1、脂类代谢脂类代谢 医学知识医学知识第第8章章 脂类代谢脂类代谢8.1 8.1 食品原料中的脂类物质食品原料中的脂类物质8.2 8.2 脂类的消化、吸收和转运脂类的消化、吸收和转运8.3 8.3 脂类的分解代谢脂类的分解代谢8.4 8.4 脂肪的合成脂肪的合成8.5 8.5 磷脂代谢磷脂代谢8.7 8.7 脂类代谢的调节脂类代谢的调节8.6 8.6 人体内胆固醇的转变人体内胆固醇的转变2脂类代谢 医学知识 构成体质构成体质是构成生物体结构的重要组成成分。是构成生物体结构的重要组成成分。供能贮能供能贮能1g1g脂肪在体内彻底氧化产生脂肪在体内彻底氧化产生39kJ39kJ热量，是蛋白质热量，是蛋白质
2、 或糖的或糖的2.32.3倍。倍。保温御寒保温御寒 保护内脏保护内脏 促进脂溶性维生素的吸收促进脂溶性维生素的吸收 提供必需脂肪酸提供必需脂肪酸-提供人体必需，但自身不能合成的提供人体必需，但自身不能合成的亚油酸亚油酸 (18(18碳二烯酸碳二烯酸)，亚麻酸亚麻酸(18(18碳三烯酸碳三烯酸)。作为生物膜结构的基本原料作为生物膜结构的基本原料使细胞内环境得以相对稳定。使细胞内环境得以相对稳定。与信息识别、传递和免疫功能有密切的关系与信息识别、传递和免疫功能有密切的关系 萜和甾醇是某些生理活性物质的前体物质萜和甾醇是某些生理活性物质的前体物质 3脂类代谢 医学知识分类：分类：4脂类代谢 医学知识
3、Triacylglycerols,TGCH2CHOCR1OCH2OOCCR2OOR35脂类代谢 医学知识 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholine)6脂类代谢 医学知识7脂类代谢 医学知识8脂类代谢 医学知识一、脂类的消化一、脂类的消化消化过程实质是酶促水解的过程。消化过程实质是酶促水解的过程。胰脏分泌胰脏分泌的脂肪酶的脂肪酶三脂酰甘油脂肪酶三脂酰甘油脂肪酶胆固醇脂酶胆固醇脂酶磷脂酶磷脂酶A A2 2体内相应部位行使相应功能体内相应部位行使相应功能小肠小肠 血液循环血液循环 能源物质储备能源物质储备9脂类代谢 医学知识（一）三脂酰甘油脂肪酶（一）三脂酰甘油脂肪酶 可水解甘油
4、三脂的可水解甘油三脂的C C1 1和和C C3 3酯键，产生两个游离酯键，产生两个游离脂肪酸和脂肪酸和2-2-单酯酰甘油。单酯酰甘油。C H2C HOCR1OC H2OOCCR2OOR3C H2O HH CC H2O HOCR2O+R1C O O HR3C O O H+F F A2-2-单酯酰甘油单酯酰甘油 三脂酰甘油脂肪酶10脂类代谢 医学知识CH2CHOCR1OCH2OOCPR2OOOXO-胰磷脂酶A2R2COOH+CH2CHOHOCR1OCH2OPOOXO-溶血磷脂（二）胆固醇脂酶（二）胆固醇脂酶（三）磷脂酶（三）磷脂酶A2RCOOHO胆固醇酯酶RCOOH+胆固醇酯胆固醇酯胆固醇胆固醇磷
5、脂磷脂11脂类代谢 医学知识TG胰脂酶辅酯酶2-甘油一酯TG乳糜微粒（CM）淋巴血液FA(长链)吸收入肠粘膜脂酰CoA ATP磷脂、胆固醇转酰酶(中、短链)乳化后吸收FA、甘油门静脉肝脂肪酶载脂蛋白12脂类代谢 医学知识食物脂肪食物脂肪(外源外源)小肠脂肪CMCMCM脂肪细胞合成、储存、动员脂肪VLDLFFA动员动员FFA肾心肌肝糖脂肪VLDL合成脂肪合成脂肪(内源内源)CM：乳糜微粒。VLDL：极低密度脂蛋白FFA：游离脂肪酸13脂类代谢 医学知识食物脂肪食物脂肪(外源外源)小肠脂肪CMCMCM脂肪细胞合成、储存、动员脂肪VLDLFFA动员动员FFA肾心肌肝糖脂肪VLDL合成脂肪合成脂肪(内
6、源内源)CMA：乳糜微粒。VLDL：极低密度脂蛋白。FFA：游离脂肪酸。14脂类代谢 医学知识15脂类代谢 医学知识三脂酰甘油三脂酰甘油甘油甘油脂肪酸脂肪酸乙酰乙酰CoA在肝脏中在肝脏中酮体酮体TCA循环循环16脂类代谢 医学知识CH2OHCHOHCH2OH甘油R2COOH1231脂肪酶2二脂酰甘油脂肪酶3单脂酰甘油脂肪酶17脂类代谢 医学知识CH2OHCHOHCH2OHATPADP 甘油激酶(肝、肾、肠)CH2OHCHOHCH2OPNAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶CH2OHCCH2OPO3-磷酸甘油磷酸二羟丙酮糖酵解糖异生丙酮酸糖或糖原18脂类代谢 医学知识脂肪酸氧化分解的三条途径：脂肪
7、酸氧化分解的三条途径：-氧化氧化-氧化氧化-氧化氧化-氧化是动植物体内最普遍的氧化方式。氧化是动植物体内最普遍的氧化方式。19脂类代谢 医学知识（一）饱和脂肪酸的（一）饱和脂肪酸的-氧化氧化(-Oxidation)作用作用（1904年年 Franz Knoop)概念：脂肪酸氧化从概念：脂肪酸氧化从羧基端羧基端-碳原子碳原子开始，每次释放出开始，每次释放出一个二碳片段（乙酰一个二碳片段（乙酰CoACoA）。）。CoA-SH+CH3-COS-CoAH3CCOS-CoAH3CCOS-CoACoA-SH连续移去连续移去1 1个个2 2碳单位碳单位8CH3-COS-CoA过程：过程：脂肪酸的活化脂肪酸的
8、活化 进入线粒体进入线粒体 氧化氧化 TACTAC20脂类代谢 医学知识 亚细胞部位：亚细胞部位：胞液胞液(cytosol)ATPAMP+PPi脂酰CoA合成酶RCOSCoA脂酰CoA1 1、脂肪酸的活化和转运、脂肪酸的活化和转运RCOOH+HSCoA进入线粒体进入线粒体 21脂类代谢 医学知识H3CN+CH3CH3CH2CHOHCH2COOH肉碱(L-羟-三甲氨基丁酸)RCOSCoA+脂酰CoAH3CN+CH3CH3CH2CHOCH2COOHC OR脂酰肉碱(Acylcarnitine)(Acyl-CoA)(Carnitine)HS-CoAHS-CoA +辅酶辅酶A -氧化氧化通常在线粒体基
9、质中进行。脂酰辅酶通常在线粒体基质中进行。脂酰辅酶A A需依靠线需依靠线粒体内膜上的肉毒碱作为载体携带进入基质。粒体内膜上的肉毒碱作为载体携带进入基质。22脂类代谢 医学知识内膜内膜嵴嵴基质基质磷酸化单位磷酸化单位外膜外膜内膜内膜F1亚基亚基F0亚基亚基外膜外膜立体图立体图线粒体嵴的分子图线粒体嵴的分子图线粒体结构示意图线粒体结构示意图膜间腔膜间腔23脂类代谢 医学知识24脂类代谢 医学知识脂酰CoA合成酶肉碱脂酰转移酶肉碱脂酰转移酶FFAATPCoAAMPPPi脂酰CoA脂酰CoACoA肉碱脂酰肉碱肉碱脂酰肉碱转位酶脂酰肉碱肉碱CoA脂酰肉碱脂酰CoA基质线粒体外膜线粒体内膜-氧化脂酰CoA
10、进入线粒体25脂类代谢 医学知识CoASHCoASHCarnitine acyltransferase Carnitine acyltransferase 限速酶限速酶26脂类代谢 医学知识27脂类代谢 医学知识-Oxidation of fatty acid 亚细胞部位：亚细胞部位：线粒体基质线粒体基质(mitochondrial matrix)过程：在脂肪酸过程：在脂肪酸-氧化氧化多酶复合体多酶复合体的催化下，的催化下，从脂酰基从脂酰基碳原子碳原子开始，经开始，经脱氢脱氢(dehydrogenation)、水化水化(hydration)、再脱氢、再脱氢(dehydrogenation)、硫
11、解、硫解(thiolysis)四步，生成一分子比原来少两个碳原四步，生成一分子比原来少两个碳原子的子的脂酰脂酰CoA(acyl-CoA)及一分子及一分子乙酰乙酰CoA(acetyl-CoA)。2、脂肪酸的、脂肪酸的-氧化历程氧化历程28脂类代谢 医学知识RCH CH C SCoAOHHRCH CH COSCoARCH CH COSCoAOOHOHRC CH C SCoAR CO SCOA CH 3 CO SCOA脂酰脂酰CoA-烯脂酰烯脂酰CoA-羟脂酰羟脂酰CoA-酮脂酰酮脂酰CoA 脱氢脱氢加水加水硫解硫解脱氢脱氢 29脂类代谢 医学知识RCH2CH2COOHRCH2CH2COSCoARC
12、H2CH2COSCoACHCOSCoARCHCH2COSCoARCHOHCH2COSCoARCORCOSCoA+CH3COSCoAATP+HSCoAAMP+PPi脂酰CoA 合成酶CFADFADH2脂酰CoA脱氢酶烯脂酰CoA 水化酶2H2ONAD+NADH+H+L(+)羟脂酰 CoA脱氢酶HSCoA 酮脂酰CoA 硫解酶呼吸链2PH2OH2O呼吸链3P脱氢加水脱氢硫解脂酰CoA烯脂酰CoA2反L(+)羟脂酰CoA 酮脂酰CoA 脂酰CoA(少两个碳原子)乙酰CoA脂酰CoA脂肪酸线粒体内膜(dehydrogenation)(hydration)(dehydrogenation)(thioly
13、sis)30脂类代谢 医学知识脂肪酸脂肪酸-Oxidation要点要点 脂肪酸仅需活化一次（脂肪酸仅需活化一次（cytosol），消耗一个），消耗一个ATP的的两个两个高能键；高能键；Acyl-CoA由由carnitine运入线粒体，限速酶：运入线粒体，限速酶：CAT-；-Oxidation（mitochondrion）:包括包括dehydrogenation、hydration、dehydrogenation、thiolysis四个重复步骤。四个重复步骤。31脂类代谢 医学知识3、脂肪酸、脂肪酸-氧化过程中的能量释放和转化率氧化过程中的能量释放和转化率脂肪酸在脂肪酸在-氧化中，每生成氧化中，
14、每生成1分子乙酰分子乙酰CoA，就产生，就产生5分子分子ATP。计算公式计算公式：12 +5(-1)2 (n=c数）2n2n产生产生8个分子乙酰个分子乙酰CoA均可进入均可进入TCA循环而彻底氧化成循环而彻底氧化成 H2O和和CO2，并偶联产生并偶联产生ATP。=7=7(FADH(FADH2 2)2+7)2+7(NADH)3+12(NADH)3+12(TCA循环产生的循环产生的)8 87次次-氧化氧化7次次-氧化氧化共共8分子分子乙酰乙酰CoA每分子乙酰每分子乙酰CoA经经TCA 循环所产生循环所产生ATP数数=14+21+96=131个分子个分子ATP 因为在脂肪酸活化时因为在脂肪酸活化时A
15、TPATPAMPAMP相当于消耗了相当于消耗了2 2分子分子ATPATP。以一分子以一分子十六碳的软脂酸十六碳的软脂酸为例：要经过为例：要经过7次次-氧化氧化 32脂类代谢 医学知识（二）不饱和脂肪酸的氧化（二）不饱和脂肪酸的氧化 与饱和脂肪酸氧化途径基本一样。与饱和脂肪酸氧化途径基本一样。但需其他的酶存在。但需其他的酶存在。如：如：异构酶。异构酶。33脂类代谢 医学知识（三）脂肪酸的（三）脂肪酸的-氧化氧化（1956 P.K.Stumpf)-氧化氧化-以游离脂肪酸为底物，在以游离脂肪酸为底物，在-C-C上氧化分解出上氧化分解出COCO2 2，生成少一个碳的脂肪酸过程。，生成少一个碳的脂肪酸过
16、程。脂肪酸的脂肪酸的-氧化氧化-脂肪酸的碳（末端甲基碳）脂肪酸的碳（末端甲基碳）原子发生氧化，转变成羟甲基，继而氧化成羧原子发生氧化，转变成羟甲基，继而氧化成羧基，从而形成基，从而形成，-二羧酸的过程。二羧酸的过程。（四）脂肪酸的（四）脂肪酸的-氧化氧化（1932 Verkade)34脂类代谢 医学知识脂肪合成场所主要是在脂肪组织、其次是肝脏。脂肪合成场所主要是在脂肪组织、其次是肝脏。在细胞在细胞内主要在线粒体外内主要在线粒体外胞浆中进行的。胞浆中进行的。一、磷酸甘油的生物合成一、磷酸甘油的生物合成35脂类代谢 医学知识二、脂肪酸的生物合成二、脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成过程包括：脂肪酸的
17、生物合成过程包括：脂肪酸的从头合成、饱和脂肪酸链的延长和不饱和脂肪酸的从头合成、饱和脂肪酸链的延长和不饱和脂肪酸的合成。脂肪酸的合成。（一）乙酰（一）乙酰CoACoA的转运的转运36脂类代谢 医学知识乙酰乙酰CoACoA转运出线粒体的机制转运出线粒体的机制：丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 苹果酸酶苹果酸酶37脂类代谢 医学知识（一）（一）+（二）（二）小结：小结：乙酰乙酰CoA羧化酶羧化酶39脂类代谢 医学知识（三）脂肪酸合成酶系及脂酰载体蛋白（三）脂肪酸合成酶系及脂酰载体蛋白脂酰基载体蛋白40脂类代谢 医学知识 脂肪酸合
18、成酶系的催化作用脂肪酸合成酶系的催化作用丙二酸单酰丙二酸单酰-S-ACP乙酰乙酰乙酰乙酰-S-ACP-羟丁酰羟丁酰-S-ACP巴豆巴豆酰酰-S-ACP丁酰丁酰-S-ACP41脂类代谢 医学知识（四）脂肪酸的生物合成历程（四）脂肪酸的生物合成历程乙酰-S-合成酶1 1、启动、启动乙酰乙酰-S-CoA-S-CoA +ACPACPACP酰基转移酶乙酰乙酰-S-ACP-S-ACPCoA-SH酮脂酰ACP合成酶ACP-SH合成酶合成酶乙酰乙酰-S-S-合成酶合成酶ACP丙二酸单酰转移酶CoA-SH丙二酸单酰丙二酸单酰-S-CoA-S-CoA丙二酸单酰丙二酸单酰-S-ACP-S-ACP乙酰乙酰乙酰乙酰-S
19、-ACP-S-ACP合成酶-SHCO2-羟丁酰羟丁酰-S-ACP-S-ACP酮脂酰ACP合成酶巴豆巴豆酰酰-S-ACP-S-ACP丁酰丁酰-S-ACP-S-ACP软脂酰软脂酰-S-ACP-S-ACP软脂酸软脂酸酮脂酰ACP还原酶羟脂酰ACP脱水酶烯脂酰ACP还原酶硫酯酶 2 2、丙二酸酰基、丙二酸酰基 转移转移3 3、缩合反应、缩合反应4 4、第一次还原反应、第一次还原反应5 5、脱水反应、脱水反应6 6、第二次还原反应、第二次还原反应H2ONADPH+H+NADP+42脂类代谢 医学知识（四）脂肪酸的生物合成历程（四）脂肪酸的生物合成历程43脂类代谢 医学知识44脂类代谢 医学知识三、脂肪酸
20、链的延长三、脂肪酸链的延长 脂肪酸合成酶系统中的脂肪酸合成酶系统中的酮脂酰酮脂酰ACPACP合合成酶对软脂酰成酶对软脂酰ACPACP无活性。因此只能合成无活性。因此只能合成1616碳以下的脂肪酸。碳链的延长是在微粒体碳以下的脂肪酸。碳链的延长是在微粒体中，通过另外的延长系统在软脂酸羧基末中，通过另外的延长系统在软脂酸羧基末端连续增加二碳单位形成。端连续增加二碳单位形成。植物体内的脂肪酸链的延长，则可以在植物体内的脂肪酸链的延长，则可以在叶绿体、线粒体中完成。叶绿体、线粒体中完成。45脂类代谢 医学知识四、不饱和脂肪酸的合成四、不饱和脂肪酸的合成（一）单烯脂酸的合成（一）单烯脂酸的合成需氧途径需
21、氧途径人体及其他高等脊椎动物。人体及其他高等脊椎动物。厌氧途径厌氧途径-微生物组织中。微生物组织中。去饱和酶系去饱和酶系 有内质网膜上的有内质网膜上的3 3个酶组成：个酶组成：NADH-NADH-细胞细胞色素色素b b3 3还原酶、细胞色素、去饱和酶。还原酶、细胞色素、去饱和酶。46脂类代谢 医学知识（二）多烯脂酸的形成（二）多烯脂酸的形成哺乳动物以软脂酸为底物，哺乳动物以软脂酸为底物，通过延长、去饱和可形成多种多烯脂酸。通过延长、去饱和可形成多种多烯脂酸。24：115神经酸（二十四碳烯神经酸（二十四碳烯-15-酸）酸）软脂酸软脂酸 16：0棕榈油酸棕榈油酸 16：19 硬脂酸硬脂酸 18：0
22、 顺顺-十八碳烯十八碳烯-11-酸酸 18：111 油酸油酸 18：19 18：26，920：28，1120：35，8，11二十碳三烯二十碳三烯-5，8，11-酸酸20：11122：113去饱和-2H去饱和-2H去饱和-2H去饱和-2H延长+C2延长+C2延长+C2延长+C2延长+C2延长+C247脂类代谢 医学知识五、三脂酰甘油的生物合成五、三脂酰甘油的生物合成甘油甘油磷酸二羟基丙酮磷酸二羟基丙酮甘油甘油磷酸二羟基丙酮磷酸二羟基丙酮L-磷酸甘油磷酸甘油ATPADPNADH+H+NAD+L-磷脂酸磷脂酸2脂酰脂酰CoA2CoA二脂酰甘油二脂酰甘油三脂酰甘油三脂酰甘油H2OPi脂酰脂酰CoACo
23、A12341甘油激酶2磷酸甘油脱氢酶3脂酰CoA转移酶4磷酸酶48脂类代谢 医学知识一、磷脂的降解一、磷脂的降解49脂类代谢 医学知识二、磷脂的生物合成二、磷脂的生物合成50脂类代谢 医学知识一、胆固醇的消化和吸收一、胆固醇的消化和吸收1.1.再循环（肠肝循环）：食入的胆固醇吸收后又可通过再循环（肠肝循环）：食入的胆固醇吸收后又可通过胆汁或肠壁而排入肠腔，它们和膳食中的胆固醇混合在一胆汁或肠壁而排入肠腔，它们和膳食中的胆固醇混合在一起而被重新吸收。起而被重新吸收。2.2.吸收延迟：胆固醇在上皮细胞中的酯化速度较慢，这吸收延迟：胆固醇在上皮细胞中的酯化速度较慢，这可能是它在血中延迟出现的原因之一
24、。可能是它在血中延迟出现的原因之一。3.3.吸收有限：肠道吸收胆固醇的能力极为有限吸收有限：肠道吸收胆固醇的能力极为有限。二、胆固醇的分解和转化二、胆固醇的分解和转化1.1.转变成胆甾烷醇（二氢胆固醇）、粪甾醇。转变成胆甾烷醇（二氢胆固醇）、粪甾醇。2.2.转变为胆酸。转变为胆酸。3.3.转变为其他物质。转变为其他物质。51脂类代谢 医学知识清蛋白结合FFA脂肪组织脂肪组织甘油三脂甘油-磷酸甘油葡萄糖FFA+CO2+H2O脂蛋白肝肝FFA复合脂类甘油或磷酸二羟丙酮酮体甘油三脂肝肝FFA复合脂类甘油或磷酸二羟丙酮酮体甘油三脂甘油三脂FFACO2酮体肝外组织肝外组织脂蛋白血液血液52脂类代谢 医学知识53脂类代谢 医学知识
