第八章 脂类代谢

第八章脂类代谢【学习要点】脂类的分类和生理功能；脂肪动员的概念、限速酶及调节；甘油代谢及脂肪酸β-氧化的过程、关键酶及能量生成；酮体的概念、代谢特点和生理意义；脂肪酸合成的原料、关键酶；甘油磷脂的合成及降解特点；胆固醇合成的原料、关键酶；血浆脂蛋白分类、组成及生理功能。第一节概述•脂类(lipids)是脂肪(fat)和类脂(lipoid)的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。脂肪（甘油三酯，TG）脂类类脂磷酸甘油酯（PL）鞘磷脂脑苷脂神经节苷脂磷脂糖脂胆固醇（Ch）及其酯（ChE）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多不饱和脂肪酸。④保护和保温作用。脂类物质的生理功用脂类在体内的分布•脂肪主要分布于腹腔、皮下及肌纤维间。成年男性的脂肪含量约占体重的10%～20%。含量受营养状况和集体活动等因素的影响，又称可变脂。•类脂生物膜的基本成分。约占体重的5%。含量不受营养状况和集体活动等因素的影响，又称固定脂或基本脂。食物脂类的消化过程甘油三酯2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2胆固醇酯胆固醇酯酶胆固醇+FFA胰脂酶辅脂酶乳化胆汁酸盐相应消化酶产物食物中的脂类微团脂类的消化和吸收第二节甘油三酯的代谢甘油三酯的分子结构•贮存于脂肪细胞中的甘油三酯(TG)在激素敏感脂肪酶（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。一、甘油三酯的分解代谢（一）脂肪动员•激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶。主要受共价修饰调节。激素敏感脂肪酶-胰岛素前列腺素E2烟酸+肾上腺素去甲肾上腺素胰高血糖素ATPcAMP↑脂解激素-受体AC+HSLa(无活性)HSLb(有活性)PKA+甘油三酯（TG）甘油二酯（DG）FFA甘油一酯（MG）FFA甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶甘油FFA脂肪动员的基本过程•脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（FFA）和一分子的甘油。•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。•脂肪动员生成的甘油主要转运至肝再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。甘油经糖代谢途径代谢肝、肾、肠等组织组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体部位（二）脂肪酸的-氧化1．反应过程：(1)活化：在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。脂肪酸硫激酶R-COOHAMP+PPiHSCoA+ATPR-CO～SCoA（2）脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸β-氧化的主要限速步骤肉碱脂酰转移酶Ⅰ是脂酸β-氧化的限速酶。脂酰CoA进入线粒体的过程胞液外膜内膜基质酶ⅠRCO~SCoAHSCoA肉碱RCO-肉碱转位酶RCO-肉碱酶ⅡRCO~SCoA肉碱HSCoA(3)-氧化循环：•-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。-氧化循环的反应过程脱氢加水再脱氢硫解脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoAβ酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA脂酰CoA脱氢酶反⊿2-烯酰CoAL(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHRCH=CHC~SCoAβαO=RCH=CHC~SCoAβαO=O=RCH2CH2C~SCoAO=O=RCHOHCH2C~SCoAβαO=O=RCOCH2C~SCoAβαO=O=RC~SCoA+CH3CO~SCoAO=O=①-氧化循环过程在线粒体基质内进行；②-氧化循环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。脂肪酸-氧化循环的特点(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。脂酰CoA脱氢酶L(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿--烯酰CoA水化酶2H2OFADFADH2β酮脂酰CoA硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉碱转运载体ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链2ATPH2O呼吸链3ATP线粒体膜TAC脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=RCH=CHC~SCoAβαO=RCH=CHC~SCoAβαO=O=RCH2CH2C~SCoAO=O=RCHOHCH2C~SCoAβαO=O=RCOCH2C~SCoAβαO=O=RC~SCoA+CH3CO~SCoAO=O=RCH2CH2C~SCoAO=O=2.脂肪酸氧化分解时的能量释放：•1分子FADH2可生成1.5分子ATP，1分子NADH可生成2.5分子ATP，故一次-氧化循环可生成4分子ATP。•1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成10分子ATP。•以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：7次-氧化分解产生4×7=28分子ATP；8分子乙酰CoA可得10×8=80分子ATP；共可得108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106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：乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮三者总称为酮体。血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl)代谢定位：生成：肝细胞线粒体利用：肝外组织（心、肾、脑、骨骼肌等）线粒体（四）酮体的生成和利用(1)两分子乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。乙酰乙酰CoA硫解酶CHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OO==OO==OOCHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OO2×(乙酰CoA)酮体生成的反应过程(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成-羟--甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA）。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。HMG-CoA合酶CHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OO==OO==OOHOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OOHOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OO==OO==OOCHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OOCoASH(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。HMG-CoA裂解酶HOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OOHOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OO==OO==OOCHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OO(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。β-羟丁酸脱氢酶CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHNAD+NADH+H+(5)乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CCHCCH33丙酮丙酮==OOCHCH33CCHCCH33丙酮丙酮CHCH33CCHCCH33丙酮丙酮==OO==OOCO2•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）。2．酮体的利用：(1)-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙酰乙酸。酮体利用的基本过程β-羟丁酸脱氢酶CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHNAD+NADH+H+(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。琥珀酰CoA转硫酶CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OO==OO==OO琥珀酰CoA琥珀酸乙酰乙酸硫激酶CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OO==OO==OOHSCoA+ATPAMP+PPi(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。(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CHCH33CC