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第 十 章

第 十 章. 脂 类 代 谢. Metabolism of Lipids. 第一节 概 述. 一、脂类的一般概念. 脂类 ( 脂质 ) ： 体内一大类重要有机化合物，这些物质之间的化学组成与结构有很大差别，但它们都具有不溶于水而溶于有机溶剂（乙醚，氯仿，苯等）的共同特征。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。. 分 类. 简单脂质： 醇与脂肪酸所成酯 甘油三酯 ( 脂肪 ) 、甘油二酯、甘油单酯和蜡等 复合脂质： 醇 + 脂肪酸 + 其他物质 磷脂 (phospholipid, PL)

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第 十 章

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Presentation Transcript

  1. 第 十 章 脂 类 代 谢 Metabolism of Lipids

  2. 第一节概 述

  3. 一、脂类的一般概念 脂类( 脂质 ) ：体内一大类重要有机化合物，这些物质之间的化学组成与结构有很大差别，但它们都具有不溶于水而溶于有机溶剂（乙醚，氯仿，苯等）的共同特征。其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。

  4. 分 类 简单脂质：醇与脂肪酸所成酯 甘油三酯(脂肪)、甘油二酯、甘油单酯和蜡等 复合脂质：醇+脂肪酸+其他物质 磷脂 (phospholipid, PL) 鞘脂 (sphingolipids) 异戊二烯类脂质：萜类、类固醇及其衍生物 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 衍生脂类：脂溶性维生素A、D、E、K

  5. 脂类物质的基本构成 甘油 (Glycerol) 甘油三酯 (Triglyceride）

  6. 甘油磷脂(phosphoglycerides) X = 胆碱、水、乙醇胺、 丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等

  7. 鞘脂(sphingolipids) 含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。 X----磷脂胆碱 、 磷脂乙醇胺 单糖或寡糖

  8. 胆固醇(Cholesterol)

  9. 可皂化脂类： 一类能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的称为可皂化脂类。 不可皂化脂类： 不能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的称为不可皂化脂类。主要有不含脂肪酸的萜类和固醇类。

  10. 脂类的分类、含量、分布及生理功能

  11. 生物氧化1g葡萄糖→17KJ能量 • 生物氧化1g蛋白质→17KJ能量 • 生物氧化1g脂肪→39KJ能量 • 由于脂肪分子中的绝大部分碳原子和葡萄糖相比，都处于较低的氧化状态，因此脂肪氧化代谢产生的能量按同等干重计算比糖类或蛋白质要高出2倍以上。

  12. 结构决定了脂类在溶剂中的溶解度，即不溶于水而易溶于非极性有机溶剂。但磷脂的结构中含有少量如羟基、氨基或磷酸等亲水基团，在体内微环境中，这些磷脂可带电荷，使其具有微弱的亲水性。磷脂的这种特性是其作为生物膜基本成分的基础。结构决定了脂类在溶剂中的溶解度，即不溶于水而易溶于非极性有机溶剂。但磷脂的结构中含有少量如羟基、氨基或磷酸等亲水基团，在体内微环境中，这些磷脂可带电荷，使其具有微弱的亲水性。磷脂的这种特性是其作为生物膜基本成分的基础。

  13. 脂肪酸（fatty acid） • 代谢燃料；脂质构件 • 长烃链尾+羧基头， R-COOH • 烃链多为线形 • 碳原子数多为偶数(4-26，以10-20居多) • 依烃链中是否含双键分为：饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸

  14. 脂肪酸对生物体的四种重要功能 • 脂肪酸是磷脂和糖脂的组成单元，这些分子又是生物膜的组成成分。 • 脂肪酸以共价键与糖蛋白的蛋白质部分相接，经过修饰的这个糖蛋白在脂肪酸残基的引导下指向膜的靶标位置。 • 脂肪酸是燃料分子，它们以三脂酰甘油形式贮存起来。 • 脂肪酸的某些衍生物担当着激素及胞内信使的职能。

  15. 几种常见脂肪酸的结构 软脂酸C16 硬脂酸C18 油酸C18 亚油酸C18 α-亚麻酸C18 花生四烯酸C20

  16. 许多动植物性食物含脂肪和类脂 人体内脂类的来源： 自身合成 利用小分子有机化合物合成，如甘油三酯、磷脂等。多为饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸。 食物供给包括各种脂肪酸，其中一些不饱和脂肪酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。

  17. 常见的脂肪酸 • 必需脂肪酸：机体必需但自身又不能合成或合成量不足，必须从植物油中摄取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。

  18. 一些常见食物的脂肪和胆固醇含量 *以100 g食物计算

  19. 脂肪酸的系统命名 脂肪酸系统命名遵循有机酸命名的原则，将包括羧基碳原子在内的最长直链碳链作为主链，依其碳原子数称为某烷酸，并从羧基碳原子开始编号；若碳链中含有双键，从羧基端编号，称为某碳烯酸，并将双键位置写在其前面。

  20. 不饱和脂酸命名 系统命名法 标示脂肪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 油酸：18:1Δ9, 亚油酸: 18:2 Δ9,12 油酸含18个碳原子，在第9-10位间有一个双键，被称为9-十八碳单烯酸，写成18:1(9)或18:1Δ9。

  21. 亚麻酸为18碳3烯多不饱和脂酸，其双键位置按碳原子编号分别为9、12和15；按字母编号分别为ω-3、ω-6和ω-9。根据碳原子编号命名为9,12,15-十八碳三烯酸，写成18:3(9,12,15)或18:3Δ9,12,15；根据第一个双键所处的位置可将多不饱和脂肪酸分为四个系列,即ω-3,ω-6,ω-7和ω-9系列。按字母编号归类于ω-3不饱和脂酸，写成18:3ω-3 。 ω编码体系 从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序 油酸（18:1,ω-9），亚油酸（18:2,ω-6,9）

  22. 脂肪酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂肪酸脂肪酸根据其碳链长度分为短链、中链和长链脂肪酸 短链脂酸：碳链长度小于或等于10的脂酸 如：癸酸(碳链长度为10) 中链脂酸：碳链长度介于10和20之间的脂酸 如：油酸(碳链长度为18) 长链脂酸：碳链长度大于或等于20的脂酸 如：DHA（二十二碳六烯酸，碳链长度为22)

  23. 第 二 节 脂类的消化与吸收Digestion and Absorption of Lipid

  24. 二、脂肪的消化与吸收 脂肪的消化 条件 ① 乳化剂（胆汁酸盐)的乳化作用---降低油水间表面张力 ② 酶的催化作用 部 位 主要在小肠上段 胰脂酶 甘油三酯 （TG） 2-甘油一酯 + 2 脂肪酸

  25. 脂肪的吸收 部 位十二指肠下段及空肠上段 方式 乳化 吸收 肠粘膜 细胞 中链及短链脂酸构成的TG 脂肪酶 甘油 + 脂肪酸 门静脉 血循环

  26. H H 肠粘膜细胞（酯化成TG） 长链脂酸及2-甘油一酯 + 载脂蛋白(apo) 血循环 淋巴管 乳糜微粒(chylomicron, CM)

  27. 胰 脂 酶 甘油二酯 甘油二酯 2-甘油一酯 胃 十二指肠 胰腺 大肠 小肠 胰管 胰液进入 十二指肠 小肠上 皮细胞 2脂肪酸 2CoA 脂酰CoA 甘油一酯 甘油三酯 蛋白质 乳糜微粒 淋巴管 乳糜微粒

  28. 第 三 节 脂肪的分解代谢 Catabolism of Fat

  29. 一、体内甘油三酯的分解 脂肪动员： 储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪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。 脂肪细胞的扫描电子显微镜照片

  30. 水解酶 • 脂肪酶 甘油二酯脂肪酶 甘油单酯脂肪酶 • 关键酶：脂肪酶——激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) • 促脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素 抗脂解激素：胰岛素

  31. + + + 甘油二酯脂肪酶 脂肪酸 脂肪酸 甘油单酯脂肪酶 脂肪酸 ATP 脂肪动员过程 脂解激素-膜受体 G蛋白 AC HSLa(无活性) cAMP PKA HSLb(有活性) 甘油二酯 （DG） TG 2-甘油单酯 AC -----腺苷酸还化酶 甘 油 • HSL-----激素敏感性脂肪酶

  32. 激素对激素敏感性脂肪酶作用的机制 • 当禁食、饥饿或交感神经兴奋时，肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等分泌增加，作用于脂肪细胞膜表面受体，激活腺苷酸环化酶，促进cAMP合成，激活依赖cAMP的蛋白激酶，使脑液内甘油三酯脂肪酶（HSL）磷酸化而活化。后者使甘油三酯水解成甘油二酯及脂酸。

  33. 二、甘油的代谢 代谢部位：肝脏、肾脏、肠等组织 • 糖代谢与脂代谢通过磷酸二羟丙酮联系起来。 • 动物的脂肪细胞中无甘油激酶，则甘油需要经血液运到肝细胞中进行氧化分解。

  34. 脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。脂肪酸在血中由清蛋白运输。主要由心、肝、骨骼肌等摄取利用。

  35. 三、脂肪酸的分解代谢 • 脂肪酸的运转 组织间的转运:血浆载脂蛋白(血浆清蛋白) 进入线粒体的转运: 脂肪酸活化 脂酰CoA进入线粒体 （10个碳原子以下可容易地渗透通过线粒体内膜；但是更长链的需要一个特殊的运送机制）

  36. RCO~SCoA RCOOH + CoA—SH 脂酰CoA 脂肪酸 脂酰CoA合成酶 H2O Mg2+ 2Pi ATP AMP+PPi (1) 脂肪酸的活化——脂酰 CoA 的生成（胞液） 位于内质网和线粒体外膜的脂酰CoA合成酶催化脂肪酸与CoA-SH生成活化的脂酰CoA。

  37. (2) 脂酰CoA进入线粒体 脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。 肉碱酰基转移酶II 肉碱 脂酰肉碱 肉碱酰基转移酶I 限速酶 移位酶

  38. 2. 饱和脂肪酸的β-氧化 β-氧化 首先于脂肪酸β-碳发生的氧化反应。脂酰 CoA，经脱氢、加水、再脱氢、硫解，形成 少2个碳的脂酰CoA和1分子乙酰CoA。 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。 亚细胞：线粒体

  39. (1)β-氧化的发现 • Franz Knoop, 1904 马尿酸 苯乙尿酸

  40. β α 脂酰CoA FAD FADH2 脱氢 脂酰CoA脱氢酶 β α ⊿2-反烯脂酰CoA H2O 加水 烯脂酰CoA水化酶 β L-β-羟脂酰CoA α NAD+ NADH+H+ 再脱氢 L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 α β L-β-酮脂酰CoA CoA-SH β-酮脂酰CoA硫解酶 硫解 + 脂酰CoA+乙酰CoA β α （2）β氧化的步骤

  41. β α FAD FADH2 2.5ATP 1.5ATP AMP PPi 脂酰CoA脱氢酶 肉碱转运载体 H2O H2O 呼吸链 呼吸链 β α 脂酰CoA 合成酶 ATP CoASH H2O 烯脂酰CoA水化酶 β α NAD+ NADH+H+ L-β-羟脂酰CoA脱氢酶 α β 线粒体膜 CoA-SH TCA β-酮脂酰CoA硫解酶 + β α (3)β-氧化过程中的能量变化

  42. 脂酸氧化的能量生成—— 以16碳软脂酸的氧化为例 活 化：消耗2个高能磷酸键 β-氧 化：每轮循环四个重复步骤：脱氢、 水化、再脱氢、硫解 产物：1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2

  43. 7 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2 能量计算： 生成ATP 8×10 + 7×2.5 + 7×1.5 = 108 净生成ATP 108 – 2 = 106 10×n/2+(2.5+1.5) ×(n/2-1) -2=7n-6

  44. 脂肪酸β-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。脂肪酸β-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氢体，它们必须分别进入三羧酸循环和氧化磷酸化才能生成ATP。

  45. (4)奇数碳脂肪酸的氧化 5’-脱氧腺苷钴胺素（Vb12）作为甲基丙二酰辅酶A变位酶的辅酶。 TCA

  46. 脂肪酸β-氧化的特点： ① β-氧化过程在线粒体基质内进行； ② β-氧化为一循环反应过程，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。

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