《血浆脂蛋白》PPT课件.ppt
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1、血 浆 脂 蛋 白及 其 代 谢 紊 乱,于嘉屏,脂蛋白,胆固醇 游离胆固醇 胆固醇酯 脂 质 磷 脂 卵磷脂 溶血卵磷脂 脑磷脂 神经磷脂 甘油酯 甘油三酯 甘油二酯 甘油一酯 脂肪酸 各种脂肪酸 载脂蛋白 A、A-、A-、B-100、B-48、Lp(a)、C-、C-、C-、D、E、E-、E-、E-,血脂组成,第一节 血浆脂蛋白,一、血浆脂蛋白的分类Sf:Svedberg漂浮率表示上浮情况血浆脂蛋白在密度为1.063的NaCl溶液中,26下,每秒每达因克离心力的力场下,每上浮10-13cm即为1Sf单位,即1Sf10-13 cm/s/dyn/g,另:IDL中密度脂蛋白:VLDL的代谢物,密度
2、1.0061.019HDL:HDL2(1.0631.125)HDL3(1.1251.210),二、脂蛋白结构与组成,三脂酰甘油及胆固醇酯为内核,载脂蛋白、磷脂及胆固醇则以单分子层与内核相连系,覆盖于脂蛋白表面。例:LDL结构:分子量300万,球状,直径22nm,其内核由1500个胆固醇酯分子构成,表面覆盖有磷脂(800个分子)、胆固醇(500个分子)及1分子apo B100。,蛋白质 胆固醇 甘油三酯 磷脂(%)游离(%)酯化(%)(%)(%)乳糜微粒(CM)1-2 1-3 2-4 80-95 3-6 VLDL(pre-)6-10 4-816-22 45-65 15-20 LDL()18-22
3、 6-845-50 4-8 18-24 HDL()45-55 3-515-20 2-7 26-32,脂蛋白的化学组成,脂蛋白的功能,CM:运输外源性的甘油三酯至全身各 组织VLDL:运输内源性的甘油三酯LDL:运输肝脏中的胆固醇酯至周围组 织,动脉内膜下积累HDL:将周围组织的胆固醇运输至肝脏,形成胆汁酸以便清除,脂蛋白(a):由TG、PL、CHOL、CE,apoB100,apo(a)组成。动脉粥样硬化的独立危险因子,载脂蛋白的功能,输送和结合脂溶性化合物 调节脂蛋白代谢 修饰并影响有关酶 对组织受体的识别 作为脂蛋白结构的主干,第二节 载脂蛋白Apolipoprotein,apo,一、apo
4、组成与结构特点及生理功用,已发现20余种,主要有apo A、A、A、B100、B48、C、C、C、D、E载脂蛋白的缺乏或异常是导致血脂异常及动脉粥样硬化的重要原因,异构体:某一氨基酸取代化学修饰:(1)糖基化:apoC Ser74羟基可与1或2分子唾液酸结合形成apoC1或 apoC2(2)脂酰化:apoA的软脂酰化(3)磷酸化:apoB48-Ser羟基可与磷酸结合(4)酶解:apoC在血浆中可被蛋白酶从其N端切去六肽生成apoC 1/2。,(一)载脂蛋白A,apoA主要存在于HDL中,占其蛋白质总量的6070,在CM中亦有少量1.apoA 的结构243aa,28kD,富含Thr,Met,N-
5、Asp,C-Gln,不含Cys,Ile55%-螺旋结构,与磷脂结合后增至70大量双性-螺旋结构:6个由22aa构成的重复序列通过Pro串联而成。疏水面与亲水面。是结合转运基础;参与对LCAT的激活,2.apoA的功能(1)维系HDL结构,结合及转运脂质(2)激活卵磷脂胆固醇酰基转移酶LCAT(3)作为HDL受体的配体,参与识别(4)是胆固醇的接受体(5)apoA 变异由肝和小肠合成,半寿期45天,(二)载脂蛋白A,apoA主要存在于HDL中,占其蛋白质总量的20,在CM中亦有少量(4.2%)1.apoA 的结构77aa二个亚基-S-S-,17.4kD,不含Arg,His,Trp及糖分子,N-吡
6、咯烷酮羧酸,C-Glu35%-螺旋,13-片层,52无规则,双性螺旋结构,可与磷脂结合。可-S-S-与apoE结合形成二聚体,46kD。失去与受体结合功能,2.ApoA的功能(1)激活肝脂酶(2)抑制LCAT活性(3)参与HDL对HDL受体的识别由肝和小肠合成,半寿期4.4天,(三)载脂蛋白A,1.apoA的结构376aa,酸性糖蛋白,46kD,甘露糖1.88%,半乳糖1.55%,N乙酰葡萄糖胺1.55%,唾液酸1.1%,分布于密度较大的HDL中成串22aa重复,双性螺旋,2.apoA的功能(1)激活LACT(2)参与胆固醇逆向转运(3)apoA可与靶细胞膜受体结合(4)辅助激活LPL由肝和小
7、肠合成,半寿期10小时,(四)载脂蛋白B,LDL重要组成蛋白质,也存在于CM及VLDL,LDL中95apoB1001.apoB的结构糖蛋白,半乳糖、甘露糖、氨基葡萄糖及唾液酸10apoB100由肝脏合成,550kD,4536aaapoB48由小肠合成,550kD48,apoB100含40-螺旋,25-片层,35不规则具有多个疏水结构域,9个由22个aa组成的重复序列,双性-螺旋N端1000aa外,含多个富含Pro序列,与-片层及-转角有关与脂质结合牢固,不易分开,难以交换,apoB100共含25Cys,4对-S-S-,16个N-糖苷键与LDL受体结合区域位于羧基末端C端结构域含三个肝素结合区,
8、成簇的正电荷aa,如化学修饰,可阻断与受体结合。3500位aa突变ArgGln,则不结合,2.apoB的基因结构及染色体定位2p23ter,43kb,含29个外显子及28个内含子。-128到-86bp之间含调控基因B48,250kD,相当于B100N端12152aa序列。羧基末端含双性-螺旋及疏水的-片层缺乏与LDL受体结合的结构域血浆含量低,B100的0.1%,3.apoB100及apoB48的生物合成成人B100肝脏,B48小肠胚胎早期,小肠亦能合成B100mRNA6666位核苷酸CU,2153Gln 终止密码UAA,apoB100mRNA14121nt,由5128nt及3301nt非翻译
9、区,13689b的编码区及UAA前体27aa疏水信号肽组装前切除apoB100mRNA在核糖体上,10min完成翻译,附着在内质网膜内侧面,磷脂、甘油三酯由膜外侧加入形成脂蛋白颗粒即游离于内质网腔(30min),转运至高尔基体(40min),胆固醇加入及糖链组装,1/31/2组装VLDL,其余降解油酸增加34倍,胰岛素减少5070,4.apoB基因变异(1)无-脂蛋白血症:常染色体隐性遗传,少见。脂肪吸收障碍,神经性运动失调,视网膜炎性色素沉着及棘红细胞增多。血浆CHOL及TG降低,无apoB,VLDL,LDL,CM,apoC1。apoB基因突变,(2)低-脂蛋白血症:apoB,VLDL,LD
10、L,CM显著降低,apoB37。已发现10多种基因变异、缺失或蛋白截短(3)家族性apoB100缺陷引起的高胆固醇血症:LDL异常导致受体结合下降,引起LDL代谢障碍,血浆LDL及CHOL升高,频率1/500。3500位密码子CGCCAG,导致ArgGln,5.apoB的生理功能(1)维系VLDL、LDL及CM的结构,结合及转运脂质(2)可与肝素及特异蛋白聚糖结合:7个结构域,富含碱性aa,可协助富含TG的CM及VLDL与毛细血管内皮细胞结合,脂蛋白脂酶作用。可与动脉壁的蛋白聚糖及糖胺多糖结合,沉积,动脉粥样硬化(3)与LDL受体结合:VLDL覆盖,(五)载脂蛋白C,一组水溶性低分子量,C、C
11、、C结构不同,功能各异主要分布在血浆HDL、VLDL及CM中,在CM及VLDL的分解代谢中发挥重要作用,1.apoC57aa,6625D,pI6.5,580nt及560nt,5非翻译区63及40b,3非翻译区111b,19q13.2约占VLDL10%,HDL2%肝脏及小肠粘膜上皮细胞合成。先合成含26aa信号肽的前肽(83aa),在胞浆被切除,在高尔基体被组装成VLDL或HDL,分泌入血。不含Cys、His、Tyr,55螺旋,极易与磷脂结合,是LCAT的激活剂CM及VLDL在LPL作用下,其内核TG逐步水解,C、C、C、A转移至HDL,被肝脏降解。,功能:激活LCAT,参与胆固醇的酯化,促进H
12、DL的成熟,2.apoCCM14%,VLDL710%,HDL13%79aa,9110D,含较多极性aa,不含Cys、His二个功能结构域:C端5679aa,激活LPL所必需;4455aa,具有结合磷脂的功能19q13.2,apoC具有激活LPL作用,5578aa必需,C端3aa不可缺少。62Tyr用Phe取代活性减少60。推测是LPL的变构修饰剂,使LPL的催化部位与TG结合,促进脂解还可抑制肝脂酶,肝脂酶催化经LPL作用后CM及VLDL残余颗粒中TG的水解,apoC 亦可能参与CM、VLDL残余颗粒的清除。,apoC的基因变异(1)apoC缺乏:LPL不能激活,导致严重高TG血症,伴肝脾大、
13、急性腹痛、皮疹样黄色瘤。常染色体隐性遗传(2)apoC含量正常,但缺乏激活LPL功能:C端缺5aa,严重高TG血症(3)不影响功能的突变Lys55Glu55,黑人12,3.apoC占VLDL50,HDL279aa,8764D,糖蛋白,Thr74-O-糖苷键与寡糖侧链相连。1半乳糖,1氨基半乳糖,0/1/2唾液酸(apoC0、apoC1、apoC2),14、27、59。3133bp,4外显子,3内含子11q23,生理功能抑制LPL活性:被吸附于底物的表面,阻碍与酶的结合抑制肝apoE受体功能:竞争性抑制apoE与其受体的结合,阻碍肝脏对CM残骸及-VLDL的摄取抑制肝脏HDL受体功能:抑制肝脏对
14、HDL的摄取,(六)载脂蛋白D,主要分布于HDL,5169aa,33kD,5-螺旋,含糖18,三种异构体,生理功能未知。与LCAT关系密切,复合物存在,可能促进胆固醇酯由HDL转移到VLDL中,(七)载脂蛋白E,主要存在于VLDL、CM及残粒中。小部分apoE可与apoA形成复合体1.apoE的结构及多态性299aa,34145(apoE2),Arg10多精肽,糖蛋白,Thr194-O-糖苷键与唾液酸相连E2、E3、E4异构体,三个等位基因主要由肝脏合成,脑、肾、骨骼、肾上腺、巨噬细胞少量,ArgCys,与型高脂血症有关,引起电泳迁移率不同,与受体结合活性改变2.apoE的基因结构3597bp
15、,4个外显子,3个内含子19q13.23.apoE的空间结构62-螺旋(双性),9-片层,11-转角,18不规则,4.apoE的生理功能(1)在胆固醇代谢中的作用:HDLc是HDL获得胆固醇及酯以及apoE后形成的。通过所含apoE被肝脏apoE、B受体结合及摄取,将外周组织的胆固醇转运到肝,转化成胆酸排出;与富含胆固醇的LDL竞争性结合E、B受体,有效阻止肝外细胞对LDL的结合及摄取,发挥其抗动脉粥样硬化的作用,(2)apoE在肝摄取脂蛋白中的作用肝细胞膜apoE受体,HDLc摄取;含apoE的CM残粒及VLDL亦可与受体结合而被代谢。VLDL是CM或VLDL在LPL作用下,其内核TG水解后
16、的代谢产物。若变异,则与受体结合减少,形成型高脂蛋白血症,(3)参与胆固醇的逆向转运(4)参与组织或器官中胆固醇在细胞之间的再分配:apoE可将胆固醇从富含细胞转运到缺乏细胞(5)促进细胞的增殖及分化:apoE参与神经的生长及再生(6)apoE与免疫调节:LDL及含apoE的脂蛋白具有抑制或刺激抗原诱发的T淋巴细胞活化及增殖的能力,5.apoE的变异24种如变异不影响与LDL受体结合,则血脂正常,若活性降低或丧失,则血脂异常,称家族性脂蛋白异常(210/10000),(八)载脂蛋白J,apoJ分布在HDL2,HDL3及VHDL中糖蛋白,二亚基(1)结合与转运脂质:3个双性-螺旋(2)参与补体功
17、能的调节:体外加入apoJ可抑制补体介导的红细胞的溶解(3)参与精子的成熟,(九)载脂蛋白(a),脂蛋白(a):LP(a)中除apoB100及脂质外,还有apo(a),与apoB100-S-S-相连1.Apo(a)的结构单链,具多态性,300800kD,含糖28,8-螺旋,21-片层,71不规则,易溶于水。与纤维蛋白溶酶原(791aa)碱基序列高度相似,apo(a)4529aa,两类结构域:Ser蛋白水解酶样,C端,与纤溶酶原高度相似(94),纤溶酶原Arg560-Val561可被裂解成活性的纤溶酶,而apo(a)Ser代替Arg。Kringle样,具有三个内二硫键的三环结构,含有Lys结合区
18、,可与纤维蛋白的Lys结合。apo(a)含二种,1个37个,还有一Cys,可与apoB100形成-S-S-,2.apo(a)的生理功能(1)抑制纤维蛋白溶解,促进血凝(2)促进所携带的CE为组织细胞摄取利用:介导与LDL受体结合,也促进动脉粥样硬化斑块形成。3.LP(a)与动脉粥样硬化独立危险因子可通过受体途径进入巨噬细胞引起CE在细胞内堆积。含唾液酸多,负电荷,比LDL更易结合设想:LP(a)进入动脉壁,可与纤维蛋白的Lys结合,复合物沉积在动脉壁而变硬。同时抑制纤溶酶原的激活,阻滞血凝块的清除。,二、载脂蛋白的基因结构及表型,(一)基因多态性概念(二)载脂蛋白基因结构特点5-末端非翻译区内
19、含子1外显子1信号肽内含子2功能蛋白内含子3成熟肽几个基因相接很近,呈紧密连锁状态,第三节 脂蛋白受体,脂蛋白受体决定了血浆中各种脂蛋白的代谢去向;决定了血浆脂蛋白的水平,决定了该组织、细胞摄取脂蛋白的种类和量,一、LDL受体,1.LDL受体结构糖蛋白,836aa,115kD,18个O-2个N-连接寡糖,5个域域:富Cys,负电荷簇与配体apoB100或apoE中带正电荷相结合域:与小鼠上皮细胞生长因子前体高度同源域:连接糖链,支撑作用域:跨膜域:胞浆4个结合位点,即结合4 个apoB100,1个apoE,2.LDL受体基因4.5kb,18个外显子,17个内含子,19号染色体3.LDL受体的生
20、命周期和功能,4.肝LDL受体与脂蛋白代谢CM残粒通过LDL受体被肝摄取VLDL及残粒的摄取,二、VLDL受体,域:配体结合结构(55相同)域:EGF前体结构(52相同域:含糖基结构(19相同)域:跨膜结构(32相同)域:胞液结构(46相同),LDL受体对含apoB100的LDL,含apoE的VLDL、VLDL、VLDL残粒高亲和VLDL受体仅对含 apoE 的脂蛋白VLDL、VLDL、VLDL残粒高亲和,对LDL则显著低亲和VLDL受体肝内无,广泛分布于心肌、骨骼肌、脂肪细胞,三、LDL受体相关蛋白,LDL receptor-related protein,LRP4526aa,胞外4400a
21、aapoE受体,四、HDL受体,100120kD,1268HDL受体功能主要为参与细胞内和细胞膜的胆固醇的外流,五、清道夫受体,体外:乙酰化LDL可以非常高的速率被巨噬细胞摄取,导致巨噬细胞堆积脂类,并呈泡沫样外观。发现乙酰乙酰化、琥珀酰化、与丙二醛、硫酸右旋糖苷等结合的LDL均可与巨噬细胞以高亲和力结合,总称清道夫受体,1.清道夫受体结构453aa,域:N-末端胞浆域,与包涵素结合域:跨膜域:糖链域:三股索状结构域:胶原蛋白样三联体螺旋域:C端,富含Cys,2.清道夫受体的生理功能氧化LDL可通过清道夫受体被巨噬细胞摄取,使其堆积胆固醇转变为泡沫细胞;同时,巨噬细胞通过清道夫受体摄取氧化LD
22、L,然后移出血管壁正是一种保护作用,第四节 血浆脂蛋白代谢的关键酶,一、脂蛋白脂酶Lipoprotein lipase,LPL甘油三酯水解酶,CM/VLDL代谢中重要心、脂肪、骨骼肌细胞合成,与毛细血管内皮细胞表面的糖萼结合,作用于CM及VLDL内核的TG,释出游离脂酸(FFA)一般血浆不含LPL,固定在内皮细胞表面,注射肝素可释放,1.LPL的结构448aa,30kb,10个外显子,11个内含子,8号染色体N端50aa可能是LPL与apoC结合的部位与肝素亲和力大,肝素可稳定其结构,清除延迟,2.LPL的性质糖蛋白,5575kD,含糖310LPL不具胆固醇酯酶活性,但具有较弱的磷脂酶AI的活
23、性。LPL对不同碳链长短的TG水解活性依次为8:010:012:06:014:018:0LPL对不饱和脂酸所构成的TG水解活性依次为18:118:318:214:016:018:0,apoC对LPL的激活LPL:apoC1:1时,TG水解速度达到最大。二者结合增加LPL对TG及磷脂的亲和力高浓度NaCl(1mol/L)能抑制LPL的活性,产物FFA也可抑制,鱼精蛋白抑制apoC N端150位aa系与脂蛋白中脂质的结合部位,4350aa可与磷脂酰胆碱结合,5379aa为活化LPL所必需,除去C端Gly-Glu-Glu,激活能力减少95,5557aa可与LPL结合,改变LPL空间结构,增加活性ap
24、oC抑制LPL活性,是apoC 的非竞争性抑制剂,,Ca2+及凝血酶对LPL的影响Ca2+参与LPL的激活凝血酶可能是LPL的生理激活剂,3.LPL的基因变异(1)LPL缺乏症血浆CM及VLDL分解代谢障碍,清除延缓,乳糜状,TG高,腹痛,常伴急性胰腺炎,常染色体隐形遗传,1/1000 000(2)LPL的基因变异,脂蛋白脂酶的重要特性,二、肝脂酶,Hepatic lipase(HL)HL是由肝实质细胞合成,转运到肝窦状隙内皮细胞表面而发挥作用。一般血浆不含HL,肝素可使HL释放入血476aa,51kD,与LPL、胰脂酶有高度同源性,15号染色体HL同时具有TG脂酶、甘油一酯脂酶和磷酸酶的活性
25、,最适pH9.29.6,1mol/L NaCl有激活作用,不需apoC激活,不同免疫原性,Ca2+增加活性,氯丙嗪抑制Ca2+作用,鱼精蛋白不抑制,体外:HL可水解各种脂蛋白(CM、VLDL、LDL、HDL)的TG,释出FFA体内:主要作用于HDL及IDLHL选择性作用于HDL2,磷脂水解HL还可作用于IDL,生成不含TG的LDL雌激素抑制HL,使血浆HDL2升高,雄激素刺激HL活性,使HDL2降低,,三、卵磷脂胆固醇脂酰转移酶,Lecithin:cholestreol acyltransferase,LCAT)催化胆固醇酯化,催化卵磷脂分子中Sn-2位不饱和脂酸转移至脂蛋白分子表面的游离胆固
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