第二章 脂类代谢
一、甘油三酯的合成代谢
合成部位:肝、脂肪组织、小肠,其中肝的合成能力最强。
合成原料:甘油、脂肪酸
1、 甘油一酯途径(小肠粘膜细胞)
2-甘油一酯 脂酰CoA转移酶 1,2-甘油二酯 脂酰CoA转移酶 甘油三酯
脂酰CoA 脂酰CoA
2、甘油二酯途径(肝细胞及脂肪细胞)
葡萄糖 3-磷酸甘油 脂酰CoA转移酶 1脂酰-3-磷酸甘油 脂酰CoA转移酶
脂酰CoA 脂酰CoA
磷脂酸 磷脂酸磷酸酶 1,2甘油二酯 脂酰CoA转移酶 甘油三酯
脂酰CoA
二、甘油三酯的分解代谢
1、脂肪的动员 储存在脂肪细胞中的脂肪被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸(FFA)及甘油并释放入血以供其它组织氧化利用的过程。
2、脂肪酸的β-氧化
1)脂肪酸活化(胞液中)
脂酸:脂酰CoA合成酶 脂酰CoA(含高能硫酯键)
2)脂酰CoA进入线粒体
脂酰CoA 肉毒碱 线 肉毒碱 脂酰CoA
肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ 粒 酶Ⅱ
CoASH 脂酰肉毒碱 体 脂酰肉毒碱 CoASH
3)脂肪酸β-氧化
脂酰CoA进入线粒体基质后,进行脱氢、加水、再脱氢及硫解等四步连续反应,生成1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA、1分子乙酰CoA、1分子FADH2和1分子NADH。以上生成的比原来少2个碳原子的脂酰CoA,可再进行脱氢、加水、再脱氢及硫解反应。如此反复进行,以至彻底。
4)能量生成
以软脂酸为例,共进行7次β-氧化,生成7分子FADH2、7分子NADH及8分子乙酰CoA,即共生成(7*2)+(7*3)+(8*12)-2=129
5)过氧化酶体脂酸氧化 主要是使不能进入线粒体的廿碳,廿二碳脂酸先氧化成较短链脂酸,以便进入线粒体内分解氧化,对较短链脂酸无效。
三、酮体的生成和利用
组织特点:肝内生成肝外用。
合成部位:肝细胞的线粒体中。
酮体组成:乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮。
1、 生成
脂肪酸 β-氧化 2*乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA合成酶 羟甲基戊二酸单酰CoA
HMGCoA裂解酶 乙酰乙酸 β-羟丁酸脱氢酶 β-羟丁酸
2、 利用
1) β-羟丁酸
ATP+ HSCoA 乙酰乙酸 琥珀酰CoA
乙酰乙酸硫激酶 琥珀酰CoA转硫酶
AMP 乙酰乙酰CoA 琥珀酸
乙酰乙酰CoA硫解酶
乙酰CoA
三、羧酸循环
2)丙酮可随尿排出体外,部分丙酮可在一系列酶作用下转变为丙酮酸或乳酸,进而异生成糖。在血中酮体剧烈升高时,从肺直接呼出。
四、脂酸的合成代谢
1、 软脂酸的合成
合成部位:线粒体外胞液中,肝是体体合成脂酸的主要场所。
合成原料:乙酰CoA、ATP﹑NADPH﹑HCO3-﹑Mn++等。
合成过程:
1)线粒体内的乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜,医.学教.育网搜.集整理主要通过柠檬酸-丙酮酸循环转移至胞液中。
2)乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 丙二酰CoA
3)丙二酰CoA通过酰基转移、缩合、还原、脱水、再还原等步骤,碳原子由2增加至4个。经过7次循环,生成16个碳原子的软脂酸。更长碳链的脂酸则是对软脂酸的加工,使其碳链延长。在内质网脂酸碳链延长酶体系的作用下,一般可将脂酸碳链延长至二十四碳,以十八碳的硬脂酸最多;在线粒体脂酸延长酶体系的催化下,一般可延长脂酸碳链至24或26个碳原子,而以硬脂酸最多。
2、不饱和脂酸的合成
人体含有的不饱和脂酸主要有软油酸、油酸、亚油酸,亚麻酸及花生四烯酸等,前两种单不饱和脂酸可由人体自身合成,而后三种多不饱和脂酸,必须从食物摄取。
五、前列腺素及其衍生物的生成
细胞膜中的磷脂 磷脂酶A2 花生四烯酸 PGH合成酶 PGH2 TXA2合成酶 TXA2 PGD2、PGE2、PGI2等
脂过氧化酶 氢过氧化廿碳四烯酸
六、甘油磷脂的合成与代谢
1、 合成
除需ATP外,还需CTP参加。CTP在磷脂合成中特别重要,它为合成CDP-乙醇胺、CDP-胆碱及CDP-甘油二酯等活化中间物所必需。
1)甘油二酯途径 CDP-乙醇胺 CMP
磷脂酰乙醇胺
葡萄糖 3-磷酸甘油 磷脂酸 甘油二酯 转移酶 (脑磷脂)磷脂酰胆碱CDP-胆碱 CMP (卵磷脂)
脑磷脂及卵磷脂主要通过此途径合成,这两类磷脂在体内含量最多。
2)CDP-甘油二酯途径
肌醇 磷脂酰肌醇 丝氨酸 葡萄糖 3-磷酸甘油 磷脂酸 CDP-甘油二酯 合成酶 磷脂酰丝氨酸 CTP PPi 磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油 医.学教育网整理 (心磷脂)
此外,磷脂酰胆碱亦可由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成;磷脂酰丝氨酸可由磷脂酰乙醇胺羧化生成。
2、降解
生物体内存在能使甘油磷脂水解的多种磷脂酶类,根据其作用的键的特异性不同,分为磷脂酶A1和A2,磷脂酶B,磷脂酶C和磷脂酶D。
磷脂酶A2特异地催化磷酸甘油酯中2位上的酯键水解,生成多不饱和脂肪酸和溶血磷脂。后者在磷脂酶B作用,生成脂肪酸及甘油磷酸胆碱或甘油磷酸乙醇胺,再经甘油酸胆碱水解酶分解为甘油及磷酸胆碱。磷脂酶A1催化磷酸甘油酯1位上的酯键水解,产物是脂肪酸和溶血磷脂。
七、胆固醇代谢
1、 合成
合成部位:肝是主要场所,合成酶系存在于胞液及光面内质网中。
合成原料:乙酰CoA(经柠檬酸-丙酮酸循环由线粒体转移至胞液中)、ATP、NADPH等。
合成过程:
1) 甲羟戊酸的合成(胞液中)
2*乙酰CoA 乙酰乙酰CoA HMGCoA HMGCoA还原酶 甲羟戊酸NADPH
2) 鲨烯的合成(胞液中)
3)胆固醇的合成(滑面内质网膜上)
合成调节:
1)饥饿与饱食 饥饿可抑制肝合成胆固醇,相反,摄取高糖、高饱和脂肪膳食后,肝HMGCoA还原酶活性增加,胆固醇合成增加。
2) 胆固醇 胆固醇可反馈抑制肝胆固醇的合成。主要抑制HMGCoA还原酶活性。
3)激素 胰岛素及甲状腺素能诱导肝HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成。胰高血糖素及皮质醇则能抑制并降低HMGCoA还原酶的活性,因而减少胆固醇的合成;甲状腺素除能促进合成外,又促进胆固醇在肝转变为胆汁酸,且后一作用较强,因而甲亢时患者血清胆固醇含量反而下降。
2、 转化
1)胆固醇在肝中转化成胆汁酸是胆固醇在体内代谢的主要去路,基本步骤为:
胆酸 胆固醇 7α-羟化酶 7α-羟胆固醇 甘氨酸或牛磺酸 结合型胆汁酸 NADPH 鹅脱氧胆酸 胆酸 肠道细菌 7-脱氧胆酸 甘氨酸 牛磺酸 鹅脱氧胆酸 石胆酸
2)转化为类固醇激素 胆固醇是肾上腺皮质、睾丸,卵巢等内分泌腺合成及分泌类固醇激素的原料,如睾丸酮、皮质醇、雄激素、雌二醇及孕酮等。
3)转化为7-脱氢胆固醇 在皮肤,胆固醇可氧化为7-脱氢胆固醇,后者经紫外光照射转变为维生素D。
3、胆固醇酯的合成
细胞内游离胆固醇在脂酰胆固醇脂酰转移酶(ACAT)的催化下,生成胆固醇酯;
血浆中游离胆固醇在卵磷脂胆固醇脂酰转移酶(LCAT)的催化下,生成胆固醇酯和溶血卵磷酯。
八、血浆脂蛋白
1、分类
1)电泳法:α﹑前β﹑β及乳糜微粒
2)超速离心法:乳糜微粒(含脂最多),极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL),分别相当于电泳分离的CM﹑前β-脂蛋白﹑β-脂蛋白及α-脂蛋白等四类。
2、组成
血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯组成。乳糜微粒含甘油三酯最多,蛋白质最少,故密度最小;VLDL含甘油三酯亦多,但其蛋白质含量高于CM;LDL含胆固醇及胆固醇酯最多;含蛋白质最多,故密度最高。
血浆脂蛋白中的蛋白质部分,基本功能是运载脂类,称载脂蛋白。HDL的载脂蛋白主要为apoA,LDL的载脂蛋白主要为apoB100,VLDL的载脂蛋白主要为apoB﹑apoC,CM的载脂蛋白主要为apoC。
3、生理功用及代谢
1)CM 运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式。成熟的CM含有apoCⅡ,可激活脂蛋白脂肪酶(LPL),LPL可使CM中的甘油三酯及磷脂逐步水解,产生甘油、脂酸及溶血磷脂等,同时其表面的载脂蛋白连同表面的磷脂及胆固醇离开CM,逐步变小,最后转变成为CM残粒。
2)VLDL 运输内源性甘油三酯的主要形式。VLDL的甘油三酯在LPL作用下,逐步水解,同时其表面的apoC、磷脂及胆固醇向HDL转移,而HDL的胆固醇酯又转移到VLDL。最后只剩下胆固醇酯,转变为LDL。
3)LDL 转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式。肝是降解LDL的主要器官。apoB100水解为氨基酸,其中的胆固醇酯被胆固醇酯酶水解为游离胆固醇及脂酸。游离胆固醇在调节细胞胆固醇代谢上具有重要作用:①抑制内质网HMGCoA还原酶;②在转录水平上阴抑细胞LDL受体蛋白质的合成,减少对LDL的摄取;③激活ACAT的活性,使游离胆固醇酯化成胆固醇酯在胞液中储存。
4)HDL 逆向转运胆固醇。HDL表面的apoⅠ是LCAT的激活剂,LCAT可催化HDL生成溶血卵磷脂及胆固醇酯。
九、高脂血症
高脂蛋白血症分型
分型:脂蛋白变化,血脂变化
Ⅰ CM↑ 甘油三酯↑↑↑
Ⅱa LDL↑ 胆固醇↑↑
Ⅱb LDL﹑VLDL↑ 胆固醇↑↑甘油三酯↑↑
Ⅲ IDL↑ 胆固醇↑↑甘油三酯↑↑
Ⅳ VLDL↑ 甘油三酯↑↑
Ⅴ VLDL﹑CM↑ 甘油三酯↑↑↑
注:IDL是中间密度脂蛋白,为VLDL向LDL的过度状态。
家族性高胆固醇血症的重要原因是LDL受体缺陷