概述

  • 内容概要
    • 脂质构成，功能和分析
    • 脂质消化和吸收
    • 甘油三酯代谢
    • 磷脂代谢
    • 胆固醇代谢
    • 血脂蛋白代谢

脂质的构成、功能及分析

脂质是种类繁多、结构复制的一类大分子物质

  • 定义：脂质和类值总称为脂质(lipids)
  • 分类

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  • 按组成和结构分为
    • 简单脂类-脂肪（也叫真脂或中性脂肪）
    • 复合脂类-类脂（磷脂、糖脂）
    • 异戊二烯脂-甾醇、萜类

甘油三酯(triacylglycerol,TAG或TG)

  • 甘油骨架+脂肪酸，是脂肪的主要成分。
  • 还有甘油一酯（monoacylglycerol）和甘油二酯（diacylglycerol，DAG）。

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  • 脂酸组成的种类决定TG的熔点，随饱和脂酸的链长和数目的增加而升高。

脂肪酸是脂肪烃的羧酸

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常见的饱和脂肪酸

惯名 系统名 碳原子数和双键数 熔点
月桂酸 (lauric acid) n-十二烷酸 12:0 45
豆寇酸(myristic acid) n-十四烷酸 14:0 54
软脂肪酸(palmitic acid) n-十六烷酸 16:0 63
硬脂肪酸(stearic acid) n-十八烷酸 18:0 69
花生酸(arachidic acid) n-二十烷酸 20:0 77
山箭酸 (behenic acid) n-二十二烷酸 22:0 84
掬焦油酸 (lignoceric acid) n-二十四烷酸 24:0 -

常见的不饱和脂肪酸

软油酸(palmitoleic acid) 9-十六碳一烯酸 16:1 w-7 广泛
油酸(oleic acid) 9-十八碳一烯酸 18:1 w-9 广泛
异油酸(Vaccenic acid) 反式11-十八碳一烯酸 18:1 w-7
亚油酸(linoleic acid) 9,12-十八碳二烯酸 18:2 w-6 植物油
a-亚麻酸(a-linolenic acid) 9,12,15-十八碳三烯酸 18:3 w-3 植物油
g-亚麻酸(g-linolenic acid) 6,9,12-十八碳三烯酸 18:3 w-6 植物油
花生四烯酸(arachidonic acid) 5,8,11,14-二十碳四烯酸 20:4 w-6 鱼油
timnodonic acid (EPA) 5,8,11,14,17-二十碳五烯酸 20:5 w-3 鱼油
clupanodonic acid (DPA) 7,10,13,16,19-二十二碳五烯酸 22:5 w-3 鱼油
cervonic acid (DHA) 4, 7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸 22:6 w-3 鱼油

磷脂可分为甘油磷脂和鞘磷脂两类

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胆固醇是以环戊烷多氢菲为基本结构

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脂质的生物学功能

甘油三脂

  • 储能
    • 首先，甘油三酯氧化分解产能多。
    • 第二，甘油三酯疏水，储存时不带水分子，占体积小。
    • 第三，机体有专门的储存组织——脂肪组织。
  • 提供必需脂酸
  • 促脂溶性维生素吸收
  • 热垫作用
  • 保护垫作用
  • 构成血浆脂蛋白
  • 参与细胞信号传递：肌酸三磷酸、二酰甘油是细胞第二信使。
  • 花生四烯酸等可以转变为前列腺素、血栓素、白三烯等

磷脂与胆固醇

  • 构成细胞膜
  • 胆固醇可转变成类固醇激素、维生素、胆汁酸等；
  • 构成血浆脂蛋白

    脂肪酸具有多种重要生理功能

提供必需脂肪酸

  • 人体自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸，称为营养必需脂酸(essential fatty acid)，包括亚油酸（18:2，Δ9,12） 、亚麻酸（18:3，Δ9,12,15）和花生四烯酸（20:4，Δ5,8,11,14） 。

合成不饱和脂肪酸衍生物

  • 前列腺素（prostaglandin, PG） 、血栓烷(thromboxane, TX) 、白三烯(leukotrienes, LT)是廿碳多不饱和脂肪衍生物。
  • 前列腺素以前列腺酸（prostanoic acid）为基本骨架，有一个五碳环和两条侧链（R1及R2）。

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PG、TX和LT具有很强生物活性

PG 前列腺素

  • PGE2诱发炎症，促局部血管扩张。
  • PGE2、PGA2 使动脉平滑肌舒张而降血压。
  • PGE2、PGI2抑制胃酸分泌，促胃肠平滑肌蠕动。
  • PGF2α使卵巢平滑肌收缩引起排卵，使子宫体收缩加强促分娩。

TX 血栓素

  • PGF2、TXA2 强烈促血小板聚集，并使血管收缩促血栓形成，PGI2 、PGI3对抗它们的作用。
  • TXA3促血小板聚集，较TXA2弱得多。

LT 白介素

  • LTC4、LTD4及LTE4被证实是过敏反应的慢反应物质。
  • LTD4还使毛细血管通透性增加。
  • LTB4还可调节白细胞的游走及趋化等功能，促进炎症及过敏反应的发展。

磷脂是重要的结构成分和信号分子

磷脂是构成生物膜的重要成分

  • 磷脂分子具有亲水端和疏水端，在水溶液中可聚集成脂质双层。
  • 甘油磷脂中以磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰丝氨酸（PS）含量最高，而鞘磷酯中以神经鞘磷酯为主。
  • 各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。磷脂酰胆碱（PC）存在于细胞膜中，心磷脂是线粒体膜的主要脂质。

磷脂酰肌醇是第二信使的前体

  • 磷脂酰肌醇4、5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate，PIP2）是细胞膜磷脂的重要组成，主要存在于细胞膜的内层。在激素等刺激下可分解为甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3），均能在胞内传递细胞信号。
  • 各种磷脂在不同生物膜中所占比例不同。

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
  • 胆固醇可转化为一些具有重要生物学功能的固醇化合物
    • 可转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3

脂质组分的复杂性决定了脂质分析技术的复杂性

  • 用有机溶剂提取脂质
  • 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

脂质的消化与吸收

胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质

  • 条件
    • 乳化剂(胆汁酸盐、甘油一脂、甘油二脂等)的乳化作用
    • 酶的催化作用
  • 部位
    • 主要在小肠上段
  • 胆盐在脂肪消化中的作用
    • 助溶
    • 乳化
  • 消化脂类的酶

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  • 辅脂酶
    • 辅脂酶（Mr，10 kDa）在胰腺泡以酶原形式存在，分泌入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、通过氢键与胰脂酶结合，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。
    • 辅脂酶是胰脂酶发挥脂肪消化作用必不可少的辅助因子。
  • 消化的产物
    • 消化产物与胆汁酸盐形成混合微团(mixed micelles)被肠粘膜细胞吸收 | 酶 | 作用的脂类 | 消化产物 | | :—-: | :—-: | :—-: | | 胰脂酶、辅脂酶 | 甘油三酯 | 脂酸、2-甘油一酯 | | 磷脂酶A2 | 磷脂 | 脂酸、溶血磷脂 | | 胆固醇酶 | 胆固醇脂 | 脂酸、胆固醇 |

吸收的脂质经再合成进入血循环

  • 吸收部位
    • 十二指肠下段及空肠上段
  • 吸收方式

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三酰甘油酯(TG)、磷脂(PL)、胆固醇酯(CE)和游离脂肪酸(FFA)
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甘油三酯的代谢

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

  • 定义
    • 脂肪动员(fat mobilization)是指储存在脂肪细胞中的脂肪，在脂肪酶作用下逐步水解释放FFA及甘油供其他组织氧化利用的过程
  • 主要酶及蛋白
    • 脂肪组织甘油三酯脂肪酶 (adipose triglyceride lipase，ATGL)
    • 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 (hormone-sensitive triglyceride lipase , HSL)
    • Perilipin-1（周脂素，脂滴包围蛋白）在脂滴与HSL形成屏障
  • 脂解激素
    • 能促进脂肪动员的激素，如胰高血糖素、去甲肾上腺素、ACTH 、TSH。
  • 抗脂解激素、因子
    • 抑制脂肪动员，如胰岛素、前列腺素E2、烟酸等。
  • 过程

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  • 3-磷酸甘油和磷酸二羟丙酮是甘油与糖酵解途径的联系

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 脂酰CoA合成酶活化FFA相当于消耗两分子ATP
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  • 产生的一些乙酰CoA进入TCA循环
  • 每进行一次去除两个碳原子
  • 以(16C)软脂酸为例：需要进行7次ß-氧化，生成7分子FADH2，7NADH及8分子乙酰CoA

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  • 羟甲基戊二酸单酰CoA是酮体生成中的关键酶


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  • 当由琥珀酰CoA转硫酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸可净生成20分子ATP，ß-羟丁酸可净生成22.5分子ATP；（心、肾、脑和骨骼肌细胞）
  • 而由乙酰乙酰coA硫激酶催化进行氧化利用时，乙酰乙酸则可净生成18分子ATP，ß-羟丁酸可净生成20.5分子ATP 。（心、肾、脑细胞）

酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式

  1. 酮体是肝脏输出能源的一种形式。并且酮体可通过血脑屏障，是肌肉尤其是脑组织的重要能源。
  2. 酮体利用的增加可减少糖的利用，有利于维持血糖水平恒定，节省蛋白质的消耗。
  • 酮体升高见于饥饿、妊娠中毒症、糖尿病、高脂低糖食者。
  • ketonemia (酮血症），ketonuria（酮尿）
  • 呼出的气体有烂水果味道、
  • 酮体包括乙酰乙酸、β-羟基丁酸及丙酮


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磷脂的代谢

磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中间产物

  • 合成部位

全身各组织内质网，肝、肾、肠等组织最活跃。

  • 合成原料及辅因子

脂肪酸、甘油、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇、ATP、CTP

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  • 甘油二酯是该途径的重要中间物，胆碱和乙醇胺被活化成CDP-胆碱和CDP-乙醇胺后，分别与甘油二酯缩合，生成磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）。
  • 这两类磷脂占组织及血液磷脂75%以上。
  • PC是真核生物细胞膜含量最丰富的磷脂，在细胞增殖和分化过程中具有重要作用，对维持正常细胞周期具有重要意义。
  • 一些疾病如肿瘤、阿尔茨海默病和脑卒中等的发生与PC代谢异常密切相关。
  • 磷脂酰胆碱由磷脂酰乙醇胺从S-腺苷甲硫氨酸获得甲基生成。但这种方式合成量仅占人PC合成总量10%~15%。
  • 哺乳类动物细胞PC的合成主要通过甘油二酯途径完成。该途径中，胆碱需先活化成CDP-胆碱，所以也被称为CDP-胆碱途径，CTP:磷酸胆碱胞苷转移酶（CCT）是关键酶，它催化磷酸胆碱与CTP缩合成CDP-胆碱。后者向甘油二酯提供磷酸胆碱，合成PC。
  • 磷脂酰丝氨酸也可由磷脂酰乙醇胺羧化或其乙醇胺与丝氨酸交换生成。

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胆固醇代谢

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由乙酰CoA合成甲羟戊酸
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血浆脂蛋白代谢

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