导图社区 生物化学 脂质代谢
这是一篇关于生物化学 脂质代谢的思维导图,脂质代谢是指脂类物质在体内合成、分解、消化、吸收、转运,从而影响身体机能的情况。
编辑于2022-01-14 17:55:58脂肪分解
概念
脂质
即甘油三酯
类脂
固醇及其酯、磷脂、糖脂
结构
甘油三酯/脂质
甘油+3FA(R2常为不饱和脂肪酸,3个FA可相同可不相同)
体内有少量甘油一酯、甘油二酯
脂肪酸
偶数碳链,14~20
命名法、分类(四簇,ω-3,ω-6,ω-9在体内不能相互转化)P140
磷脂
甘油磷脂
甘油+2FA+磷酸+含N化合物
磷脂酰胆碱(卵磷脂)
磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)
二磷脂酰甘油(心磷脂)
磷脂酰丝氨酸
磷脂酰肌醇
鞘磷脂
含鞘氨醇/二氢鞘氨醇
鞘氨醇+脂肪酸--->神经酰胺(鞘脂母体结构)
神经酰胺+磷酸胆碱/磷酸乙醇胺=鞘磷脂
神经酰胺+葡萄糖/半乳糖/唾液酸=鞘糖脂
胆固醇
类固醇化合物
环戊烷多氢菲为基本骨架
功能
甘油三酯
体内重要能源物质
脂肪酸
提供必需脂肪酸
人体缺乏Δ9及以上去饱和酶,不能合成亚油酸,α-亚麻酸
花生四烯酸也归为必需脂肪酸(合成需必需脂肪酸)
合成不饱和脂肪酸衍生物
前列腺素PG、血栓烷A2、白三烯
磷脂
构成生物膜的重要成分
第二信使的前体
胆固醇
细胞膜基本结构成分
可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物(类固醇激素、Vit D、胆汁酸)
消化与吸收
胆汁酸盐协助消化酶消化脂质
乳化作用,乳化脂质为细小微团,使脂质消化酶吸附于乳化微团的脂-水界面
吸收的脂质经再合成进入血液循环
脂质消化吸收在维持机体脂质平衡中具有重要作用
甘油三酯代谢
1||| 脂肪动员
定义
储存在白色脂肪细胞内的脂肪在脂肪酶的作用下,逐步水解,释放FFA和甘油供其他组织细胞氧化利用
触发
禁食、饥饿、交感神经兴奋时
过程
1||| 脂滴包被蛋白-1(Perilipin-1)和ATGL的激活
2||| 脂肪--->甘油二酯+脂肪酸
脂肪组织甘油三酯脂肪酶ATGL
3||| 甘油二酯--->甘油一酯+脂肪酸
激素敏感性甘油三酯脂肪酶HSL
4||| 甘油一酯--->甘油+脂肪酸
甘油一酯脂肪酶MGL
关键酶
ATGL、脂滴包被蛋白-1(Perilipin-1)
相关激素
脂解激素
胰高血糖素、儿茶酚胺等
抗脂解激素
胰岛素、前列腺素E2
2||| 甘油--->3-磷酸甘油
甘油可直接运输到肝、肾、肠等组织利用,肝中甘油激酶活性最高,脂肪组织、骨骼肌较低
甘油激酶催化,消耗ATP×1
磷酸甘油脱氢酶催化 3-磷酸甘油--->磷酸二羟丙酮,进入糖酵解
转变为GLU
3||| β-氧化(核心过程) 从β-C进行
肝、心肌、骨骼肌氧化脂肪酸能力最强
1||| 脂肪酸+CoA--->脂酰CoA+PPi
脂酰CoA合成酶(位于线粒体外膜),CoA
消耗ATP×2(ATP--->AMP,焦磷酸立刻被水解),Mg2+
2||| 脂酰CoA进入线粒体
脂酰CoA:含高能硫酯键,高反应活性,高水溶性--->提高反应活性
酶
催化脂肪酸氧化的酶系位于线粒体基质,长链脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜
过程
1||| 脂酰CoA+肉碱--->脂酰肉碱
肉碱脂酰转移酶I(外膜)
2||| 脂酰肉碱进入基质
肉碱-脂酰肉碱转位酶(内膜)
3||| 脂酰肉碱+CoA--->脂酰CoA+肉碱
肉碱酯酰转移酶II(内膜)
关键酶
肉碱酯酰转移酶I
饥饿、高脂低糖饮食/糖尿病时,机体无充足糖供应/不能有效利用糖,需脂肪酸供能,肉碱脂酰转移酶I活性↑,脂肪酸氧化增强
饱食后,丙二酸单酰CoA↑,抑制其活性
限速步骤
3||| 脂酰CoA--->乙酰CoA+FADH2+NADH
酶
脂肪酸β-氧化酶系(基质)
过程
1||| 脱氢
脂酰CoA脱氢酶,FAD--->FADH2,脂酰CoA--->烯脂酰CoA
2||| 加水
烯酰CoA水化酶,烯脂酰CoA--->羟脂酰CoA
3||| 脱氢
羟脂酰CoA脱氢酶,NAD+--->NADH,羟脂酰CoA--->酮脂酰CoA
4||| 硫解
β-酮硫解酶,生成乙酰CoA×1
乙酰CoA主要在线粒体通过TCA循环彻底氧化 在肝,部分乙酰CoA转变为酮体,通过血液运送到肝外组织氧化利用
一次循环丢2个C
ATP产生
1分子软脂肪酸(16C)
7次β-氧化
FADH2×7
1.5×7ATP
NADH×7
2.5×7ATP
乙酰CoA×8
10×8ATP
共生成108ATP,净生成106ATP (脂肪酸活化消耗2ATP)
4||| 酮体生成与利用
酮体
β-羟丁酸(70%)
乙酰乙酸(30%)
丙酮(微量,可经肺呼出)
肝内合成,肝外利用
代谢
生成
肝线粒体,酮体合成酶系催化
关键酶
HMG -CoA合成酶
利用
心、肾、脑、骨骼肌线粒体
心、肾、脑线粒体,由乙酰乙酸硫激酶催化,直接活化生成乙酰乙酰CoA
意义
酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式
GLU供应不足时,脑组织可以利用酮体
饥饿或糖尿病,脂肪动员↑,酮体含量增加
严重糖尿病——酮症酸中毒(酮体含量过高)(酮尿、烂苹果味)
调节
餐食状态(激素调节)
饱食--->胰岛素↑--->脂肪动员↓--->酮体↓
饥饿--->胰高血糖素↑--->脂肪动员↑--->酮体↑
糖代谢(餐食状态)
餐后--->糖分解旺盛--->酮体生成↓
饥饿/糖利用障碍--->酮体↑ 糖来源不足/糖代谢障碍,草酰乙酸↓,乙酰CoA进入TCA循环受阻,导致乙酰CoA大量堆积,酮体↑
肉碱脂酰转移酶I活性调节 丙二酸单酰CoA(抑制酮体生成)
糖代谢旺盛--->乙酰CoA、柠檬酸↑--->激活乙酰CoA羧化酶--->促进丙二酸单酰CoA合成--->竞争性抑制肉碱脂酰转移酶I--->阻止脂酰CoA进入线粒体--->酮体生成↓
不饱和脂肪酸比饱和脂肪酸少第1次脱氢步骤,产能更少
若通过琥珀酰CoA进行酮体利用,则需要糖代谢途径(TCA循环)完整,若糖代谢障碍(糖尿病),则容易出现酮血症
酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢产物(肾也可以),肝内合成,肝外利用
不同脂肪酸的不同氧化方式
不饱和脂肪酸β-氧化需转变构型
饱和脂肪酸生成反式烯脂酰CoA(天然不饱和脂肪酸为顺式),需在线粒体通过异构酶转为顺式结构参与β-氧化
超长碳链脂肪酸需先在过氧化酶体氧化成短碳链脂肪酸
过氧化物酶体存在脂肪酸β-氧化的同工酶系
奇数C脂肪酸
少量奇数C脂肪酸氧化--->丙酰CoA(3C)--->琥珀酰CoA,进入TCA循环 含2N个C的脂肪酸氧化,可循环N-1轮;含2N+1个C的脂肪酸氧化,可循环N-1轮
ω-氧化
可从远侧甲基端开始氧化
脂肪合成
甘油三酯合成
合成场所
主要
肝、脂肪组织(合成+大量储存)、小肠(肾、脑等)
细胞质合成,肝合成能力最强(但不储存)
病理
脂肪肝
胆碱/蛋白质缺乏等,引起肝细胞VLDL生成障碍,导致甘油三酯在肝中蓄积,发生脂肪肝
原料
直接利用甘油/脂肪酸
糖代谢
GLU--->3-磷酸甘油
GLU--->乙酰CoA--->脂肪酸
小肠黏膜细胞,利用摄取的甘油三酯消化产物重新合成甘油三酯,可以乳糜形式运送至肝、脂肪组织等
脂肪组织,水解VLDL甘油三酯,释放脂肪酸
内源性脂肪酸合成
乙酰CoA(不能直接利用脂肪氧化形成乙酰CoA)
乙酰CoA从线粒体内膜产生,通过柠檬酸-丙酮酸循环进入胞质
NADPH
来自磷酸戊糖途径及柠檬酸-丙酮酸循环,前者为主
ATP、HCO3-/CO2(提供碳源)、Mn2+/Mg2+(使酶活性↑)
过程
脂肪酸活化成脂酰CoA
小肠黏膜细胞:甘油一酯途径
脂酰CoA的脂酰基转移到2-甘油一酯上--->甘油三酯
脂酰CoA转移酶,需ATP
肝、脂肪组织:甘油二酯途径
3-磷酸甘油--->甘油二酯--->甘油三酯
肝、肾有甘油激酶,可直接利用甘油 脂肪细胞缺乏甘油激酶,不能直接利用甘油
内源性脂肪酸合成
软脂酸合成: 乙酰CoA×1+丙二酸单酰CoA×7--->软脂酸×1
乙酰CoA--->丙二酸单酰CoA
乙酰CoA羧化酶(辅酶:生物素【转移羧基】,激活剂:Mn2+、Mg2+)
关键酶
别构调节
激活剂
柠檬酸、异柠檬酸
抑制剂
脂酰CoA
7次 缩合-还原-脱水-还原--->16C软脂酸
一次循环延长2个C
需NADPH×2供氢
软脂酸的延长
场所
内质网
二碳单位供体:丙二酸单酰CoA
线粒体
二碳单位供体:乙酰CoA
调节
激素调节
胰岛素激活蛋白磷酸酶--->乙酰CoA羧化酶脱磷酸而激活
胰岛素增加脂蛋白脂肪酶活性,增加脂肪组织对TG脂肪酸摄取,合成脂肪并贮存--->肥胖
代谢物调节(餐食状态)
原料供应调节
ATP、NADPH、乙酰CoA等原料,促进脂肪酸合成
举例
脂质代谢加强:高脂膳食等,脂酰CoA↑,脂肪酸合成↓
糖代谢加强:进食糖类物质等,ATP↑、NADPH↑、乙酰CoA↑,异柠檬酸脱氢酶活性↓,柠檬酸、异柠檬酸蓄积,脂肪酸合成↑
乙酰CoA羧化酶活性调节
柠檬酸、异柠檬酸别构激活
药物靶点——脂肪酸合酶
脂肪酸合酶抑制剂可明显减缓肿瘤生长,减轻体重——抗肿瘤、抗肥胖药物
磷脂代谢
甘油磷脂合成
场所
人体各组织细胞内质网膜外侧面
原料
甘油
来自GLU转化
脂肪酸
由GLU转化
甘油2位脂肪酸是必需脂肪酸,只能从植物油摄取
磷酸盐
脂酰CoA
供给脂酰基
ATP
CTP
参与乙醇胺、胆碱、甘油二酯活化
胆碱
来自食物 或 由丝氨酸、甲硫氨酸合成
乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得3个甲基形成(PC合成的10%~15%)
乙醇胺
丝氨酸脱羧
丝氨酸
乙醇胺羧化
肌醇
…………
途径
磷脂酰胆碱PC、磷脂酰乙醇胺PE通过甘油二酯途径合成
关键酶:CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶CCT
磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、心磷脂(二磷脂酰甘油)通过CDP-甘油二酯途径合成
甘油磷脂降解
磷脂酶A1、A2、B1、B2、C、D,分别可作用于甘油磷脂分子中不同的酯键,降解甘油磷脂
葡萄糖--->3-磷酸甘油--->磷脂酸--->1, 2-甘油二酯/CDP-甘油二酯
磷脂交换蛋白
细胞质中,促进磷脂在细胞内膜之间交换的蛋白质
催化不同种类磷脂在膜之间交换,使新合成的磷脂转移至不同细胞器膜上,更新膜磷脂
心磷脂即通过这种方式转移到线粒体内膜,成为线粒体内膜特征性磷脂
其他合成途径
乙醇胺从SAM获得3个甲基形成胆碱(PC合成的10%~15%)
丝氨酸脱羧
乙醇胺羧化
胆固醇代谢
合成
场所
主要是肝(70%~80%),其次小肠(10%),全身各组织皆可
细胞质、SER
原料(合成1分子胆固醇)
乙酰CoA×18
乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体
来自糖有氧氧化
ATP×36
来自糖有氧氧化
NADPH×16
来自磷酸戊糖途径
过程
1||| 乙酰CoA--->甲羟戊酸MVA
2||| 甲羟戊酸--->鲨烯
3||| 鲨烯--->羊毛固醇--->胆固醇
关键酶
HMG-CoA还原酶
去路
母核环戊烷多氢菲无法被降解,故胆固醇无法被彻底分解 可被转变为其他含环戊烷多氢菲母核的产物,参与代谢/排出体外
主要
在肝被转化为胆汁酸
其他
部分游离胆固醇,随胆汁排出
转化为胆固醇酯
胞内
激活内质网 脂酰CoA:胆固醇脂酰转移酶(ACAT),将游离胆固醇转化为胆固醇酯贮存于胞质
胞外
卵磷脂:胆固醇脂酰转移酶(LCAT,肝细胞合成),催化血浆内胆固醇转化为胆固醇酯
合成类固醇激素
肾上腺皮质
球状带
醛固酮
束状带
皮质醇
网状带
雄激素
睾丸间质细胞
睾酮
黄体
孕酮
卵泡内膜细胞
雌二醇
在皮肤,被氧化为7-脱氢胆固醇,紫外线照射后转变为Vit D3
调节
激素调节
胰岛素
诱导HMG-CoA还原酶合成
甲状腺素
诱导HMG-CoA还原酶合成
促进胆固醇转变为胆汁酸
胰高血糖素
磷酸化HMG-CoA还原酶失活
皮质醇
抑制HMG-CoA还原酶活性
餐食状态影响胆固醇合成
饥饿/禁食可抑制胆固醇合成
高糖、高饱和脂肪膳食,HMG-CoA还原酶活性增加(原料充足)
HMG-CoA还原酶活性调节
昼夜节律性
午夜最高,中午最低
别构调节
抑制剂
甲羟戊酸、胆固醇及其氧化产物
化学修饰
cAMP依赖性蛋白激酶,磷酸化而失活
磷蛋白磷酸酶,去磷酸化恢复活性
甲状腺功能亢进病人血清胆固醇含量降低(分解作用>合成作用)
血浆脂蛋白
血脂
甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯,以及游离脂肪酸
磷脂
卵磷脂
70%
神经鞘磷脂
20%
脑磷脂
10%
血脂不如血糖恒定,波动大
来源
外源性——从食物中摄取
内源性——肝、脂肪细胞及其他组织合成后释放入血
分类
电泳法分类(电泳速度快--->慢)
α-脂蛋白
前β-脂蛋白
β-脂蛋白
乳糜微粒CM
脂质多,蛋白少,带电少
超速离心法分类(密度小--->大)
乳糜微粒CM
极低密度脂蛋白VLDL
低密度脂蛋白LDL
高密度脂蛋白HDL
组成、合成部位
P165 表7-5
CM、VLDL主要以TG为内核,LDL及HDL主要以CE为内核
载脂蛋白
分类
apoA、B、C、D、E
apoB48是CM特征性载脂蛋白
LDL几乎只含apoB100
HDL主要含apo A I及apo A II
结构
双性α-螺旋结构 (apo A I、A II、C I、C II、C III及E等)
非极性面(非极性AA残基构成)
以疏水键连接甘油三酯TG及胆固醇酯CE
极性面(极性AA残基构成)
接触血浆中的水
代谢途径
CM代谢途径/外源性脂质代谢途径
1||| 小肠黏膜细胞摄取中长链脂肪酸,合成TG
2||| 与合成、吸收的磷脂、胆固醇,加上载脂蛋白,组成新生CM
3||| 与HDL交换载脂蛋白,形成成熟CM
4||| apo C II激活毛细血管内皮细胞表面脂蛋白脂肪酶LPL,逐步水解TG--->甘油、脂肪酸、溶血磷脂
5||| CM上载脂蛋白、磷脂、胆固醇离开CM,形成新生HDL,CM转变为CM残粒
6||| 细胞膜LDL受体相关蛋白(LRP)识别、结合CM残粒,肝细胞摄取后彻底降解
VLDL代谢途径/内源性脂质代谢途径
1||| 肝细胞/小肠黏膜细胞合成VLDL释放入血
2||| VLDL从HDL获得apo C--->LPL激活--->TG水解
apo C、磷脂、胆固醇向HDL转移,HDL胆固醇酯转移到VLDL
3||| VLDL中TG不断减少,CE逐渐增加--->IDL
4||| LRP识别、结合IDL,肝细胞摄取后降解
5||| 未被摄取的IDL,TG进一步被水解,apo E转移给HDL,最终转变为LDL
LDL
产生
VLDL转化
降解
场所
主要:肝(50%)
肾上腺、卵巢、睾丸等组织摄取、降解LDL能力亦强
方式
2/3通过LDL受体途径
溶酶体内水解,产生氨基酸、游离胆固醇、脂肪酸
1/3通过单核-吞噬细胞系统
被修饰成氧化修饰LDL,被巨噬细胞、血管内皮细胞清除(细胞表面清道夫受体SR结合LDL后清除)
HDL
产生
主要由肝合成,小肠亦可
CM与VLDL代谢过程中脱去载脂蛋白、磷脂、胆固醇等形成
分类
HDL1(c)、2、3
功能
将肝外胆固醇转运入肝内
apo储存库
逆向转运胆固醇(RCT)
总结
胆固醇最多
LDL
甘油三酯最多、蛋白质最少
CM
甘油三酯最少、蛋白质最多
HDL
游离胆固醇功能
代谢上
抑制内质网HMG-CoA还原酶,抑制胆固醇合成
抑制LDL受体基因表达,减少LDL摄取
激活内质网脂酰CoA:胆固醇脂酰转移酶(ACAT),将游离胆固醇转化为胆固醇酯贮存于胞质
生理上
构成细胞膜
类固醇激素合成原料
其他
中密度脂蛋白IDL
VLDL向LDL转变的中间产物,密度介于两者之间
脂蛋白(a)Lp(a)
肝产生的一类独立脂蛋白,不转化成其他载脂蛋白
脂质成分类似LDL
蛋白质成分含载脂蛋白B100×1+载脂蛋白A×1
总结
场所、原料、途径
脂肪分解
脂肪动员
分解脂肪细胞储存的脂肪
甘油--->3-磷酸甘油
肝、肾、肠,肝中最强,脂肪细胞没有
β-氧化
线粒体(膜、基质)
酮体生成
肝线粒体
酮体利用
肝外组织线粒体
脂肪合成
肝最强,胞质
软脂酸的延长
场所
内质网
二碳单位供体:丙二酸单酰CoA
线粒体
二碳单位供体:乙酰CoA
甘油三酯合成
小肠黏膜细胞:甘油一酯途径
肝、脂肪组织:甘油二酯途径
磷脂合成
各组织细胞内质网膜外侧面
磷脂酰胆碱PC、磷脂酰乙醇胺PE通过甘油二酯途径合成
磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸、心磷脂(二磷脂酰甘油)通过CDP-甘油二酯途径合成
胆固醇合成
全身皆可,主要是肝,其次是肠
胞质+SER
HMG-CoA还原酶位于SER
酶
脂肪分解
β-氧化
肉碱脂酰转移酶I
丙二酸单酰CoA抑制
酮体生成
HMG-CoA合成酶
酮体利用
琥珀酰CoA转硫酶、乙酰乙酸硫激酶
乙酰乙酰CoA硫解酶
脂肪合成
乙酰CoA羧化酶
柠檬酸、异柠檬酸别构激活
需NADPH
胆固醇合成
HMG-CoA还原酶
需NADPH
胆固醇酯合成
胆固醇脂酰转移酶
LCAT
ACAT
胆汁酸盐合成
胆固醇7α-羟化酶