第9章,脂類代謝,Metabolism of Lipid,脂肪和類脂總稱為脂類(lipids) 。,三脂酰甘油 (triacylglycerol, TAG)，也稱為甘油三酯 (triglyceride, TG),膽固醇 (cholesterol, CHOL) 膽固醇酯 (cholesterol ester, CE) 磷脂 (phospholipid, PL) 糖脂 (glycolipid) 鞘脂 (sphingolipid),定義:,分類:,脂類概述,類脂(lipoid),脂肪 (fat),甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglyceride),膽固醇酯,X=膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,FA,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,脂肪酸 (fatty acids),簡稱脂酸,包括飽和脂酸(saturated fatty acid)和不飽和脂酸(unsaturated fatty acid)。 后者中多不飽和脂酸，機體自身不能合成，必須由食物提供，是動物不可缺少的營養素，故稱為營養必需脂酸(essential fatty acid)，包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。它們是前列腺素、血栓烷及白三烯等生理活性物質的前體。,編碼體系 從脂酸的羧基碳起計算碳原子的順序。 或n編碼體系 從脂酸的甲基碳起計算其碳原子順序。,系統命名法,脂酸的系統命名,標示脂酸的碳原子數即碳鏈長度和雙鍵的位置。,脂酸其碳鏈長度和飽和度,碳鏈長度10的脂酸稱為短鏈脂酸 將碳鏈長度20的脂酸稱為長鏈脂酸,脂酸的雙鍵,飽和脂酸的碳鏈不含雙鍵,飽和脂酸以乙酸(CH3-COOH)為基本結構，不同的飽和脂酸的差別在于這兩基團間亞甲基(-CH2-)的數目不同。,2.不飽和脂酸的碳鏈含有一個或一個以上雙鍵,單不飽和脂酸(monounsaturated fatty acid),多不飽和脂酸(polyunsaturated fatty acid),哺乳動物不飽和脂酸按(或n)編碼體系分類,動物只能合成-9及-7系的多不飽和脂酸，不能合成-6及-3系多不飽和脂酸。,必需脂肪酸 亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸等多不飽和脂酸是人體不可缺乏的營養素，不能自身合成，需從食物攝取，故稱必需脂酸。,亞油酸: 十八碳二烯酸 (18:2, -6,9),-亞麻酸:十八碳三烯酸 (18:3, -3,6,9),花生四烯酸: 二十碳四烯酸, (20:4, -6,9,12,15),脂酸組成的種類決定甘油三酯的熔點，隨飽和脂酸的鏈長和數目的增加而升高。,甘油三酯是甘油的脂酸酯,概述,第一節,一、脂類的分布,二、脂類的功能,條件 乳化劑（膽汁酸鹽、甘油一酯、甘油二酯等）的乳化作用； 酶的催化作用,部位 主要在小腸上段,三、脂類的消化,乳化,消化酶,甘油三酯,食物中的脂類,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷脂,溶血磷脂 + FFA,膽固醇酯,膽固醇 + FFA,微團 (micelles),消化脂類的酶,脂肪與類脂的消化產物，包括甘油一酯、脂酸、膽固醇及溶血磷脂等以及中鏈脂酸(6C10C)及短鏈脂酸(2C4C)構成的的甘油三酯與膽汁酸鹽，形成混合微團(mixed micelles)，被腸粘膜細胞吸收。,四、消化產物的吸收,十二指腸下段及空腸上段。,吸收部位,吸收方式,長鏈脂酸及2-甘油一酯,腸粘膜細胞（酯化成TG）,膽固醇及游離脂酸,腸粘膜細胞（酯化成CE）,溶血磷脂及游離脂酸,腸粘膜細胞（酯化成PL）,甘油一酯途徑,五、脂類代謝一覽,甘油三酯,脂肪酸,甘油,氧化,脂肪動員,乙酰CoA,CO2,H2O,膽固醇,甘油一酯途徑 甘油二酯途徑,酮體,脂酰CoA,脂肪酸,脂肪酸合成,+,甘油三酯代謝,第二節,定義 脂肪動員(fat mobilization)是指儲存在脂肪細胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解為FFA及甘油，并釋放入血以供其他組織氧化利用的過程。,一、甘油三酯的分解代謝,（一）脂肪動員,脂解激素,對抗脂解激素因子,關鍵酶 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),能促進脂肪動員的激素，如胰高血糖素、去甲腎上腺素、ACTH 、 TSH等。,抑制脂肪動員，如胰島素、前列腺素E2、煙酸等。,脂肪動員過程：,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,（二）甘油的氧化,肝、腎、腸等組織,組 織：除腦組織外,大多數組織均可進 行， 其中肝、肌肉最活躍。,亞細胞：胞液、線粒體,部位,（三）脂酸氧化,1. 脂酸的活化形式為脂酰CoA（胞液）,脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于內質網及線粒體外膜上。,+ CoA-SH,主要過程,2.脂酰CoA進入線粒體,3. 脂酰CoA通過-氧化降解,脫氫,加水,再脫氫,硫解,脂酰CoA,L(+)-羥脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,5,4、乙酰CoA徹底氧化,肉堿轉運載體,線粒體膜,活化：消耗2個高能磷酸鍵,-氧化：,每輪循環 四個重復步驟：脫氫、水化、再脫氫、硫解產物：1分子乙酰CoA 1分子少兩個碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,以16碳軟脂酸的氧化為例,7 輪循環產物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量計算： 生成ATP 810 + 72.5 + 71.5 = 108 凈生成ATP 108 2 = 106,軟脂酸與葡萄糖在體內氧化產生ATP的比較,106x30.5,9791,32x30.5,2840,不飽和脂酸的氧化,6、脂酸的其他氧化方式,過氧化酶體脂酸氧化,奇數碳原子脂酸的氧化丙酰CoA,5、脂肪酸氧化調節,肉堿脂?；D移酶I是脂肪酸氧化分解關鍵酶,脂酸的、氧化,乙酰乙酸(acetoacetate) 、-羥丁酸(-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者總稱為酮體(ketone bodies)。,血漿水平：0.030.5mmol/L(0.35mg/dl),代謝定位： 生成：肝細胞線粒體 利用：肝外組織（心、腎、腦、骨骼肌等）線粒體,（四）酮體代謝,CoASH,CoASH,NAD+,NADH+H+,-羥丁酸 脫氫酶,HMGCoA 合酶,乙酰乙酰CoA硫解酶,HMGCoA 裂解酶,1.酮體在肝細胞中生成,NAD+,NADH+H+,琥珀酰CoA,琥珀酸,CoASH+ATP,PPi+AMP,CoASH,2.酮體在肝外組織利用,琥珀酰CoA轉硫酶 （心、腎、腦及骨骼肌的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫激酶 （腎、心和腦的線粒體）,乙酰乙酰CoA硫解酶,2乙酰CoA,乙酰乙酰CoA,乙酰CoA,乙酰乙酸,HMGCoA,D(-)-羥丁酸,丙酮,乙酰乙酰CoA,琥珀酰CoA,琥珀酸,2乙酰CoA,酮體的生成和利用的總示意圖,3.酮體生成的生理意義,酮體是肝臟輸出能源的一種形式。并且酮體可通過血腦屏障，是肌肉尤其是腦組織的重要能源。 酮體利用的增加可減少糖的利用，有利于維持血糖水平恒定，節省蛋白質的消耗。,4. 酮體生成的調節,飽食及饑餓的影響（主要通過激素的作用）,5. 酮體代謝異常,脂肪組織：以葡萄糖為原料合成脂肪，也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,二、甘油三酯的合成代謝,肝臟：肝內質網合成的TG，組成VLDL入血。,小腸粘膜：利用脂肪消化產物再合成脂肪。,合成部位,甘油和脂酸主要來自于葡萄糖代謝 CM中的FFA（來自食物脂肪）,甘油一酯途徑（小腸粘膜細胞）,甘油二酯途徑（肝、脂肪細胞）,合成原料,合成基本過程,組 織：肝（主要）、腎、腦、肺、乳腺及脂肪等組織 亞細胞： 胞液：主要合成16碳的軟脂酸（棕櫚酸） 肝線粒體、內質網：碳鏈延長,1. 合成部位,（一）脂肪酸合成,NADPH的來源:,磷酸戊糖途徑（主要來源）,胞液中異檸檬酸脫氫酶及蘋果酸酶催化的反應,乙酰CoA、ATP、HCO3-、NADPH、Mn2+,2. 合成原料,乙酰CoA的主要來源:,乙酰CoA全部在線粒體內產生，通過 檸檬酸-丙酮酸循環(citrate pyruvate cycle)出線粒體。,線 粒 體 膜,胞液,線粒體基質,丙酮酸,丙酮酸,蘋果酸,草酰乙酸,檸檬酸,檸檬酸,乙酰CoA,蘋果酸,丙二酰CoA的合成,總反應式:,丙二酰CoA +ADP + Pi,ATP + HCO3- + 乙酰CoA,3. 乙酰CoA活化,HOOCCH2COSCoA,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶 (acetyl CoA carboxylase)是脂酸合成的限速酶,4、軟脂酸合成,從乙酰CoA及丙二酰CoA合成長鏈脂酸，是一個重復加成過程，每次延長2個碳原子。,各種生物合成脂酸的過程基本相似。,有7種酶蛋白（脂肪?；D移酶、丙二酰CoA?；D移酶、-酮脂肪酰合成酶、-酮脂肪酰還原酶、-羥脂?；撍浮⒅＿€原酶和硫酯酶），聚合在一起構成多酶體系。,軟脂酸合成酶,大腸桿菌,7種酶活性都在一條多肽鏈上，屬多功能酶，由一個基因編碼；有活性的酶為兩相同亞基首尾相連組成的二聚體。,高等動物,軟脂酸合成的總反應:,CH3COSCoA + 7 HOOCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H2O + 8HSCoA + 14NADP+,1. 脂酸碳鏈在內質網中的延長,5、脂酸碳鏈的延長,2. 脂酸碳鏈在線粒體中的延長,6、不飽和脂酸的合成,7、脂酸合成的調節,（二）3-磷酸甘油合成,肝、腎等組織含有甘油激酶，可利用游離甘油。,（三）甘油三酯合成,由葡萄糖代謝產生的磷酸二羥丙酮轉化而來。,甘油二酯途徑,三、激素對甘油三酯代謝的調節,1、胰島素 2、胰高血糖素和腎上腺素 3、糖皮質激素,第三節 磷脂代謝,定義：含磷酸的脂類稱磷酯。,甘油磷脂：由甘油構成的磷酯（體內含量最多） 鞘磷脂：由鞘氨醇構成的磷脂,X指與磷酸羥基相連的取代基，包括膽堿、水、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。,含磷酸的脂類被稱為磷脂,分類：,由甘油構成的磷脂統稱為甘油磷脂,組成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物,結構：,功能：含一個極性頭、兩條疏水尾，構成生物膜的磷脂雙分子層。,X = 膽堿、水、乙醇胺、 絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等,機體內幾類重要的甘油磷脂,磷脂酰肌醇 (phosphatidyl inositol),磷脂酰絲氨酸 (phosphatidyl serine),心磷脂 (cardiolipin),由鞘氨醇或二氫鞘氨醇構成的磷脂稱為鞘磷酯,鞘氨醇的氨基通過酰胺鍵與1分子長鏈脂酸相連形成神經酰胺(ceramide)，為鞘脂的母體結構。,X磷脂膽堿 、磷脂乙醇胺、單糖或寡糖,按取代基X的不同，鞘脂分為：鞘糖酯、鞘磷脂,（四）神經鞘磷脂和卵磷脂在神經髓鞘中含量較高,磷脂在體內具有重要的生理功能,（一）磷脂是構成生物膜的重要成分,卵磷脂存在于細胞膜中 心磷脂是線粒體膜的主要脂質,（二）磷脂酰肌醇是第二信使的前體,（三）縮醛磷脂存在于腦和心肌組織中,合成部位,合成原料及輔因子,一、甘油磷脂代謝,（一）甘油磷脂的合成,全身各組織內質網，肝、腎、腸等組織最活躍。,脂酸、甘油、磷酸鹽、膽堿、絲氨酸、肌醇、ATP、CTP,3. 合成基本過程,磷脂酶 (phospholipase , PLA),（二）甘油磷脂分解,二、鞘磷酯的代謝,第四節 類固醇代謝,膽固醇(cholesterol)結構：,固醇共同結構： 環戊烷多氫菲,概述,動物膽固醇(27碳),膽固醇在體內含量及分布：,含量： 約140克,分布： 廣泛分布于全身各組織中, 大約 分布在腦、神經組織；肝、腎、腸等內臟、皮膚、脂肪組織中也較多；肌肉組織含量較低；腎上腺、卵巢等合成類固醇激素的腺體含量較高。,存在形式：游離膽固醇、膽固醇酯,膽固醇的生理功能,是生物膜的重要成分，對控制生物膜的流動性有重要作用；,是合成膽汁酸、類固醇激素及維生素D等生理活性物質的前體。,一、膽固醇合成,組織定位：除成年動物腦組織及成熟紅細胞外，幾乎全身各組織均可合成，以肝、小腸為主。 細胞定位：胞液、光面內質網,（一）合成部位,1分子膽固醇,18乙酰CoA + 36ATP + 16(NADPH+H+),葡萄糖有氧氧化,磷酸戊糖途徑,乙酰CoA通過檸檬酸-丙酮酸循環出線粒體,（二）合成原料,（三）合成基本過程,甲羥戊酸的合成,鯊烯的合成,膽固醇的合成,二、膽固醇酯化,三、膽固醇轉化和排泄,膽固醇的母核環戊烷多氫菲在體內不能被降解，但側鏈可被氧化、還原或降解，實現膽固醇的轉化。,（一）膽固醇可轉變為膽汁酸,（二）膽固醇可轉化為類固醇激素,（三）膽固醇可轉化為維生素D3的前體,限速酶HMG-CoA還原酶,酶的活性具有晝夜節律性 (午夜最高，中午最低） 可被磷酸化而失活，脫磷酸可恢復活性 受膽固醇的反饋抑制作用 胰島素、甲狀腺素能誘導肝HMG-COA還原酶的合成,四、膽固醇代謝調節,饑餓與禁食可抑制肝合成膽固醇。 攝取高糖、高飽和脂肪膳食后，膽固醇的合成增加。,饑餓與飽食,胰島素及甲狀腺素能誘導肝HMG-CoA還原酶的合成，從而增加膽固醇的合成。 胰高血糖素及皮質醇則能抑制HMG-CoA還原酶的活性，因而減少膽固醇的合成。 甲狀腺素還促進膽固醇在肝轉變為膽汁酸。,激素,第五節,血脂和血漿脂蛋白,一、血脂,血漿所含脂類統稱血脂，包括：甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯以及游離脂酸。,外源性從食物中攝取 內源性肝、脂肪細胞及其他組織合成后釋放入血,定義：,來源：,血脂含量受膳食、年齡、性別、職業及代謝等的影響，波動范圍很大。,正常成人空腹血脂的組成及含量,電泳法,血脂與血漿中的蛋白質結合，以脂蛋白(lipoprotein)形式而運輸。,二、血漿脂蛋白,（一）血漿脂蛋白的分類和命名,超速離心法：CM、VLDL、LDL、HDL,乳糜微粒 chylomicron ( CM),極低密度脂蛋白 very low density lipoprotein (VLDL),低密度脂蛋白 low density lipoprotein (LDL),高密度脂蛋白 high density lipoprotein (HDL),50-200 nm,28-70 nm,20-25 nm,8-11 nm,（二）血漿脂蛋白的組成,載脂蛋白(apolipoprotein, apo) 指血漿脂蛋白中的蛋白質部分。,apo A: A、A、A 、AV apo B: B100、B48 apo C: C、C、C、C apo D apo E,載脂蛋白,定義：,種類（20多種）, 載脂蛋白可調節脂蛋白代謝關鍵酶活性：, 載脂蛋白可參與脂蛋白受體的識別：, 結合和轉運脂質，穩定脂蛋白的結構,功能：,（三）血漿脂蛋白的結構,（四）血漿脂蛋白的功能,來源：,（五）血漿脂蛋白代謝,1、