第五章脂代谢ppt课件.ppt
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1、第 五 章,脂 类 代 谢,Metabolism of Lipid,第 一 节 不饱和脂酸的分类及命名 第 二 节 脂类的消化与吸收 第 三 节 甘油三酯的代谢 第 四 节 磷 脂 的 代 谢 第 五 节 胆固醇代谢 第 六 节 血 浆 脂 蛋 白 代 谢,高脂血症,冠心病,糖尿病,脂肪肝,胆石症,痛 风,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症,肥胖,减 肥,茶、含片、饼干、纤维膳,药,健美腹带 健瘦鞋、紧身衣,泻药、膏药、康丽亭,闻,香味笔,手术抽吸,电脑瘦身,吃,二十一世纪?,穿,脂 类 概 述,定义:脂肪和类脂总称为脂类(lipid)。 不溶于水而溶于有机溶剂。 1克脂肪在体内完全氧化释放出38kJ(
2、9.3kcal) 构成疏水性的“屏障”(barrier) 调节机体脂溶性物质的吸收,脂类的分类、含量、分布及生理功能,甘油三酯,甘油磷脂 (phosphoglycerides),胆固醇酯,脂类物质的基本构成,X = 胆碱 乙醇胺 丝氨酸 甘油 肌醇 磷脂酰甘油,鞘 脂,鞘磷脂,鞘糖脂,FA,鞘氨醇,FA,Pi,X,鞘氨醇,FA,糖,鞘氨醇,第 一 节 不饱和脂酸的命名及分类 The Classification and Naming of Unsaturated Fatty Acids,脂肪酸:100多种 pK值:4.55.0,生理pH下可以离子化。,动物体内重要脂肪酸,习惯名称 系统名称 碳
3、原子数 双键数 族,双键位置,系 系,乙酸 2 0,月桂酸 十二碳脂酸 12 0,肉豆蔻酸 十四碳脂酸 14 0,软脂酸 十六碳脂酸 16 0,硬脂酸 十八碳脂酸 18 0,油酸 十八碳一烯酸 18 1 9 9 -9,亚油酸 十八碳二烯酸 18 2 9,12 6,9 -6,亚麻酸 十八碳三烯酸 18 3 9,12,15 3,6,9 -3,-亚麻酸 十八碳一烯酸 18 3 6,9,12 6,9,12 -6,花生四烯酸 二十碳四烯酸 20 4 5,8,11,14 6,9,12 , 15 -6,鱼油五烯酸 二十碳五烯酸 20 5 5,8,11,14,17 3,6,9,12,15 -3,单不饱和脂酸
4、多不饱和脂酸 含2个或2个以上双键的不饱和脂酸,不饱和脂酸的分类,系统命名法: 标示脂酸的碳原子数和双键的位置。 编码体系: 从脂酸的羧基碳起计算碳原子的顺序 或n编码体系: 从脂酸的甲基碳起计算其碳原子顺序,不饱和脂酸命名,脂肪酸碳原子的编码体系,编码体系 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 编码体系 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12,CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH,油酸 18:1 9,CH3( CH2)7 CH CH (CH2)7COOH, 9,9 ,亚麻酸 18:3 3, 6, 9,C
5、H3CH2CH CHCH2CH CH CH2CH CH (CH2)7COOH, 3 6 9,15 12 9 ,哺乳动物不饱和脂酸按(或n)编码体系分类,常 见 的 不 饱 和 脂 酸,海洋生物 “ 3A ” EPA Eicosapentaenoic acid 二十 碳五烯酸 DHA Docosahexaenoic acid 二十二碳六烯酸 DPA Docosapentaenoic acid 二十二碳五烯酸,动物只能合成9及7系的多不饱和脂酸,不能合成6及3系多不饱和脂酸。 3、6及9三族多不饱和脂酸在体内彼此不能互相转化。,必需脂肪酸是指机体需要,但自身不能合成,必须要靠食物提供的一些多烯脂肪
6、酸。,必需脂肪酸功能 是磷脂的重要组成成分 与精子形成有关 是合成前列腺素的前体 有利于组织修复 与胆固醇的代谢有关 必需脂肪酸缺乏 生长迟缓,生殖障碍,皮肤损伤(出现皮疹等)以及肾脏、肝脏、神经和视觉方面的多种疾病。此外对心血管疾病、炎症、肿瘤等多方面也有影响。 多不饱和脂肪酸摄入过多 使体内有害的氧化物、过氧化物等增加,产生多种慢性危害。,脂类的食物来源及供给量 膳食脂肪主要来源于动物的脂肪组织和肉类以及植物的种子。 我国营养学会推荐,成人脂肪摄入量控制在20%30%的总能量摄入范围之内。 一般认为必需脂肪酸的摄入量应不少于总能量的3%。建议n-3与n-6脂肪酸摄入比为1:46较适宜。,第
7、 二 节 脂类的消化与吸收 Digestion and Absorption of Lipid,一、脂类的消化,2.条件 胆汁酸盐(乳化剂) 酶的催化作用,1.部 位 主要在小肠上段,胆 盐 在 脂 肪 消 化 中 的 作 用,甘油三酯,产 物,食物中的脂类,2-甘油一酯 + 2 FFA,磷 脂,溶血磷脂 + FFA,胆固醇酯,胆固醇 + FFA,微团 (micelles),甘油一酯 脂酸 胆固醇 溶血磷脂 中链脂酸(610C) 短链脂酸(24C),3.消化产物,混合微团 (mixed micelles),胆汁 酸盐,二、脂类的吸收,1.部 位 十二指肠下段及空肠上段,2.方式,长链脂酸及2-
8、甘油一酯,肠粘膜细胞(酯化成TG),胆固醇及游离脂酸,肠粘膜细胞(酯化成CE),淋巴管,血循环,乳糜微粒( CM),TG、CE、PL,+,apo B48、C、A、A,溶血磷脂及游离脂酸,肠粘膜细胞(酯化成PL),甘油三酯的消化与吸收,三、脂类的转运和脂蛋白的作用,极低密度脂蛋白(VLDL),低密度脂蛋白(LDL),高密度脂蛋白(HDL),脂蛋白的种类,乳麋微粒(CM),脂蛋白结构,血浆脂蛋白是根据密度来分类的:,(1) 乳糜微粒,密度非常低,运输甘油三酯和胆固醇脂,从小肠到肌肉组织和脂肪组织。,(2) 极低密度脂蛋白VLDL(0.95-1.006g/cm3),在肝脏中生成,将脂类运输到组织中,
9、当VLDL被运输到全身组织时,被分解为三酰甘油、脱辅基蛋白和磷脂,最后,VLDL被转变为低密度脂蛋白。,(3) 低密度脂蛋白(LDL,1.006-1.063g/cm3),把胆固醇运输到组织,经过一系列复杂的过程,LDL与LDL受体结合并被细胞吞食。,(4) 高密度脂蛋白(HDL,1.063-1.210g/cm3),也是在肝脏中生成,可能负责清除细胞膜上过量的胆固醇。当血浆中的卵磷脂:胆固醇酰基转移酶(Lecithin cholesterol acyltransferase, LCAT)将卵磷脂上的脂肪酸残基转移到胆固醇上生成胆固醇脂时,HDL将这些胆固醇脂动输到肝。肝脏将过量的胆固醇转化为胆汁
10、酸。,第 三 节 甘油三酯(脂肪)的代谢 Metabolism of Triglyceride,甘油三酯是甘油的脂酸酯 甘油三酯的分解代谢 脂肪动员 甘油进入糖代谢 脂酸的氧化 脂酸的其他氧化方式 酮体的生成和利用 脂酸的合成代谢 甘油三酯的合成代谢 多不饱和脂酸的重要衍生物,本节主要内容:,脂 肪 代 谢 概 况,糖脂肪VLDL,脂肪,CM,脂肪细胞 合成、储存、动员脂肪,CM,食物脂肪(外源性),合成脂肪(内源性),CM,VLDL,FFA,FFA,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。 含有同一种脂酸
11、的甘油三酯称为简单甘油三酯;(simple triacylglycerol); 含有两种或三种脂酸的甘油三酯称为混合甘油三酯(mixed triacylglycerol) 。,一、甘油三酯是甘油的脂酸酯,HO,TG结构,CH2O OCH CH2O,OC(CH2)nCH3,H3C (CH2)nCO,OC(CH2)nCH3,H,H,H,OH,HO,MG monoglyceride,DG diglyceride,TG Triglyceride,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。,消化吸收和内源性合成的脂酸,以游离的形式存在较少,大多数以酯化的形式存在于甘油三酯之中
12、而存在于体内。,(二)甘油三酯的主要作用是为机体提供能量,(一)甘油三酯是脂酸的主要储存形式,1. 甘油三酯是机体重要的能量来源,2. 甘油三酯是机体的主要能量储存形式,男性:21%,女性:26,1g TG = 38kJ (1gPr/G = 17kJ),(一) 脂肪的动员,1. 定义 脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪,被肪脂酶逐步水解为FFA及甘油,并释放入血以供其他组织氧化利用的过程。,二、甘油三酯的分解代谢,脂肪动员是甘油三酯分解的起始步骤,脂肪颗粒,脂解激素 促进脂肪动员,如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH 、 TSH等。,抗脂解激素 如胰岛素、前
13、列腺素E2、烟酸等。,3.关键酶: 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL),2.条件: 饥饿、交感神经兴奋,脂肪动员过程:,HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶,受 体,蛋 白,G,腺苷酸环化酶,ATP,cAMP,蛋白激酶,甘油三酯脂肪酶 b(无活性),ATP ADP,肾上腺素 胰高血糖素 ACTH TSH,P -甘油三酯脂肪酶 a(有活性),甘油三酯,甘油二酯,FFA,脂肪酶,FFA,甘油一酯,甘 油,脂肪酶,甘 油,FFA,脂 肪 细 胞 膜,脂 肪 细 胞,5. 脂肪动员小结,结果:生成三分子脂肪酸和一分子的甘油。
14、 甘油 再磷酸化为3-磷酸甘油。 脂肪酸 进入血与清蛋白结合成为复合体。,(二)甘油经糖代谢途径代谢,肝、肾、肠等组织,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:胞液、线粒体,部位,(三)脂酸经-氧化分解供能,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:胞液、线粒体,1. 部 位,(三)脂酸经-氧化分解供能,1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA(胞液),脂酰CoA合成酶,ATP AMP PPi,脂酰CoA合成酶(acyl-CoA synthetase)存在于内质网及线粒体外膜上。,+ CoA-SH,主要过程,2.脂酰CoA经肉碱转运进入
15、线粒体,是脂酸-氧化的主要限速步骤,肉碱脂酰转移酶(carnitine acyl transferase )是脂酸-氧化的限速酶。,(3)调节: 饥饿 肉碱脂酰转移酶 饱食,脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化,碳链逐次断裂,每次断下一个二碳单位,即乙酰CoA,该过程称作-氧化。,3.脂肪酸的-氧化,1904年,Franz Knoop将末端碳连有苯基的一些奇数碳和偶数碳脂肪酸衍生物喂狗,然后分离狗尿中的苯化合物。,3. 脂酸的-氧化的最终产物主要是乙酰CoA,脱氢,加水,再脱氢,硫解,脂酰CoA,L(+)-羟脂酰CoA,酮脂酰CoA,脂酰CoA+乙酰CoA,软脂酸为例: 脂酰CoA
16、RCH2CH2CO-SCoA 反-烯酰CoA RCH CHCO-SCoA L(+)-羟脂酰CoA RCH CH2CO-SCoA -酮脂酰CoA RC CH2CO-SCoA RCO-SCoA CH3CO-SCoA 脂酰CoA (少2C) 乙酰CoA, ,OH,脱氢 FADH2,加水 H2O,O,脱氢 NADHH,硫解,5,肉碱转运载体,线粒体膜,活化:消耗2个高能磷酸键,-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CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂酸氧化是体内能量的重要来源, 以16碳软脂酸的氧化为例,脂肪酸-氧
17、化的特点, -氧化过程在线粒体基质内进行。 -氧化为一循环反应过程,由脂肪酸氧化酶系催化,反应不可逆。 需要FAD,NAD,CoA为辅助因子; 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。,活 化:消耗2个高能磷酸键,氧 化:,每轮循环 : 脱氢、水化、再脱氢、硫解 产物:1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH+H+ 1分子FADH2,4. 脂酸氧化的能量生成 以16碳软脂酸的氧化为例,7 轮循环产物:8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2,能量计算: 生成ATP 810 + 72.5 + 7
18、1.5 = 108 净生成ATP 108 2 = 106,软脂酸与葡萄糖在体内氧化产生ATP的比较,1g脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ 1g糖彻底氧化供能约16.7KJ * 1g蛋白质彻底氧化供能约17.9KJ,5. 意义 乙酰CoA是中间化合物,是原料。 是脂肪酸的改造过程。,脂肪组织:主要以葡萄糖为原料,也利用CM或VLDL中的FA合成脂肪。,一、甘油三酯的合成代谢,(一)合成部位,肝脏:内质网合成TG,VLDL入血,小肠粘膜:利用脂肪消化产物再合成脂肪。,改造,储存,3-磷酸甘油 脂酸,(二)合成原料,主要来自糖代谢。,可利用游离甘油。,1. 3-磷酸甘油,甘油激酶: 脂肪组织 : 酶
19、活性低(不能利用甘油) 肝: 酶活性高,CH2OH ( 肝、肾、肠)甘油激酶 CH2OH HOCH HO CH CH2OH ATP ADP CH2O P 甘油 3-磷酸甘油,NAD+,NADH+ + H+,CH2OH C O CH2O P,磷酸二羟丙酮,糖酵解,2. 脂酸,自身合成: 多为饱和脂酸和单不饱和脂酸。 食物供给: 各种脂酸,* 必需脂酸 (CM中的FFA),三、脂酸的合成代谢,组 织:肝(主要) 、脂肪等组织 亚细胞: 胞液:主要合成软脂酸(棕榈酸) 肝线粒体、内质网:碳链延长,1. 合成部位,(一)软脂酸的合成,乙酰CoA、ATP、HCO3、NADPH、Mn2+,2. 合成原料,
20、柠檬酸,草酰乙酸,苹果酸,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,柠檬酸,线粒体内膜,ATP CoA,乙酰CoA,NADH+H+,NAD+,NADP+,CO2-NADPH+H+,葡萄糖,乙酰CoA,CoA,CO2,H2O,ATP,(1),(2),柠檬酸丙酮酸循环,(3),(4),(5),基 质,胞 液,ADP-Pi-,(1)丙二酰CoA的合成,3. 合成酶系及反应过程,乙酰CoA羧化酶,乙酰CoA羧化酶 限速酶 形式: 单体无活性 多聚体有活性,糖氧化,柠檬酸,长链脂酰CoA,无活性,活性,* (2)软脂酸的合成过程,软脂酸 合成酶,乙酰基 (第一个),丙二酰基,* 软脂酸合成酶,大肠杆菌:多酶体系 脂肪酰
21、基转移酶 丙二酰CoA酰基转移酶 酮脂肪酰合成酶 酮脂肪酰还原酶 羟脂酰基脱水酶 脂烯酰还原酶和硫酯酶,高等动物:多功能酶 同二聚体有活性,3,6,4,5,6,3,ACP,7,7,5,2,1,ACP,4,2,1,功能划分,SH,SH,SH,SH,缩合,CO2,还 原,NADPH+H+,NADP+,脱水,H2O,再还原,NADPH+H+,NADP+,加氢,加氢,* 转 位,丁酰基由E2-泛-SH(ACP上)转移至 E1-半胱-SH(CE上),软脂酸合成的总反应,CH3COSCoA + 7 HOOCCH2COSCoA + 14NADPH+H+,CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6H
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