食品生物化学-6脂类代谢

6脂类代谢本章主要内容6.1脂类的概述6.2脂肪的分解代谢6.3脂肪的合成代谢6.4类脂的代谢6.5血浆脂蛋白代谢6.6脂类代谢紊乱脂肪和类脂总称为脂类(lipids)。三脂酰甘油(triacylglycerol,TAG)，也称为甘油三酯(triglyceride,TG)胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterolester,CE)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipid)鞘脂(sphingolipid)定义:分类:类脂(lipoid)脂肪(fat)6.1脂类的概述分类含量分布生理功能脂肪甘油三酯95﹪脂肪组织、血浆1.储脂供能2.提供必需脂酸3.促脂溶性维生素吸收4.热垫作用5.保护垫作用6.构成血浆脂蛋白类脂糖酯、胆固醇及其酯、磷脂5﹪生物膜、神经、血浆1.维持生物膜的结构和功能2.胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等3.构成血浆脂蛋白脂类的分类、含量、分布及生理功能主要场所：是在小肠内进行的。脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁盐参与条件①乳化剂（胆汁盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用；②酶的催化作用脂类的消化与吸收•消化吸收后的脂类，大部分通过小肠绒毛的中央乳糜管，经淋巴进入血液，少量也可直接经门静脉进入肝脏，再由肝脏进入血液运至全身各组织器官。血液中的脂类均以脂蛋白的形式运输，其中脂肪可被各组织氧化利用，也可储存于脂肪组织。脂类的贮存6.2.1脂肪的酶促水解脂肪动员(fatmobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。脂肪动员过程中使脂肪水解的酶主要为脂肪酶。6.2脂肪的分解代谢6.2.2甘油的分解代谢肝、肾、肠等组织6.2.3脂肪酸的分解代谢生物体内脂肪酸的氧化分解途径主要是：β-氧化部位：组织：除脑组织外,大多数组织均可进行，其中肝、肌肉最活跃。细胞：线粒体脂肪酸的β-氧化是在线粒体中进行，主要在肝细胞线粒体中进行。这种氧化是在脂肪酸的β-碳位发生。天然不饱和脂肪酸的氧化途径同饱和脂肪酸的氧化途径基本相同。脂肪酸脂肪ATP(活化)AMP+PPiFADFADH2(α,β烯脂酰-CoA)(水化)H2O烯脂酰-CoA水化酶(β-羟脂酰-CoA)(脱氢)NAD+L·β-羟脂酰～CoA脱氢酶NADH2RCH2COCH2(β-酮脂酰-CoA)(硫解)CoASHCH3COβ-酮硫解酶重复β-氧化三羧酸循环CO2+H2O图11-3脂肪酸β-氧化途径示意图②③④⑤CoASH,Mg2+，脂酰-CoA合成酶，即硫激酶SCoA~①RCH2CH2CH2CO~SCoA(脂酰-CoA)脂酰-CoA脱氢酶RCH2CHCH~SCoACORCH2CHOHCH2CO~SCoACO~SCoARCH2CO~SCoACH3CO~SCoA(脱氢)1.脂肪酸的活化：活化形式为脂酰CoA（胞液）脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)存在于线粒体外膜上。+CoA-SH脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=脂酰~SCoARCHRCH22CHCH22CC~SCoA~SCoAOO=OO=主要过程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（carnitineacyltransferaseⅠ）是脂酸β-氧化的限速酶。3.脂酸的β-氧化的最终产物主要是乙酰CoA氧化水合再氧化断裂脂酰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=NADH+H+FADH2H2O呼吸链2ATPH2O呼吸链3ATP乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环生成酮体肝外组织氧化利用脂酰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=活化：消耗2个高能磷酸键β-氧化：每轮循环四个重复步骤：氧化、水合、再氧化、断裂产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH24.脂肪酸β-氧化过程中的能量变化——以16碳软脂酸的氧化为例7轮循环产物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2能量计算：生成ATP8×12+7×3+7×2=131净生成ATP131–2=129软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较软脂酸(1mol)葡萄糖(1mol)ATP数目(mol)12938能量利用效率40%40%5.奇数碳原子的脂肪酸的氧化产物：丙酰CoA和乙酰辅酶6.2.4.1酮体的生成乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮三者总称为酮体(ketonebodies)。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6.2.4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/L酮体在肝细胞中生成6.2.4.2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、肝外利用酮体的利用6.2.4.3酮体生成的生理意义酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体分子小、溶于水，可通过血脑屏障，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。饥饿、高脂低糖时，酮体的生成增加。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合成脂肪的主要组织器官：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脂肪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。6.3脂肪的合成代谢三个阶段：甘油的生成脂肪酸的生成由甘油和脂肪酸合成脂肪6.3.1甘油的生物合成合成部位——细胞质甘油前体：α-磷酸甘油6.3.2脂肪酸的生物合成细胞首先合成软脂酸（棕榈酸，16碳的饱和脂肪酸），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注意：脂肪酸的合成不是β-氧化的逆过程（1）饱和脂肪酸的从头合成概念：生物体内的脂肪酸多种多样，但在以乙酰CoA为原料合成脂肪酸时，都是首先合成16碳的饱和脂肪酸，这个过程称为脂肪酸的从头合成。①乙酰CoA的来源和转运线粒体内的乙酰CoA向线粒体外的转运—柠檬酸-丙酮酸循环②丙二酸单酰CoA的生成乙酰CoA活化生成丙二酸单酰CoA③脂肪酸链（软脂酸）的生成脂肪酸合成酶系统：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（2）软脂酸碳链的延长途径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）16COOSCoA脂肪酸延长酶系CH3（CH2）14COOSCoA+CH3COSCA缩合加氢脱水再加氢CH3（CH2）16COOSCoA在生物细胞内还含有碳链长度在16以上的脂肪酸，这些脂肪酸是在延长系统催化下，以棕榈酸为基础，进一步延长碳链形成的。6.3.3脂肪（三酰甘油）的合成三酰甘油是由3-磷酸甘油（α-磷酸甘油）和脂酰-CoA缩合形成的，合成过程如下：HOCHCH2OHCH2O+R1CO+2CoA3-磷酸甘油磷脂酸CoAPOS~R2COCoAS~磷酸甘油转酰酶R2COCHCH2OPCH2OCR1SHOR2COCHH2COPH2COCR1OOOR3磷酸酶二脂酰甘油转酰酶磷脂酸二脂酰甘油三脂酰甘油H2OPiR3COCoASHR2COCHH2COHH2COCR1OOSCoA~R2COCHH2COCH2COCR1OO6.4类脂的代谢P1656.5血浆脂蛋白代谢血浆所含脂类统称血脂，包括：甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂酸。•血脂与血浆中的蛋白质结合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而运输。•不同血浆脂蛋白其组成、结构均不同血脂含量受膳食、年龄、性别、职业及代谢等的影响，波动范围很大。组成血浆含量空腹时主要来源mg/mLmmol/L总脂400～700(500)甘油三酯10～150(100)0.11～1.69(1.13)肝总胆固醇100～250(200)2.59～6.47(5.17)肝胆固醇酯70～250(200)1.81～5.17(3.75)游离胆固醇40～70(55)1.03～1.81(1.42)总磷脂150～250(200)48.44～80.73(64.58)肝卵磷脂50～200(100)16.1～64.6(32.3)肝神经磷脂50～130(70)16.1～42.0(22.6)肝脑磷脂15～35(20)4.8～13.0(6.4)肝游离脂酸5～20(15)脂肪组织正常成人空腹血脂的组成及含量超速离心法：密度从小到大CM、VLDL、LDL、HDL乳糜微粒chylomicron(CM)极低密度脂蛋白verylowdensitylipoprotein(VLDL)低密度脂蛋白lowdensitylipoprotein(LDL)高密度脂蛋白highdensitylipoprotein(HDL)6.5.1血浆脂蛋白的分类及组成CMVLDLLDLHDL密度＜0.950.95~1.0061.006~1.0631.063~1.210组成脂类含甘油三酯最多，80~95%含甘油三酯50~70%含胆固醇及其酯最多，45~50%含脂类50%蛋白质最少,1%5~10%20~25%最多，约50%载脂蛋白组成apoB48、EAⅠ、AⅡAⅣ、CⅠCⅡ、CⅢapoB100、CⅠ、CⅡCⅢ、EapoB100apoAⅠ、AⅡ血浆脂蛋白的组成载脂蛋白(apolipoprotein,apo)指血浆脂蛋白中的蛋白质部分。apoA:AⅠ、AⅡ、AⅣ、AVapoB:B100、B48apoC:CⅠ、CⅡ、CⅢ、CⅣapoDapoE载脂蛋白定义：种类（20多种）③载脂蛋白可调节脂蛋白代谢关键酶活性：AⅠ激活LCAT(卵磷酯胆固醇脂转移酶)CⅡ激活LPL(脂蛋白脂肪酶)AⅣ辅助激活LPLCⅢ抑制LPLAⅡ激活HL(肝脂肪酶)②载脂蛋白可参与脂蛋白受体的识别：AⅠ识别HDL受体B100，E识别LDL受体①结合和转运脂质，稳定脂蛋白的结构功能：6.6脂类代谢紊乱酮血症、酮尿症脂肪肝动脉粥样硬化作业与思考题1.名词解释：脂类、脂肪动员、酮体、载脂蛋白、脂肪酸的从头合成2.简述脂肪酸的分解代谢和合成代