脂质代谢课件

1第七章脂质代谢MetabolismofLipids教师：马利伟[e-mail]2学习“物质代谢”的关键点基本反应途径关键步骤、关键酶反应部位（组织、细胞定位）代谢调节（关键酶的调节）能量的变化重要生理功能和意义各类物质代谢途径的相互联系和调节代谢异常与疾病的关系4本章重要概念必需脂肪酸essentialfattyacid脂肪动员fatmobilization脂肪酸的-氧化oxidationoffattyacid酮体ketonebody柠檬酸-丙酮酸循环citratepyruvatecycle血浆脂蛋白plasmalipoprotein载脂蛋白apolipoprotein5本章重点内容脂肪动员：限速酶脂酸的-氧化：氧化部位、限速酶、生成ATP数；酮体：组成成分、酮体生成的限速酶、生成部位、意义；脂酸的合成：合成部位、原料、限速酶；甘油磷脂代谢：种类、合成途径；胆固醇代谢：合成部位、原料、限速酶、转化；血浆脂蛋白：分类、代谢。6脂质的种类脂肪[fat]脂质[lipid]类脂[lipoid](不溶于水、易溶于有机溶剂)[triglyceride,TG]磷脂，糖脂，胆固醇，胆固醇酯（甘油三酯）7甘油三酯CH2CHCH2OHOHOH甘油CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3glyceroltriglyceride8脂肪酸fattyacid通常含偶数碳原子12~24碳16碳和18碳脂肪酸含量最多碳原子计数：双键位置：H2H2CH3-CC-(CH2)n-COO-HH-3双键CH3-(CH2)n-COOH9顺：碳原子9和10之间有一个顺式双键CH3-(CH2)n-CH2-CH2-COO-3129Eicosapentaenoicacid(EPA)20:5(△5,8,11,14,17)omega-3fattyacid二十碳五烯酸10硬脂酸（18C）软脂酸（16C）油酸（18:1）亚油酸（18:2）必需脂肪酸（essentialfattyacid）：人体必需但自身不能合成或合成不足，必须依赖食物供给的脂肪酸。亚油酸CH3(CH2)4(CH=CHCH2)2(CH2)6COOH(18:2)亚麻酸CH3CH2(CH=CHCH2)3(CH2)6COOH(18:3)花生四烯酸CH3(CH2)4(CH=CHCH2)4(CH2)2COOH(20:4)11中国膳食金字塔12反式脂肪酸植物油加氢可使其固化，但可产生反式脂肪酸。为增加货架期和产品稳定性而添加氢化油的产品中都可以发现反式脂肪酸。包括薄脆饼干、焙烤食品、谷类食品、面包、炸薯条、人造黄油等。从上世纪80年代末开始，人们逐渐认识到氢化植物油对健康的危害实际上比动物脂肪还要大，其所含的反式脂肪酸可增加心血管疾病的风险。Transfattyacids13TransFattyAcidsinSomeTypicalFastFoodsandSnacks14PhysiologicalRolesofLipidsDigestionandAbsorptionofLipidsMetabolismofTriacylglyceroles（√）MetabolismofPhospholipids（√）MetabolismofCholesterol（√）PlasmaLipidandPlasmaLipoproteinChapter8MetabolismofLipids15第一节脂质的生理功用PhysiologicalRolesofLipids一、储能、保温（脂肪）38kJ/g（糖：17kJ/g；蛋白质：17kJ/g）疏水性，利于储存每天氧化1-1.5g脂肪，维持体温和最低代谢北极熊冬眠：16二、机体的重要结构成分生物膜的重要成分：磷脂、胆固醇脂肪组织的主要成分脂肪三、参与信息传递及代谢调节类固醇激素（肾上腺皮质激素、性激素）（胆固醇）维生素D3（胆固醇）胆汁酸（胆固醇）前列腺素、血栓素、白三烯（花生四烯酸）17第二节脂质的消化和吸收一、消化（小肠上段）胆汁酸盐将脂类乳化成细小的微团，有利于脂肪酶消化甘油三酯＋2H2O胰脂肪酶2－甘油一酯＋2脂肪酸磷脂磷脂酶溶血磷脂＋脂肪酸胆固醇酯＋H2O胆固醇酯酶胆固醇＋脂肪酸胆汁酸盐18二、吸收（十二指肠下段、空肠上段）含中链（6～10C）、短链（2～4C）脂肪酸的甘油三酯胆汁酸盐乳化吸收入肠粘膜细胞脂肪酶（粘膜细胞内）脂肪酸、甘油通过门静脉进入血循环19含长链脂肪酸（12C～26C）的甘油三酯2－甘油一酯脂酰CoA转移酶（肠粘膜细胞）＋甘油三酯磷脂、胆固醇、载脂蛋白乳糜微粒（chylomicron，CM)经淋巴管入血循环长链脂肪酸消化道脂肪酶甘油一酯合成途径20食物中脂肪的消化、吸收及利用21第三节甘油三酯代谢分解代谢合成代谢MetabolismofTriglycerideCH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH322脂肪动员fatmobilization储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸及甘油并释放入血,以供其它组织氧化利用的过程。甘油三酯甘油二酯甘油一酯甘油甘油三酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶游离脂肪酸游离脂肪酸游离脂肪酸一、甘油三酯的分解代谢CatabolismofTriglyceride23限速酶：甘油三酯脂肪酶又叫激素敏感性脂肪酶脂解激素：促进其活性（肾上腺素、胰高血糖素）抗脂解激素：抑制其活性（胰岛素、前列腺素）甘油三酯甘油二酯甘油一酯甘油甘油三酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶游离脂肪酸游离脂肪酸游离脂肪酸hormone-sensitivelipase24肾上腺素胰高血糖素腺苷酸环化酶受体脂肪细胞膜蛋白激酶（无活性）蛋白激酶（有活性）甘油三酯脂肪酶甘油三酯脂肪酶（无活性）（有活性）甘油二酯甘油三酯甘油游离脂酸其它脂肪酶MobilizationoffatsHavearest125二、脂肪酸的氧化脂肪酸能充分氧化分解成CO2及H2O，并释放能量，是哺乳动物的主要能源物质。大多数组织（脑除外）均能氧化脂肪酸，肝、心肌、骨骼肌氧化能力最强。脂肪酸的氧化方式——β氧化OxidationofFattyAcidsβoxidation26CH3-(CH2)n-CH2-CH2-COOH312CH3-(CH2)n-2-CH2-CH2-COOHβoxidation27证明脂肪酸β氧化的实验1904,FranzKnoopCOOH喂犬奇数碳偶数碳苯甲酸苯乙酸（苯脂酸）苯乙酸苯甲酸检测尿液中的代谢产物28推测（假设）：脂肪酸氧化分解从β碳原子开始每氧化一次脱去两个碳原子脂肪酸链的β碳原子氧化为羧基-(CH2)n-CH2-CH2-COOH312-(CH2)n-2-CH2-CH2-COOH29活化：脂肪酸活化为脂酰-CoA转移：脂酰-CoA转移至线粒体内β氧化：生成乙酰CoA三羧酸循环：乙酰CoA彻底氧化脂肪酸的分解（一）脂肪酸活化为脂酰CoA（线粒体外）RCOOH+HS~CoA+ATPRCO~SCoA+AMP+PPiMg2+脂酰CoA合成酶脂肪酸脂酰CoAacyl-CoAsynthetase30RCOOH+HS~CoA+ATPRCO~SCoA+AMP+PPiMg2+脂酰CoA合成酶脂肪酸脂酰CoAacyl-CoAsynthetase2Pi线粒体外单向反应消耗2个高能磷酸键31肉碱：β-羟-γ-三甲基氨基丁酸carnitineCH3|CH3-N+-CH2-CH-CH2-COOH||CH3OH（二）脂酰CoA进入线粒体（脂肪酸氧化的限速步骤）脂酰CoA(C≥14)转运依赖：（1）肉碱（2）肉碱脂酰转移酶I（线粒体内膜外侧）（3）转位酶（4）肉碱脂酰转移酶II（线粒体内膜内侧）βγL-carnitineandweightloss?32线粒体外线粒体内膜线粒体内脂肪酸脂酰~SCoACoASH肉碱脂酰肉碱脂酰~SCoACoASH酶I酶II肉碱脂酰转移酶I(限速酶)肉碱脂酰转移酶II脂酰CoA+肉碱CoASH+脂酰肉碱活化转位酶酶II酶I33脂酰-CoA进入线粒体34（三）饱和脂肪酸的β-氧化脂酰CoA进入线粒体基质后，从脂酰基的β碳原子开始，经过脱氢、加水、再脱氢及硫解4步连续反应，脂酰基断裂产生1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA。（β碳被氧化为酰基)(1)脱氢脂酰CoA脱氢酶(2)加水烯酰CoA水合酶(3)再脱氢β-羟脂酰CoA脱氢酶(4)硫解β-酮脂酰CoA硫解酶脂酰CoA(少2C）β氧化乙酰CoATCAcycle酮体35RCH2-CH-CH2-CO~SCoA|OH线粒体基质RCH2-CH2-CH2-CO~SCoARCH2CH=CH-CO~SCoA脂酰CoA脱氢酶FADFADH2RCH2-C-CH2-CO~SCoA||Oβ-羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+H2O烯酰CoA水合酶β-酮脂酰CoA硫解酶CoASHRCH2-CO~SCoA+CH3-CO~SCoA继续β氧化脂酰CoA，-烯脂酰CoAβ-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoA脂酰CoA(少2C)乙酰CoA36脂肪酸的β氧化37软脂酸氧化的能量生成活化：-2ATP8乙酰CoA：10×8=80ATP106ATP7次β氧化7分子FADH21.5×7=10.5ATP7分子NADH+H+2.5×7=17.5ATP硬脂酸（18C）彻底氧化的能量计算？38NADH+H+（2.5×3ATP）FADH2（1.5ATP）1GTP（1ATP）10ATPTCACycle39氧化全过程分4个阶段（活化、转移、β-氧化、乙酰CoA经TCA循环氧化），终产物是CO2、H2O、ATPβ氧化反复进行，其产物是乙酰CoA和ATP转移阶段为限速步骤，肉碱脂酰转移酶I为限速酶。脂肪酸氧化小结（偶数C）40StagesoffattyacidoxidationStage1:Along-chainfattyacidisoxidizedtoyieldacetylresiduesintheformofacetyl-CoA.Thisprocessiscalledβoxidation.Stage2:TheacetylgroupsareoxidizedtoCO2viathecitricacidcycle.Stage3:Electronsderivedfromtheoxidationsofstages1and2passtoO2viathemitochondrialrespiratorychain,providingtheenergyforATPsynthesisbyoxidativephosphorylation.41脂肪酸的其他氧化方式（自学）不饱和脂肪酸的氧化构型转变（顺式变反式）奇数碳原子脂肪酸的氧化丙酰CoA→琥珀酰CoA→TCA过氧化酶体的氧化极长链脂肪酸（﹥22C）→短链脂肪酸42三、酮体的生成和利用酮体：是脂肪酸在肝内分解氧化时的正常中间产物肝内合成，肝外利用乙酰乙酸CH3-C-CH2-COOH30%|Oβ-羟丁酸CH3-CH-CH2-COOH70%|OH丙酮CH3-C-CH3少量|Oketonebodyacetoacetateβ-hydroxybutyrateacetone43（一）酮体的生成（肝线粒体）CH3-CO-CH2-CO~SCoA乙酰乙酰CoA硫解酶CoASH2CH3-CO~SCoACH3-CO~SCoAHMG-CoA合酶CoASHHOOC-CH2-C-CH3||OCH3|HOOC-CH2-C-CH2-CO~SCoA|OHHMG-CoA裂解酶CH3-CO~SCoAHOOC-CH2-CH-CH3|OHCH3-C-CH3||Oβ-羟丁酸脱氢酶NADH+H+NAD+CO2HMG-CoA合酶：限速酶乙酰乙酸羟甲基戊二酰CoA-羟丁酸丙酮44乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoA硫