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文檔簡介
脂類代謝MetabolismofLipids第十一章生物化學與分子生物學系陳瑜1脂類代謝講座第1頁
脂質基本特點
不溶于水能溶解于一個或一個以上有機溶劑分子中常含有脂肪酸或能與脂肪酸起酯化反應能被生物體所利用
分類
脂肪類脂:固醇及其酯、磷脂和糖脂等脂肪酸及其衍生物脂類代謝概況2脂類代謝講座第2頁脂蛋白是脂質基本轉運形式
血漿脂蛋白
組成
脂質
載脂蛋白,如apoA,B,C,D,E等在各組織器官之間轉運脂質3脂類代謝講座第3頁第一節
脂質消化吸收DigestionandAbsorptionofLipids4脂類代謝講座第4頁條件①乳化劑(膽汁酸鹽等)乳化作用;②脂質消化酶催化部位主要在小腸上段一、食物脂質消化5脂類代謝講座第5頁膽鹽在脂肪消化中作用6脂類代謝講座第6頁乳化
消化酶
甘油三酯食物中脂類2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2
膽固醇酯膽固醇酯酶膽固醇+FFA
胰脂酶
輔脂酶
微團(micelles)消化脂類酶7脂類代謝講座第7頁輔脂酶是胰脂酶對脂肪消化不可缺乏蛋白質輔因子,分子量約10,000。輔脂酶在胰腺泡中以酶原形式合成,隨胰液分泌入十二指腸。后,輔脂酶原被胰蛋白酶N端切下五肽而被激活。輔脂酶本身不具脂肪酶活性,但含有與甘油三酯和胰脂酶結合結構域。
輔脂酶8脂類代謝講座第8頁脂肪與類脂消化產物,包含甘油一酯、脂酸、膽固醇及溶血磷脂等以及中鏈脂酸(6C~10C)及短鏈脂酸(2C~4C)組成甘油三酯與膽汁酸鹽,形成混合微團(mixedmicelles),被腸粘膜細胞吸收。消化產物9脂類代謝講座第9頁十二指腸下段及空腸上段。中鏈及短鏈脂酸組成TG
乳化
吸收
脂肪酶
甘油+FFA
門靜脈
血循環腸粘膜細胞
吸收部位吸收方式二、吸收脂質經再合成進入血液循環10脂類代謝講座第10頁長鏈脂酸及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)淋巴管
血循環乳糜微粒(chylomicron,CM)TG、CE、PL
+載脂蛋白(apo)B48、C、AⅠ、AⅣ溶血磷脂及游離脂酸
腸粘膜細胞(酯化成PL)11脂類代謝講座第11頁
CoA+RCOOHRCOCoA
脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi
酯酰CoA
轉移酶
CoAR2COCoAR3COCoACoA
酯酰CoA
轉移酶甘油一酯路徑(甘油三酯再合成)12脂類代謝講座第12頁甘油三酯消化與吸收
13脂類代謝講座第13頁小腸是介于機體內外脂質間選擇性屏障經過屏障脂質過多:體內脂質堆積,發生疾病經過屏障脂質過少:營養障礙小腸脂質消化吸收能力可塑性很大脂質可刺激并增加小腸對脂質消化吸收能力三、脂質消化吸收在維持機體脂質平衡中含有主要作用14脂類代謝講座第14頁
小腸脂質消化吸收能力調整可能機制
脂質刺激小腸黏膜細胞多基因表示譜協調改變;小腸黏膜細胞分泌一些物質,調整脂質消化吸收能力;
15脂類代謝講座第15頁第二節
甘油三酯代謝MetabolismofTriglycerides16脂類代謝講座第16頁脂肪組織:主要以葡萄糖為原料合成脂肪,也利用CM或VLDL中FA合成脂肪。一、甘油三酯合成路徑肝臟:肝內質網以葡萄糖為原料合成脂肪合成TG,組成VLDL入血。小腸粘膜:利用脂肪消化產物再合成脂肪TG
,組成CM經淋巴入血。(一)甘油三酯合成主要場所17脂類代謝講座第17頁甘油和脂酸主要來自于葡萄糖代謝CM中FFA(來自食物脂肪)甘油一酯路徑(小腸粘膜細胞)甘油二酯路徑(肝、脂肪細胞)(二)合成原料(三)合成基本過程18脂類代謝講座第18頁脂酰CoA合成酶ATPAMPMg2+
甘油一酯路徑(小腸黏膜細胞)1.脂肪酸活化成脂酰CoA脂肪酸+CoA-SH脂酰CoA+PPi19脂類代謝講座第19頁
甘油一酯路徑以甘油一酯為起始物
在小腸黏膜細胞進行以脂酰CoA酯化甘油一酯合成甘油三酯脂酰CoA
轉移酶
CoAR2COCoACHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOCHO--CC--RR11O=CHCH22OHOHCHCH22OHOH
CHOCHO--CC--RR11O=R3COCoACoA
脂酰CoA
轉移酶CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OO--CC--RR33CHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=O=20脂類代謝講座第20頁甘油二酯路徑以3-磷酸甘油為起始物
在肝細胞及脂肪細胞進行以脂酰CoA先后酯化3-磷酸甘油及甘油二酯合成甘油三酯
21脂類代謝講座第21頁甘油二酯路徑
酯酰CoA轉移酶
CoAR1COCoA
酯酰CoA
轉移酶
CoAR2COCoA磷脂酸磷酸酶Pi
酯酰CoA
轉移酶
CoAR3COCoA22脂類代謝講座第22頁
3-磷酸甘油主要來自糖代謝。肝、腎等組織含有甘油激酶,可利用游離甘油。甘油激酶(肝、腎)ATPADP23脂類代謝講座第23頁肝、腎等組織:含甘油激酶,能催化游離甘油磷酸化生成甘油-3-磷酸,供甘油三酯合成。脂肪細胞:
缺乏甘油激酶,不能直接利用甘油合成甘油三酯。24脂類代謝講座第24頁
⑴組織:肝(主要)、脂肪等⑵亞細胞:胞液(主要合成16碳軟脂肪酸)
肝線粒體,內質網(碳鏈延長)二、內源性脂肪酸由脂酰CoA在
脂肪酸合酶體系催化下合成
(一)軟脂肪酸合成1.合成部位25脂類代謝講座第25頁
乙酰CoA、ATP、NADPH+H+、HCO-3(CO2)及Mn2+等
2.合成原料乙酰CoA需經過檸檬酸-丙酮酸循環轉運26脂類代謝講座第26頁線粒體膜胞液
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
NADPH+H+
NADP+
蘋果酸酶
CoA
乙酰CoA
ATP
AMPPPi
ATP檸檬酸裂解酶
CoA草酰乙酸
H2O檸檬酸合酶
蘋果酸
CO2CO2檸檬酸-丙酮酸循環
27脂類代謝講座第27頁酶-生物素-CO2
+乙酰CoA
酶-生物素+丙二酰CoA
酶-生物素+HCO3ˉ
酶-生物素-CO2ADP+PiATP總反應式
丙二酰CoA
+ADP+Pi
ATP
+HCO3-
+乙酰CoA軟脂肪酸合成反應過程(1)丙二酸單酰CoA合成由乙酰CoA羧化酶(acetylCoAcarboxylase)催化28脂類代謝講座第28頁乙酰CoA羧化酶
(acetylCoAcarboxylase)是脂酸合成限速酶,存在于胞液中,其輔基是生物素,Mn2+是其激活劑。其活性受別構調整和磷酸化、去磷酸化修飾調整。29脂類代謝講座第29頁(2)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。各種生物合成脂酸過程基本相同。30脂類代謝講座第30頁有7種酶蛋白(脂肪酰基轉移酶、丙二酰CoA酰基轉移酶、β-酮脂肪酰合成酶、β-酮脂肪酰還原酶、β-羥脂酰基脫水酶、脂烯酰還原酶和硫酯酶),聚合在一起組成多酶體系。
軟脂酸合成酶大腸桿菌31脂類代謝講座第31頁三個結構域:7種酶活性都在一條多肽鏈上,屬多功效酶,由一個基因編碼;有活性酶為兩相同亞基首尾相連組成二聚體。高等動物
底物進入縮合單位還原單位軟脂酰釋放單位32脂類代謝講座第32頁其輔基是4′-磷酸泛酰氨基乙硫醇,是脂酰基載體。′酰基載體蛋白(ACP)33脂類代謝講座第33頁軟脂肪酸由縮合、還原、脫水、再還原4步基本反應經7次循環合成
34脂類代謝講座第34頁軟脂肪酸合成總反應式:
CH3COSCoA
+7HOOCH2COSCoA
+
14NADPH+H+
CH3(CH2)14COOH
+7CO2
+
6H2O
+8HSCoA
+
14NADP+35脂類代謝講座第35頁
1.內質網脂肪酸延長路徑
——丙二酸單酰CoA為二碳單位供體由內質網脂肪酸延長酶系催化NADPH+H+供氫經過縮合、加氫、脫水及再加氫等反應,每輪延長2個碳原子,可將脂肪酸延長至24碳,但以18碳硬脂肪酸最多(二)軟脂肪酸延長36脂類代謝講座第36頁
2、線粒體脂肪酸延長路徑
——乙酰CoA為二碳單位供體由線粒體脂肪酸延長酶系催化由NADPH+H+供氫經過縮合、加氫、脫水和再加氫(與β-氧化逆反應基本相同)反應,每輪延長2個碳原子,可延長至24或26個碳原子,但仍以18碳硬脂肪酸最多37脂類代謝講座第37頁1.植物含△9,△12及△15去飽和酶,能合成△9
以上多不飽和脂肪酸2.人體
缺乏△9以上去飽和酶,只能合成軟油酸和油酸等單不飽和脂肪酸,多不飽和脂肪酸只能從食物(尤其植物油脂)攝取。(三)不飽和脂肪酸合成38脂類代謝講座第38頁ATP、NADPH+H+及乙酰CoA:脂肪酸合成原料,能促進脂肪酸合成脂酰CoA:變構抑制乙酰CoA羧化酶,抑制脂肪酸合成(四)脂肪酸合成受代謝物和激素調整1.代謝物經過改變原料供給量和乙酰CoA羧化酶活性調整脂肪酸合成39脂類代謝講座第39頁進食糖類食物:糖代謝加強NADPH+H+及乙酰CoA供給增多,有利于脂肪酸合成細胞內ATP增多,抑制異檸檬酸脫氫酶,造成檸檬酸和異檸檬酸蓄積并從線粒體滲至胞液,變構激活乙酰CoA羧化酶,脂肪酸合成增加高脂膳食和脂肪動員:
使細胞內脂酰CoA增多,別構抑制乙酰CoA羧化酶,抑制脂肪酸合成40脂類代謝講座第40頁
胰島素誘導乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶、ATP-檸檬酸裂解酶等合成,促進脂肪酸合成。促進脂肪酸合成磷脂酸,增加脂肪合成。增加脂肪組織脂蛋白脂酶活性,增加脂肪組織對血液甘油三酯脂肪酸攝取,促使脂肪組織合成脂肪貯存。2.胰島素是調整脂肪酸合成主要激素41脂類代謝講座第41頁胰高血糖素增加蛋白激酶A活性,使乙酰CoA羧化酶磷酸化降低活性,抑制脂肪酸合成。降低肝細胞向血液釋放脂肪。
腎上腺素、生長素抑制乙酰CoA羧化酶,調整脂肪酸合成。42脂類代謝講座第42頁
花生四烯酸
前列腺酸(20:4,△5,8,11,14)三、一些多不飽和脂肪酸衍生物(一)前列腺素、血栓噁烷、白三烯是廿碳多不飽和脂肪酸衍生物
10
9
8
6
5
3
1
11
12
14
15
17
19
20
CH3
COOH
9
7
5
3
1
11
13
15
17
19
10
COOH
R1
20
R2
CH3
43脂類代謝講座第43頁合成原料:
花生四烯酸(三)PG、TX和LT含有很強生物活性
(二)PG、TX和LT44脂類代謝講座第44頁四、甘油三酯分解氧化(一)脂肪動員脂肪動員(fatmobilization)是指儲存在脂肪細胞中脂肪在脂肪酶作用下,逐步水解,釋放出游離脂肪酸和甘油供其它組織細胞氧化利用過程。甘油三酯(脂肪細胞)甘油+脂肪酸(供全身各組織細胞利用)45脂類代謝講座第45頁激素敏感性脂肪酶(hormonesensitivelipase,HSL)催化反應:甘油三酯→甘油二酯+脂肪酸
脂肪動員限速酶對各種激素敏感46脂類代謝講座第46頁脂解激素反抗脂解激素因子關鍵酶
激素敏感性甘油三酯脂肪酶
(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)能促進脂肪動員激素,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。47脂類代謝講座第47頁脂肪動員過程:脂解激素-受體G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(無活性)HSLb(有活性)TG甘油二酯(DG)FFA甘油一酯FFA甘油二酯脂肪酶甘油FFA甘油一酯脂肪酶
HSL-----激素敏感性甘油三酯脂肪酶
48脂類代謝講座第48頁
甘油溶于水,直接由血液運輸至肝、腎、腸等組織。ATPADP甘油激酶(肝、腎、腸)NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶酵解路徑CH2OHCHHOCH2OH甘油CH2OHCHHOCH2OP3-磷酸甘油CH2OHCCH2O=OP磷酸二羥丙酮(二)甘油經轉變為甘油-3-磷酸后被利用
49脂類代謝講座第49頁(三)β-氧化是脂肪酸分解基本形式
1.脂肪酸活化為脂酰CoA
脂酰CoA合成酶
ATPAMPPPi脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=脂酰~SCoARCHRCH22CHCH22CC~SCoA~SCoA
OO=OO=CoA-SH部位:線粒體外50脂類代謝講座第50頁2.脂酰CoA經肉堿轉運進入線粒體,是脂酸β-氧化主要限速步驟
肉堿脂酰轉移酶Ⅰ(carnitineacyltransferaseⅠ)是脂酸β-氧化限速酶。51脂類代謝講座第51頁脫氫
加水
再脫氫
硫解
L(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶NAD+NADH+H+△2--烯脂酰CoA
水化酶H2O
脂酰CoA
脫氫酶FADFADH2β酮脂酰CoA
硫解酶CoA-SH
脂酰CoARCH2CH2C~SCoA
O=反△2-烯酰CoARCH=CHC~SCoAβαRCH=CHC~SCoAβαO=L(+)-β羥脂酰CoARCHOHCH2C~SCoA
βαO=β酮脂酰CoARCOCH2C~SCoAβαO=脂酰CoA+乙酰CoARC~SCoA+
CH3CO~SCoA
O=3.脂酰CoA分解產生乙酰CoA、FADH2和NADH
52脂類代謝講座第52頁
NADH+H+
FADH2
H2O呼吸鏈
1.5ATP
H2O呼吸鏈
2.5ATP
乙酰CoA徹底氧化
三羧酸循環
生成酮體
肝外組織氧化利用
53脂類代謝講座第53頁脂酰CoA脫氫酶L(+)-β羥脂酰CoA脫氫酶
NAD+
NADH+H+⊿--烯酰CoA
水化酶2H2OFADFADH2
β酮脂酰CoA
硫解酶CoA-SH脂酰CoA合成酶肉堿轉運載體ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸鏈
1.5ATPH2O呼吸鏈
2.5ATP線粒體膜TAC54脂類代謝講座第54頁
活化:消耗2個高能磷酸鍵β-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CoA1分子少兩個碳原子脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH24.脂酸氧化是體內能量主要起源——以16碳軟脂酸氧化為例55脂類代謝講座第55頁7輪循環產物:8分子乙酰CoA7分子NADH+H+7分子FADH2能量計算:
生成ATP
8×10+7×2.5+7×1.5=108
凈生成ATP
108–2=10656脂類代謝講座第56頁
軟脂肪酸與葡萄糖在體內氧化產生ATP比較軟脂肪酸葡萄糖以1mol計106ATP32ATP以100g計41.4ATP17.8ATP能量利用效率33%33%57脂類代謝講座第57頁(四)不一樣氧化方式
因雙鍵位置不一樣,不飽和脂肪酸β-氧化產生順式△3烯脂酰CoA或順式△2烯脂酰CoA,阻止β-氧化繼續進行。1.不飽和脂肪酸β-氧化需轉變構型58脂類代謝講座第58頁脂肪酸氧化酶催化;以FAD為輔基;脫下氫與O2結合成H2O2,不產生ATP;H2O2由過氧化氫酶分解;不能在線粒體進行β-氧化超長碳鏈脂肪酸先氧化分解成較短鏈脂肪酸,以使其能在線粒體內β-氧化分解。2.長鏈脂肪酸59脂類代謝講座第59頁人體含有極少許奇數碳原子脂肪酸,β-氧化會生成丙酰CoA。支鏈氨基酸氧化分解產生丙酰CoA。丙酰CoA先經β-羧化酶及異構酶轉變為琥珀酰CoA,加入三羧酸循環徹底氧化。3.丙酰CoA轉變為琥珀酰CoA進行氧化60脂類代謝講座第60頁脂肪酸能從遠離羧基端甲基端進行氧化,即ω-氧化;4.脂肪酸氧化還可從甲基端進行61脂類代謝講座第61頁(五)脂肪酸在肝氧化分解產生酮體
酮體定義:脂肪酸在分解代謝過程中生乙酰乙酸(acetoacetate)、β-羥丁酸(β-hydroxybutyrate)及丙酮(acetone),三者統稱酮體(ketonebodies)。
酮體血漿水平:0.030.5mmol/L(0.35mg/dl)62脂類代謝講座第62頁1.酮體在肝臟生成63脂類代謝講座第63頁2.酮體在肝外組織氧化利用(1)乙酰乙酸利用需先活化為乙酰乙酰CoA:
有兩條路徑(2)乙酰乙酰CoA硫解生成乙酰CoA
64脂類代謝講座第64頁NAD+NADH+H+琥珀酰CoA
琥珀酸CoASH+ATPPPi+AMPCoASH琥珀酰CoA轉硫酶(心、腎、腦及骨骼肌線粒體)乙酰乙酰CoA硫激酶(腎、心和腦線粒體)CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羥丁酸羥丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羥丁酸羥丁酸CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羥丁酸羥丁酸OHOHCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸CHCH33CCHCCH22COHCOH乙酰乙酸乙酰乙酸==OO==OO==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OOCHCH33CCHCCH22CSCoACSCoA((乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA))==OO==OO==OO==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO2CHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OO2乙酰乙酰CoA硫解酶(心、腎、腦及骨骼肌線粒體)65脂類代謝講座第65頁
酮體分子小溶于水能在血液中運輸能經過血腦屏障及肌肉組織毛細血管壁很輕易被運輸到肝外組織肝外組織有活性較高酮體利用酶3.酮體是肝臟向肝外組織輸出能量主要中間產物66脂類代謝講座第66頁4.酮體生成受各種原因調整
(1)餐食狀態影響酮體生成飽食:胰島素分泌增加,脂解作用受抑制、脂肪動員降低,酮體生成降低。饑餓:胰高血糖素等脂解激素分泌增多,脂肪動員加強,有利于脂肪酸β-氧化及酮體生成。67脂類代謝講座第67頁(2)糖代謝影響酮體生成糖代謝旺盛:進入肝細胞脂肪酸主要酯化3-磷酸甘油生成甘油三酯及磷脂。糖代謝減弱:3-磷酸甘油及ATP不足,脂肪酸β-氧化,乙酰CoA生成增加,酮體生成增多。(3)丙二酸單酰CoA抑制酮體生成丙二酸單酰CoA能競爭性抑制肉堿脂酰轉移酶Ⅰ,阻止脂酰CoA進入線粒體,抑制酮體生成。68脂類代謝講座第68頁第三節
磷脂代謝MetabolismofPhospholipids69脂類代謝講座第69頁磷脂是含有磷酸基團脂類物質總稱
按化學組成特征,分為甘油磷脂和鞘磷脂甘油磷脂(phosphoglyceride):由甘油組成鞘磷脂(sphingophospholipids):由鞘氨醇組成70脂類代謝講座第70頁甘油磷脂磷脂酰膽堿(卵磷脂)磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)磷脂酰絲氨酸磷脂酰甘油二磷脂酰甘油(心磷脂)磷脂酰肌醇71脂類代謝講座第71頁一、磷脂酸是甘油磷脂主要中間產物
甘油磷脂由甘油、脂肪酸、磷酸和含氮化合物組成
72脂類代謝講座第72頁X-OH
X取代基
甘油磷脂名稱水
—H
磷脂酸
膽堿
—CH2CH2N+(CH3)3
磷脂酰膽堿(卵磷脂)
乙醇胺
—CH2CH2NH3+
磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)
絲氨酸
—CH2CHNH2COOH
磷脂酰絲氨酸甘油
—CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油
磷脂酰甘油二磷脂酰甘油(心磷脂)
肌醇
磷脂酰肌醇
-CH2CHOHCH2O-P-OCH2HCOCOR2CH2OCOR1=OOH---OHOHOHOHHOHHHHHH-O123456機體幾類主要甘油磷脂73脂類代謝講座第73頁全身各組織內質網,肝、腎、腸等組織最活躍。脂肪酸、甘油、磷酸鹽、膽堿(choline)
、絲氨酸、肌醇(inositol)
等。合成部位:合成原料:(一)甘油磷脂合成74脂類代謝講座第74頁HOCH2CH2NH2
HOCH2CH2N+(CH3)3
HOCH2CHCOOHNH2
-CO23S-腺苷甲硫氨酸
絲氨酸
乙醇胺
膽堿
乙醇胺激酶ATPADPPOCH2CH2NH2膽堿激酶ATPADPPOCH2CH2N+(CH3)3CTP:磷酸乙醇胺胞苷酰轉移酶CTPPPiCDP-OCH2CH2NH2HOCH2CH2N+(CH3)3CTP:磷酸膽堿胞苷酰轉移酶CTPPPiCDP-乙醇胺
CDP-膽堿
磷酸乙醇胺
磷酸膽堿
75脂類代謝講座第75頁R2COCH2OPOOOPOOOCH2CHOONNH2OHOHCDP-甘油二酯NOCH2OCOR176脂類代謝講座第76頁葡萄糖3-磷酸甘油轉酰酶2RCOCoA2CoA
磷脂酸磷酸酶Pi1,2-甘油二酯轉移酶CDP-乙醇胺CMPCDP-膽堿CMP脂酰-CoACoA磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿甘油三酯(腦磷脂)(卵磷脂)(二)甘油磷脂合成有兩條路徑1.磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺經過甘油二酯路徑合成甘油二酯是主要中間物,活化膽堿(CDP-膽堿)和乙醇胺(CDP-乙醇胺)分別與甘油二酯縮合77脂類代謝講座第77頁腦磷脂OOCH2OCR1R2COCHCH2OPOOCH2CH2NH2OH卵磷脂OHOPCH2OR2COCHOCH2OCR1OOCH2CH2+N(CH3)378脂類代謝講座第78頁葡萄糖3-磷酸甘油轉酰酶2RCOCoA2CoA胞苷酰轉移酶CDP-甘油二酯合成酶絲氨酸CMP磷脂酰甘油CMP磷脂酰肌醇磷脂酰絲氨酸二磷脂酰甘油(心磷脂)CTPPPi肌醇CMP磷脂酸2.CDP-甘油二酯路徑合成肌醇、絲氨酸無需活化,CDP-甘油二酯是主要中間物,與絲氨酸、肌醇或磷脂酰甘油縮合。79脂類代謝講座第79頁1OOOOPRO2CH
2CH
CHOO2R
CCO-CH
CHOH22CH
OCCOOCHCH
2CH
2ORPOOOO4R
3-OCR
C2OOCHCH
2CH
2ORPOOO1OHOHOHHHHHHHOOHOHO2OCH
CHNHCOOHOCC2OOCHCH
2CH
2ORPO12ROO-二磷脂酰甘油(心磷脂)
磷脂酰肌醇
磷脂酰絲氨酸
80脂類代謝講座第80頁二軟脂酰膽堿
由Ⅱ型肺泡上皮細胞合成,可降低肺泡表面張力。R1、R2為軟脂肪酸
X為膽堿
CH2O-C-R1R2C-O-CHCH2O-P-OXOOOHOOOO81脂類代謝講座第81頁磷脂酶(phospholipase,PL)作用于1,2位酯鍵酶分別稱為磷脂酶A1及A2
作用于溶血磷脂1位酯鍵酶稱為磷脂酶B1
作用于3位磷酸酯鍵酶稱為磷脂酶C
作用磷酸取代基間酯鍵酶稱為磷脂酶D
二、甘油磷脂由磷脂酶催化降解
82脂類代謝講座第82頁CH2O-C-R1R2C-O-CHCH2O-P-OXOHOOOOOOPLA1PLA2PLCPLDCH2R2C-O-CHCH2OOOHO-P-O-XOHOOPLB1CH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-OXOOHO-磷脂酶對磷脂水解溶血磷脂183脂類代謝講座第83頁第四節
膽固醇代謝MetabolismofCholesterol
84脂類代謝講座第84頁
膽固醇得名源于它最先是從動物膽石中分離出、含有羥基固體醇類化合物,故稱為膽固醇(cholesterol)。
β-谷固醇
麥角固醇85脂類代謝講座第85頁固醇基本結構是環戊烷多氫菲,由3個乙烷環和1個環戊烷稠合而成。不一樣固醇間區分在于碳原子數目及取代基不一樣。HHHHHABCD123456789101112131415161786脂類代謝講座第86頁*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1/4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腺體含量較高存在形式:游離膽固醇、膽固醇酯87脂類代謝講座第87頁一、機體利用乙酰CoA合成膽固醇(一)肝是膽固醇合成主要場所人體所需膽固醇部分來自動物性食物,但主要由機體本身合成。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膽固醇,天天合成量為1g
左右。肝是合成膽固醇主要場所,其次是小腸。細胞定位:胞質、光面內質網88脂類代謝講座第88頁1分子膽固醇
18乙酰CoA+36ATP+16(NADPH+H+)
糖有氧氧化
磷酸戊糖路徑
乙酰CoA經過檸檬酸-丙酮酸循環出線粒體(二)膽固醇合成基本原料89脂類代謝講座第89頁合成膽固醇限速酶甲羥戊酸合成(三)膽固醇合成90脂類代謝講座第90頁2.甲羥戊酸經15碳化合物轉變為30碳鯊烯3.鯊烯環化為羊毛固醇再變為膽固醇91脂類代謝講座第91頁膽固醇合成過程
92脂類代謝講座第92頁大鼠肝臟膽固醇合成午夜最高,中午最低。肝HMG-CoA還原酶活性午夜最高,中午最低。膽固醇合成周期節律性是HMG-CoA還原酶活性周期性改變結果。(四)膽固醇合成調整1.HMG-CoA還原酶活性含有與膽固醇合成相同晝夜節律性93脂類代謝講座第93頁2.HMG-CoA還原酶活性受變構調整、化學修飾調整和酶含量調整3.細胞膽固醇含量是影響膽固醇合成主要原因94脂類代謝講座第94頁饑餓或禁食可抑制肝合成膽固醇禁食使乙酰CoA、ATP、NADPH+H+不足,抑制膽固醇合成高糖、高飽和脂肪膳食促進膽固醇合成肝HMGCoA還原酶活性增加乙酰CoA、ATP、NADPH+H+充分4.餐食狀態影響膽固醇合成95脂類代謝講座第95頁胰島素及甲狀腺素誘導肝細胞HMG-CoA還原酶合成,增加膽固醇合成。甲狀腺素還能促進膽固醇在肝轉變為膽汁酸。胰高血糖素經過化學修飾調整使HMG-CoA還原酶磷酸化失活,抑制膽固醇合成。皮質醇抑制并降低HMG-CoA還原酶活性,降低膽固醇合成。5.膽固醇合成受激素調整96脂類代謝講座第96頁二、轉化為膽汁酸是膽固醇主要去路
轉變為膽汁酸
(bileacid)(肝臟)
轉化為類固醇激素(腎上腺皮質、睪丸、卵巢等內分泌腺)
轉化為7-脫氫膽固醇(皮膚)膽固醇母核——環戊烷多氫菲在體內不能被降解,但膽固醇能夠轉化。97脂類代謝講座第97頁第五節
血漿脂蛋白代謝MetabolismofPlasmaLipoproteins
98脂類代謝講座第98頁定義:
血漿所含脂類統稱血脂,包含:甘油三酯、磷脂、膽固醇及其酯以及游離脂肪酸。起源:
外源性——從食物中攝取(小腸)
內源性——肝、脂肪細胞及其它組織合成后釋放入血一、血脂是血漿全部脂質統稱99脂類代謝講座第99頁組成
血漿含量
空腹時主要起源mg/dlmmol/L總脂400~700(500)
甘油三酯
10~150(100)
0.11~1.69(1.13)肝
總膽固醇
100~250(200)
2.59~6.47(5.17)肝
膽固醇酯
70~200(145)
1.81~5.17(3.75)
游離膽固醇
40~70(55)
1.03~1.81(1.42)
總磷脂
150~250(200)
48.44~80.73(64.58)肝
卵磷脂
50~200(100)
16.1~64.6(32.3)肝
神經磷脂
50~130(70)
16.1~42.0(22.6)肝
腦磷脂
15~35(20)
4.8~13.0(6.4)肝
游離脂肪酸
5~20(15)
脂肪組織
正常成人空腹血脂組成及含量
血脂含量受膳食、年紀、性別、職業及代謝等影響,波動范圍很大100脂類代謝講座第100頁二、血漿脂蛋白是血脂運輸及代謝形式血脂與血漿中蛋白質(載脂蛋白)結合,以脂蛋白(lipoprotein)形式而運輸。101脂類代謝講座第101頁電泳法可將脂蛋白分為:
α、前β、β及乳糜微粒4類?CM前泳動方向(一)血漿脂蛋白分類102脂類代謝講座第102頁乳糜微粒(chylomicron,CM)極低密度脂蛋白
(verylowdensitylipoprotein,VLDL)低密度脂蛋白
(lowdensitylipoprotein,LDL)高密度脂蛋白
(highdensitylipoprotein,HDL)2.超速離心法按密度將血漿脂蛋白分為103脂類代謝講座第103頁血漿脂蛋白分類、性質、組成及功效
104脂類代謝講座第104頁(二)血漿脂蛋白是脂質與蛋白質復合體
1.血漿脂蛋白中蛋白質稱為載脂蛋白
定義
載脂蛋白(apolipoprotein,apo)
指血漿脂蛋白中蛋白質部分。105脂類代謝講座第105頁
種類(20各種)apoA:AⅠ、AⅡ、AⅣapoB:B100、B48
apoC:CⅠ、CⅡ、CⅢapoDapoE
106脂類代謝講座第106頁③載脂蛋白可調整脂蛋白代謝關鍵酶活性:AⅠ激活LCAT
(卵磷酯膽固醇脂酰轉移酶)CⅡ激活LPL
(脂蛋白脂肪酶)AⅣ輔助激活LPLCⅢ抑制LPLAⅡ激活HL(肝脂肪酶)②載脂蛋白可參加脂蛋白受體識別:AⅠ識別HDL受體B100,E識別LDL受體①
結合和轉運脂質,穩定脂蛋白結構
功能107脂類代謝講座第107頁載脂蛋白
分子量
氨基酸數
分布
功能
血漿含量*(mg/dl)
AI28300
243
HDL激活LCAT,識別HDL受體
123.8±4.7
AII17500
77×2
HDL穩定HDL結構,激活HL33±5
AIV46000
371
HDL,CM輔助激活LPL
17±2△
B100
512723
4536
VLDL,LDL識別LDL受體
87.3±14.3
B48
264000
2152
CM促進CM合成
?
CI6500
57
CM,VLDL,HDL激活LCAT?
7.8±2.4
CII8800
79
CM,VLDL,HDL激活LPL
5.0±1.8
CIII8900
79
CM,VLDL,HDL抑制LPL,抑制肝apoE受體
11.8±3.6
D2169
HDL轉運膽固醇酯
10±4△
E
34000
299
CM,VLDL,HDL識別LDL受體
3.5±1.2
J70000
427
HDL結合轉運脂質,補體激活
10△
(a)500000
4529
LP(a)抑制纖溶酶活性
0~120△
CETP64000
493
HDL,d﹥1.21轉運膽固醇酯
0.19±0.05△
PTP69000
?
HDL,d﹥1.21轉運磷脂
?
人血漿載脂蛋白結構、功效及含量
108脂類代謝講座第108頁2.不一樣脂蛋白含有相同基本結構疏水性較強TG及膽固醇酯位于內核。具極性及非極性基團載脂蛋白、磷脂、游離膽固醇,以單分子層借其非極性疏水基團與內部疏水鏈相聯絡,極性基團朝外。109脂類代謝講座第109頁脂蛋白結構110脂類代謝講座第110頁三、脂蛋白含有不一樣功效和代謝路徑
(一)CM主要轉運外源性甘油三酯及膽固醇CM是運輸外源性甘油三酯及膽固醇主要形式。
起源:小腸合成TG和合成及吸收磷脂、膽固醇+apoB48
、
AⅠ、
AⅡ、AⅣ
111脂類代謝講座第111頁
代謝
CM生理功效運輸外源性TG及膽固醇酯CM在血液中半壽期為5~15分鐘112脂類代謝講座第112頁脂蛋白脂肪酶(lipoproteinlipase,LPL)骨骼肌、心肌及脂肪等組織毛細血管內皮細胞表面需apoCⅡ激活水解CM中TG及磷脂,產生甘油、脂肪酸及溶血磷脂LDL受體相關蛋白(LDLreceptorrelatedprotein,LRP)
識別、結合、去除CM殘粒(remnant)正常人血漿CM代謝快速,半壽期為5~15分鐘,空腹12~14小時血漿中不含CM
113脂類代謝講座第113頁(二)VLDL主要轉運內源性甘油三酯VLDL是運輸內源性甘油三酯主要形式,在血漿代謝中間產物LDL是運輸內源性膽固醇主要形式,所以VLDL及LDL代謝路徑又被稱為內源性脂質轉運路徑或內源性脂質代謝路徑。
來源+
apoB100、E
肝細胞合成TG
磷脂、膽固醇及其酯VLDL合成以肝臟為主,小腸亦可合成少許。114脂類代謝講座第114頁VLDL在血液
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