导图社区 第07章:脂质代谢
生物化学与分子生物学第九版,人民卫生出版社。
编辑于2020-08-29 15:37:39脂质代谢
第一节 脂质的构成、功能及分析
一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质
脂类
脂肪=甘油三酯=三脂肪酰基甘油
类脂
固醇
固醇脂
磷脂
糖脂
(一)甘油三酯是甘油的脂肪酸脂
(二)脂肪酸是脂肪烃的羧酸
有机学过
(三)磷脂分子含磷酸
磷脂由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成
含甘油的磷脂=甘油磷脂
含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的磷脂=鞘磷脂
(四)胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构
二、脂质具有多种复杂的生物学功能
(一)甘油三酯是机体最重要的能源物质
机体重要供能和储能物质。
1g完全氧化=38kj能量
疏水,储存时不带水,占体积小
脂肪组织
(二)具有多种重要的生理功能
1、提供必需脂肪酸
缺乏Δ9以上酶,不能合成亚油酸、a-亚麻酸、花生四烯酸
2、合成不饱和脂肪酸衍生物
前列腺素
白三烯
血栓恶烷
(三)磷脂是重要的结构成分和信号分子
1、磷脂是构成生物膜的重要成分
磷酸洗胆碱PC
磷酸酰乙醇胺PE
磷酸酰丝氨酸
心磷脂是线粒体膜的主要脂质
2、磷脂酰肌醇是第二信使的前体
可分解甘油二酯和肌醇三磷酸IP3
(四)胆固醇是生物膜的重要组成成分和具有重要生物学功能的固醇类物质的前体
1、胆固醇是细胞膜的基本组成结构
2、胆固醇可以转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物
三、脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性
第二节 脂质的消化与吸收
一、胆汁酸盐协助消化酶消化脂质
乳化作用,降低脂-水间的界面张力,脂质乳化为小微团,使得脂质消化酶吸附在乳化微团的脂-水界面,增加消化酶与脂质接触面积
胰腺分泌的脂质消化酶
胰脂酶特异水解甘油三酯1 .3位酯键,生成2-甘油一酯(-monglyceride)及2分子脂肪酸。
辅脂酶( M, 10kD)在胰腺泡以酶原形式存在,分泌人十二指肠腔后被胰蛋白酶从N-端水解,移去五肽而激活。辅脂酶本身不具脂酶活性,但可通过疏水键与甘油三酯结合(K,,1x10~7 mol/L)、通过氢键与胰脂酶结合(分子比为1:1;K值为5x10~molL),将胰脂酶锚定在乳化微团的脂-水界面,使胰脂酶与脂肪充分接触,发挥水解脂肪的功能。辅脂酶还可防止胰脂酶在脂-水界面上变性、失活。可见,辅脂酶是胰脂酶发挥脂肪消化作用必不可少的辅因子。
胰磷脂酶A2催化磷脂2位酯键水解,生成脂肪酸(fttyacid)和溶血磷脂(lysophosphatide)。。
胆固醇酯酶水解胆固醇酯(cholesterolester,CE),生成胆固醇(cholesterol)和脂肪酸。溶血磷脂、胆固醇可协助胆汁酸盐将食物脂质乳化成更小的混合微团(mixedmicelle)。这种微团体积更小(直径约20nm),极性更大,易穿过小肠黏膜细胞表面的水屏障被黏膜细胞吸收
二、吸收的脂质经再合成进入血液
脂质主要吸收在12指肠和空肠上
6C-10C:胆汁乳化后直接被肠粘膜细胞社区,在细胞内脂肪酶催化下,水解脂肪酸及甘油,通过门静脉进入血液循环。
12C-26C:小肠粘膜细胞转化脂酰CoA,再在滑面内质网脂酰CoA转移酶作用下,ATP供能,被转移到2-甘油一脂羟基上,重新合成甘油三酯。再与粗面内质网上合成载脂蛋白B48、C、AI、AIV等及磷酸、胆固醇共同组装乳糜微粒,被肠粘膜细胞分泌、经淋巴系统进入血液循环。
三、脂质消化吸收在维持机体脂质平衡中具有重要作用
第三节 甘油三酯代谢
一、甘油三酯氧化分解产生大量ATP
(一)甘油三酯分解代谢从脂肪动员开始
脂肪动员指存在白色脂肪细胞内的脂肪在脂肪酶作用下,逐步水解,释放游离脂肪酸和甘油供其他组织细胞氧化利用的过程
第一步主要由ATGL催化,生成甘油二酯和脂肪酸
第二部主要由HSL催化,主要水解甘油二酯sn-3脂键,生成甘油一酯和脂肪酸
第三部由MGL催化下生成甘油和脂肪酸
禁食、饥饿或交感神经兴奋时,肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素等,分泌增加,作用于白色脂肪细胞膜,激活腺苷酸环化酶,使腺苷酸环化为cAMP,激活cAMP依赖蛋白激酶,使细胞质内脂滴包被蛋白-1和HSL磷酸化。
磷酸化的蛋白-1一方面激活ATGL,另一方面使得磷酸化而激活的HSL从细胞质转移至脂滴表面
启动脂肪动员、促进脂肪水解为游离脂肪酸和甘油=脂肪激素
抗脂解激素=对抗脂解激素的作用,抑制脂肪动员,eg:胰岛素、前列腺素E2等等
(二 )甘油转变3-磷酸甘油后被利用
甘油进入血液到肝肾肠等
肝的甘油激酶活性高,大部分甘油被肝摄取
甘油激酶作用下变3-磷酸甘油
脱氢变磷酸二羟丙酮
糖酵解
糖合成葡萄糖
磷酸甘油脱氢酶
(三)β-氧化是脂肪酸分解的核心过程
1、脂肪酸活化为脂酰辅酶A
内质网、线粒体外模上的脂酰辅酶A合成酶催化生成脂酰辅酶A,
需要ATP、COA-SH和Mg
实际消耗2个高能磷酸键
2、脂酰辅酶A进入线粒体
脂酰辅酶A在肉碱脂酰转移酶1催化下雨肉碱合成脂酰肉碱
脂酰肉碱在线粒体内膜肉碱-脂酰肉碱转位酶作用下,通过内膜进入线粒体基质,同时把等分子肉碱转运出线粒体内膜。
进入线粒体的脂酰肉碱,在线粒体内膜侧肉碱脂酰转移酶2作用下,变脂酰辅酶A并释放出肉碱
脂酰辅酶A进入线粒体是脂肪酸β-氧化的限速步骤,肉碱脂酰转移酶1是脂肪酸β-氧化的关键酶。
当饥饿、高职低糖膳食或糖尿病时,机体没有充足的糖供应,或不能有效利用糖,需脂肪酸供能,肉碱脂酰转移酶1活性增加,脂肪酸氧化增强。
反之,饱食后脂肪酸合成加强,丙二酸单酰辅酶A含量增加,抑制肉碱脂酰转移酶1活性,使脂肪酸的氧化被抑制。
3、脂酰乙酰辅酶A分解乙酰辅酶A、FADH2和NADH
(1)脱氢生成烯脂酰CoA
脂酰辅酶A脱氢酶
FAD变FADH2
(2)加水生成β-羟脂酰CoA
烯脂酰辅酶A水化酶
(3)再脱氢生成β-酮脂酰辅酶A
β-酮脂酰辅酶A脱氢酶
脱2H,NAD变NADH
(4)硫解产生乙酰辅酶A
β-酮硫解酶
1乙酰辅酶A和少2碳的脂酰辅酶A
标注
脂酰CoA的糖链被缩短2个碳原子。
脱氢,加水,再脱氢,及硫解反复进行,最终完成脂肪酸β-氧化。
生成的FADH2和FADH经呼吸链氧化,与ADP磷酸化偶联,产生ATP。
生成的乙酰辅酶A主要通过在线粒体通过三羧酸循环彻底氧化;在肝,部分乙酰辅酶A变酮体,通过血液运送至肝外组织氧化利用。
4、脂肪酸氧化是机体ATP的重要来源
(四 )不同脂肪酸还有其他氧化方式
1、不饱和脂肪酸β-氧化需要转变结构
2、超长碳链脂肪酸需先在过氧化氢酶作用下氧化成较短碳链脂肪酸
3、丙酰辅酶A转变为琥铂酰辅酶A进行氧化
4、脂肪酸氧化还可以从远侧甲基端进行
(五)脂肪酸在肝分解可产生酮体
酮体
乙酰乙酸 30%
β-羟丁酸 70%
丙酮
1、酮体在肝生成
乙酰辅酶A为原料,缩合,再缩合裂解为乙酰乙酸和乙酰辅酶A
2、酮体在肝外组织氧化利用
乙酰乙酸利用需要活化
琥铂酰辅酶A转硫酶催化生成乙酰乙酰辅酶A
乙酰乙酸硫激酶催化,直接活化成乙酰乙酰辅酶A
乙酰乙酸辅酶A硫解生成乙酰辅酶A
由乙酰乙酰辅酶A硫解酶催化
β-羟基丁酸在β-羟丁酸脱氢酶催化下,脱氢生成乙酰乙酸,再转变乙酰辅酶A被氧化
3、酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式
酮体小,溶于水,通过血脑屏障
4、酮体生成受多种因素调节
二、不同来源脂肪酸在不同器官以不同的途径合成甘油三酯
(一)肝、脂肪组织及小肠是甘油三酯合成的主要产所
(二)甘油和脂肪酸是合成甘油三酯的基本原料
(三)甘油三酯合成有2途径
1、脂肪酸活化脂酰辅酶A
2、小肠粘膜细胞以甘油一酯途径合成甘油三酯
3、肝和脂肪组织以甘油二酯途径合成甘油三酯
三、内源性脂肪酸的合成需要先合成软脂酸
(一)软脂酸由乙酰辅酶A在脂肪酸合酶复合体催化合成
1、软脂酸在细胞质内合成
脂肪酸合酶复合物
脂肪酸主要来源是外源性小肠粘膜吸收和内源性肝合成
2、乙酰辅酶A是软脂酸合成的基本原料
3、一分子软脂酸由1乙酰辅酶A与7丙二酸单酰辅酶A缩合而成
子主题 1
子主题 2
(二)软脂酸延长在内质网和线粒体内进行
1、内质网脂肪酸延长途径以丙二酸单酰辅酶A为二碳单位供体
2、线粒体脂肪酸延长途径以乙酰辅酶A为二碳单位供体
(三)不饱和脂肪酸的合成需要多种去饱和酶催化
(四)脂肪酸合成受代谢物和激素调节
1、代谢物质通过改变原料供应量和乙酰辅酶A羧化酶调节脂肪酸合成
2、胰岛素是调节脂肪酸合成的主要激素
3、脂肪酸合酶可作为药物治疗的靶点
第四节 磷脂代谢
一、磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中间产物
二、甘油磷脂由磷脂酶催化降解
三、鞘磷脂是神经鞘磷脂合成的重要中间产物
四、神经鞘磷脂由神经鞘磷脂酶催化降解
第五节 胆固醇代谢
一、体内胆固醇来着食物和内源性合成
(一)体内胆固醇合成的主要产所是肝
(二)乙酰辅酶A和NADPH是胆固醇合成基本原料
(三)胆固醇合成由以HMD-CoA还原酶为关键酶的一系列酶促反应完成
1、由乙酰辅酶A合成甲羟戊酸
2、甲羟戊酸经15碳化合物转变成30碳鲨烯
3、鲨烯环化为羊毛固醇后转变为胆固醇
(四)胆固醇合成受HMG-CoA还原酶调节
1、HMG-CoA还原酶活性具有与胆固醇合成相同的昼夜节律性
2、HMG-CoA还原酶活性受别构调节、化学修饰调节和酶含量调节
3细胞胆固醇含量是影响胆固醇合成的主要因素之一
4、餐食状态影响胆固醇合成
5、胆固醇合成受到激素调节
二、胆固醇的主要去路是转化为胆汁
第六节 血浆脂蛋白及其代谢
一、血脂是血浆所含脂质的统称
二、血浆脂蛋白是血脂的运输形式及代谢形式
(一)血浆脂蛋白可用电泳法和超速离心法分类
1、电泳法按电场中的迁移率对血浆脂蛋白分类
2、超速离心法按密度对血浆脂蛋白分类
(二)血浆脂蛋白是脂类和蛋白质的复合体
1、血浆脂蛋白中的蛋白质称为载脂蛋白
2、不同脂蛋白具有相似基本结构
三、不同来源脂蛋白具有不同功能和不同代谢途径
(一)乳糜微粒主要转运外源性甘油三酯及胆固醇
(二)极低密度脂蛋白主要转运内源性甘油三酯
(三)低密度脂蛋白主要转运内源性胆固醇
(四)高密度脂蛋白主要逆向转运胆固醇
四、血浆脂蛋白代谢紊乱导致脂蛋白异常血症