06第六章脂类代谢

第六章脂类代谢MetabolismofLipids第一节脂类的分布和生理功能DistributingandFunctionofLipids脂类是脂肪和类脂的总称其共同的物理性质是难溶于水而易溶乙醚、氯仿等有机溶剂中。化学组成：脂类属于脂肪酸的酯或这些酯的有关物质。一、脂肪fat或称三脂肪酸甘油酯，简称三酰甘油(triglyceride)，也可称为甘油三酯。主要分布于脂肪组织，在细胞内主要以油滴状的微粒存在于胞浆中，占体重10％～20％，随胖瘦变动较大，又称“可变脂”。主要生理功能是储存及氧化供能。此外还有防止散热及保护脏器的作用。二、类脂(lipoids)包括磷脂、糖脂、胆固醇和胆固醇脂分布于各种组织，神经组织较多。是生物膜的基本成分，占体重5％，含量变动少，又称固定脂。主要生理功能是维持正常生物膜的结构与功能。脂肪酸的分类脂肪酸定义：无分支的具有偶数碳原子饱和或不饱和脂肪族羧酸。2－4C短链脂肪酸按C原子数6－10C中链脂肪酸12－26C长链脂肪酸饱和脂肪酸按是否含双键不饱和脂肪酸单不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸脂肪酸的命名习惯命名以脂肪酸的碳原子数目、来源或性质命名。如：依据C原子数—-丁酸（4C）、辛酸（8C）依据来源-—花生四烯酸依据性质—-软脂酸系统命名标出脂肪酸中碳原子数目及双键位置Δ编码体系—-从脂肪酸的羧基碳开始编码碳子顺序；ω或η编码体系—-从脂肪酸的甲基碳开始编码碳原子顺序如软油酸，Δ9十六碳——烯酸，16：1Δ9或ω7十六碳——烯酸，16：1ω7Δ1691ω1716希腊字母γβαCOOH脂酸的两种命名方法体内脂肪酸的来源机体自身合成如饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。食物脂肪供给某些不饱和脂肪酸，动物机体自身不能合成，需从食物摄取，称为营养必需脂肪酸(essentialfattyacid)。如：亚油酸(linoleicacid顺－9，12十八碳二烯酸)、亚麻酸(linolenicacid顺－9，12，15十八碳三烯酸)、花生四烯酸(arachidonicacid顺－5，8，11，14－廿碳四烯酸)等体内不能合成，必须由食物供应，故为必须脂肪酸。第二节脂类的消化和吸收DigestionandAbsorptionoflipids一、脂肪的消化消化部位：小肠婴儿胃内可以消化少量脂肪食物脂肪的消化主要靠消化道中的脂肪酶，特别是胰脂酶的作用脂肪酶(lipase)定义：把催化水解脂类的酶统称为脂肪酶类。胰腺分泌入十二指肠中消化脂类的酶有：胰脂酶、辅脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶1．脂肪酶类的作用1）磷脂酶A2磷脂酶A2磷脂＋H2O溶血磷脂+脂肪酸2）胆固醇酯酶胆固醇酯酶胆固醇酯＋H2O胆固醇+脂肪酸3）胰脂酶胰脂酶胰脂酶甘油三酯1，2-甘油二酯2-甘油一酯H2O脂肪酸H2O脂肪酸胰脂酶具有立体异构专一性。易水介1及3位上的酯键，主要产物为2-甘油一酯。4）辅脂酶分子量约为10kDa的小分子蛋白质，是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。辅脂酶的作用能完全解除胆汁酸盐对胰脂酶的抑制，是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子。辅脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠，进入肠腔后，辅脂酶原被胰蛋白酶从其Ｎ端切一个五肽而被激活。具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域，以氢键同胰脂酶结合，同时以疏水键同脂肪结合，使酶锚于微团的水油界面上，并可防止胰脂酶在水油界面的变性，因而能增加胰脂酶活性。胰酯酶水微团辅酯酶胆汁酸盐油脂肪－辅脂酶功能胆汁酸盐的作用胆汁酸盐是一种较强的乳化剂，能降低油和水相之间的界面张力，使疏水的脂质分散成乳化颗粒。脂类消化过程中产生的脂肪酸、甘油一酯、溶血磷酯等消化产物都有较大的极性，能从乳胶体的脂相扩散到胆汁酸盐微团中去，并能形成更小的微团（micelle），有利于脂肪消化产物的吸收，也有利于残余脂肪进一步水解。胆汁酸盐过多时，可包裹脂肪微粒而阻止胰脂酶作用，抑制其活性。二脂肪的吸收短链、中链脂肪酸（10C）的甘油三酯，容易被酶完全水解，故多以脂肪酸和甘油的形式被吸收，并且吸收后通过肝门脉入血循环。长链脂肪酸及其甘油酯吸收入肠粘膜后，在光面内质网转酰酶催化下，大部分重新合成甘油三酯，此过程称为甘油一酯通路(monoglyceridepathway)。脂类消化过程中产生的脂肪酸、甘油－酯、溶血磷脂等消化产物与胆汁酸盐共同形成更微细的混合微团(mixedmicelles)。这种微团体积很小，极性更大，可溶于水，能通过盖在小肠绒毛表面的稳定水层，使脂类消化产物进入黏膜细胞而被吸收。脂类的吸收甘油一酯途径小肠黏膜细胞CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3甘油一酯转酰基酶CoA~SHRCO~SCoARCOOH脂酰CoA合成酶甘油二酯转酰基酶CoA~SH甘油一酯甘油二酯甘油三酯甘油三酯的消化与吸收：1．长链脂肪酸乳化甘油一酯吸收入黏膜细胞甘油三酯＋2脂肪酸甘油三酯胰脂酶2ATP磷脂、胆固醇乳糜微粒淋巴血循环2．短及中等长度脂肪酸乳化短及中等长度链脂肪酸吸收甘油三酯胰脂酶＋甘油门静脉血循环第三节甘油三酯的分解代谢CatabolismofTriglyceride食物脂肪（外源）CM合成脂肪（内源）肝脂肪载脂蛋白磷脂胆固醇VLDL脂肪细胞合成.储存动员脂肪动员FFA甘油心肝肾脂肪代谢概况甘油三酯的分解代谢脂肪的动员甘油的代谢脂肪酸的ß－氧化酮体的生成及利用肾上腺素高血糖素受体腺苷环化酶蛋白激酶甘油三酯脂肪酸＋甘油二酯脂肪酸＋甘油一酯脂肪酸＋甘油激素敏感甘油三酯脂肪酶b激素敏感甘油三酯脂肪酶a甘油一脂脂肪酶甘油脂肪酸ATPcAMPATPADP磷酸酶p一、脂肪动员甘油二脂脂肪酶二、甘油的再利用肝肾等组织含有甘油激酶，能利用游离甘油，使之磷酸化生成α一磷酸甘油。肝外组织脂肪分介产生的甘油，由于脂肪细胞缺乏甘油激酶而不能被再利用。肝、肾甘油激酶ATPADPCHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOHCHOH游离甘油甘油α－磷酸甘油三、脂肪酸的ß－氧化脂肪酸的活化脂肪酰基的转运脂肪酸的β-氧化脂肪酰基在线粒体上的转运酶I-肉碱脂酰转移酶I酶Ⅱ-肉碱脂酰转移酶Ⅱ脂肪酸ß氧化活化：消耗2个高能磷酸键软脂酸β氧化：7轮循环产物：8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2脂酸氧化的能量生成能量计算：生成ATP8×10+7×2.5+7×1.5=108净生成ATP108–2=106不饱和脂肪酸的氧化部位：线粒体。饱和脂肪酸-氧化过程中产生烯脂酰CoA是反式的，而天然不饱和脂肪酸中的双键均为顺式。所需酶类：除脂肪酸-氧化酶外，还有3顺-2反烯酰CoA异构酶，D（-）-羟脂酰CoA表构酶。过氧化酶体脂肪酸氧化极长链脂肪酸（C20,C22)可在过氧化酶体中氧化成较短链脂肪酸。其生理功能主要使二十碳，二十二碳脂肪酸先氧化为较短链脂肪酸，以便进入线粒体内分解氧化。四、酮体的生成及利用酮体包括：乙酰乙酸-羟丁酸丙酮酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物（一）酮体的生成肝脏是生成酮体的器官，但肝脏不能利用酮体，因其缺少利用酮体的酶。脂肪酸β-氧化2CH3COSCoA乙酰乙酰CoA硫解酶CoASHCH3COCH2COSCoA乙酰乙酰CoAHMGCoACH3COSCoA合成酶CoASHOHHOOCCH2-C-CH2COSCoACH3羟甲基戊二酸单酰CoA（HMGCoA）HMGCoA裂解酶CH3COSCoACH3COCH2COOH乙酰乙酸β-羟丁酸脱氢酶NADH+H+NAD+CO2CH3CHOHCH2COOHCH3COCH3D(-)β-羟丁酸丙酮酮体的生成HMGCoA是合成胆固醇及酮体的重要中间产物HMGCoA体细胞胞液内质网甲羟戊酸HMGCoA还原酶胆固醇HMGCoA裂解酶酮体肝脏线粒体-羟丁酸乙酰乙酸脱氢丙酮乙酰乙酸羧化（二）酮体的利用-羟丁酸和丙酮先转化为乙酰乙酸另外，丙酮可转化为丙酮酸，进而生成葡萄糖，这是此是脂肪酸到糖的唯一途径．酮体的利用肝外许多组织利用酮体1.琥珀酰CoA转硫酶:乙酰乙酸+琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA+琥珀酸2.乙酰乙酰CoA硫激酶:乙酰乙酸+ATP+HSCoA乙酰乙酰CoA+ADP3.乙酰乙酰CoA硫解酶:乙酰乙酰CoA+HSCoA2乙酰CoA（三）酮体生成的生理意义生理条件下，酮体因其能通过血脑屏障及肌肉毛细管壁，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。饥饿，高脂低糖饮食，糖尿病易引起酮症酸中毒。脂肪酸-氧化及酮体的生成的调节1.饮食状况及激素的影响饱食后，胰岛素分泌增多，脂肪组织的脂解受抑制，脂肪酸-氧化及酮体的生成均下降。饥饿时，胰高血糖素等分泌增加，脂解作用增加，肝摄取FFA增多，脂肪酸-氧化及酮体的生成加强。2.肝内调节FFA肝细胞甘油三酯磷脂胞液-氧化酮体生成线粒体饱食，肝糖原丰富FFATG.PL饥饿或糖供应不足：-氧化及酮体的生成加强3.丙二酰CoA的影响乙酰CoA丙二酰CoA乙酰CoA羧化酶+柠檬酸脂酰CoA进线粒体脂酰肉碱转移酶I-第四节甘油三酯的合成代谢AnabolismofTriglyceride（一）合成部位肝、脂肪组织、小肠是合成内源甘油三酯的主要场所。（二）合成原料（三）合成过程甘油一酯途径小肠黏膜细胞甘油二酯途径肝、脂肪细胞甘油三酯的合成代谢甘油一酯途径小肠黏膜细胞CH2OHR2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OHCH2OCOR1R2CO-O-CHCH2OCOR3甘油一酯转酰基酶CoA~SHRCO~SCoARCOOH脂酰CoA合成酶甘油二酯转酰基酶CoA~SH甘油一酯甘油二酯甘油三酯脂肪的合成甘油二酯途径是肝细胞及脂肪细胞合成甘油三酯的主要途径。葡萄糖经糖酵解途径生成3-磷酸甘油，在脂酰CoA转移酶的作用下，依次加上2分子脂酰CoA生成磷脂酸。磷脂酸在磷酸酶的作用下，水解脱去磷酸生成1，2-甘油二酯，然后在脂酰CoA转移酶的催化下，再加上1分子脂酰基生成甘油三酯。甘油三酯的合成代谢磷酸甘油的合成软脂酸的生物合成甘油三酯的合成一、磷酸甘油的合成磷酸甘油可由糖代谢中间产物磷酸二羟丙酮还原而成，也可在肝中由甘油磷酸化而来。二、软脂酸的生物合成合成部位肝肾脑肺乳腺脂肪组织细胞定位胞液合成原料乙酰CoAATPNADPHHCO3-Mn2+限速酶乙酰CoA羧化酶辅基：生物素合成部位肝肾脑肺乳腺脂肪组织细胞定位胞液合成原料乙酰CoAATPNADPHHCO3-Mn2+限速酶乙酰CoA羧化酶辅基：生物素胞液葡萄糖丙酮酸苹果酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸丙酮酸线粒体线粒体内膜乙酰CoACO2H2OCoAATPCoAADP＋Pi+乙酰CoANADH+H+NAD+NADP+CO2+NADPH+H+柠檬酸－丙酮酸循环（脂肪酸合成原料乙酰CoA的转运）合成丙二酸单酰CoACH3CO~SCoA+HCO3-+ATP乙酰CoA羧化酶Mn2+、生物素HOOC-CH2CO~SCoA+ADP+Pi丙二酸单酰CoA关键酶乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，可被长链脂酰CoA抑制,被柠檬酸激活．在脂肪酸的合成过程中，原料乙酰CoA要羧化转变为丙二酸单酰CoA．脂肪酸合成酶软脂酸的合成过程需要重复的加成过程。大肠埃希菌中,此种加成过程是由7种酶蛋白聚合在一起构成的多酶体系催化的。高等动物中是一个多功能酶的二聚体,由一个基因所编码。二聚体首尾相连,二聚体解聚则活性丧失。①乙酰CoA-ACP酰基转移酶②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶③β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶)④β-酮脂酰-ACP还原酶⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶⑥烯脂酰-ACP还原酶软脂酸的生物合成乙酰CoA＋7丙二酸单酰CoA＋14NADPH＋14H+＋H2O软脂酸＋14NADP+＋7CO2＋7H2O＋8CoASH脂肪酸合成酶系（7次循环）软脂酸（16C）合成的总反应式：软脂酸（16C）合成的总反应式脂肪酸碳链的加长部位：肝细胞的内质网