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第 5 章

第 5 章. 脂类代谢. Metabolism of Lipid. 脂类概述. 定义 :. 脂肪和类脂总称为脂类 (lipids ) 。. 分类 :. 三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG) ， 也称为 甘油三酯 (triglyceride, TG). 脂肪 (fat). 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid). 类脂 (lipoid).

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第 5 章

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  1. 第5章 脂类代谢 Metabolism of Lipid

  2. 脂类概述 • 定义: 脂肪和类脂总称为脂类(lipids) 。 • 分类: 三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG)，也称为甘油三酯 (triglyceride, TG) 脂肪 (fat) 胆固醇 (cholesterol, CHOL) 胆固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid) 类脂(lipoid)

  3. 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。它们是前列腺素、血栓烷及白三烯等生理活性物质的前体。

  4. FA 甘油 FA 甘油 FA FA FA Pi X 胆固醇 FA • 脂类物质的基本构成： 甘油三酯 甘油磷脂 (phosphoglyceride) X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。 胆固醇酯

  5. 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。

  6. 鞘氨醇 鞘氨醇 FA FA Pi X 鞘氨醇 FA 糖 鞘 脂 鞘磷脂 鞘糖脂

  7. 脂类的分类、含量、分布及生理功能

  8. 第一节 不饱和脂酸的分类及命名 The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids

  9. 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。

  10. 哺乳动物不饱和脂酸按ω(或n)编码体系分类

  11. 二、脂酸主要根据其碳链长度和饱和度分类 （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

  12. （二）脂酸根据其碳链是否存在双键分为饱和脂酸和不饱和脂酸 • 饱和脂酸的碳链不含双键 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.不饱和脂酸的碳链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)

  13. 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。

  14. 表5-1　常见的脂酸

  15. 第二节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid

  16. 一、脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁酸盐参与一、脂类的消化发生在脂-水界面，且需胆汁酸盐参与 • 条件 • ①乳化剂（胆汁酸盐、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用； • ② 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作用

  18. 胰脂酶 辅脂酶 磷脂酶A2 胆固醇酯酶 • 消化脂类的酶 食物中的脂类 乳化 微团 (micelles) 消化酶 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

  19. 辅脂酶 辅脂酶是胰脂酶对脂肪消化不可缺少的蛋白质辅因子，分子量约10,000。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端切下一个五肽而被激活。辅脂酶本身不具脂肪酶的活性，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。

  20. 消化的产物 脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等以及中链脂酸(6C～10C)及短链脂酸(2C～4C)构成的的甘油三酯与胆汁酸盐，形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。

  21. 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 + FFA 门静脉 血循环 二、饮食脂肪在小肠被吸收 • 吸收部位 十二指肠下段及空肠上段。 • 吸收方式

  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. 甘油三酯的消化与吸收

  25. 第三节 甘油三酯的代谢Metabolism of Triglyceride

  26. 本节主要内容： • 甘油三酯是甘油的脂酸酯 • 甘油三酯的分解代谢 • 脂肪动员 • 甘油进入糖代谢 • 脂酸的β氧化 • 脂酸的其他氧化方式 • 酮体的生成和利用 • 脂酸的合成代谢 • 甘油三酯的合成代谢 • 多不饱和脂酸的重要衍生物

  27. 一、甘油三酯是甘油的脂酸酯 • 甘油三酯(triacylglycerol)是非极性、不溶于水的甘油脂酸三酯，基本结构为甘油的三个羟基分别被相同或不同的脂酸酯化。 • 含有同一种脂酸的甘油三酯称为简单甘油三酯； • (simple triacylglycerol);含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixed triacylglycerol)。

  28. 脂酸组成的种类决定甘油三酯的熔点，随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。脂酸组成的种类决定甘油三酯的熔点，随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。

  29. （一）甘油三酯是脂酸的主要储存形式 消化吸收和内源性合成的脂酸，以游离的形式存在较少，大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中而存在于体内。 （二）甘油三酯的主要作用是为机体提供能量 1. 甘油三酯是机体重要的能量来源 1g TG = 38kJ 2. 甘油三酯是机体的主要能量储存形式 男性：21%，女性：26％

  30. 二、甘油三酯的分解代谢主要是脂酸的氧化 （一）脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤 • 定义 • 脂肪动员(fat mobilization)是指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。

  31. 关键酶 • 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 • (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL) • 脂解激素 能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。

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

  33. （二）甘油经糖代谢途径代谢 肝、肾、肠等组织

  34. （三）脂酸经β-氧化分解供能 • 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：胞液、线粒体

  35. 主要过程 1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液） 脂酰CoA合成酶 + CoA-SH ATP AMP PPi 脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。

  36. 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（carnitine acyl transferase Ⅰ）是脂酸β-氧化的限速酶。

  37. 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. 脂酸的β-氧化的最终产物主要是乙酰CoA 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

  38. 5

  39. 三羧酸循环 彻底氧化 乙酰CoA 生成酮体 肝外组织氧化利用 FADH2 NADH + H+ 3ATP 2ATP H2O H2O 呼吸链 呼吸链

  40. 2ATP 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 3ATP 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 TAC 肉碱转运载体 线粒体膜

  41. 4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源 ——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

  42. 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ATP8×10 + 7×2.5 + 7×1.5 = 108 • 净生成ATP108 – 2 = 106

  43. 软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较

  44. β氧化 ⊿3顺-⊿2反烯酰CoA 异构酶 不饱和脂酸 顺⊿3-烯酰CoA 反⊿2-烯酰CoA 顺⊿2-烯酰CoA β氧化 H2O D(-)-β羟脂酰CoA 表构酶 D(-)-β羟脂酰CoA L(+)-β羟脂酰CoA （四）脂酸的其他氧化方式 1.不饱和脂酸的氧化

  45. 亚油酰CoA （⊿9顺，⊿12顺） 3次β氧化 十二碳二烯脂酰CoA （⊿3顺，⊿6顺） ⊿3顺,⊿2反-烯脂酰 CoA异构酶 十二碳二烯脂酰CoA （⊿2反，⊿6顺） 2次β氧化

  46. O H 2 SCoA 1 3 c H C 3 O 八碳烯脂酰CoA （⊿2顺） 烯脂酰CoA 水化酶 D(+)-β-羟八碳脂酰CoA β-羟脂酰CoA 表构酶 L(-)-β-羟八碳脂酰CoA 4次β氧化 4 乙酰CoA

  47. 2.过氧化酶体脂酸氧化 长链脂酸(C20、C22) （过氧化酶体） （线粒体） 较短链 脂酸 脂肪酸氧化酶 （FAD为辅酶） β氧化

  48. 羧化酶 （ATP、生物素） CO2 消旋酶 变位酶 5-脱氧腺苷钴胺素 3.奇数碳原子脂酸的氧化——丙酰CoA Ile Met Thr Val 奇数碳脂酸 胆固醇侧链 CH3CH2CO~CoA L-甲基丙二酰CoA D-甲基丙二酰CoA 琥珀酰CoA TAC

  49. （五）酮体的生成和利用 乙酰乙酸(acetoacetate) 、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称为酮体(ketone bodies)。 • 血浆水平：0.03~0.5mmol/L(0.3~5mg/dl) • 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

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