12章脂代谢1

第十二章脂类代谢MetabolismofLipid第一节概述一、脂类的一般概念脂类(脂质)：体内一大类重要有机化合物，这些物质之间的化学组成与结构有很大差别，但它们都具有不溶于水而溶于有机溶剂（乙醚氯仿，苯等）的共同特征。分类简单脂质：醇与脂肪酸所成酯甘油三酯(Triglyceride,TG)、甘油二酯复合脂质：醇+脂肪酸+其他物质磷脂(phospholipid,PL)鞘脂(sphingolipids)异戊二烯类脂质：萜类、类固醇胆固醇(cholesterol,CHOL)胆固醇酯(cholesterolester,CE)甘油三酯(Triglyceride）脂类物质的基本构成CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3甘油(Glycerol)CH2CHCH2OHOHOHCH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)nCH3POOXOHX=胆碱、水、乙醇胺、丝氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等甘油磷脂(phosphoglycerides)鞘脂(sphingolipids)含鞘氨醇(sphingosine)或二氢鞘氨醇的脂类。X----磷脂胆碱、磷脂乙醇胺单糖或寡糖胆固醇(Cholesterol)各类脂质的生物功能脂质类别生物功能脂肪酸及其衍生物：脂肪酸前列腺素生物体的代谢燃料其他脂质的基本构建细胞内调节剂酰基甘油：甘油三酯（脂肪）甘油二酯甘油单酯能量储存、防止热量散失、保护性脂肪垫中间代谢物，有助于消化道内脂质的乳化蜡：真蜡、固醇蜡皮肤、羽毛、植物叶片、果实表层等磷脂：甘油磷脂鞘磷脂构成生物膜，参与代谢调节构成生物膜，神经组织糖脂：甘油糖脂鞘糖脂细胞膜，动物脑组织神经组织，胞膜，免疫识别类萜与异戊烯脂：烯萜类维生素A维生素E维生素K泛醌植物香精油、信息素、固醇前体视觉抗氧化剂、抗不育、稳定膜结构抗出血电子传递链组分类固醇：胆固醇胆汁酸固醇激素强心苷植物固醇生物膜、脂蛋白组分、胆汁酸和类固醇激素前体脂肪消化代谢调节强心、治疗心力衰竭植物细胞组分脂多糖细菌胞壁生物氧化1g葡萄糖→17KJ能量生物氧化1g蛋白质→17KJ能量生物氧化1g脂肪→39KJ能量脂肪酸（fattyacid）代谢燃料；脂质构件长烃链尾+羧基头，R-COOH烃链多为线形碳原子数多为偶数(4-36，以12-24居多)依烃链中是否含双键分为：饱和脂肪酸不饱和脂肪酸几种常见脂肪酸的结构软脂酸C16硬脂酸C18油酸C18亚油酸C18α-亚麻酸C18花生四烯酸C20不饱和脂酸命名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油酸：18:1Δ9,亚油酸:18:2Δ9,12ω编码体系从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序油酸（18:1,ω-9），亚油酸（18:2,ω-6,9）第二节脂类的消化与吸收DigestionandAbsorptionofLipid二、脂肪的消化与吸收脂肪的消化条件①乳化剂（胆汁酸盐)的乳化作用---降低油水间表面张力②酶的催化作用部位主要在小肠上段甘油三酯2-甘油一酯+2脂肪酸胰脂酶胆酸的促进脂类消化吸收作用部位十二指肠下段及空肠上段方式中链及短链脂酸构成的TG乳化吸收脂肪酶甘油+脂肪酸门静脉血循环肠粘膜细胞脂肪的吸收长链脂酸及2-甘油一酯肠粘膜细胞（酯化成TG）淋巴管血循环乳糜微粒(chylomicron,CM)+载脂蛋白(apo)CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3HH乳糜微粒的分子结构载脂蛋白磷脂甘油三酯胆固醇酯胆固醇胃第二节脂肪的分解代谢一、体内甘油三酯的分解脂肪的动员：储存在脂肪细胞中的脂肪，被肪脂酶逐步水解为脂肪酸及甘油，并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。脂肪细胞的扫描电子显微镜照片水解酶脂肪酶甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶关键酶：脂肪酶——激素敏感性脂肪酶(hormone-sensitivetriglyceridelipase,HSL)促脂解激素：胰高血糖素、肾上腺素抗脂解激素：胰岛素CH2CHCH2OOOCO(CH2)mCH3CO(CH2)kCH3CO(CH2)nCH3脂解激素-膜受体G蛋白ACATPcAMPPKA+++HSLa(无活性)HSLb(有活性)TG甘油二酯（DG）2-甘油单酯甘油脂肪酸脂肪酸脂肪酸甘油二酯脂肪酶甘油单酯脂肪酶HSL-----激素敏感性脂肪酶脂肪动员过程AC-----腺苷酸还化酶二、甘油的代谢代谢部位：肝脏糖异生三、脂肪酸的分解代谢1.脂肪酸的运转组织间的转运:脂肪细胞→毛细血管内皮细胞→血浆：血浆载脂蛋白(血浆清蛋白)→靶细胞进入线粒体的转运:脂肪酸活化脂酰CoA进入线粒体脂酰CoA合成酶ATPAMPPPi*脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)+CoA-SH脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=脂酰~SCoARCHRCH22CHCH22CC~SCoA~SCoAOO=OO=(1)脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成（胞液）(2)脂酰CoA进入线粒体肉碱酰基转移酶I限速酶肉碱酰基转移酶II移位酶肉碱脂酰肉碱2.饱和脂肪酸的β-氧化β-氧化首先于脂肪酸β-碳发生的氧化反应。脂酰CoA，经脱氢、加水、再脱氢、硫解，形成少2个碳的脂酰CoA和1分子乙酰CoA。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：线粒体（1）β-氧化的发现FranzKnoop,1904马尿酸苯乙尿酸（2）β氧化的步骤脂酰CoA⊿2-反烯脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶烯脂酰CoA水化酶L-β羟脂酰CoAL-β羟脂酰CoA脱氢酶β-酮脂酰CoAβ-酮脂酰CoA硫解酶脱氢加水再脱氢硫解CH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2COSCoACH3(CH2)7CH2CH2CH2COCoACH3(CH2)7CH2COSCoACH3COSCoACH3COSCoACH3COCoACH3COSCoA5CH3(CH2)7CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COSCoA软脂酸（C16）的氧化总反应脂酰CoA脱氢酶缺欠症婴儿突然死亡症候群牙买加呕吐病脂肪酸氧化的过程(3)β氧化过程中的能量变化CCCOSCoAHHHH(CH2)nH3CαβCCCOSCoAHH(CH2)nH3C脂酰CoA脱氢酶FADFADH2αβCCCOSCoAOHH(CH2)nH3CHH烯脂酰CoA水化酶H2OαβCCCOSCoAH(CH2)nH3CHOL-β羟脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH+H+αβ+C(CH2)nH3COSCoAH3CCOSCoAβ酮脂酰CoA硫解酶CoA-SHαβH2O呼吸链1.5ATPH2O呼吸链2.5ATPTCA脂肪酸RCHRCH22CHCH22CC--OHOHOO=OO=RCH2CH2C~SCoAO=O=ATPCoASH脂酰CoA合成酶AMPPPi线粒体膜肉碱转运载体脂酸氧化的能量生成——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：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CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH27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(10+2.5+1.5)x(n-1)+10-2=14(n-1)+8能量利用效率ATP水解的标准自由能变化:-30.5KJ/mol细胞内ATP的实际水解能:-52KJ/mol1分子软脂酸彻底氧化:106ATP,106x52=5512KJ/mol;1mol软脂酸在体外彻底氧化,9791KJ/mol;能量利用效率:5512/9791=56.3%葡萄糖能量利用效率:59.3%(4)奇数碳脂肪酸的氧化奇数碳脂肪酸也可经脱羧等反应形成乙酰CoA。羧化酶变位酶3.不饱和脂肪酸的氧化(1)单不饱和脂肪酸的氧化（油酸18：1△9）烯酰CoA异构酶△3-顺烯脂酰CoA△9-顺烯脂酰CoA△2-反烯脂酰CoA烯酰CoA水化酶β-羟脂酰CoA(2)多不饱和脂肪酸的氧化亚油酸（十八碳-Δ9-顺,Δ12顺-二烯酸;18：2△9，12）4.脂肪酸氧化的其他方式(1)脂肪酸的ω氧化脂肪酸的ω-碳（末端甲基）首先被氧化,形成二羧酸,2侧可同时进行β-氧化。(2)脂肪酸的α-氧化每次氧化只失去一个碳原子支链脂肪酸降解四、酮体（KetoneBodies）的代谢酮体：乙酰乙酸(acetoacetate)、β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate)、丙酮(acetone)三者总称，脂肪酸在肝脏氧化分解的中间代谢物.血浆水平：0.03~0.5mmol/L代谢定位：生成：肝细胞线粒体利用：肝外组织（心、肾、脑等）线粒体前体：乙酰CoA草酰乙酸乙酰CoA柠檬酸1.酮体的生成酶2.酮体的利用2乙酰CoA乙酰乙酰CoA乙酰CoA乙酰乙酸HMGCoAβ-羟丁酸丙酮乙酰乙酰CoA琥珀酰CoA琥珀酸2乙酰CoA酮体的生成和利用的总示意图3.酮体生成的生理意义酮体是肝脏输出能源的一种形式：酮体可通过血脑屏障、肌肉毛细血管壁，是饥饿、缺氧时脑、肌肉组织的重要能源。长期饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病，酮体生成超过肝外组织利用能力，血中酮体升高——酮症酸中毒，酮尿。