生物化学：脂代谢

第五章脂类代谢脂类(lipid)是生物体内一大类不溶于水而易溶于有机溶剂（乙醚、氯仿、苯）的有机化合物，包括脂肪、类脂及其衍生物。定义第一节脂类的组成、分布及生理功用分类类脂脂类脂肪（油脂）磷脂甘油磷酸鞘磷脂糖脂脑苷脂神经节苷脂胆固醇及其酯鞘糖脂甘油糖脂鞘脂CH2CHCH2OHOHOH甘油(丙三醇）脂类的组成脂类一般由醇和脂肪酸组成胆固醇CH3(CH2)12-CH=CH-CHOHCHNH2CH2OH鞘氨醇醇饱和脂酸：不含双键不饱和脂酸：单不饱和脂酸（含1个双键）多不饱和脂酸（含双键≥2个）脂肪酸（fattyacids,FA)CH3-(CH2)6-CH=CH-(CH2)6-COOHCH3-CH2-CH2-(CH2)14-COOH体内脂肪酸的来源自身合成饱和脂酸和单不饱和脂酸食物供给包括各种脂酸，特别是一些多不饱和脂酸，动物不能自身合成，需从植物中摄取。*必需脂肪酸——体内不能合成，必须从食物中摄取的脂肪酸，称为必需脂肪酸，包括亚油酸（18:2,△9,12)、亚麻酸（18:3,△9,12,15)、花生四烯酸（20:4,△5,8,11,14)等多不饱和脂肪酸。胆固醇酯甘油三脂（脂肪）CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3脂类的基本结构CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)nCH3POOXOHX=H、胆碱、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等甘油磷脂X=磷脂胆碱、磷脂乙醇胺鞘磷脂糖链分类含量分布生理功能脂肪甘油三酯10﹪～20﹪可变脂脂肪组织、皮下组织、大网膜、肠系膜、肾脏周围1.储能2.供能3.保温作用4.保护脏器类脂磷脂、固醇及其酯、糖脂、脂肪酸等5﹪固定脂生物膜、神经髓鞘1.是生物膜的重要组成成分2.参与细胞识别及信息传递3.胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等脂类的分类、含量、分布及生理功能磷脂是双性化合物磷脂双分子层第二节脂类的消化和吸收DigestionandAbsorptionofLipid脂类的消化乳化作用消化酶产物食物中的脂类微团(3-10μm)场所：小肠上段乳化剂：胆汁酸盐(降低脂－水界面张力）酶：胰脂酶、磷脂酶A2、胆固醇酯酶及辅脂酶产物：甘油一酯、脂酸、胆固醇及溶血磷脂等，与胆汁酸盐乳化成更小的混合微团（20nm）。胆盐在脂肪消化中的作用消化过程及相应的酶甘油三酯2-甘油一酯+2FFA磷脂溶血磷脂+FFA磷脂酶A2胆固醇酯胆固醇酯酶胆固醇+FFA胰脂酶辅脂酶辅脂酶是胰脂酶的蛋白质辅因子，分子量约10kD。分泌入十二指肠后被胰蛋白酶水解N端的五肽而激活。辅脂酶本身不具脂肪酶活性，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。辅脂酶的作用：促进胰脂酶对脂肪的水解作用。机制：使胰脂酶锚定于水油界面辅脂酶脂类的吸收乳化吸收肠粘膜细胞消化产物混合微团部位：十二指肠下段及空肠上段方式1：中、短链(≤10)脂酸构成的甘油三酯乳化吸收脂肪酶甘油+FFA血循环肠粘膜细胞门静脉在肠粘膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径称为甘油一酯合成途径。长链脂酸及2-甘油一酯胆固醇及游离脂酸溶血磷脂及游离脂酸甘油三酯胆固醇酯磷脂淋巴管血循环乳糜微粒(CM)肠粘膜细胞载脂蛋白B48、AⅠ、AⅡ、AⅣ方式2：+甘油一酯途径CoA+RCOOHRCOCoA脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi酯酰CoA转移酶CoAR2COCoAR3COCoACoA酯酰CoA转移酶CHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOCHO--CC--RR11O=CHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOCHO--CC--RR11O=CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OO--CC--RR33CHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=O=第三节甘油三酯的分解代谢甘油CHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOCHO--CC--RR11O=CHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOCHO--CC--RR11O=CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OHOHCHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=CHCH22OO--CC--RR33CHCH22OO--CC--RR22CHOCHO--CC--RR11O=O=O=甘油一酯甘油二酯甘油三酯甘油三酯是甘油的脂酸酯（一）脂肪动员定义储存在脂肪细胞中的甘油三酯，被脂肪酶逐步水解为游离脂酸（FFA）及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。限速酶甘油三酯脂肪酶(又称激素敏感性甘油三酯脂肪酶，hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)脂解激素能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、肾上腺素、ACTH、TSH等。抗脂解激素抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。脂肪动员过程脂解激素-受体G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(无活性)HSLb-P(有活性)甘油三酯甘油二酯甘油一酯甘油FFAFFAFFA甘油二酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶产物FFA：与清蛋白结合运至全身甘油：入血运至肝肾肠等（二）甘油的分解利用肝肾肠甘油激酶ATPADPCHCH22OHOHCHCH22OHOHCHOHCHOH游离甘油PiPiCHCH22OO--CHCH22OHOHCHOHCHOH3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮PiPiCHCH22OO--CHCH22OHOHCHOHCHOH3-磷酸甘油＝O磷酸甘油脱氢酶NAD＋NADH＋H＋糖酵解途径糖异生途径（三）脂肪酸的氧化组织：大多数组织（除脑组织外）均可进行，其中肝脏、肌肉最活跃。亚细胞：胞液、线粒体部位1、脂酸的活化——脂酰CoA的生成2、脂酰CoA进入线粒体3、脂酰CoA的β-氧化4、乙酰CoA的彻底氧化过程1.脂肪酸活化为脂酰CoA（胞液）+HS-CoA脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=脂酰~SCoARCHRCH22CHCH22CC~SCoA~SCoAOO=OO=脂酰CoA合成酶ATPAMPPPiMg＋高能硫酯键中短链脂酰CoA可直接穿过线粒体内膜2.脂酰CoA进入线粒体长链脂酰CoA进入线粒体需要肉碱的转运(肉碱)(L-β羟基-γ-三甲氨基丁酸)(脂酰肉碱)限速酶转运过程脱氢加水再脱氢硫解脂酰CoAβ-羟脂酰CoAβ-酮脂酰CoA脂酰CoA+乙酰CoA脂酰CoA脱氢酶α,β－烯脂酰CoAL(+)-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+⊿2--烯脂酰CoA水化酶H2OFADFADH2β酮脂酰CoA硫解酶HSCoARCH=CHC~SCoAβαO=RCH=CHC~SCoAβαO=O=RCH2CH2C~SCoAO=O=RCHOHCH2C~SCoAβαO=O=RCOCH2C~SCoAβαO=O=RC~SCoA+CH3CO~SCoAO=3.脂酸的β-氧化乙酰CoA彻底氧化三羧酸循环氧化磷酸化4.乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化2分子CO23分子NADH＋H＋1分子FADH21分子GTP最终产生10分子ATP5.脂肪酸氧化的能量生成——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：7轮循环产物：8分子乙酰CoA7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肉碱转运载体ATPCoASHAMPPPiH2O呼吸链2.5ATP线粒体膜三羧酸循环脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=RCH2CH2C~SCoAO=O=H2ORCHOHCH2C~SCoAβαO=O=RCH2CH2C~SCoAO=O=FADH2RCH=CHC~SCoAβαO=RCH=CHC~SCoAβαO=O=NADH+H+RCOCH2C~SCoAβαO=O=H2O呼吸链1.5ATPCoA-SHRC~SCoA+CH3CO~SCoAO=目录小结1、脂类的种类及功能；必需脂肪酸2、脂肪动员的概念、限速酶、产物3、脂肪酸氧化分解的四个阶段、限速酶4、软脂酸彻底氧化产生ATP的计算1.不饱和脂酸的氧化不饱和脂酸β氧化顺⊿3-烯酰CoA顺⊿2-烯酰CoA反⊿2-烯酰CoA⊿3顺-⊿2反烯酰CoA异构酶β氧化L(+)-β羟脂酰CoAD(-)-β羟脂酰CoAD(-)-β羟脂酰CoA表构酶H2O脂酸的其他氧化方式极长链脂酸(≥C22)过氧化酶体脂酰CoA氧化酶（FAD为辅基）较短链脂酸线粒体β氧化2.过氧化酶体脂酸氧化3.丙酸的氧化支链氨基酸支链脂酸奇数碳脂酸胆固醇侧链CH3CH2CO~CoA羧化酶（ATP、生物素）CO2D-甲基丙二酰CoAL-甲基丙二酰CoA消旋酶变位酶5-脱氧腺苷钴胺素琥珀酰CoA三羧酸循环（四）酮体的生成及利用酮体（ketonebodies）：是脂酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物，是乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮的总称。合成部位：肝细胞线粒体；合成原料：脂酸氧化生成的乙酰CoA；CO2CoASHCoASHNAD+NADH+H+β-羟丁酸脱氢酶限速酶HMGCoA合成酶乙酰乙酰CoA硫解酶HMGCoA裂解酶1.酮体的生成CHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OOCHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==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==OOHOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OOHOCCHHOCCH22CCHCCH22CSCoACSCoA((HMGCoAHMGCoA))CHCH33OHOH羟甲基戊二酸单酰羟甲基戊二酸单酰CoACoA==OO==OO==OO==OOCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CCHCCH33丙酮丙酮==OOCHCH33CCHCCH33丙酮丙酮CHCH33CCHCCH33丙酮丙酮==OO==OOCHCH33CCHCCH22COHCOH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==OO2CHCH33CSCoACSCoA==OOCHCH33CSCoACSCoA==OO==OOH2O乙酰乙酰脱羧酶NAD+NADH+H+琥珀酰CoA琥珀酸CoASH+ATPPPi+AMPCoASH2.酮体的利用CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸OHOHCHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸CHCH33CHCHCHCH22COOHCOOHD(D(--))--ββ--羟丁酸羟丁酸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CHCH33CCHCCH22