脂质代谢

脂肪代谢是体内重要且复杂的生化反应，指生物体内脂肪，在各种相关酶的帮助下，消化吸收、合成与分解的过程，加工成机体所需要的物质，保证正常生理机能的运作，对于生命活动具有重要意义。

第七章 脂质代谢

• 第一节 脂质的结构、功能及分析
  • 脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质
    • 脂质
      • 脂肪
        • 甘油三酯
      • 类脂
        • 固醇及固醇脂
        • 磷脂
        • 糖脂
    • 甘油三酯是甘油的脂肪酸酯
      • 甘油一酯和甘油二酯
    • 脂肪酸是脂肪烃的羧酸
      • 长度
        • 14~20个之间、偶数碳
      • 双键位置
        • Δ编码体系 羧基碳
        • ω或n编码体系 甲基碳
      • 分类
        • 饱和脂肪酸
        • 不饱和脂肪酸
          • 单不饱和脂肪酸
          • 多不饱和脂肪酸
    • 磷脂分子含磷酸
      • 甘油磷脂
        • 磷脂酸
          • 水
        • 磷脂酰胆碱
          • 卵磷脂
        • 磷脂酰乙醇胺
          • 脑磷脂
        • 磷脂酰丝氨酸
        • 磷脂酰肌醇
        • 磷脂酰甘油
        • 二磷脂酰甘油
          • 磷脂酰甘油
            • 心磷脂
        • 一丝肝胆集二酸
          • 卵胆、乙脑、二心
      • 鞘酯
        • 鞘磷脂
          • 含鞘氨醇及二氢鞘氨醇的磷酸
        • 鞘糖脂
          • 葡萄糖
          • 半乳糖
          • 唾液酸
    • 胆固醇以环戊烷多氢菲为基本结构
      • 母核
        • 环戊烷多氢菲
  • 脂质具有多种复杂的生物学功能
    • 甘油三酯是机体重要的能源物质
      • 产能比蛋白质和糖多
        • 1g甘油三酯 38kJ
        • 1g蛋白质或糖 17kJ
      • 甘油三酯的储存组织
        • 脂肪组织
      • 甘油三酯储存
        • 脂肪酸
      • 甘油二酯
        • 细胞信号分子
    • 脂肪酸具有多种重要的生理功能
      • 提供必需脂肪酸
        • 必需脂肪酸
          • 亚油酸
          • 亚麻酸
          • 花生四烯酸
          • 花生亚麻油
      • 合成不饱和脂肪酸衍生物
        • 前列腺素
          • 以 前列腺酸 为基本骨架
          • PGA~I 9型
            • 五碳环上取代基团和双键位置的不同
              • PGI2 前列环素
          • 每型分为1、2、3类
            • 侧链双键数目
        • 血栓噁烷
          • 前列腺酸五碳环被含氧噁烷取代
        • 白三烯
          • 合成初级产物LTA 含有四个双键所以右下角标个4
            • LTB4、LTC4、LTD4、LTE4
    • 磷脂是重要的结构分子和信号分子
      • 磷脂是构成生物膜的重要成分
        • 线粒体膜
          • 心磷脂
        • 细胞膜
          • 甘油磷脂
            • 磷脂酰胆碱
            • 磷脂酰乙醇胺
            • 磷脂酰丝氨酸
          • 鞘磷脂
            • 神经鞘磷脂
      • 磷脂酰肌醇是第二信使的前体
        • 磷脂酰肌醇 （膜内侧）
          • 磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸
            • 甘油二酯
            • 肌醇三磷酸
    • 胆固醇是生物膜的重要成分和具有重要生物学功能固醇类物质的前体
      • 胆固醇是细胞膜的基本结构成分
        • 胆固醇C3羟基
          • 亲水 磷脂极性端之间
        • 环戊烷多氢菲
          • 疏水 磷脂疏水端之间
          • 使细胞膜更强直
      • 胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物
        • 内分泌腺
          • 类固醇激素
        • 肝
          • 胆汁酸
        • 皮肤
          • 维生素D3
  • 脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂
    • 用有机溶剂提取脂质
      • 中性脂
        • 乙醚、氯仿、苯（极性小）
      • 膜脂
        • 乙醇、甲醇（极性大）
    • 用层析分离脂质
    • 根据分析目的和脂质性质选择分析方法
    • 复杂的脂质分析还需特殊的处理
• 第二节 脂质的消化与吸收
  • 胆汁酸盐协助消化酶消化脂质
    • 胰液
      • 脂质消化酶
        • 胰脂酶
        • 辅脂酶
        • 磷脂酶A2
        • 胆固醇脂酶
    • 胆汁
      • 胆汁酸盐
    • 十二指肠分泌
      • 小肠上端 脂质消化
  • 吸收的脂质经再合成进入血液
    • 十二指肠下端、空肠上段吸收
  • 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
  • 甘油三酯氧化分解产生大量ATP
    • 甘油三酯分解代谢从脂肪动员开始
      • 关键酶
        • 激素敏感性脂肪酶（HSL)
      • 部位
        • 白色脂肪 细胞
      • 激素
        • 脂解激素
          • 肾上腺素
          • 去甲肾上腺素
          • 胰高血糖素
        • 抗脂解激素
          • 胰岛素
          • 前列腺素E2
      • 脂肪酸运输
        • 不溶于水
        • 清蛋白
          • 1分子结合10分子游离脂肪酸
        • 运送至 心、肝、骨骼肌 利用
    • 甘油转变为3-磷酸甘油后被利用
      • 溶于水
      • 运输至 肝、肾、肠 利用
      • 甘油激酶活性
        • 肝 最高
          • 主要被肝摄取
        • 脂肪和骨骼肌 很低
    • β-氧化是脂肪酸分解的核心过程
      • 四个阶段
      • 脂肪酸活化成脂酰CoA
        • 部位
          • 内质网、线粒体外膜
        • 乙酰CoA 高能磷酸键
          • 提高反应活性
          • 增加脂肪酸的水溶性
        • 形成的PPi被焦磷酸酶立即水解
          • 不可逆反应
        • 1分子脂肪酸活化消耗2个ATP
      • 脂酰CoA进入线粒体
        • 部位
          • 线粒体内外膜
        • 参与物质及酶
          • 肉碱
          • 脂酰肉碱
          • 肉碱脂酰转移酶Ⅰ
            • β-氧化关键酶
            • 线粒体外膜
          • 肉碱-脂酰肉碱转位酶
            • 线粒体内膜
          • 肉碱脂酰转移酶Ⅱ
            • 线粒体内膜
        • 影响因素
          • 饥饿、高脂低糖膳食、糖尿病等
            • 肉碱脂酰转移酶Ⅰ活性增强
          • 饱食后
            • 丙二酸单酰CoA含量增加
      • 脂酰CoA分解产生乙酰CoA、FADH2和NADH
        • 部位
          • 线粒体基质
        • 步骤
          • 脱氢生成烯脂酰CoA
          • 加水生成羟脂酰CoA
          • 在脱氢生成β-酮脂酰CoA
          • 硫解产生乙酰CoA
            • 进入三羧酸循环
            • 在肝部分转变为酮体
      • （乙酰CoA进入三羧酸循环）脂肪酸氧化是机体ATP的重要来源
        • 7分子FADH2
        • 7分子NADH
        • 8分子乙酰CoA
        • 共生成108分子ATP
          • 减去脂肪酸活化消耗的2分子ATP共106分子ATP
    • 不同的脂肪酸还有不同的氧化方式
      • 不饱和脂肪酸β-氧化需转变构型
        • 部位
          • 线粒体
        • 产物
          • 顺式Δ3烯脂酰CoA
            • 顺Δ3--反Δ2烯脂酰CoA异构酶
              • 反式Δ2烯脂酰CoA
          • D(-)β-羟脂酰CoA
            • D(-)β-羟脂酰CoA表异构酶
              • 差向异构酶
      • 超长碳链脂肪酸需先在过氧化酶体氧化成较短碳链脂肪酸
      • 丙酰CoA转变为琥珀酰CoA进行氧化
        • 奇数碳的脂肪酸β-氧化
          • 丙酰CoA
      • 脂肪酸氧化还可以从远侧甲基端进行
        • 与内质网紧密结合的脂肪酸
    • 脂肪酸在肝分解可产生酮体
      • 酮体在肝生成
        • 部位
          • 肝 线粒体
        • 成分
          • 乙酰乙酸
            • 30%
          • β-羟丁酸
            • 70%
          • 丙酮
            • 微量
        • 步骤
          • 2分子乙酰CoA缩合成乙酰乙酰CoA
          • 乙酰乙酰CoA与乙酰CoA缩合成羟甲基戊二酸单酰CoA
          • HMG-CoA裂解产生乙酰乙酸
          • 乙酰乙酸还原成β-羟丁酸
      • 酮体在肝外组织氧化利用
        • 酮体利用
          • 肝内有活性很强的酮体生成酶体系，却缺乏酮体利用酶体系
          • 酮体经血液运输至肝外组织氧化利用
        • 步骤
          • 乙酰乙酸的利用需先活化
            • 琥珀酰CoA转硫酶
              • 心、肾、脑、骨骼肌 线粒体
            • 乙酰乙酸硫激酶
              • 肾、心、脑线粒体
            • 形成乙酰乙酰CoA
          • 乙酰乙酰CoA硫解产生乙酰CoA
      • 酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式
        • 酮体分子量小、溶于水、能通过血脑屏障和肌组织的毛细血管壁
        • 心肌、肾皮质利用酮体能力 > 利用葡萄糖能力
        • 脑组织
          • 不能氧化分解脂肪酸，能有效利用酮体
          • 葡萄糖供应充足，脑优先利用
          • 葡萄糖供应不足或利用障碍，只要利用酮体
        • 酮体含量很低
          • 饥饿或者糖尿病
            • 酮体增多
            • 糖尿病
              • 酮症酸中毒
              • 烂苹果气味
      • 酮体生成受多种因素调节
        • 餐食状态 影响酮体生成
          • 饱食
            • 胰岛素
              • 抑制脂肪分解
          • 饥饿
            • 胰高血糖素
              • 促进脂肪分解
        • 糖代谢 影响酮体生成
          • 餐后或糖供充足
            • 抑制酮体生成
          • 饥饿或糖利用障碍
            • 促进酮体生成
        • 丙二酸单酰CoA抑制酮体生成
          • 糖代谢旺盛
            • 乙酰CoA和柠檬酸增多
              • 别构激活乙酰CoA羧化酶
                • 丙二酸单酰CoA 增多
                  • 竞争性抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ
                    • 抑制酮体生成
  • 不同来源脂肪酸在不同器官以不同的途径合成甘油三酯
    • 肝、脂肪组织及小肠是甘油三酯合成的主要场所
      • 肝
        • 肝合成能力最强
        • 肝细胞不能储存甘油三酯
          • 极低密度脂蛋白
        • 营养不良、中毒、非必须氨基酸和胆碱和蛋白质缺乏造成VLDL生成障碍
          • 肝内甘油三酯蓄积
            • 脂肪肝
      • 脂肪组织
        • 甘油三酯 脂库
    • 甘油和脂肪酸是合成甘油三酯的基本原料
      • 小肠黏膜细胞
        • 摄取甘油三酯消化产物重新合成甘油三酯
      • 脂肪组织
        • 水解极低密度脂蛋白甘油三酯，释放脂肪酸用于合成甘油三酯
    • 甘油三酯合成有甘油一酯和甘油二酯两条途径
      • 脂肪酸活化成脂酰CoA
      • 小肠黏膜细胞以甘油一酯途径合成甘油三酯
      • 肝和脂肪组织细胞以甘油二酯途径合成甘油三酯
        • 肝和肾含有甘油激酶可直接利用甘油
        • 脂肪组织缺乏甘油激酶不能直接利用甘油
  • 内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸
    • 软脂酸有乙酰CoA在脂肪酸合成酶复合体催化下合成
      • 软脂酸在细胞质中合成
      • 乙酰CoA是软脂酸合成的基本原料
      • 一分子软脂酸是由1分子乙酰CoA和7分子丙二酸单酰CoA缩合而成
        • 乙酰CoA转化成丙二酸单酰CoA
        • 软脂酸经7次 缩合-还原-脱水-再还原 基本反应循环合成
    • 脂肪酸延长在内质网和线粒体内进行
      • 内质网脂肪酸延长途径以丙二酸单酰CoA为二碳单位供体
      • 线粒体脂肪酸延长途径以乙酰CoA为二碳单位供体
    • 不饱和脂肪酸的合成需要多种去饱和酶催化
    • 脂肪酸合成受代谢物和激素调节
      • 代谢物通过改变原料供应量和乙酰CoA羧化酶活性调节脂肪酸合成
      • 胰岛素是调节脂肪酸合成的主要激素
      • 脂肪酸合酶可作为药物治疗的靶点
• 第四节 磷脂代谢
  • 磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中间产物
    • 甘油磷脂合成原料来自糖、脂和氨基酸代谢
    • 甘油磷脂合成有两条途径
      • 磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过甘油二脂途径合成
      • 肌醇磷脂、丝氨酸磷脂及心磷脂通过CDP-甘油二酯途径合成
  • 甘油磷脂由磷脂酶催化降解
  • 鞘磷脂是神经鞘磷脂合成的重要中间产物
  • 神经鞘磷脂由神经鞘磷脂酶催化降解
• 第五节 胆固醇代谢
  • 体内胆固醇来自食物和内源性合成
    • 体内胆固醇合成的主要场所是肝
    • 乙酰CoA和NADPH是胆固醇合成基本原料
    • 胆固醇合成由以HMG-CoA还原酶为关键酶的一系列酶促反应完成
      • 由乙酰CoA合成甲羟戊酸
      • 甲羟戊酸经15碳化合物转变为30碳鲨烯
      • 鲨烯环化为羊毛固醇后转变为胆固醇
    • 胆固醇合成受HMG-CoA还原酶调节
      • HMG-CoA还原酶活性具有与胆固醇合成相同的昼夜节律性
      • HMC-CoA还原酶活性受到别构调节、化学修饰调节和酶含量调节
      • 细胞胆固醇含量是影响胆固醇合成的主要因素之一
      • 餐食状态影响胆固醇合成
      • 胆固醇合成受激素调节
  • 胆固醇主要去路是转化为胆汁酸
• 第六节 血浆脂蛋白及其代谢
  • 血脂是血浆所含脂质的统称
  • 血浆脂蛋白是血脂运输形式及代谢形式
    • 血浆脂蛋白可用电泳法和超速离心法分类
      • 电泳法按电场中的迁移率对血浆脂蛋白分类
      • 超速离心法按密度对血浆脂蛋白分类
    • 血浆脂蛋白是脂质与蛋白质的复合体
      • 血浆脂蛋白中的蛋白质称为载脂蛋白
      • 不同脂蛋白具有相似基本结构
  • 不同来源脂蛋白具有不同功能和不同代谢途径
    • 乳糜微粒主要转运外源性甘油三酯及胆固醇
    • 极低密度脂蛋白主要转运内源性甘油三酯
    • 低密度脂蛋白主要转运内源性胆固醇
    • 高密度脂蛋白主要逆向转运胆固醇
  • 血浆脂蛋白代谢紊乱导致脂蛋白异常血症
    • 不同脂蛋白的异常改变引起不同类型高脂血症
    • 血浆脂蛋白代谢相关基因遗传性缺陷引起脂蛋白异常血症
• 琥珀酰CoA