生物化学及分子生物学(人卫第九版)-07-01节脂质代谢

作者:方定志单位:四川大学华西基础医学与法医学院第7章脂质代谢目录第一节脂质的构成、功能及分析Thecomposition,functionandanalysisoflipids第二节脂质的消化与吸收DigestionandAbsorptionofLipids第三节甘油三酯的代谢MetabolismofTriglyceride第四节磷脂的代谢MetabolismofPhospholipid第五节胆固醇代谢MetabolismofCholesterol第六节血浆脂蛋白代谢MetabolismofLipoprotein重点难点熟悉了解掌握脂质的消化吸收脂肪的动员，脂肪酸β-氧化，酮体的生成、利用及调节胆固醇合成的限速反应及调节血浆脂蛋白来源、组成特点及主要生理功能脂肪酸的合成及其调节甘油磷脂的合成及降解主要特点胆固醇的转化血浆脂蛋白代谢脂质的构成、功能、分析及消化吸收鞘磷脂代谢脂肪的合成血浆脂蛋白代谢紊乱脂质的构成、功能及分析Thecomposition,functionandanalysisoflipids第一节脂肪和类脂总称为脂质(lipids)。三脂酰甘油(triacylglycerol,TAG)，也称为甘油三酯(triglyceride,TG)胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterolester,CE)磷脂(phospholipid,PL)糖脂(glycolipid)鞘脂(sphingolipid)定义:分类:一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质类脂(lipoid)脂肪(fat)•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。•其脂酰链组成复杂，长度和饱和度多种多样。•体内还存在少量甘油一酯（monoacylglycerol）和甘油二酯（diacylglycerol，DAG）。（一）甘油三酯是甘油的脂酸酯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。系统命名法（二）脂肪酸是脂肪烃的羧酸标示脂酸的碳原子数即碳链长度和双键的位置。脂肪酸（fattyacids）的结构通式为:CH3（CH2）nCOOH。高等动植物脂肪酸碳链长度一般在14～20之间，为偶数碳。1.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(monounsaturatedfattyacid)多不饱和脂酸(polyunsaturatedfattyacid)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表7-1常见的脂肪酸惯名系统名碳原子数和双键数簇分子式饱和脂肪酸月桂酸(lauricacid)n-十二烷酸12:0－CH3(CH2)10COOH豆寇酸(myristicacid)n-十四烷酸14:0－CH3(CH2)12COOH软脂肪酸(palmiticacid)n-十六烷酸16:0－CH3(CH2)14COOH硬脂肪酸(stearicacid)n-十八烷酸18:0－CH3(CH2)16COOH花生酸(arachidicacid)n-二十烷酸20:0－CH3(CH2)18COOH山箭酸(behenicacid)n-二十二烷酸22:0－CH3(CH2)18COOH掬焦油酸(lignocericacid)n-二十四烷酸24:0－CH3(CH2)18COOH不饱和脂肪酸棕榈(软)油酸(palmitoleicacid)9-十六碳一烯酸16:1w-7CH3(CH2)5CH═CH(CH2)7COOH油酸(oleicacid)9-十八碳一烯酸18:1w-9CH3(CH2)7CH═CH(CH2)7COOH异油酸(Vaccenicacid)反式11-十八碳一烯酸18:1w-7CH3(CH2)5CH═CH(CH2)9COOH亚油酸(linoleicacid)9,12-十八碳二烯酸18:2w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)2(CH2)6COOHa-亚麻酸(a-linolenicacid)9,12,15-十八碳三烯酸18:3w-3CH3CH2(CH═CHCH2)3(CH2)6COOHg-亚麻酸(g-linolenicacid)6,9,12-十八碳三烯酸18:3w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)3(CH2)3COOH花生四烯酸(arachidonicacid)5,8,11,14-二十碳四烯酸20:4w-6CH3(CH2)4(CH═CHCH2)4(CH2)2COOHtimnodonicacid(EPA)5,8,11,14,17-二十碳五烯酸20:5w-3CH3CH2(CH═CHCH2)5(CH2)2COOHclupanodonicacid(DPA)7,10,13,16,19-二十二碳五烯酸22:5w-3CH3CH2(CH═CHCH2)5(CH2)4COOHcervonicacid(DHA)4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸22:6w-3CH3CH2(CH═CHCH2)6CH2COOH表7-2不饱和脂肪酸簇母体不饱和脂肪酸结构-7软油酸9-16:1-9油酸9-18:1-6亚油酸9,12-18:2-3亚麻酸9,12,15-18:3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。磷脂（phospholipids）由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成。甘油磷脂：由甘油构成的磷脂（体内含量最多）鞘磷脂：由鞘氨醇构成的磷脂FAFAPiX甘油FAPiX鞘氨醇（三）磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两类分类：X指与磷酸羟基相连的取代基，包括胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等。由甘油构成的磷脂称为甘油磷脂CH2O-C-R1R2C-O-CHCH2O-P-OXOOOHOOOO组成：甘油、脂酸、磷脂、含氮化合物结构：功能：含一个极性头、两条疏水尾，构成生物膜的磷脂双分子层。X=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等机体内几类重要的甘油磷脂磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine)卵磷脂(lecithin)脑磷脂(cephalin)心磷脂(cardiolipin)由鞘氨醇或二氢鞘氨醇构成的磷脂称为鞘磷酯鞘氨醇的氨基通过酰胺键与1分子长链脂酸相连形成神经酰胺(ceramide)，为鞘脂的母体结构。鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。鞘氨醇二氢鞘氨醇反式X＝磷脂胆碱、磷脂乙醇胺、单糖或寡糖按取代基X的不同，鞘脂分为：鞘糖酯、鞘磷脂胆固醇(cholesterol)结构：固醇共同结构：环戊烷多氢菲HHHHHABCD1234567891011121314151617（四）胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构动物胆固醇(27碳)植物(29碳)酵母(28碳)二、脂质具有多种复杂的生物学功能（一）甘油三酯是机体重要的能源物质1gTG=38KJ1g蛋白质=17KJ1g葡萄糖=17KJ首先，甘油三酯氧化分解产能多。第二，甘油三酯疏水，储存时不带水分子，占体积小。第三，机体有专门的储存组织——脂肪组织。甘油三酯是脂肪酸的重要储存库。甘油二酯还是重要的细胞信号分子。（二）脂肪酸具有多种重要生理功能1.提供必需脂肪酸人体自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为营养必需脂酸(essentialfattyacid)，包括亚油酸（18:2，Δ9,12）、亚麻酸（18:3，Δ9,12,15）和花生四烯酸（20:4，Δ5,8,11,14）。2.合成不饱和脂肪酸衍生物前列腺素（prostaglandin,PG）、血栓烷(thromboxane,TX)、白三烯(leukotrienes,LT)是廿碳多不饱和脂肪衍生物。前列腺素以前列腺酸（prostanoicacid）为基本骨架，有一个五碳环和两条侧链（R1及R2）。97531111315171910COOHR120R2CH31098653111121415171920CH3COOH花生四烯酸（20:4△5，8，11，14）前列腺酸PG根据五碳环上取代基和双键位置不同，分9型：根据R1及R2两条侧链中双键数目的多少，PG又分为1、2、3类，在字母的右下角提示。有前列腺酸样骨架，但五碳环为含氧的噁烷代替。血栓噁烷（thromboxaneA2,TXA2）分子中不含前列腺酸骨架有四个双键，三个共轭双键。(LTB4)白三烯（leukotrienes，LT）(LTA4)PGE2诱发炎症，促局部血管扩张。PGE2、PGA2使动脉平滑肌舒张而降血压。PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。PGF2α使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。1.PGPG、TX和LT具有很强生物活性2.TXPGF2、TXA2强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI2、PGI3对抗它们的作用。TXA3促血小板聚集，较TXA2弱得多。3.LTLTC4、LTD4及LTE4被证实是过敏反应的慢反应物质。LTD4还使毛细血管通透性增加。LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发展。（三）磷脂是重要的结构成分和信号分子1.磷脂是构成生物膜的重要成分磷脂分子具有亲水端和疏水端，在水溶液中可聚集成脂质双层，是生物膜的基础结构。细胞膜中能发现几乎所有的磷脂，甘油磷脂中以磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸含量最高，而鞘磷酯中以神经鞘磷酯为主。各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。磷脂酰胆碱（也称磷脂酰胆碱）存在于细胞膜中，心磷脂是线粒体膜的主要脂质。磷脂双分子层的形成2.磷脂酰肌醇是第二信使的前体磷脂酰肌醇4、5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol4,5-bisphosphate，PIP2）是细胞膜磷脂的重要组成，主要存在于细胞膜的内层。在激素等刺激下可分解为甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（inositoltriphosphate，IP3），均能在胞内传递细胞信号。各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。（四）胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体胆固醇是细胞膜的基本结构成分胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物可转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3三、脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性（一）用有机溶剂提取脂质（二）用层析分离脂质（三）根据分析目的和脂质性质选择分析方法（四）复杂的脂质分析还需特殊的处理脂质的消化与吸收DigestionandAbsorptionofLipids第二节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（一）、胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质胆盐在脂肪消化中的作用乳化消化酶甘油三酯食物中的脂类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胰脂酶辅脂酶微团(micelles)消化脂类的酶辅脂酶（Mr，10kDa）在胰腺泡以酶原形式存在，分泌入十二指肠腔后被胰蛋白酶从N端水解，移去五肽而激活。辅脂酶本身不具脂酶活性，但可通过疏水键与甘油三酯结合（Kd，1×10-7mol/L）、通过氢键与胰脂酶结合（分子比为1:1；Kd值为5×10-7mol/L），将胰脂酶锚定在乳化微团的脂-水界面，使胰脂酶与脂肪充分接触，发挥水解脂肪的功能。辅脂酶还可防止胰脂酶在脂-水界面上变性、失活。辅脂酶是胰脂酶发挥脂肪消化作用必不可少的辅助因子。辅脂酶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