆中的主要脂蛋白。,HDL：（肝细胞，小肠细胞、血浆）将胆固醇从肝外组织转运到肝进行代谢。,五、血浆脂蛋白代谢异常,1.高脂蛋白血症血脂高于参考值上限。,成人 TG 2.26mmol/l 或 200mg/dl（空腹1416h）胆固醇 6.21mmol/l 或 240mg/dl 儿童 胆固醇 4.14m

20、mol/l 或 160mg/dl,诊断标准,五、血浆脂蛋白代谢异常,2.根据病因分类,原发性遗传性缺陷（相关的代谢酶缺陷）继发性继发于其它疾病，如糖尿病、甲退等。,小结,脂肪动员HSLFatty acid-Oxidation能量计算ketone bodies必需脂肪酸Cholesterol血脂、血浆脂蛋白、分类、合成部位功能,掌握脂肪动员的概念及限速酶。脂解激素、抗脂解激素掌握脂肪酸-氧化的概念、主要过程、关键酶、反应部位及能量的计算。掌握酮体的概念、合成及利用的部位、生理意义。掌握脂肪酸合成的原料、关键酶、产物。乙酰辅酶A进入胞液的方式。熟悉必需脂肪酸的概念。合成胆固醇的原料，胆固醇在体内的

21、代谢转变，胆固醇合成的主要过程及关键酶。掌握血脂的概念、血浆脂蛋白的分类、组成特点及功能。,第五章 脂类代谢复习大纲,Lipid:fat(triglycerols)and lipoids.Triglyceride can be degraded into glycerol and free fat acid(FFA)-mobilization.Key enzyme:hormone-sensitive triglyceride lipase(HSL).Glycerol can be converted into dihydroxyacetone phosphate,then goes into

22、the metabolic pathway of glucose.,FFAs in cytosol are activated to long-chain fatty acyl-CoA,then carnitine shuttle system shuttles activated fatty acid molecules across the inner mitochondria membrane.Fatty acids are oxidized(-oxidation)in mitochondrion,including four steps:dehydrogenation,hydratio

23、n,redehydrogenation and thiolysis,with the production of acetyl-CoA.Key enzyme:carnitine acyl transferase I.,Ketone body are synthesized in liver by acetyl-CoA deriving from-oxidation of FFAs,and exported for use by other tissues.The pathway for fatty acid synthesis in mammalian cells differs from t

24、he pathway for fatty acid oxidation.Acetyl-CoA is transported from mitochondria to cytosol via the citrate transport system(citrate pyruvate cycle).,The conversion of acetyl-CoA to Malonyl-CoA,catalyzed by acetyl-CoA carboxylase is the key regulatory step of fatty acid synthesis.Phospholipids includ

25、e glycerophospholipids and sphingomyelins.Phosphatidate acid is the precursor to glycerophospholipids and CTP contributes to the synthesis.,Cholesterol is also synthesied from acetyl-CoA.The major regulatory step in cholesterol biosynthesis is the conversion of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA to meva

26、lonate.Cholesterol are precursor of many compound such as bile acids,steroid hormones and vitamin D3.,Lipids in blood are insoluble and transported in the form of lipoprotein.Lipoproteins in plasma are classified into four types according to their relative densities:chylomicrons(CM),very low-density

27、 lipoprotein(VLDL),low-density lipoproteins(LDL)and high-density lipoproteins(HDL).,CM:transport exogenous triglycerides.VLDL:transport endogenous triglycerides.LDL:transport endogenous cholesterols.HDL:transport cholesterols from outer liver to inner liver.,测试题,能将酮体氧化成CO2和H2O的组织是 A、心肌 B、红细胞 C、脑 D、肝

28、,(A、C),测试题,有关酮体的正确叙述是：A、酮体包括丙酮、乙酰乙酸和-羟丁酸 B、酮体可以从尿中排出 C、饥饿可引起酮体增加 D、糖尿病可引起酮体增加,(A、B、C、D),1)胆固醇是下列哪一种物质的前体?ACoA B维生素A C维生素D D乙酰CoA E维生素E,测试题,C,测试题,2)密度最低的血浆脂蛋白是A乳糜微粒 B脂蛋白 C前脂蛋白 D脂蛋白 E载脂蛋白,问答1、简述酮体生成的生理意义。2、写出甘油异生为葡萄糖的过程。3、一分子三软脂酰甘油彻底氧化成CO2和H2O，产生多少分子ATP？写出代谢途径的主要过程。,测试题,一分子14 碳的肉豆蔻酸经-氧化为乙酰CoAA、活化肉豆蔻酸消耗2 分子高能磷酸键B、肉豆蔻酸需经7次-氧化才生成7分子乙酰CoAC、生成6 分子FADH2 和6 分子NADH+H+D、肉毒碱脂酰转移酶是豆蔻酸-氧化的关键酶,A、C,测试题,彻底氧化1分子硬脂酰CoA（18：0）共需消耗多少分子O2？A、23 B、26 C、30 D、16 E、32,(B),