生物化学教学件脂类代谢-共72页

第五章脂类代谢脂类是脂肪和类脂的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。磷脂类脂脂类糖脂脂肪（甘油三酯）磷酸甘油酯鞘磷脂脑苷脂鞘脂神经节苷脂胆固醇及其酯脂类物质的生理功用：①供能贮能。②构成生物膜。③协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。④保护和保温作用。第一节脂类的消化和吸收自学。第二节甘油三酯代谢一、甘油三酯的分解代谢(一)脂肪动员：贮存于脂肪细胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶（hormonesensitivetri-glyceridelipase,HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。三脂酰甘油脂肪酶起决定作用，是脂肪动员的限速酶脂肪动员的基本过程甘油三酯↓激素敏感脂肪酶脂肪酸+甘油二酯↓甘油二酯酶脂肪酸+甘油一酯↓甘油一酯酶脂肪酸+甘油1、脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（freefattyacid,FFA）和一分子的甘油。2、脂肪动员生成的甘油主要转运至肝脏再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。脂肪动员的结果脂肪动员的结果3、甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。(二)甘油的代谢：脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝脏进行代谢。1．甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为3-磷酸甘油：甘油+ATP3-磷酸甘油+ADP甘油磷酸激酶2．3-磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮：3-磷酸甘油+NAD+磷酸二羟丙酮+NADH+H+3-磷酸甘油脱氢酶(三)脂肪酸的氧化分解：1．反应过程：(1)活化：在胞液进行此反应过程。R-COOH+HSCoA+ATPR-CO～SCoA+AMP+PPi脂肪酸硫激酶(2)进入在线粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱携带，借助于两种肉碱脂肪酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应才能完成。其中肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。HOOC-CH2-CH（OH）-CH2-N+-（CH3）3脂酰CoA进入线粒体的过程*(3)β-氧化：β-氧化过程由四个连续的酶促反应组成：①脱氢②水化③再脱氢④硫解β-氧化的反应过程脱氢再脱氢水化硫解脂酰CoA脱氢酶β-羟脂酰CoA脱氢酶水化酶硫解酶(4)彻底氧化：生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。脂肪酸β-氧化的特点①β-氧化过程在线粒体基质内进行；②β-氧化为一循环反应过程，由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆；③需要FAD，NAD，CoA为辅助因子；④每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。2．脂肪酸氧化分解时的能量释放由于1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：7次β-氧化分解产生5×7=35分子ATP；8分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP；共可得131分子ATP，减去活化时消耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：碳原子数碳原子数ATP净生成数=-1×5+×12-222(四)酮体代谢：脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物，统称为酮体。CH3COCH2COOH乙酰乙酸CH3CH(OH)CH2COOHβ-羟丁酸CH3COCH3丙酮1．酮体的生成：酮体主要在肝脏的线粒体中生成，其合成原料为乙酰CoA。(1)两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。(2)2CH3CO~CoACH3COCH2CO~CoA+HSCoA乙酰乙酰硫解酶(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合成酶是酮体生成的关键酶。CH3COCH2CO~CoA+CH3CO~CoAHOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO~SCoA+HSCoAHMG-CoA合成酶*(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。HOOCCH2C(OH)(CH3)CH2CO~SCoACH3COCH2COOH+CH3CO~CoAHMG-CoA裂解酶(4)乙酰乙酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为β-羟丁酸。CH3COCH2COOH+NADH+H+CH3CH(OH)CH2COOH+NAD+β-羟丁酸脱氢酶(5)乙酰乙酸自发脱羧生成丙酮。CH3COCH2COOHH3COCH3+CO22．酮体的利用：肝外组织利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。酮体利用的基本过程为：(1)β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。CH3CH(OH)CH2COOH+NAD+CH3COCH2COOH+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶(2)乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。CH3COCH2COOH+HOOCCH2CH2CO~CoACH3COCH2CO~CoA+HOOCCH2CH2COOH琥珀酰CoA转硫酶CH3COCH2COOH+HSCoA+ATPCH3COCH2CO~CoA+AMP+PPi乙酰乙酸硫激酶(3)乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。CH3COCH2CO~CoA+HSCoA2CH3CO~CoA(4)生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。乙酰乙酰CoA硫解酶β-羟丁酸NAD+NADH+H+HSCoA+ATP乙酰乙酸琥珀酰CoA乙酰乙酸硫激酶琥珀酰CoA转硫酶AMP+PPi乙酰乙酰CoA琥珀酸硫解酶2×乙酰CoA三羧酸循环β-羟丁酸脱氢酶心、肾、脑、骨骼肌细胞心、肾、脑细胞3．酮体生成及利用的生理意义：(1)在正常情况下，酮体是肝脏输出能源的一种形式；(2)在饥饿或疾病情况下，为心、脑等重要器官提供必要的能源。二、脂肪的合成代谢(自学)肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。三、多不饱和脂肪酸代谢自学第三节磷脂的代谢自学第四节胆固醇的代谢MetabolismofCholesterol胆固醇的结构及其酯化ABCD一、胆固醇的合成1、胆固醇合成的部位和原料胆固醇合成部位主要是在肝脏和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。乙酰CoA经柠檬酸-丙酮酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP和16分子NADPH。2、胆固醇合成的基本过程（自学）胆固醇合成的基本过程可分为下列三个阶段：1．乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）：此过程在胞液和微粒体进行。HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→MVA2．甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液和微粒体进行。MVA→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鲨烯。3．鲨烯环化为胆固醇：此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。3、胆固醇合成的调节：（1）．膳食因素：饥饿或禁食可抑制HMG-CoA还原酶的活性，使胆固醇的合成减少；摄取高糖、高饱和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而导致胆固醇合成增多。2．胆固醇及其衍生物：胆固醇及其氧化产物，如7β-羟胆固醇，25-羟胆固醇等可反馈抑制HMG-CoA还原酶的活性。3．激素：胰岛素和甲状腺激素可通过诱导HMG-CoA还原酶的合成而使酶活性增加；胰高血糖素和糖皮质激素则可抑制HMG-CoA还原酶的活性。二、胆固醇的转化（自学）1、转化为胆汁酸：胆固醇在肝脏中转化为胆汁酸是胆固醇主要的代谢去路。2、转化为类固醇激素：1．肾上腺皮质激素的合成：肾上腺皮质球状带可合成醛固酮，又称盐皮质激素，可调节水盐代谢；肾上腺皮质束状带可合成皮质醇和皮质酮，合称为糖皮质激素，可调节糖代谢。2．雄激素的合成：睾丸间质细胞可以胆固醇为原料合成睾酮。3．雌激素的合成：雌激素主要有孕酮和雌二醇两类。3、转化为维生素D3：胆固醇经7位脱氢而转变为7-脱氢胆固醇，后者在紫外光的照射下，B环发生断裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝脏羟化为25-（OH）D3，再在肾脏被羟化为1,25-(OH)2D3。第五节血浆脂蛋白代谢Metabolismofplasmalipoprotein一、血脂血浆中所含脂类物质统称为血脂。血浆中的脂类物质主要有：①甘油三酯（TG）及少量甘油二酯和甘油一酯；②磷脂（PL），主要是卵磷脂，少量溶血磷脂酰胆碱，磷脂酰乙醇胺及神经磷脂等；③胆固醇（Ch）及胆固醇酯（ChE）；④自由脂肪酸（FFA）。正常血脂有以下特点：①血脂水平波动较大，受膳食因素影响大；②血脂成分复杂；③通常以脂蛋白的形式存在，但自由脂肪酸是与清蛋白构成复合体而存在。二、血浆脂蛋白的分类、组成与结构（一）分类：1．电泳分类法：根据电泳迁移率的不同进行分类，可分为四类：乳糜微粒→β-脂蛋白→前β-脂蛋白→α-脂蛋白。2．超速离心法：按脂蛋白密度高低进行分类，也分为四类：CM→VLDL→LDL→HDL。（二）组成（自学）血浆脂蛋白均由蛋白质（载脂蛋白，Apo）、甘油三酯(TG)、磷脂(PL)、胆固醇(Ch)及其酯(ChE)所组成。不同的脂蛋白仅有含量上的差异而无本质上的不同。乳糜微粒中，含TG90%以上；VLDL中的TG也达50%以上；LDL主要含Ch及ChE，约占40%～50%；而HDL中载脂蛋白的含量则占50%，此外，Ch、ChE及PL的含量也较高。（三）结构（自学）血浆脂蛋白颗粒通常呈球形。其中所含的载脂蛋白多数具有双极性α-螺旋。各种脂蛋白的结构十分类似，其颗粒外层为亲水的载脂蛋白和磷脂的极性部分组成，载脂蛋白和磷脂的疏水部分则伸入到内部，而疏水的甘油三酯和胆固醇则被包裹在内部。三、载脂蛋白（自学）（一）载脂蛋白的种类和命名：⑴ApoA：目前发现有三种亚型，即ApoⅠ、ApoⅡ、ApoⅣ。ApoAⅠ和ApoAⅡ主要存在于HDL中。⑵ApoB：有两种亚型，即在肝细胞内合成的ApoB100；小肠粘膜细胞内合成的ApoB48。ApoB100主要存在于LDL中，而ApoB48主要存在于CM中。⑶ApoC：有三种亚型，即ApoCⅠ，ApoCⅡ，ApoCⅢ。VLDL主要存在的载脂蛋白是ApoB100和ApoCⅢ。⑷ApoD：只有一种。⑸ApoE：有三种亚型，即ApoE2，ApoE3，ApoE4。（二）载脂蛋白的功能（自学）⑴转运脂类物质。⑵作为脂类代谢酶的调节剂：LCAT可被ApoAⅠ，ApoAⅣ，ApoCⅠ等激活，也可被ApoAⅡ所抑制。LpL（脂蛋白脂肪酶）可被ApoCⅡ所激活，ApoAⅣ也有辅助激活作用；也可被ApoCⅢ所抑制。HL（肝脂酶）可被ApoAⅡ激活。⑶作为脂蛋白受体的识别标记：ApoB可被细胞膜上的ApoB，E受体（LDL受体）所识别；ApoE可被细胞膜上的ApoB，E受体和ApoE受体（LDL受体相关蛋白，LRP）所识别。ApoAⅠ参与HDL受体的识别。ApoB100和ApoE参与免疫调节受体的识别。修饰的ApoB100参与清道夫受体的识别。⑷参与脂质交换：胆固醇酯转运蛋白（CETP）可促进胆固醇酯由HDL转移至VLDL和LDL；磷脂转运蛋白（PTP）可促进磷脂由CM和VLDL转移至HDL。⑸作为连接蛋白：ApoD可作为LCAT与ApoAⅠ之间的连接蛋白，构成ApoAⅠ-ApoD-LCAT复合物，与胆固醇的酯化有关。四、血浆脂蛋白的代谢和功能（一）乳糜微粒的代谢（自学）食物脂类↓消化吸收入小肠粘膜细胞