脂质化学及脂代谢-32h.ppt

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1、第六章 脂质化学及脂代谢,一、脂类的定义、种类、功能和结构（一）定义：这些物质在化学组成和化学结构上差异很大。不属于一类化 合物，很难从化学角度对脂类做简明、确切的定义。脂类具有一个共同的物理性质 溶解性质相似：不溶于水，易溶于有机溶剂（氯仿、乙醚、丙酮、苯等）。多数脂质，化学本质是脂肪酸和醇所形成酯类及其衍生物。,一类难溶于水，易溶于非极性溶剂的有机化合物。,（二）种类：1简单脂类：含有脂肪酸和醇组成。甘油三酯（油脂），蜡。2复合脂类：由简单脂与非脂性成分组成。包括磷脂，糖脂。3异戊二烯类：类胡萝卜素；类固醇。,（三）生物功能：1构成生物膜的重要物质，细胞内所含的磷脂几乎都 存在于生物膜中。

2、2供能。3保温 体表脂类可防止热量散发，保持体温。因其不易导 热。4防止机械损伤：分布在体表及内脏周围的脂类有保持体表及内脏免 受机械冲击和磨损的作用。,5促进脂溶性物质的溶解，以利机体吸收。如：脂溶性Vit和必须脂肪酸的吸收。6调节功能，对机体营养及代谢有调节功能。如：脂溶性Vit；类固醇激素；胆碱等均为调节物质。7作为细胞表面物质与细胞的识别和免疫有关。,（四）结构1油脂（Glyceride）（脂酰甘油，脂酰甘油酯，甘油三酯）油脂：是油和脂肪的总称。油（oils）：常温下是液态。（含不饱和脂肪酸多。）油脂 脂肪（Fats）：常温下固态or半固态。（含饱和脂肪酸多）,组成及结构：1分子甘油+

3、3分子脂肪酸。R1，R2，R3 可相同，也可不同。R2 多为不饱和脂肪酸。三酰甘油：3脂肪酸+1甘油根据所含脂肪酸分子数 二酰甘油：2脂肪酸+1甘油 单酰甘油：1脂肪酸+1甘油,2甘油磷酸酯（磷酸甘油脂）磷酯组成成分：甘油、脂肪酸、磷酸、含氮的碱性化合物（胆碱、胆 胺）和其它成分。结构通式：式中：R1脂肪酸C-H链，通常为饱和脂肪酸。R2脂肪酸C-H链，通常为不饱和脂肪酸。X 含N碱（胆碱、胆胺），Ser，肌醇等。,卵磷脂 脑磷脂（磷脂酰胆碱）（磷脂酰胆胺）,磷酸甘油脂为两性脂类（两性分子）：磷酸甘油脂含两个长C-H链（R1，R2）使分子一部分为疏水性（非极性），第三个C原子被磷酸酯化并带有亲

4、水X基团，有极性。分子为两性脂类或两性分子。如：,3固醇类 广泛存在于自然界，功能多样：（1）作为激素，起代谢调节作用。（2）作为乳化剂，有助于脂类消化吸收。（3）抗炎症作用。,基本结构：环戊烷多氢菲 固醇是环戊烷多氢菲的衍生物。如：胆固醇（cholesterol）动物固醇以胆固醇为代表。植物固醇以麦角固醇为代表。,胆固醇,二、生物膜（一）生物膜及其功能生物膜：细胞的外周膜和内膜系统称为生物膜。外周膜：生物的基本结构和功能单位是细胞，任何细胞 都以一层薄膜（厚约4-7nm）将其内含物与环 境分开，这层膜称为细胞膜或外周膜；内 膜：多数细胞中有许多内膜系统，组成具有各种特 定功能的亚细胞结构和细

5、胞器，如细胞核，线 粒体，内质网，高尔基体等。,功能：（1）保护功能：细胞膜是细胞质与外界的有机屏障，保护细胞不 受或少受外界环境因素改变的影响。（2）物质的运输和能量转换 a：在各种物质进出细胞的过程中，起控制作用，可 选择性的从膜外吸收所需的营养物，同时排出不 需要的物质。b：能量转换：能量转换的主要形式是通过氧化磷酸 化形式，主要在线粒体内膜上进行。,功能：（3）细胞识别：膜上的一些受体可接收和识别各种特殊的信息并 将信息传递出去，产生不同效应。（4）免疫功能,（二）膜的化学组成 组成：脂类：磷脂以卵磷脂最多；胆固醇；糖脂。蛋白质（包括酶）：外周蛋白；内在蛋白。多糖。水，金属离子等。,1

6、脂质 脂质主要部分卵磷脂为两性物质：一个亲水头部；两个疏水尾巴。极性（亲水）端和非极性（疏水）端示意：膜周围环境有水分，膜脂分子亲水端朝向膜外侧，疏水端朝向膜中央，自动形成双分子层排列。,2膜蛋白 不是单一的某种蛋白，是多种蛋白质的总称。不同 膜，蛋白质种类、数量不同；据粗略计算，细胞中大约有20%25%蛋白质与膜 结构相联系。根据在膜上定位分为；外周蛋白 内在蛋白,（1）外周蛋白：分布在膜脂双层表面，通过静电力或Van der weals 力松弛结合在膜表面；易被有机溶剂分离下来，易 溶于水。外周蛋白占膜蛋白总量的2030%,（2）内在蛋白：通过疏水效应和Van der weals力与膜脂双

7、层紧密结 合的蛋白质。蛋白质分子氨基酸的非极性侧链及脂 双层非极性区（疏水区）都与水疏远（排斥水），这种非极性基团之间存在相互趋近作用（疏水作 用）。内在蛋白占膜蛋白的7080%，不溶于水，不易从 膜上溶解分离下来。,全部深埋在脂双层的疏水区；内在蛋白在膜内位置 部分镶嵌在脂双层中；横跨脂双层。生物膜外周蛋白、内在蛋白示意图,（三）膜的结构 流动镶嵌模型1972年，和,模型要点：1脂质以脂双层排列，亲水头向外、疏水尾向内聚 集，构成生物膜主体，膜厚约5nm；基本结构的重复单位是磷脂，使膜表现出高电阻性 及高极性分子的不通透性。2膜蛋白为球蛋白，一些位于脂双层内外表面；一 些镶嵌在脂双层中或完全

8、的埋在脂双层中；一些横 穿整个膜两侧。,特点：1膜的流动性：膜脂质，及大部分蛋白质能做侧向平面方向扩 散，使双分子层具有流动性、柔韧性。脂双层不能做纵向翻转。2不对称性：结构与功能的两侧不对称性。膜两侧脂质及蛋白质在结构上的分布不对称，故 使膜两侧表现的功能也不同。,三、脂类代谢（一）油脂的分解代谢 1油脂（脂肪）水解 油脂水解由脂肪酶催化，脂肪酶广泛存在于动物、植物和微生物中，催化油脂水解成甘油和脂肪酸。,2甘油的氧化 在甘油激酶催化下，生成-磷酸甘油，然后在-磷酸甘油 脱氢酶作用下生成磷酸二羟基丙酮。（1）磷酸二羟基丙酮亦为糖酵解中间物，可循糖代谢途径生成 丙酮酸乙酰CoATCA彻底氧化。

9、（2）P-二羟基丙酮也可经糖异生生成糖（糖原）。,3脂肪酸的氧化-氧化 脂肪酸在一系列酶作用下逐步脱H及C链逐步降解 的过程。形式：-氧化、-氧化、-氧化等，以-氧化为主。-氧化：脂肪酸氧化从羧基端-C原子开始，以连续断裂2 个C原子方式进行，故称-氧化。,（1）过程：五个循环步骤：1.脂肪酸的活化脂酰CoA（胞液）2.脂酰CoA的、脱H 不饱和脂酰CoA（线粒体）3.、-不饱和脂酰CoA的水化-羟脂酰CoA（线粒体）4.-羟脂酰CoA的氧化（脱H）-酮脂酰CoA（线粒体）5.-酮脂酰CoA硫解 乙酰CoA+脂酰CoA（-2C）（线粒体）,在胞液中（线粒体外）脂肪酸活化，形成脂酰CoA后进入线

10、粒体内（其余4步反应均在线粒体内进行），从-C原子的脱H开始，经过4个连续的酶促反应，产生1分子乙酰CoA和1分子比原来少2个C的脂酰CoA，如此重复多次，1分子长链脂肪酸可分解成许多分子乙酰CoA。,（2）-氧化特点：1）-氧化几步反应基本可逆（逆反应为另一 酶），平衡点偏向分解方向，反应高度放能，G028.03KJ/mol，使反应向裂解方向，难以逆向进行。2）1次-氧化，脂肪酸链失去2C，生成1分子乙 酰CoA，重复-氧化，全部成乙酰CoATCA。-氧化次数=（C数/2）-1 3）1次-氧化脱2次H FADH2，产生2个ATP。NADH，产生3个ATP。共产生5个ATP。,4）除反应外，其

11、余均在线粒体中（主要在肝线粒 体）;长链脂酰CoA均不易透过线粒体内膜，需借助肉毒碱 作为酰基载体转运进入线粒体内。,5）能量（彻底氧化）脂肪酸氧化伴有能量的释放：热，ATP。计算如下：（软脂酸C16为例）7次氧化:7535ATP 8个乙酰CoA:81296ATP 消耗（活化）:2个高能键按2个ATP计 净 得:131-2129个ATP,6）能量转换率 软脂酸氧化：G09790.56 KJ/mol ATP合成：G0+30.54129=3934.5 KJ/mol 能量转化率：3934.5/9790.56=40%,（3）生理意义 1）脂肪酸完全氧化可为机体生命活动提供能量。2）产生的乙酰CoA的去

12、向：分解 TCA，氧化供能。合成 脂肪酸，酮体，胆固醇，AA。,3）-氧化生成大量水可供陆生动物对水的要求。水占人体重的6080，随年龄、体质而异。新生儿 80 婴幼儿 70 少儿 65 成人 60,成人需水量/day：2500ml 排泄:呼吸 350ml 食物 1000ml 皮肤 500ml 饮料 1200ml 粪便 150ml 代谢水 300ml 肾排 1500ml 2500ml/day 2500ml/day 最低尿量：500ml/天，日排35g废物，1g需15ml水作溶剂。,4酮体代谢 酮体：丙酮、乙酰乙酸、-羟丁酸的统称。丙酮 乙酰乙酸-羟丁酸（1）酮体生成：脂肪酸氧化 乙酰CoA T

13、CA CO2，H2O 酮体。原料：氧化产生的乙酰CoA。部位：肝（线粒体），少量肾。,肌肉等,肝,（2）酮体氧化：酮体生成：肝脏 酮体氧化：肝外组织（心、脑、肾、肌肉）氧化。肝脏缺乏分解酮体的酶，不能在肝中被分解。酮体分子量小，易溶于水，在肝内生成后易进入血 液循环到肝外组织（心、脑、肾、肌肉）中氧化。肝外：乙酰乙酸 乙酰CoA TCA CO2，H2O 羟丁酸 呼出体外 丙酮 乙酰CoA TCA CO2，H2O,酮体生成利用的意义：正常：血液中含少量酮体：0.20.9mg/100ml血(1 mg/100ml血)，经血液，酮体到肝外组织作 为能源(肾、心、脑)。异常：食物脂肪比例过高、胃炎、饥饿

14、、糖尿病等，脂 代谢显著提高，因而酮体含量高 酮血症 酮尿症酮症主要危害是酸中毒：酮体与Na+结合随尿排出，破 坏机体水盐代谢平衡；酮体酸性，扰乱体内正常pH,(二)脂肪的合成代谢 原料：C 源：-磷酸甘油 脂肪酸脂酰CoA 供氢体：NADPH（磷酸戊糖途径）能 量：ATP 以上各种原料均可由糖产生。,1-磷酸甘油的生物合成（1）糖 磷酸二羟丙酮 磷酸甘油 ATP ADP（2）甘油三酯 甘油 磷酸甘油（3）食物甘油 磷酸甘油,水解,EMP,还原,2脂肪酸的生物合成人体脂肪酸来源：食物（外源性）。体内合成（内外源性）。原料：乙酰CoA。凡能生成乙酰CoA的物质都可作为脂肪酸合成 的C源。糖是脂肪

15、酸合成的主要C源。方式:从头合成：胞液中，2C 16C脂肪酸 链延长：线粒体、微粒体，16C酸 18、20C等。,（1）从头合成:乙酰CoA、ATP、NADPH、Mg2+、CO2等存在下。乙酰CoA 脂肪酸(16C软脂酸)体内脂肪酸合成并非氧化逆过程，不同机制完成：两个场所：氧化线粒体；合成胞液 两套酶 酰基载体不同：氧化HSCoA；合成ACP(酰基载体蛋白)。供（受）H体不同：分解：FAD，NAD+（受H）；合成：NADPH（供H）。,合成过程:,（2）链延长 线粒体、微粒体中，16C脂肪酸 18、20C等。,3甘油三酯(脂肪、油脂)的合成 部位：肝，脂肪组织。反应：-磷酸甘油 3脂酰CoA

16、 甘油三酯（三酰甘油）,过程：,(三)磷脂的代谢1.磷脂的酶促水解 体内被磷脂酶水解:甘油、脂肪酸、磷酸、含N碱等。主要磷脂酶:磷脂酶A1、A2、B、C、D等。水解方式:水解产物:甘油；磷酸；脂肪酸;含N碱 胆胺 胆碱,磷脂水解产物继续参加代谢:甘油、磷酸 糖代谢,分解;脂肪酸 氧化;胆胺 磷脂再合成;胆碱 磷脂再合成；转甲基作用等.,2磷脂的合成 部位：主要在肝脏，其他组织也能合成。以卵磷脂为例。原料：脂肪酸（脂肪酸合成提供）-P-甘油（糖代谢）甘油二酯（直接原料）胆碱P-胆碱（直接原料）CTP供能、活化胆碱。,(四)胆固醇的代谢 胆固醇的存在形式：自由胆固醇；胆固醇酯。,是自然界存在最丰富

17、的甾醇化合物，是人体重要脂类物质之一，是膜、血浆脂蛋白的重要组成成分，是许多具有特殊生物活性物质的前体。,来源：体内合成(内源性，多)食物(外源性，少)含量：动物食物 植物食物；肥肉 瘦肉；脑,脊髓含量最高；肝、内脏、蛋黄次之。植物所含固醇类叫植物固醇，不被人体吸收，尚能 影响动物固醇的吸收。高胆固醇者，应多食植物固醇，主要以黄豆为好。,1 胆固醇的转化 类固醇激素：性激素，肾上腺皮质激素。胆固醇 VitD：促进Ca的吸收。胆酸：作为胆汁成分，促进脂溶性Vit 消化吸收。,2 胆固醇的合成 原料：C骨架：乙酰CoA 供H体：NADPH(辅因子)供能：ATP（所有原料均可由糖代谢提供，糖代谢与胆固 醇代谢密切相关。）合成部位：肝脏(细胞液、内质网)合成过程：3乙酰CoA鲨烯羟胆固醇胆 固醇。鲨烯前均为水溶性，之后为水不溶性。,