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脂类代谢 主讲：贾彩云 讲师 河南大学医学院 生物化学与分子生物学教研室

脂类代谢 主讲：贾彩云 讲师 河南大学医学院 生物化学与分子生物学教研室. 脂 类 概 述. 定义. 脂类 (lipid ) 是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的一大类物质的总称，包括 脂肪 和 类脂 。. 脂肪 (fat) ： 三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG) 也称为 甘油三酯 (triglyceride, TG). 分类.

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脂类代谢 主讲：贾彩云 讲师 河南大学医学院 生物化学与分子生物学教研室

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Presentation Transcript

  1. 脂类代谢 主讲：贾彩云 讲师 河南大学医学院 生物化学与分子生物学教研室

  2. 脂 类 概 述 定义 脂类(lipid)是生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的一大类物质的总称，包括脂肪和类脂。 脂肪 (fat)：三脂酰甘油 (triacylglycerols,TAG)也称为甘油三酯 (triglyceride, TG) 分类 类脂(lipoid)： 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE)磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂(glycolipides)

  3. TG结构 HO OC(CH2)nCH3 CH2O OCH CH2O H H3C (CH2)nCO OH H H HO OC(CH2)nCH3 MG monoglyceride DG diglyceride TG Triglyceride 返回

  4. 甘油 甘油三脂 甘油磷脂 X=胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。

  5. 脂肪酸 (fatty acids) • 简称脂酸,包括饱和脂酸(saturated fatty acid) 和不饱和脂酸(unsaturated fatty acid)。 • 后者中 ，多不饱和脂酸，机体自身不能合成，必须由食物提供，是动物不可缺少的营养素，故称为营养必需脂酸(essential fatty acid)，包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。

  6. 脂类的分类、含量、分布及生理功能

  7. 第一节 不饱和脂酸的分类及命名

  8. 一、脂酸的系统命名遵循有机酸命名的原则 • 系统命名法 标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。 • △编码体系 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。 • ω或n编码体系 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。

  9. 表5-1　常见的脂酸

  10. 二、脂酸根据其碳链长度分类 （一）脂酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂酸 • 碳链长度≤10的脂酸称为短链脂酸 • 将碳链长度≥20的脂酸称为长链脂酸

  11. （二）是否存在双键分类 • 饱和脂酸：不含双键 饱和脂酸以乙酸(CH3-COOH)为基本结构，不同的饱和脂酸的差别在于这两基团间亚甲基(-CH2-)的数目不同。 2.不饱和脂酸：含有一个或一个以上双键 • 单不饱和脂酸(monounsaturated fatty acid) • 多不饱和脂酸(polyunsaturated fatty acid）

  12. 表5-1　常见的脂酸

  13. 哺乳动物不饱和脂酸按ω(或n)编码体系分类

  14. 不饱和脂酸的双键位置不同分属于w-3、w-6、w-7和w-9簇不饱和脂酸的双键位置不同分属于w-3、w-6、w-7和w-9簇 同簇的不饱和脂酸可由其母体代谢产生，如花生四烯酸可由-6簇母体亚油酸产生。但-3、-6和-9簇多不饱和脂酸在体内彼此不能相互转化。动物只能合成ω-9及ω-7系的多不饱和脂酸，不能合成ω-6及ω-3系多不饱和脂酸。

  15. 第 二节 脂类在体内的消化和吸收

  16. 脂类的消化 • 条件 • ①乳化剂（胆汁酸盐）的乳化作用； • ② 胰脂酶的催化作用 • 部 位 • 主要在小肠上段

  17. 胆盐在脂肪消化中的乳化作用

  18. 辅脂酶 • 辅脂酶不具脂肪酶的活性，但它具有与脂肪及胰脂酶结合的结构域。 • 它与胰脂酶结合是通过氢键进行的 • 它与脂肪通过疏水键进行结合。

  19. 微团 (micelles) 产 物 食物中的脂类 乳化 消化酶 胰脂酶 辅脂酶  磷脂酶A2 胆固醇酯酶 消化过程及相应的酶 甘油三酯 2-甘油一酯 + 2 FFA 磷 脂 溶血磷脂 + FFA 胆固醇酯 胆固醇 + FFA

  20. PLA2 甘油磷脂的降解 磷脂酶 (phospholipase) 溶血磷脂1 返回

  21. 乳化 吸收 肠粘膜 细胞 中链及短链脂酸构成的TG (6-10C)(2-4C) 脂肪酶 甘油 + FFA 门静脉 血循环 脂类的吸收 部 位 十二指肠下段及空肠上段 方式

  22. 载脂蛋白(apo) B48、C、AⅠ、AⅣ TG、CE、PL + 血循环 淋巴管 乳糜微粒(chylomicron, CM) 肠粘膜细胞（酯化成TG） 长链脂酸及2-甘油一酯 肠粘膜细胞（酯化成CE） 胆固醇及游离脂酸 肠粘膜细胞（酯化成PL） 溶血磷脂及游离脂酸

  23. 脂酰CoA合成酶 CoA + RCOOH RCOCoA ATP AMP PPi 酯酰CoA 转移酶 酯酰CoA 转移酶 R2COCoA CoA R3COCoA CoA • 甘油一酯途径

  24. 第三节 脂 肪 的 代 谢 返回

  25. 脂肪是储能和供能的主要物质 脂肪组织储存脂肪, 约占体重10～20% . 合理饮食 脂肪氧化供能占 15～25% 空腹 脂肪氧化供能占 50% 以上 禁食1～3天 脂肪氧化供能占 85% 饱食、少动 脂肪堆积，发胖 返回

  26. 本节主要内容： 甘油三酯的分解 • 甘油命运 • 脂酸的命运 • 酮体的生成和利用 • 脂酸和甘油三酯的合成

  27. 一、TG 的水解 • 三种脂肪酶参与：甘油三酯脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、甘油一酯脂肪

  28. 脂肪的动员 • 定义 • 储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。 条件 饥饿、交感神经兴奋

  29. 机理： cAMP-蛋白激酶系统（胞液） • 关键酶 • 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 • (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) • 脂解激素 促进脂肪动员的激素：如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH 、 TSH等。 • 对抗脂解激素因子 抑制脂肪动员：如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。

  30. + + + 甘油二酯脂肪酶 FFA FFA 甘油一酯脂肪酶 FFA 脂肪动员过程 ATP 脂解激素-受体 G蛋白 AC HSLa(无活性) cAMP PKA HSLb(有活性) 甘油一酯 甘油二酯 （DG） TG 甘 油 • HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶

  31. 二、 甘油的氧化分解 糖异生 （磷酸酶） （还原） 肝、肾、肠等组织 酵解或有氧氧化 （糖、脂代谢联系点之一）

  32. 三、脂肪酸的氧化 （一） 饱和偶数碳原子脂肪酸的氧化分解 （ β-氧化） （二） 不饱和脂肪酸的氧化 （三） 奇数碳原子脂肪酸的氧化

  33. （一）饱和偶碳脂肪酸的β-氧化作用

  34. 给予的化合物： （奇数碳苯脂酸） （偶数碳苯脂酸） 尿排出物：

  35. Knoop由上述实验推论，脂肪酸的氧化是从羧基端的β-碳原子开始，每次分解出一个二碳片段。至1954年，β-氧化过程已基本搞清。后来通过同位素标记实验证实。脂肪酸的氧化过程包括以下几个步骤：Knoop由上述实验推论，脂肪酸的氧化是从羧基端的β-碳原子开始，每次分解出一个二碳片段。至1954年，β-氧化过程已基本搞清。后来通过同位素标记实验证实。脂肪酸的氧化过程包括以下几个步骤： 1、脂肪酸的活化 2、脂酰辅酶A转运入线粒体 3、脂肪酸β-氧化过程：在线粒体基质中进行的4个循环步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解。

  36. + CoA-SH 脂酰CoA合成酶 ATP AMP PPi • 脂肪酸的活化 • —— 脂酰 CoA 的生成（胞液） • 耗能：2 个高能 P 键 • 脂酰CoA合成酶: 存在于内质网及线粒体外膜上 (acyl-CoA synthetase)

  37. 2、脂酰辅酶A转运入线粒体 • 脂肪酸的β－氧化作用是在肝脏及其他组织的线粒体中进行的。 • 中、短碳链脂肪酸可以直接穿过线粒体膜进入线粒体内膜。 • 最近发现肉碱（carnitine）促进长链脂肪酸在线粒体内的氧化。

  38. ● 肉碱 肉碱脂酰CoA转移酶Ⅰ （脂酰肉碱） 酯键

  39. 脂酰肉碱通过线粒体内膜上的移位酶穿过内膜，脂酰基与线粒体基质中的辅酶A结合，重新产生脂酰辅酶A，释放肉碱。脂酰肉碱通过线粒体内膜上的移位酶穿过内膜，脂酰基与线粒体基质中的辅酶A结合，重新产生脂酰辅酶A，释放肉碱。 限速酶 肉碱脂酰CoA转移酶Ⅰ 线粒体内膜 肉碱脂酰转移酶Ⅱ 转运过程是脂肪酸β-氧化的限速步骤。

  40. 长链脂酰CoA进入线粒体 关键酶

  41. FAD FADH2 脂酰CoA 脱氢酶 反⊿2-烯酰CoA H2O ⊿2--烯脂酰CoA 水化酶 NAD+ L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 NADH+H+ β酮脂酰CoA 硫解酶 CoA-SH 3.脂肪酸的β氧化 脂酰CoA 脱氢 加水 L(+)-β羟脂酰CoA 再脱氢 β酮脂酰CoA 硫解 脂酰CoA+乙酰CoA 目 录

  42. 1.5ATP 脂酰CoA 脱氢酶 FAD FADH2 AMP PPi H2O 呼吸链 脂酰CoA 合成酶 ATP CoASH H2O 2 ⊿--烯酰CoA 水化酶 2.5ATP L(+)-β羟脂酰 CoA脱氢酶 H2O NAD+ 呼吸链 NADH+H+ CoA-SH β酮脂酰CoA 硫解酶 TCA 肉碱转运载体 线粒体膜 酮体

  43. 脂肪酸β-氧化的反应特点与总结 （1）4个步骤都是可逆反应，但由于硫解作用是高度放能反应（ΔG =－28.03千焦耳/焦尔），整个反应平衡点偏向于裂解方向，难以进行逆向反应。 （2）4个酶作用各有特点 脂酰辅酶A脱氢酶； 烯脂酰辅酶A水化酶； β-羟脂酰辅酶A脱氢酶； 酮脂酰硫解酶 专一性强，只能催化Δ2 反式不饱和脂酰辅酶A水化产生 L-(+)-β-羟脂酰辅酶A；Δ2顺式不饱和脂酰辅酶A水化产生D-(-)-β-羟脂酰辅酶A 具有反应性强的-SH

  44. （3）β-氧化的能量储存 一轮β－氧化循环可产生 1 FADH2 1.5 ATP 1 NADH 2.5 ATP 共140 ATP 1 乙酰辅酶A TCA 10ATP 以软脂酸（16C）为例计算β-氧化的能量储存（净生成ATP数）: （A）软脂酸活化 软脂酰辅酶A； - 2 ATP （B）7 次β-氧化循环7 FADH2 1.5×7 = 10.5 ATP 7 NADH 2.5×7 = 17.5 ATP 8 乙酰辅酶A 8×10= 80 ATP 净生成：106 ATP 1分子软脂酸体外燃烧，释放标准自由能：ΔG = －2340千卡 有效利能率；7.3×106 = 788千卡， 788 / 2340×100% = 33% 总反应式：

  45. 软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较

  46. （二）不饱和脂肪酸的氧化

  47. Δ3 顺式烯脂酰辅酶A Δ2 反式烯脂酰辅酶A 烯脂酰辅酶A水化酶 β-氧化

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