脂類概念、功能和代謝

1、脂類概念、功能和代謝一、脂類概述1. 概念 脂類是脂肪和類脂的總稱，它是由脂肪酸與醇作用生成的酯及其衍生物，統(tǒng)稱為脂質(zhì)或脂類，是動物和植物體的重要組成成分。脂類是廣泛存在與自然界的一大類物質(zhì)，它們的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)理化性質(zhì)以及生物功能存在著很大的差異，但它們都有一個共同的特性，即可用非極性有機(jī)溶劑從細(xì)胞和組織中提取出來。2. 分類脂肪 真脂或中性脂肪（甘油三酯） 類脂磷脂糖脂異戊二烯酯甾醇萜類甘油磷脂鞘氨醇磷脂卵磷脂腦磷脂脂質(zhì)3. 脂類的功能貯藏物質(zhì)/能量物質(zhì) 脂肪是機(jī)體內(nèi)代謝燃料的貯存形式，它在體內(nèi)氧化可釋放大量能量以供機(jī)體利用。脂肪組織儲存脂肪,約占體重10-20%、 1g脂肪在體內(nèi)徹底氧化

2、供能約38KJ，而1g糖徹底氧化僅供能16.7KJ.合理飲食 脂肪氧化供能占20-30%空腹 脂肪氧化供能占50%以上禁食1-3天 脂肪氧化供能占85%飽食、少動 脂肪堆積，發(fā)胖3. 脂類的功能提供給機(jī)體必需脂成分（1）必需脂肪酸 亞油酸 18碳脂肪酸，含兩個不飽和鍵； 亞麻酸 18碳脂肪酸，含三個不飽和鍵； 花生四烯酸 20碳脂肪酸，含四個不飽和鍵；（2）生物活性物質(zhì) 激素、膽固醇等。生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì) （1）作為細(xì)胞膜的主要成分 幾乎細(xì)胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜結(jié)構(gòu)的基本組成成分。 （2）保護(hù)作用 脂肪組織較為柔軟，存在于各重要的器官組織之間，使器官之間減少摩擦，對器官起保護(hù)作用。

3、用作藥物 卵磷脂、腦磷脂可用于肝病、神經(jīng)衰弱及動脈粥樣硬化的治療等。1）、 脂類的消化小腸上段是主要的消化場所 脂類微團(tuán)膽汁酸鹽乳化胰脂肪酶、輔脂酶等水解甘油一脂、溶血磷脂、長鏈脂肪酸、膽固醇等混合微團(tuán)乳化4 脂類的消化吸收在十二指腸下段及空腸上段吸收混合微團(tuán)擴(kuò)散小腸粘膜細(xì)胞內(nèi)重新酯化載脂蛋白結(jié)合乳糜微粒門靜脈肝臟2）、 脂類的吸收血脂與血漿脂蛋白血脂 血漿中所含脂類的總稱，主要包括甘油三酯、磷脂、膽固醇、膽固醇酯及游離脂肪酸等。血脂與血漿中的蛋白質(zhì)結(jié)合形成水溶性復(fù)合物-血漿脂蛋白。 由肝臟、脂肪細(xì)胞及其他組織合成后釋 放入血漿；血脂來源：腸道中食物脂類的消化吸收；儲存脂肪動員釋放入血漿。5

4、血漿脂蛋白進(jìn)入脂肪組織儲存；構(gòu)成生物膜；氧化供能；轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。血脂的去路：二、脂肪的代謝1、脂肪的分解代謝1）甘油的分解 2）脂肪酸的氧化分解（-氧化）飽和脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子發(fā)生氧化，碳鏈在位C原子與位C原子間發(fā)生斷裂，每次生成一個乙酰COA和較原來少二個碳單位的脂肪酸，這個不斷重復(fù)進(jìn)行的脂肪酸氧化過程稱為-氧化.R1CH2CH2CH2CH2 CH2COOH飽和脂肪酸-氧化的實驗證據(jù)：1904年，的標(biāo)記實驗：實驗前提：已知動物體內(nèi)不能降解苯環(huán)實驗方案：用苯基標(biāo)記的飽和脂肪酸飼喂動物 馬尿酸苯乙尿酸在高等植物中，乙酰CoA還可以作為生物合成的前體。脂肪酸徹底氧化要三步

5、，一是長鏈脂肪酸降解為乙酰CoA，該過程要發(fā)生脫H氧化；二是乙酰CoA進(jìn)入TCA循環(huán)釋放出CO2；三是脫H產(chǎn)生的電子經(jīng)電子傳遞鏈產(chǎn)生ATP。原核細(xì)胞脂肪酸的分解在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，真核細(xì)胞脂肪酸的分解在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。2）脂肪酸的氧化分解（-氧化）脂肪酸的活化脂酰CoA的生成 長鏈脂肪酸氧化前必須進(jìn)行活化，活化在線粒體外進(jìn)行。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體外膜上的脂酰CoA合成酶在ATP、CoASH、Mg2+存在條件下，催化脂肪酸活化，生成脂酰CoA。 反應(yīng)不可逆H2O2Pi穿膜（脂酰CoA進(jìn)入線粒體）(限速酶) 脂肪酸活化在細(xì)胞液中進(jìn)行，而催化脂肪酸氧化的酶系是在線粒體基質(zhì)內(nèi)，因此活化的脂酰CoA必須進(jìn)入線粒

6、體內(nèi)才能代謝。 在肉堿（carnitine）的協(xié)助下。脂肪酸的氧化 長鏈脂酰CoA的氧化是在線粒體脂肪酸氧化酶系作用下進(jìn)行的，每次氧化斷去二碳單位的乙酰CoA，再經(jīng)TCA循環(huán)完全氧化成二氧化碳和水，并釋放大量能量。偶數(shù)碳原子的脂肪酸氧化最終全部生成乙酰CoA。 脂酰CoA的氧化反應(yīng)過程如下： （1）脫氫 脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其和碳原子上脫氫，生成2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。（2）加水（水合反應(yīng)） 2反烯脂酰CoA在2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-羥脂酰CoA。（3）脫氫 L-羥脂酰CoA在L-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去碳原子與羥基上的氫原子

7、生成-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。（4）硫解 在-酮脂酰CoA硫解酶催化下，-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生 1分子乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。4. 脂肪酸-氧化的能量生成脂肪酸-氧化本身并不生成能量。只能生成乙酰CoA和供氫體，它們必須分別進(jìn)入三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化才能生成ATP。脂肪酸氧化的放能 以軟脂酸為例： 1個軟脂酰CoA 8個乙酰CoA+7FADH2 TCA +7NADH 8個乙酰CoA 810ATP 7FADH2 71.5=10. 5ATP共產(chǎn)生108ATP，減去脂肪酸活化時消耗的2個ATP，凈產(chǎn)生106個ATP。3）不飽和脂肪酸的氧化單不飽和脂肪酸

8、的氧化油酸的氧化3順-2反烯脂酰CoA異構(gòu)酶（改變雙鍵位置和順反構(gòu)型）少了一次脂酰-CoA脫氫酶的作用，少了1個FADH2多不飽和脂酸的氧化亞油酸的氧化（18碳脂肪酸，含兩個不飽和鍵）3順2反烯脂酰CoA異構(gòu)酶（改變雙鍵位置和順反構(gòu)型）-羥脂酰CoA差向酶（改變-羥基構(gòu)型：DL型）4）奇數(shù)碳脂肪酸的氧化奇數(shù)碳脂肪酸經(jīng)過反復(fù)的氧化可以產(chǎn)生丙酰CoA，丙酰CoA有兩條代謝途徑：（1） 丙酰CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酰CoA，進(jìn)入TCA。 動物體內(nèi)存在這條途徑，因此，在動物肝臟中奇數(shù)碳脂肪酸最終能夠異生為糖。（2） 丙酰CoA轉(zhuǎn)化成乙酰CoA，進(jìn)入TCA 這條途徑在植物、微生物中較普遍。5）脂酸的其它氧化途徑

9、-氧化1956年，在植物種子、葉和動物腦、肝中發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞微粒體中含-氧化必需的-羥酸氧化脫羧酶系。此在降解支鏈脂肪酸、奇數(shù)鏈脂肪酸、過分長鏈脂肪酸有重要作用。Cn脂肪酸 -羥脂酸 -酮酸 C(n-1)脂肪酸CO2飽和脂肪酸的-氧化作用（12C以下的脂肪酸） 在動物體內(nèi)，12碳以上的脂肪酸是通過-氧化進(jìn)行分解作用；少于12碳的脂肪酸可在微粒體中經(jīng)-氧化作用分解，其在脂肪酸分解代謝中不占主要地位。 概 念脂肪酸在酶催化下，其碳（末端甲基C）原子發(fā)生氧化，先生成-羥脂酸，繼而氧化成,-二羧酸的反應(yīng)過程，稱為-氧化。6) 乙 酰 CoA 的 可 能 去 路TCA CO2+H2O+能量糖異生 糖脂肪酸

10、、固醇等合成的原料在動物肝、腎臟中有可能產(chǎn)生乙酰乙酸、D-羥丁酸和丙酮（酮體）。7）酮體的生成與代謝A、生酮作用：脂肪酸-氧化產(chǎn)生過量的乙酰CoA在肝臟中生成酮體的過程。B、酮體代謝：1）酮體： D- -羥丁酸、乙酰乙酸、丙酮合稱酮體。2）病理： 糖尿病人，乙酰乙酸形成速度分解， 血中出現(xiàn)大量酮體。C）肝的作用：肝細(xì)胞線粒體中有生酮作用的所有酶， 乙酰CoA時，酮體為肝的正常代謝產(chǎn)物；肝中氧化酮體的酶活低，故酮體入血到肝外組織。 D）酮體的利用：在心、腎、腦、骨骼肌中進(jìn)行。 乙酰乙酸乙酰乙酰CoA 乙酰CoA -羥丁酸乙酰乙酸 乙酰CoA 丙酮 丙酮酸或乳酸糖異生在這些細(xì)胞中，酮體進(jìn)一步分解成

11、 乙酰CoATCA，產(chǎn)生ATP。肝外組織利用（肝中缺乏利用酮體的酶）E）酮體的作用：1）是肝輸出能源的一種形式；2）酮體是小分子，溶于水，可通過血腦屏 障和毛細(xì)血管，是肌肉、腦、心、腎的 能源分子； 3）正常血液中，體內(nèi)可分解之； 饑餓、糖尿病時，脂肪動員，酮體，引 起酮癥酸中毒。 脂肪酸的生物合成在肝、脂肪組織、小腸進(jìn)行。為多步酶促反應(yīng)，有二種方式：(1）從無到有途徑： 全合成途徑，在胞質(zhì)進(jìn)行；(2）碳鏈延長途徑： 在已有脂肪酸鏈上加2碳物，酶系在線 粒體和微粒體中。2、脂肪的生物合成a）概述：碳源：乙酰CoA（ 來自-氧化、丙酮酸氧化脫羧、生酮aa）在線粒體中；酶：脂肪酸合成酶系(多功能酶

12、系統(tǒng))在胞質(zhì)；NADPH為還原劑脂酰載體蛋白（acyl carrier protein,ACP-SH）：脂肪酸合成時以共價鍵連接其上。(1)、從無到有途徑脂酰載體蛋白（ACP）脂肪酸合成酶系統(tǒng)有7種蛋白質(zhì)參加反應(yīng)，以無酶活性的ACP為中心。ACP以磷酸泛酰巰基乙胺為輔基，通過輔基上SH基的酯化，攜帶脂肪酸合成的中間物從一酶到另一酶的活性中心上。(b）乙酰CoA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)：乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸，進(jìn)入胞質(zhì)后再經(jīng)裂解酶裂解。(c）乙酰-丙二酰ACP的合成丙二酰CoA的合成：乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶。脂肪酸合酶催化的反應(yīng)脂肪酸合成可分7個步驟：1、啟動：乙酰CoA在乙酰CoA：A

13、CP轉(zhuǎn)移酶作用下首先形成乙酰ACP，再將乙酰基轉(zhuǎn)移到酶分子上。 O乙酰CoA+HS-ACP CH3-C-S-ACP+HSCoA O OCH3-C-SACP+HS-合酶 CH3-C-S-合酶 +ACP 2、裝載： 丙二酸單酰CoA 丙二酸單酰ACP此步在丙二酸單酰CoA：ACP轉(zhuǎn)酰酶。3、縮合：CH3-CO-S-合酶 + 丙二酸單酰ACP 縮合酶 CO2 CH3-CO-CH2-CO-S-ACP 乙酰乙酰ACP4、還原 乙酰乙酰ACP+NADPH+H+ -羥丁酰ACP催化該步反應(yīng)的是-酮酰ACP還原酶。5、脫水 脫水酶-羥丁酰ACP a，-反式-丁烯酰ACP6、還原 a，-反式-丁烯酰ACP +N

14、ADPH +H+ 丁酰ACP7、釋放 形成的丁酰ACP再轉(zhuǎn)移到合酶分子上形成丁酰-S-合酶，完成乙酰-S-合酶到丁酰-S-合酶的一次循環(huán)，C鏈增加了兩個C單位。丁酰-S-合酶再與丙二酸單酰ACP縮合，再經(jīng)過還原、脫水和還原形成增加2C的脂酰ACP。 乙酰ACP 乙酰合酶對于動物細(xì)胞，形成軟脂酰（16C）ACP時，鏈的延伸就終止，軟脂酰ACP在軟脂酰ACP硫酯酶作用下，水解形成軟脂酸和ACP。以軟脂酸合成為例：乙酰CoA4-+7丙二酸單酰CoA5-+14NADPH+20H+ 軟脂酸-+7CO2+14NADP+8CoA4-+6H2O7個丙二酸單酰CoA形成的反應(yīng)式： 7乙酰CoA4-+7CO2+7

15、ATP4-+7H2O 7丙二酸單酰CoA5-+7ADP3-+7pi2-+14H+軟脂酸合成的總反應(yīng)式： 8乙酰CoA4-+7ATP4-+14NADPH+6H+H2O 軟脂酸-+14NADP+8CoA4-+7ADP3-+7pi2-NADPH來源于戊糖磷酸途徑和“三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)”。(2)、碳鏈延長： 在線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中進(jìn)行；在16C基礎(chǔ)上以乙酰CoA、丙二酰CoA為2C供體；反應(yīng)可看作-氧化逆反應(yīng)。每次加2C，可至22、24C， 多為18C。脫氫 還原水合 脫水脫氫 還原硫解分裂 縮合丙二酰-脂肪酸合成途徑與-氧化的比較1、兩條途徑發(fā)生的場所不同，脂肪酸合成位于細(xì)胞質(zhì)中，脂肪酸的降解發(fā)生在線粒體中。2、兩條途徑都要與載體形成中間體進(jìn)行合成或分解，降解途徑中載體是CoASH；合成途徑中的載體是ACP。3、兩條途徑都有轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，合成時所用的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制是“三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制”；分解時所用的轉(zhuǎn)運(yùn)體系是肉堿載體系統(tǒng)。4、脂肪酸合成時，從分子的甲基端開始逐輪加上兩個C單位；脂肪酸分解時從羧基端逐輪分解兩個C單位。5、脂肪酸合成時NADPH提供還原力，脂肪酸分解時形成FADH2和NADH，它們可進(jìn)一步生成ATP。6、脂肪酸碳鏈的加長和去飽和 在動物細(xì)胞中，脂肪酸合成在16C軟脂酸形成后就停止，更長的脂肪酸和不飽和