第五章脂類

1、第四章 脂類代謝,第一節(jié) 脂類一、脂類概述1. 概念 脂類是生物體內不溶于水而溶于有機溶劑的一大類物質的總稱，包括脂肪和類脂。 它是有脂肪酸與醇作用生成的酯及其衍生物，統(tǒng)稱為脂質或脂類，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，它們的化學組成、結構理化性質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，即可用非極性有機溶劑從細胞和組織中提取出來。,,脂類,,脂肪：又稱三

2、酯酰甘油或甘油三脂,類脂,,固醇類：如膽固醇,磷脂,糖脂,甘油磷脂鞘氨醇磷脂,卵磷脂腦磷脂,,,2、分類,二、脂類的功能,1）貯藏物質(能量物質),在體內氧化放能。 脂肪是機體內代謝燃料的貯存形式，它在體內氧化可釋放大量能量以供機體利用。 脂肪組織儲存脂肪, 約占體重10～20% 。 1g脂肪在體內徹底氧化供能約37.66KJ，而1g糖徹底氧化僅供銷能16.74KJ。 合理飲食

3、 脂肪氧化供能占 15～25% 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,,2）提供給機體必需脂成分（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 激素、膽

4、固醇、維生素等。,,3）生物體結構組成成分 （1）作為細胞膜的主要成分 幾乎細胞所含的磷脂都集中在生物膜中，是生物膜結構的基本組成成分。 （2）保護作用 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，對器官起保護作用。4）用作藥物 卵磷脂、腦磷脂可用于肝病、神經衰弱及動脈粥樣硬化的治療等。,,5)參與代謝調控,,前列腺素等生物活性物質,磷脂酰肌醇,,三磷酸肌醇、甘油二酯,膽固醇,,

5、類固醇激素、VD,（第二信使）,6）脂類作為細胞表面的組分與細胞識別、種的特異性、組織免疫性等有密切關系。,花生四烯酸,三、脂類的分類,按化學組成分類 單純脂類、復合脂類、衍生脂類1、單純脂類 由脂肪酸和醇類所形成的酯 甘油三酯（三酰甘油) 蠟（是長鏈脂肪酸和長鏈一元醇或固醇形成的酯）,甘油三酯,1分子甘油和3分子脂肪酸結合而成的酯。式中R是脂肪酸的烴鏈，若相同則稱為單純甘油酯；若不同則稱為混合甘油酯。,

6、甘油三脂的分子結構,甘油三酯,n、m、k可以相同，也可以不全相同甚至完全不同， 其中n多是不飽和的。,甘油磷脂,X = 膽堿、乙醇胺、 絲氨酸、甘油,脂肪(Fat),脂肪的物理性質：1）一般無色、無嗅、無味，呈中性，比重小于1。 2）不溶于水而溶于溶劑中，在熱乙醇內溶解度甚大，在冷乙醇中不易溶解。 3）脂肪能溶解脂溶性維生素和某些有機物質。 4）甘油三酯的熔點是由其脂肪酸組成決定的。一般隨飽和脂肪酸的數目和鏈長的增加而升高。,脂

7、肪的化學性質,1）由酯鍵產生的性質----水解和皂化.2）皂化作用 堿水解甘油三酯的作用; 皂化值 完全皂化1克油或脂所消耗的KOH的毫克數.,,脂肪分類： ☆在室溫下根據物理狀態(tài)不同將脂肪分為油和脂?！钍覝叵鲁室簯B(tài)的脂肪稱為油（植物油）— 含不飽和脂肪酸和短鏈脂肪酸較多?！钍覝叵鲁使虘B(tài)的脂肪稱為脂（動物油）— 含飽和脂肪酸和長鏈脂肪酸較多?！畈伙柡椭舅幔汉幸粋€或多個雙鍵的脂肪酸．☆飽和脂肪酸：不含有雙鍵（

8、三鍵）的脂肪酸．☆必需脂肪酸：機體必需但自身又不能合成或合成量不能滿足機體需要，必須從植物油中攝取的脂肪酸叫必需脂肪酸。包括亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸。,脂肪酸,C原子的數目一般是雙數的。大多數含16個或18個C原子。,脂肪酸,,飽和脂肪酸：軟脂酸（16C）、硬脂酸（18C）,不飽和脂肪酸,,含1個雙鍵（油酸）,含2個雙鍵（亞油酸）,含3個雙鍵（亞麻酸）,含4個雙鍵（花生四烯酸）,脂肪酸之間的差別,⑴ 碳氫鏈的長度⑵ 飽和與否①不

9、飽和雙鍵的個數 ②不飽和雙鍵所在位置。 飽和脂肪酸無雙鍵，硬脂酸表示，18:0；軟脂酸，16:0。 不飽和脂肪酸有雙鍵，必須表示雙鍵的個數和位置。如油酸，18:1(9)或18:1△9；亞油酸，18:3 △9，12，15。(3)不飽和脂肪酸一般都是順式結構。,由不飽和脂肪酸產生的性質,1）氫化 在金屬鎳催化下發(fā)生氫化反應，使雙鍵飽和。2）鹵化 鹵素Br2、I2加入產生飽和的鹵代脂。3）碘值 100g油脂所能吸收的碘的克數 表示

10、油脂的不飽和度。4）酸值 中和1克油脂中的游離脂肪酸所消耗的KOH的mg數。,2、復合脂類,單純脂類的衍生物：除了含有脂肪酸和醇外，還含有非脂分子的成分，包括,磷脂（磷酸和含氮堿） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,甘油磷脂　鞘氨醇磷脂,,,鞘糖脂甘油糖脂,甘油磷酸脂類,甘油的第三個羥基被磷酸所酯化，而其它兩個羥基被脂肪酸酯化。細胞膜的主要結構成分。甘油磷酸酯的結構：有極性的頭部和兩條疏水的尾部,磷脂在水相中自發(fā)形成脂質

11、雙分子層，是細胞膜的主要結構成分。,3、鞘脂類,由1分子鞘氨醇或其衍生物，1分子脂肪酸，以及1分子極性頭基團組成。鞘脂類是植物和動物細胞膜的重要組分，在神經組織和腦內含量較高。,鞘脂類,,鞘磷脂類,腦苷脂類,神經節(jié)苷脂類,鞘糖脂,,4、衍生脂類,由單純脂類或復合脂類衍生而來或與它們關系密切。 萜類：天然色素、香精油、天然橡膠 固醇類：固醇（甾醇、性激素、腎上腺皮質激素） 其他脂類：維生素A、D、E、K等。,,固醇

12、類： 固醇類化合物分子都是以環(huán)戊烷多氫菲為其核心結構。由于含有醇基而又為固體故命名為固醇.廣布于動植物體中。動物固醇以膽固醇為代表，植物固醇以麥角固醇為代表。,固醇類物質的重要生物學意義,動物固醇有下列功能：①7-脫氫膽固醇經紫外光照射可得維生素D3，所以也稱維生素D原。②膽固醇可變?yōu)樾约に睾湍I上腺皮質激素，膽汁酸也由膽固醇轉變而來。③膽固醇與某些疾病有關。膽管阻塞或膽石等都可因膽固醇結晶而成。 此外，動脈硬化也

13、可能與固醇的代謝失常有關，患動脈粥樣硬化的病人，血管內壁上常有顯著的膽固醇沉著。,人工其它脂類物質－脂肪替代物,脂肪替代物是為了克服天然脂肪容易引起肥胖病或心血管疾病而通過人工合成或對其它天然產物經過改造而形成的具有脂類物質口感和組織特性的物質。目前可見到的脂肪替代物包括脂肪替代品和脂肪模擬品兩類。脂肪替代品常見的是人工合成物，而脂肪模擬物常為天然非油脂類物質。,,蔗糖脂肪酸聚酯和山梨醇聚酯是已經有所應用的脂肪替代品。前者為蔗糖與6～

14、8個脂肪酸通過酯基團轉移或酯交換而形成的蔗糖酯的混合物，不能為人體提供能量。山梨醇聚酯是山梨醇與脂肪酸形成的三、四及五酯，可提供的熱量僅為4.2kJ/g，遠比甘油三酯的39.58kJ/g低。脂肪模擬品常以天然蛋白或多糖（植物膠、改性淀粉、某些纖維素等）經加工形成。,第二節(jié) 生物膜,一、細胞中的膜系統(tǒng)質膜：任何細胞都以一層薄膜將其內容物與與環(huán)境分開，這層膜稱質膜。內膜系統(tǒng)：組成亞細胞結構與細胞器。中體（質體膜）：質膜向內延伸或內

15、陷形成的結構。它們統(tǒng)稱為生物膜。,二、生物膜的化學組成,電鏡下表現出大體相同的形態(tài)，厚度6～9nm左右的3片層結構。1、膜脂質： 主要是磷脂、固醇和鞘脂。當磷脂分散于水相時，可形成脂質雙分子層。2、膜蛋白 外在蛋白：離子鍵等較弱的鍵。內在蛋白：疏水基相互作用；離子鍵；共價鍵。3、膜糖類 主要以糖蛋白與糖脂形式存在。,三、膜的結構---流動鑲嵌模型,膜的流動鑲嵌模型結構要點：1.膜結構的連續(xù)主體是極性的

16、脂質雙分子層。2.脂質雙分子層具有流動性。3.內嵌蛋白“溶解”于脂質雙分子層的中心疏水部分。4.外周蛋白與脂質雙分子層的極性頭部連接。5.雙分子層中的脂質分子之間或蛋白質組分與脂質之間無共價結合。6.膜蛋白可作橫向運動。,,,,,四、生物膜的功能,1.物質傳遞（運輸）功能2.保護作用3.信息傳遞作用4.能量轉換作用5.細胞的識別作用,第三節(jié) 脂類代謝,生理功能：（1）體內氧化放能，供給機體利用；（2）生物體對外界

17、環(huán)境的屏障，是組織器官的保護層；（3）幫助食物中脂溶性維生素的吸收；（4）生物體的組成成分；（5）具有維生素、激素等功能。,甘油三酯的分解代謝,脂肪動員,甘油 脂肪酸,一、脂類的酶促水解,脂肪在脂肪酶、二脂酰甘油脂肪酶、一脂酰甘油脂肪酶的作用下逐步水解成甘油和脂肪酸,,二、脂肪的分解代謝,（一）甘油的氧化,(二) 脂肪酸的β-氧化作用,脂肪酸的β-氧化是在線粒體中進

18、行。這種氧化是在脂肪酸的β-碳位發(fā)生。 天然不飽和脂肪酸的氧化途徑同飽和脂肪酸的氧化途徑基本相同。 β-氧化場所：細胞液，線粒體,1、β-氧化的反應過程,過程：脂肪酸的激活，脫氫，加水，脫氫，硫解（1）脂肪酸的激活——脂酰 CoA 的生成（胞液）脂肪酸,,,,（2）脫氫 脂酰CoA經脂酰CoA脫氫酶催化，在其α和β碳原子上脫氫，生成△2反烯脂酰CoA，該脫氫反應的輔基為FAD。,,（3）加水（水合反應）

19、△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-β-羥脂酰CoA。,,（4）脫氫 L-β-羥脂酰CoA在L-β-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去β碳原子與羥基上的氫原子生成β-酮脂酰CoA，該反應的輔酶為NAD+。,,（5）硫解 在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產生 1分子乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。,,,,,,2、肉毒堿的作用,動物體內氧化后產生的脂酰輔酶

20、A不能進入線粒體內部，在肉毒堿存在時可在內膜上生成脂酰肉毒堿，然后再通過內膜生成脂酰輔酶A和游離的肉毒堿。,3、β-氧化過程中的能量轉變,脂肪酸β氧化最終的產物為乙酰CoA、NADH和FADH2。假如碳原子數為Cn的脂肪酸進行β氧化，則需要作（n/2－1）次循環(huán)才能完全分解為n/2個乙酰CoA，產生（n/2－1）個NADH和（n/2－1）個FADH2；生成的乙酰CoA通過TCA循環(huán)徹底氧化成二氧化碳和水并釋放能量，而NADH和FADH2

21、則通過呼吸鏈傳遞電子生成ATP。至此可以生成的ATP數量為：,,以C16為例：活 化：消耗2個高能磷酸鍵β氧 化：7 輪循環(huán)產物：8分子乙酰CoA 7分子NADH 7分子FADH2 能量計算： 生成ATP 8×12 + 7×3 + 7×2 = 131 凈生成ATP 131 – 2 = 129,,若脂肪酸中含有雙鍵存在，則先按照正常的順序

22、每次切掉二個碳原子。待距雙鍵有三個碳原子時，需烯脂酰輔酶A異構酶催化雙鍵移位，使β-氧化反應可以繼續(xù)進行。多個雙鍵的脂肪酸也可按上述步驟進行β-氧化反應。,（三）脂肪酸氧化的其它途徑,1、奇數碳鏈脂肪酸的氧化依偶數碳原子脂肪酸相同的方式進行氧化，只是在氧化最后一輪，產物是丙酰輔酶A和乙酰輔酶A。,,丙酰輔酶A可生成琥珀酰輔酶A，進入TCA。丙酰輔酶A也可經其他代謝途徑轉變成乳酸及乙酰輔酶A。,2、脂肪酸的α-氧化作用,在動物組織內

23、，脂肪酸主要是通過β-氧化分解的。在植物的發(fā)芽種子和葉子內及動物肝、腦和神經細胞的微體中還存在一特殊的氧化途徑，即α-氧化途徑。,,3、脂肪酸的ω-氧化作用,脂肪酸的末羰甲基（ ω- 端）可經氧化作用后轉為為ω-羥脂酸，然后再氧化成α， ω-二羧酸進行β-氧化。在肝臟和植物細菌中進行。,（四）酮體的生成和利用,酮體組成:乙酰乙酸、β-羥丁酸、丙酮的統(tǒng)稱。1、酮體的生成（1）酮體的生成原料－乙酰CoA， 場所－肝臟線粒體。 2分子的

24、乙酰CoA在肝臟線粒體乙酰乙酰CoA硫解酶的作用下，縮合成乙酰乙酰CoA，并釋放1分子的CoASH。（2） 乙酰乙酰CoA與另一分子乙酰CoA縮合成羥甲基戊二酸單酰CoA（HMG CoA），并釋放1分子CoASH。（3） HMG CoA在HMG CoA裂解酶催化下裂解生成乙酰乙酸和乙酰CoA。乙酰乙酸在線粒體內膜β-羥丁酸脫氫酶作用下，被還原成β-羥丁酸。部分乙酰乙酸可在酶催化下脫羧而成為丙酮。,,2、酮體的氧化分解 肝臟是

25、生成酮體的器官，但不能使酮體進一步氧化分解，而是采用酮體的形式將乙酰CoA經血液運送到肝外組織，作為它們的能源，尤其是腎、心肌、腦等組織中主要以酮體為燃料分子。在這些細胞中，酮體進一步分解成乙酰CoA參加三羧酸循環(huán)。,,（1） 乙酰乙酸在肌肉線粒體中經3-酮脂酰CoA轉移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。（2） 乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)。 （3） β-羥丁酸在β-羥丁酸脫氫酶作用

26、下，脫氫生成乙酰乙酸，然后再轉變成乙酰CoA而被氧化。（4） 丙酮可在一系列酶作用下轉變成丙酮酸或乳酸，進而異生成糖，也可生成乙酰輔酶A，進入TCA。,3．酮體生成的生理意義,（1）酮體肝內生成，肝外利用（2）正常情況下是肝輸出能源的一種形式；（3）能通過血腦屏障及肌肉毛細血管壁，是肌肉，尤其是腦組織的重要能源；在饑餓狀態(tài)或糖供應不足時可代替葡萄糖成為腦組織的重要能源。（4）在饑餓、高脂低糖膳食，特別糖尿病時，可導致酮癥酸中毒。

27、,酮體代謝的特點 –肝內生成肝外用,,三、脂肪的合成代謝,（一）甘油-α-磷酸的生物合成 甘油-α-磷酸可由糖酵解產生的二羥丙酮還原而成，也可由脂肪動員產生的甘油經脂肪組織外的甘油激酶催化與ATP作用而成。,（二）脂肪酸的生物合成,生物機體內脂類的合成是十分活躍的，特別是在高等動物的肝臟、脂肪組織和乳腺中占優(yōu)勢。脂肪酸合成的碳源主要來自糖酵解產生的乙酰CoA。脂肪酸合成步驟與氧化降解步驟完全不同。脂肪酸的生物合成是在細胞液中進行

28、，需要CO2和檸檬酸參加。,合成過程可以分為三個階段,（1）原料的準備——乙酰CoA羧化生成丙二酸單酰CoA（在細胞液中進行）。乙酰CoA的穿膜轉運：檸檬酸穿梭系統(tǒng)，肉毒堿轉運 （2）合成階段 ——— 以軟脂酸（16碳）的合成為例（在細胞液中進行）。（3）延長階段（在線粒體和微粒體中進行）生物體內有兩種不同的酶系可以催化碳鏈的延長，一是線粒體中的延長酶系，另一個是粗糙內質網中的延長酶系。,,飽和脂肪酸的合成 的反應歷程,?-酮脂

29、酰-ACP合成酶（E3）,,不飽和脂肪酸的合成,不飽和脂肪酸中的不飽和鍵由去飽和酶催化形成。人體內含有的不飽和脂肪酸主要有棕櫚油酸（16C，一個不飽和鍵）、油酸（18C，一個不飽和鍵）、亞油酸（18C，兩個不飽和鍵）、亞麻酸（18C，三個不飽和鍵）以及花生四烯酸（20C，四個不飽和鍵）等，前兩種單不飽和脂肪酸可由人體自己合成，后三種為多不飽和脂肪酸，必須從食物中攝取，因為哺乳動物體內沒有△9以上的去飽和酶。,（三）脂肪的合成,四、磷脂的

30、代謝,定義：含磷酸的脂類稱磷酯。分類： 甘油磷脂 ——由甘油構成的磷酯 鞘 磷 脂 ——由鞘氨醇構成的磷脂,（一）磷脂酰乙醇胺和磷脂酰膽堿的合成,1、乙醇胺或膽堿與ATP作用乙醇胺磷酸或膽堿磷酸,2、乙醇胺磷酸或膽堿磷酸和CTP作用，生成中間產物胞二磷乙醇胺或胞二磷膽堿,,3、胞二磷乙醇胺或胞二磷膽堿與甘油二脂作用生成磷脂酰乙醇胺或磷脂酰膽堿。,（二）磷脂合成途徑,

31、1、磷脂酸與CTP作用生成胞二磷甘油二酯,,2、胞二磷甘油二酯與絲氨酸作用生成磷脂酰絲氨酸，然后脫羧生成磷脂酰乙醇胺。,,3、磷脂酰乙醇胺接受甲基，使乙醇胺甲基化生成膽堿。,五、膽固醇的代謝,（一）膽固醇的生物合成：1、合成部位: 除腦組織及成熟紅細胞外，身體各組織均可合成膽固醇。2、合成原料: 乙酰CoA，合成一分子膽固醇，需18分子乙酰CoA，36分子ATP及10分子NADPH + H+ ，乙酰CoA及

32、ATP主要來自線粒體中糖有氧氧化和脂肪酸的β-氧化，NADPH + H+主要來自胞質中的磷酸戊糖通路。,,（二）膽固醇的轉化1、轉化為類固醇激素 在肝中轉化成膽汁酸是膽固醇在體內代謝的主要去路；2、轉變?yōu)槟懼?腎上腺皮質、卵巢等均是以膽固醇為原料合成類固醇激素；3、轉化為7-脫氫膽固醇 皮膚，膽固醇可被氧化為7-脫氫膽固醇，后者經紫外光照射轉變?yōu)榫S生素D3 。,（