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1、Metabolism of Lipids,脂类代谢,脂类（lipids）是脂肪（fat）和类脂（lipoid）的总称，是一大类不溶于水而易溶于有机溶剂的化合物。,供能贮能。构成生物膜。协助脂溶性维生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸(essential fatty acid)是指机体需要，但自身不能合成，必须要靠食物提供的多不饱和脂肪酸。保护和保温作用。,脂类物质的生理功用：,第一节 不饱和脂肪酸的分类与命名,Section 1 The Classification and Nomenclature of Unsaturated Fatty Acids,不饱和脂肪酸的分类：,系统命名法：需标
2、示脂肪酸的碳原子数和双键的位置。或n编码体系：从脂肪酸的甲基碳起计算其碳原子顺序。编码体系：从脂肪酸的羧基碳起计算碳原子的顺序。,CH3-(CH2)5-CH=CH-(CH2)7-COOH,十六碳-7-烯酸,十六碳-9-烯酸,不饱和脂肪酸的命名：,常 见 的 不 饱 和 脂 肪 酸,必需脂肪酸:某些不饱和脂酸，动物机体自身不能合成，需从植物油摄取。它们是动物不可缺少的营养素，故称必需脂酸。,Section 2 Digestion and Absorption of Lipids,第二节 脂类的消化和吸收,食物脂类的消化过程,胆汁酸盐的作用,食物脂类的吸收,脂肪与类脂的消化产物，包括甘油一酯、脂酸
3、、胆固醇、溶血磷脂以及中、短链脂肪酸构成的甘油三酯等，与胆汁酸盐一起形成混合微团(mixed micelles)，在十二指肠下段及空肠上段被肠粘膜细胞吸收。,Section 3 Metabolism of Triglyceride,第三节 甘油三酯的代谢,甘油三酯的分子结构,贮存于脂肪细胞中的甘油三酯(triglyceride,TG)在激素敏感脂肪酶（hormone sensitive trigly-ceride lipase,HSL）的催化下水解并释放出脂肪酸，供给全身各组织细胞摄取利用的过程称为脂肪动员。,一、甘油三酯的分解代谢,(一)脂肪动员：,激素敏感脂肪酶（HSL）是脂肪动员的关键酶
4、。主要受共价修饰调节。,激素敏感脂肪酶,脂肪动员的基本过程,脂肪动员的结果是生成三分子的自由脂肪酸（free fatty acid,FFA）和一分子的甘油。甘油可在血液循环中自由转运，而脂肪酸进入血液循环后须与清蛋白结合成为复合体再转运。脂肪动员生成的甘油主要转运至肝再磷酸化为3-磷酸甘油后进行代谢。,(二)甘油的代谢：,脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。1甘油在甘油磷酸激酶的催化下，磷酸化为3-磷酸甘油：,23-磷酸甘油在3-磷酸甘油脱氢酶的催化下，脱氢氧化为磷酸二羟丙酮：,(三)脂肪酸的-氧化：,1反应过程：(1)活化：在线粒体外膜或内质网进行此反应过程。,(2)进入：在线
5、粒体外生成的脂酰CoA需进入线粒体基质才能被氧化分解，此过程必须要由肉碱（肉毒碱,carnitine）来携带脂酰基。,借助于两种肉碱脂肪酰转移酶同工酶（酶和酶）催化的移换反应以及肉碱-脂酰肉碱转位酶催化的转运反应才能将胞液中产生的脂酰CoA转运进入线粒体。其中，肉碱脂肪酰转移酶(carnitine acyl transferase)是脂肪酸-氧化的关键酶。,脂酰CoA进入线粒体的过程,(3)-氧化循环：-氧化过程由四个连续的酶促反应组成：脱氢；水化；再脱氢；硫解。,-氧化循环的反应过程,-氧化循环过程在线粒体基质内进行；-氧化循环由脂肪酸氧化酶系催化，反应不可逆；需要FAD，NAD+，CoA为
6、辅助因子；每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。,脂肪酸-氧化循环的特点：,(4)彻底氧化：生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解并释放出大量能量，并生成ATP。,2脂肪酸氧化分解时的能量释放：,1分子FADH2可生成2分子ATP，1分子NADH可生成3分子ATP，故一次-氧化循环可生成5分子ATP。1分子乙酰CoA经彻底氧化分解可生成12分子ATP。,以16C的软脂酸为例来计算，则生成ATP的数目为：,7次-氧化分解产生57=35分子ATP；,8分子乙酰CoA可得128=96分子ATP；,共可得131分子ATP，减去活化时消
7、耗的两分子ATP，故软脂酸彻底氧化分解可净生成129分子ATP。,对于任一偶数碳原子的长链脂肪酸，其净生成的ATP数目可按下式计算：,（四）脂肪酸的其他氧化方式,1.不饱和脂肪酸的氧化,2.奇数碳脂肪酸的氧化：,脂肪酸的-氧化脂肪酸的-氧化,3.特殊的氧化方式：,(五)酮体的生成及利用：,脂肪酸在肝中氧化分解所生成的乙酰乙酸(acetoacetate)、-羟丁酸(-hydroxybutyrate)和丙酮(acetone)三种中间代谢产物，统称为酮体(ketone bodies)。,酮体的分子结构,酮体,1酮体的生成：,酮体主要在肝细胞线粒体中生成。酮体生成的原料为乙酰CoA。,(1)两分子乙酰
8、CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶(thiolase)的催化下，缩合生成一分子乙酰乙酰CoA。,酮体生成的反应过程：,(2)乙酰乙酰CoA再与1分子乙酰CoA缩合，生成HMG-CoA。HMG-CoA合酶是酮体生成的关键酶。,(3)HMG-CoA裂解生成1分子乙酰乙酸和1分子乙酰CoA。,(4)乙酰乙酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下，加氢还原为-羟丁酸。,(5)乙酰乙酸自发脱羧或由酶催化脱羧生成丙酮。,利用酮体的酶有两种，即琥珀酰CoA转硫酶（主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中）和乙酰乙酸硫激酶（主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中）。,2酮体的利用：,(1)-羟丁酸在-羟丁酸脱氢酶的催化下脱氢，生成乙
9、酰乙酸。,酮体利用的基本过程：,(2)乙酰乙酸在琥珀酰CoA转硫酶或乙酰乙酸硫激酶的催化下转变为乙酰乙酰CoA。,(3)乙酰乙酰CoA在乙酰乙酰CoA硫解酶的催化下，裂解为两分子乙酰CoA。,(4)生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。,-,羟丁酸脱氢酶,当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成24分子ATP，-羟丁酸可净生成27分子ATP；而由乙酰乙酸硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成22分子ATP，-羟丁酸可净生成25分子ATP。,3酮体生成及利用的生理意义：,(1)在正常情况下，酮体是肝输出能源的一种重要的形式；(2)在饥饿或疾病情况下，酮体可为心、脑等
10、重要器官提供必要的能源。,二、甘油三酯的合成代谢,肝、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官，其合成的亚细胞部位主要在胞液。,(一)脂肪酸的合成：,脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的乙酰CoA。其合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化。脂肪酸合成的直接产物是软脂酸(palmitate)。,1.乙酰CoA转运出线粒体：,2丙二酸单酰CoA的合成：,在关键酶乙酰CoA羧化酶的催化下，将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。,3脂肪酸合成循环：,脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反应过程。每经过一次循环反应，延长两个碳原子。合成反应由脂肪酸合成酶系催化。在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分
11、子脂酰基载体蛋白（acyl carrier protein,ACP）和7种酶单体所构成的多酶复合体。,原核生物的脂肪酸合成酶系,边缘巯基,中心巯基,脂肪酸合成循环,乙酰基转移,丙二酸单酰基转移,缩合,加氢,脱水,再加氢,酰基转移,软脂酸合成的反应流程,进位,链的延伸,水解,4软脂酸的碳链延长和不饱和脂肪酸的生成：,此过程在线粒体/微粒体内进行。使用丙二酸单酰CoA与软脂酰CoA缩合，使碳链延长，最长可达二十四碳，发生在线粒体内或内质网表面。不饱和键由脂类加氧酶系催化形成。,合成所需原料为乙酰CoA，直接生成的产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA，合成16C
12、饱和脂肪酸；在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶，进一步延伸发生在内质网外表面和线粒体中；,脂肪酸合成的特点：,合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸，需消耗15分子ATP（8分子用于转运，7分子用于活化）；需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。,(二)3-磷酸甘油的生成：,合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两条途径生成：1由糖代谢生成（脂肪细胞、肝）：,2由脂肪动员生成（肝）：脂肪动员生成的甘油被转运至肝后进行处理。,(三)甘油三酯的合成：,Section 4 Metabolism of Phospholipids,第四节 磷脂的代谢,甘油磷脂的代谢,（一）甘油磷脂的基本
13、结构：,体内几种重要的甘油磷脂,（二）甘油磷脂的合成代谢：,1甘油二酯合成途径：磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。合成过程中所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。,甘油二酯合成途径,2CDP-甘油二酯合成途径：磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和心磷脂通过此途径合成。合成过程所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。,CDP-甘油二酯合成途径,（三）甘油磷脂的分解代谢：,甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再进一步降解。,H,H,第五节 胆固醇的代谢,Section 5 Metabolism of Cholesterol,一、胆固醇
14、的结构及其酯化,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,D,环戊烷多氢菲,14,胆固醇（cholesterol）的酯化在C3位羟基上进行，由两种不同的酶催化。,二、胆固醇的合成,胆固醇合成部位主要是在肝和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。乙酰CoA经柠檬酸-苹果酸穿梭转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA，36分子ATP和16分子NADPH。,（一）胆固醇合成的部位和原料：,（二）胆固醇合成的基本过程:,胆固醇合成的基本过程可分
15、为下列三个阶段：1乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸（MVA）：此过程在胞液和微粒体进行。HMG-CoA还原酶(HMG-CoA reductase)是胆固醇合成的关键酶。,甲羟戊酸的合成,2甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液和微粒体进行。,MVA5-焦磷酸甲羟戊酸异戊烯焦磷酸,二甲丙烯焦磷酸焦磷酸法呢酯鲨烯。,3鲨烯环化为胆固醇：此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白（sterol carrier protein,SCP）上，由微粒体酶进行催化，经一系列反应环化为27碳胆固醇。,SCP,四、胆固醇的转化,胆固醇在肝中转化为胆汁酸是胆固醇主要的代谢去路。初级胆汁酸是以胆固醇为原料在肝中合成的。主要的初级胆汁酸是胆酸和鹅脱氧胆酸。,（一）转化为胆汁酸：,（二）转化为类固醇激素：,1肾上腺皮质激素的合成：肾上腺皮质球状带可合成醛固酮，又称盐皮质激素，可调节水盐代谢；肾上腺皮质束状带可合成皮质醇和皮质酮，合称为糖皮质激素，可调节糖代谢。2雄激素的合成：睾丸间质细胞可以胆固醇为原料合成睾酮。3雌激素的合成：雌激素主要有孕酮和雌二醇两类。,胆固醇经7位脱氢而转变为7-脱氢胆固醇，后者在紫外光的照射下，B环发生断裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝被羟化为25-（OH）D3，再在肾被羟化为1,25-(OH)2 D3。,（三）转化为维生素D3：,
