生物化学 脂质代谢

第七章脂质代谢(LipidsMetabolism)内容提要•脂肪酸及常见脂类的分子组成与结构•脂肪动员、脂肪酸的β-氧化•酮体的生成、利用及生理意义•脂肪酸合成的关键酶及其调节•甘油磷脂的合成与分解•胆固醇的生物合成、转化及胆固醇的代谢调节•血浆脂蛋白的分类、组成及在脂类代谢中的作用概述脂质的定义：脂质（lipids）是脂肪（fat）和类脂（lipoid）的总称。脂质是一类结构和功能上不均一的有机化合物。脂质的共同特征是不溶于水而溶于有机溶剂（乙醚、氯仿、苯）脂质类别脂质脂肪类脂磷脂糖脂胆固醇及胆固醇酯甘油糖脂鞘糖脂磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油磷脂酰肌醇二磷脂酰甘油甘油磷脂鞘磷脂第一节脂质的组成与结构一、脂肪酸脂肪酸（fattyacid）是构成脂质分子的重要成分之一（一）脂肪酸的分类1.按碳链的长短分：①长链脂肪酸（C≥20）；②中链脂肪酸（10C20）；③短链脂肪酸（C≤10）2.按碳链的饱和度分：①饱和脂肪酸；②不饱和脂肪酸（单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸）（二）脂肪酸的命名1.脂肪酸系统命名和习惯命名习惯命名系统命名棕榈酸（软脂酸）十六烷酸CH3(CH2)12COOH硬脂酸十八烷酸CH3(CH2)16COOH亚油酸9，12-十八碳二烯酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2(CH2)6COOHα-亚麻酸9，12，15-十八碳三烯酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2(CH2)6COOH花生四烯酸5，8，11，14-二十碳四烯酸CH3(CH2)4CH2=CH2CH2CH=CH2CH2CH=CH2CH2CH=CH(CH2)3COOHCH3CH2CH2CH2CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH1817161514131211109876543211234567891011121314151617189，12-十八碳二烯酸（亚油酸）2.脂肪酸的数字命名法Δ体系ω体系（三）人体内脂肪酸的来源自身合成：主要在肝合成。先合成软脂酸，在此基础上产生其他饱和及不饱和脂肪酸食物脂类消化吸收的脂肪酸营养必需脂肪酸：人体内不能合成，必须有食物提供的脂肪酸，包括亚油酸、亚麻酸、（花生四烯酸）。营养必需脂肪酸缺乏：可使人体皮肤鳞屑多、变薄、毛发稀疏等皮炎症状。二、脂肪与类脂（一）脂肪（三酰甘油/甘油三酯）简单脂肪：三分子的脂肪酸相同混合脂肪：三分子的脂肪酸不同脂肪的主要生理功用1.储能与供能：38.9kJ/g脂肪；16.7kJ/g糖；16.7kJ/g蛋白质2.防止热量散失3.对机体有保护作用脂肪（可变脂、储存脂）主要分布在脂肪组织。约占体重14%～19%（二）类脂类脂的主要生理功用维持生物膜的结构与功能促进脂肪及脂溶性维生素的吸收与转运胆固醇可转变为多种类固醇激素、活性维生素D3、胆汁酸等。类脂（基本脂、固定脂）分布全身各组织。约占体重5%1.磷脂（phospholipids,PL）（1）甘油磷脂机体重要的甘油磷脂磷脂酸磷脂酰胆碱酸（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸磷脂酰甘油二磷脂酰甘油（心磷脂）磷脂酰肌醇—H—CH2CH2N+（CH3）3—CH2CH2N+3—CH2CHNH2COOH—CH2CHOHCH2OH—CH2CHOHCH2O—P—OCH3OHHCOCOR2CH2OCOR1HHHHHOHOHOHOHHHO（2）鞘磷脂CH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2OHN-脂酰鞘氨醇（神经酰胺）OCH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH2CH2OH鞘氨醇CH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—CH2CH2N(CH3)3鞘磷脂（神经鞘磷脂）O2.糖脂（1）鞘糖脂（2）甘油糖脂CH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—糖基或寡糖链鞘糖脂OCH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—葡糖基葡萄糖脑苷脂OCH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—半乳糖基半乳糖脑苷脂OCH3（CH2）12—CHCH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—唾液酸或所连寡糖链神经节苷脂O鞘糖脂CH—CHOHCHNH—C—（CH2）nCH3CH2O—磷酸胆碱鞘磷脂CH3（CH2）12—CHO机体重要的鞘脂3.胆固醇及其酯三、多不饱和脂肪酸衍生物多不饱和脂肪酸衍生物（类二十碳化合物）：不同组织细胞合成的二十碳多烯脂肪酸衍生物。主要包括前列腺素、血栓噁烷及白三烯。它们由花生四烯酸转变而来。（一）前列腺素（prostaglandin,PG）结构：以前列腺酸（prostanoicacid）为基本骨架（二）血栓噁烷(thromboxane,TX)的结构血栓噁烷也有前列腺酸样骨架，但分子中的五碳环被含氧的噁烷取代，如TXA2(三)白三烯（leukotrienes,LTs）的结构白三烯也是20碳多不饱和脂肪酸衍生物前列腺素和血栓噁烷的合成白三烯的合成（四）前列腺素、血栓噁烷及白三烯的基本生理功能多不饱和脂肪酸衍生物生理功能前列腺素（PG）PGE2：促进血管扩张、增加血管通透性、引起炎症PGE2和PGA2：舒张动脉平滑肌、降血压PGE2和PGI2：抑制胃酸分泌（卵泡）PGE2：收缩卵巢平滑肌引起排卵（子宫）PGE2：溶解黄体、加强子宫收缩，促进分娩血栓噁烷（TX）（血小板）TXA2：引起血管收缩、血小板聚集、促进凝血及血栓形成。白三烯（LT）LTC4、LTD4和LTE4：收缩支气管平滑肌LTB4：调节白细胞功能第一节脂质的消化与吸收一、脂质的消化食物中的脂质包括有三酰甘油（为主）、磷脂、胆固醇及其酯。脂质消化主要发生在小肠上段。脂质消化的产物：二、脂质的吸收主要在十二指肠下段和空肠上段。脂质消化产物及中链脂酸(6C～10C)和短链脂酸(2C～4C)构成的三酰甘油乳化后直接吸收，在肠黏膜细胞内脂肪酶作用下产生脂肪酸和甘油，经门静脉入血。长链脂酸(12C～26C)和一酰甘油吸收后，在肠黏膜细胞内重新合成三酰甘油（一酰甘油合成途径），并与载脂蛋白形成乳糜微粒经淋巴入血。第三节三酰甘油代谢一、三酰甘油分解代谢（一）脂肪动员R3COOHH2OCH2OHCHCH2OHR2COO一酰甘油CH2OOCR1CHCH2OHR2COO二酰甘油CH2OOCR1CHCH2OOCR3R2COO三酰甘油三酰甘油脂肪酶（激素敏感脂肪酶）R1COOHH2O二酰甘油脂肪酶H2OR2COOHCH2OHCH2OHCHOH甘油一酰甘油脂肪酶脂解激素：肾上腺素去甲肾上腺素胰高血糖素促肾上腺皮质激素促甲状腺素抗脂解激素：胰岛素前列腺素E2（二）甘油代谢脂肪动员产生的甘油进入糖代谢（三）脂肪酸的分解代谢彻底氧化分解产生CO2、H2O和能量（心、肝、骨骼肌）脂肪酸的活化（脂酰CoA生成）脂酰CoA向线粒体内转移脂肪酸的-氧化β1.脂肪酸的活化(胞液)2.脂肪酰基向线粒体内转移肉碱具有携带脂酰基通过线粒体内膜的作用3.脂肪酸的β-氧化①实验证据：1904年，FranzKnoopCH2CH2CH2COOHCH2COOHCH2CH2CH2CH2CH2COOHCH2CH2CH2CH2COOHCH2CH2COOHCOOHCH2CONHCH2COOHCONHCH2COOH偶碳苯脂酸奇碳苯脂酸苯乙尿酸(苯乙酸衍生物)马尿酸(苯甲酸衍生物)②脂肪酸的β-氧化过程（线粒体基质）脂酰CoA脱氢酶FADH2脂酰CoARCH2CH2C~SCoAO=O=反⊿2--烯脂酰CoA水化酶H2O反⊿2-烯酰CoARCH=CHC~SCoAβαO=RCH=CHC~SCoAβαO=O=FADRCHOHCH2C~SCoAβαO=O=L(+)-β羟脂酰CoAL(+)-β-羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+RCOCH2C~SCoAβαO=O=β酮脂酰CoAβ-酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHCH3-CO~SCoARCH2CH2C~SCoAO=O=R1琥珀酸氧化呼吸链NADH氧化呼吸链三羧酸循环循环脱氢、加水、再脱氢、硫解4.脂肪酸氧化产生的能量(以16C的软脂酸为例)CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoACH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoACH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoACH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoACH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoACH3CH2CH2CH2CH2COCoANADH+FADH2+CH3COCoANADH+FADH2+2CH3COCoACH3CH2CH2COCoA12345675.脂肪酸的其它氧化方式①不饱和脂肪酸的氧化分解天然不饱和脂肪酸的双键均为顺式，氧化时会产生△3顺式或△2顺式的中间产物，需经转变才能进行β-氧化。RCHCCH2COSCoAH2顺烯脂酰CoAHCOSCoAH3顺3反烯脂酰CoA异构酶RCH2CC反烯脂酰CoA2②奇数碳原子及丙酸的氧化③偶数碳原子脂肪酸的ω氧化（四）酮体的生成和利用肝外组织（心肌、骨骼肌）脂肪酸β-氧化产生的乙酰CoA进入三羧酸循环，而脂肪酸在肝中β-氧化产生的乙酰CoA部分进入三羧酸循环，部分产生酮体（乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮）正常血酮体含量为0.03～0.5mmol/L1.酮体的生成2CH3COSCoA硫解酶HSCoAHMG-CoA合酶HSCoAHMG-CoA乙酰CoA裂解酶乙酰乙酸NAD+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶β-羟丁酸CO2丙酮CH3COCH2COSCoACH3COSCoAHOOCCH2-C-CH2COSCoAOHCH3CH3COCH2COOHCH3COCH3CH3CHOHCH2COOH酮体乙酰乙酰CoA乙酰CoA2.酮体的利用酮体是肝向肝外组织输出能源的重要形式。酮体是肝内生成、肝外利用3.酮体生成的意义脂肪动员增强饥饿（禁食）、高脂低糖饮食运动、妊娠、糖尿病肝酮体生成增加血酮体水平增高肝外组织利用酮体增强减少肝外组织对葡萄糖的摄取利用强保证大脑利用葡萄糖减少肌肉分解二、三酰甘油合成代谢合成三酰甘油的主要组织器官：肝、脂肪组织及小肠。细胞内部位是内质网肝能合成脂肪，但不能储存脂肪三酰甘油合成所需的甘油部分和脂肪酸合成的乙酰CoA主要来自糖代谢。三酰甘油合成途径：一酰甘油途径（小肠）；二酰甘油途径（肝和脂肪组织）（一）脂肪酸的合成细胞首先合成软脂酸，其它脂肪酸是在软脂酸基础上加长或缩短而成。肝是脂肪酸合成的主要器官；细胞内场所是胞液合成脂肪酸的原料：乙酰CoA（主要来自糖代谢）合成脂肪酸的NADPH+H+主要来自糖代谢合成脂肪酸的限速酶：乙酰CoA羧化酶脂肪酸的合成不是β-氧化的逆过程1.线粒体内的乙酰CoA向线粒体外的转运—柠檬酸-丙酮酸循环2.乙酰CoA活化生成丙二酸单酰CoAATP+HCO3-ADP+Pi乙酰CoA羧化酶—生物素乙酰CoA羧化酶—生物素—COO-CH3—COSCoA（乙酰CoA）-OOC—CH2—COSCoA(丙二酸单酰CoA)Mn2+3.软脂酸的生成①脂肪酸合成酶系：②软脂酸合成过程软脂酸合成的总反应：CH3COSCoA+7HOOCCH2COSCoA脂肪酸合酶复合体14（NADPH+H+）14NADP+CH3（CH2）14COOH+7CO2+6H2O+8CoASH（二）软脂酸碳链的延长1.内质网途径2.线粒体途径脂肪酸延长酶系CH3（CH2）14COOSCoA+7HOOCCH2COSCA缩合加氢脱水再加氢CH3（CH2）16CO