第七章 脂质代谢
7.1 复习笔记
一、脂质的构成、功能及分析
1脂质（包括脂肪和类脂）的构成
（1）脂肪
三分子脂肪酸和一分子甘油脱水缩合形成的酯即甘油三酯（TG），又称三脂酰甘油。
①甘油
根据甘油中羟基的酯化程度，将脂酰甘油分为一脂酰甘油、二脂酰甘油、三脂酰甘油，统称油脂。三脂酰甘油是脂肪酸的储存和运输形式。
②脂肪酸
a．分类
第一，饱和脂肪酸：不含不饱和键，其结构通式为CH3（CH2）nCOOH。
第二，不饱和脂肪酸：含有不饱和键。
b．命名
系统命名法：
第一，根据脂肪酸的碳链长度命名，碳链含双键，则标示其位置。
第二，Δ编码体系从羧基碳原子起计双键位置，ω或n编码体系从甲基碳起计双键位置。
（2）类脂
包括固醇及其酯、磷脂和糖脂等。
①磷脂
磷脂为含磷的单脂衍生物，由甘油或鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和含氮化合物组成，是细胞膜的重要成分,可分为甘油醇磷脂及鞘氨醇磷脂两类。
a．甘油磷脂，是指含甘油的磷脂，结构通式如下，因取代基团-X不同，形成不同的甘油磷脂。
b．鞘磷脂，是指含鞘氨醇或二氢鞘氨醇的磷脂。其结构通式如下：
②胆固醇
胆固醇是固醇类化合物，环戊烷多氢菲的衍生物。
2脂质的生物学功能
（1）甘油三酯
机体重要的供能和储能物质。
（2）脂肪酸
①提供必需脂肪酸
必需脂肪酸即必须由食物提供的不能由自身合成的脂肪酸，例如亚油酸、α-亚麻酸、花生四烯酸。
②合成不饱和脂肪酸衍生物
如前列腺素、血栓烷、白三烯等，均具有很强的生物活性。
（3）磷脂
①构成生物膜的重要成分。
②磷脂酰肌醇是第二信使的前体。
（4）胆固醇
①组成的生物膜的重要成分。
②转变为某些具有重要生理功能的固醇类物质。
3脂质的分离和分析
（1）脂质的分离：利用有机溶剂和层析的方法进行分离
（2）脂质的分析：①定量分析；②定性分析；③特殊处理。
二、脂质的消化吸收
1消化途径
脂类在小肠上段经胆汁酸盐乳化成细小的微团后，经各种消化酶如胰脂酶、磷脂酶A2、辅脂酶、胆固醇酯酶等催化降解成甘油一酯、脂肪酸、游离胆固醇和溶血磷脂等。（辅脂酶：本身不具脂酶活性，但可使胰脂酶与脂肪充分接触。）
2吸收途径
脂类主要在十二指肠下段和空肠上段进行吸收。
（1）经门静脉进入血循环
甘油、少量中（6～10C）、短链（2～4C）脂肪酸。
（2）进入肠黏膜细胞
长链（12～26C）脂肪酸、2-甘油一酯、胆固醇和溶血磷脂等在小肠重新合成甘油三酯，再组装成乳糜微粒（CM）。最终经肠黏膜细胞分泌、经淋巴系统进入血循环，最后输送到各组织，被机体利用。
三、甘油三酯代谢
1甘油三酯的合成（表7-1）
表7-1 甘油三酯的合成
2内源性脂肪酸的合成
（1）软脂酸的合成
①主要场所——肝细胞胞质
②原料及其来源
a．乙酰CoA（碳源）：丙酮酸的氧化脱羧、脂肪酸的β-氧化、氨基酸的氧化分解。
b．丙二酸单酰CoA：脂肪酸合成的直接原料，由乙酰CoA羧化形成。
c．NADPH：供氢体，60%来自PPP。
③乙酰CoA的转移
乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜，需通过柠檬酸-丙酮酸循环（图7-1）进入胞质。
图7-1 柠檬酸-丙酮酸循环
④过程
a．乙酰CoA→丙二酸单酰CoA（限速步骤）
限速酶——乙酰CoA羧化酶的活性调节如表7-2所示。
表7-2 乙酰CoA羧化酶的活性调节
b．经7次循环合成软脂酸
第一，脂肪酸合酶复合体（六种酶＋一种载体蛋白）
酰基载体蛋白（ACP）、乙酰CoA-ACP转酰基酶（乙酰基转移酶）、β-酮脂酰-ACP合酶（β-酮脂酰合酶）、丙二酸单酰CoA-ACP转酰基酶（丙二酸单酰转移酶）、β-酮脂酰-ACP还原酶（β-酮脂酰还原酶）、β-羟脂酰-ACP脱水酶（脱水酶）、烯脂酰-ACP还原酶（烯脂酰还原酶）。
第二，过程
从乙酰CoA开始，经反复加成反应，每次（缩合、加氢、脱水、再加氢）循环延长2个碳原子。脂肪酸的生物合成如图7-2所示。
图7-2 软脂酸的生物合成
⑤软脂酸的从头合成途径总反应式
乙酰CoA＋7丙二酸单酰-CoA＋14NADPH＋14H＋→软脂酸＋7CO2＋14NADP＋＋8HS-CoA＋6H2O
⑥软脂酸合成的化学计量（从乙酰CoA开始）
形成7分子丙二酸单酰CoA，消耗7个ATP；经7次循环形成软脂酸，每次循环消耗2个NADPH，相当于消耗2×7×2.5＋7＝42个ATP。
（2）软脂酸延长
①主要场所
内质网和线粒体内。
②产物
一般可至24或26碳，但以18碳硬脂酸为最多。
③途径
a．内质网途径：以丙二酸单酰CoA为二碳单位供体，与软脂酸合成相似。
b．线粒体途径：以乙酰CoA为二碳单位供体。
（3）不饱和脂肪酸的合成
①需多种去饱和酶催化。
②人体只能合成软油酸和油酸等单不饱和脂肪酸，人体所需的多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取。
3甘油三酯的氧化分解
（1）脂肪动员
①定义
脂肪动员是指体内储存的脂肪，在脂肪酶作用下，逐步水解成脂肪酸、甘油供其他组织细胞氧化利用的过程。
②关键酶
甘油三酯脂肪酶是脂肪动员的关键酶，受多种激素调节（表7-3），又称激素敏感性脂肪酶（HSL）。.
表7-3 HSL的活性调节
（2）甘油的利用
①主要过程
甘油→3-磷酸甘油（甘油激酶催化）→磷酸二羟丙酮→循糖代谢途径分解，或转变为葡萄糖。
②发生场所
肝、肾、肠等，主要在肝（甘油激酶活性最高）。
（3）脂肪酸的β-氧化
生物体内脂酸的分解主要为β-氧化，β-氧化主要在肝细胞线粒体基质内进行。（大多数组织均能氧化脂酸，肝、心肌、骨骼肌能力最强，但脑组织除外。）
①脂肪酸的活化
细胞质内的脂肪酸在进行β-氧化前先进行活化，活化过程是在脂酰CoA催化下与ATP及CoA-SH作用变为脂酰CoA，反应不可逆，消耗2个ATP。
②脂酰CoA进入线粒体（限速步骤）
长链脂酰CoA不能直接透过线粒体内膜，需要肉碱（作为载体）协助转运。借助两种肉碱脂酰转移酶（酶Ⅰ和酶Ⅱ）催化的移换反应，脂酰CoA由肉碱转运进入线粒体，肉碱脂酰转移酶Ⅰ是脂酸β-氧化的限速酶。
③脂酰CoA的β-氧化
β-氧化作用是指在一系列酶的作用下，脂肪酸的β-碳原子发生氧化，使碳链在α-碳原子和β-碳原子之间断裂，产生二碳单位（乙酰CoA）和比原来少两个碳原子的脂肪酸的过程（表7-4）。
表7-4 脂酰CoA的分解的第一次循环
经过上述四步反应，脂酰CoA的碳链被缩短2个碳原子。脱氢、加水、再脱氢及硫解反复进行，最终完成脂肪酸β-氧化。脂肪酸氧化是机体ATP的重要来源。
④乙酰CoA进入三羧酸循环被彻底氧化
2n碳的脂肪酸彻底氧化生成的ATP数：
a．进行（n－1）次β-氧化，生成（n－1）分子FADH2、NADH及n分子乙酰CoA，共生成：（n－1）×1.5＋（n－1）×2.5＋n×10＝（14n－4）分子ATP。
b．因为脂肪酸活化消耗2个高能磷酸键，相当于2分子ATP，故共生成（14n－6）分子ATP。
例如软脂酸（16C）彻底氧化生成：14n－6＝14×8－6＝106个ATP。
（4）脂肪酸的其他氧化方式
①不饱和脂肪酸——β-氧化，需先转变构型。
②超长碳链脂肪酸——需先氧化成较短碳链脂肪酸。
③丙酰CoA——转变为琥珀酰CoA后进行氧化：极少量奇数碳原子脂肪酸、支链氨基酸，经β-氧化生成丙酰CoA。
④ω-氧化——从远侧甲基端进行脂肪酸氧化。
4肪酸合成与β-氧化的比较（表7-5）
表7-5 软脂酸合成与β-氧化
四、酮体的代谢
酮体是脂肪酸在肝线粒体分解氧化时产生的特有中间代谢物，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸及丙酮三种。
1生成过程
（1）缩合：2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA＋CoA-SH。（由乙酰乙酰CoA硫解酶催化）
（2）缩合：乙酰乙酰CoA＋乙酰CoA→羟甲基戊二酸单酰CoA（HMG-CoA）＋CoA。（由羟甲基戊二酸单酰CoA合酶催化）
（3）裂解：HMG-CoA→乙酰乙酸＋乙酰CoA。（HMG-CoA裂解酶催化）
（4）还原：乙酰乙酸→β-羟丁酸（及少量丙酮）。（β-羟丁酸脱氢酶催化、NADH供氢）
2酮体的利用（分解）
酮体是肝内生成，肝外利用。
（1）乙酰乙酸转变为乙酰CoA
①活化（表7-6）
表7-6 乙酰乙酸在不同组织中的活化
②硫解
乙酰乙酰CoA→2×乙酰CoA。（乙酰乙酰CoA硫解酶催化）
（2）β-羟丁酸和丙酮
β-羟丁酸和丙酮可分别转变为乙酰CoA和丙酮酸，经柠檬酸循环或糖异生进行代谢。
3酮体生成的调节
（1）餐后糖代谢旺盛时，供能充足，脂肪酸氧化分解减少，则酮体的生成会受到抑制；
（2）丙二酸单酰CoA竞争性抑制肉碱脂酰转移酶Ⅰ，阻止脂酰CoA进入线粒体，从而抑制酮体生成。
4意义
酮体是肝向肝外组织输出能量的重要形式，表现在：
（1）心肌和肾皮质利用酮体能力大于利用葡萄糖能力；
（2）脑组织不能利用脂肪酸，却能有效利用酮体。当葡萄糖供应充足时，脑组织优先利用葡萄糖；但在葡萄糖供应不足或利用障碍时，酮体是脑组织的主要能源物质。
五、磷脂代谢
磷脂是指含有磷酸的类脂。按化学组成可以分为甘油磷脂与鞘磷脂。
1甘油磷脂的合成
甘油磷脂是指由甘油构成的磷脂，又称磷酸甘油酯。其结构特点是甘油的两个羟基被脂酸酯化，3位羟基被磷酸酯化成为磷脂酸。
（1）合成原料
甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、丝氨酸、肌醇等。
（2）原料来源
糖、脂质、氨基酸的代谢和食物
（3）合成场所——内质网膜外侧
（4）合成途径
①甘油二酯途径（图7-3）——甘油二酯是该途径的重要中间物
第一，活化：胆碱（或）乙醇胺→CDP-胆碱（或CDP-乙醇胺）。
第二，缩合：CDP-胆碱（或CDP-乙醇胺）＋甘油二酯→磷脂酰胆碱（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）。
图7-3 甘油磷脂合成的甘油二酯途径
②CDP-甘油二酯途径（图7-4）——CDP-甘油二酯是该途径重要中间物
磷脂酰肌醇（或磷脂酰丝氨酸、心磷脂）＋CDP-甘油二酯→磷脂酰肌醇（或磷脂酰丝氨酸或心磷脂）。
图7-4 甘油磷脂合成的CDP-甘油二酯途径
2甘油磷脂的降解
甘油磷脂的降解靠存在于体内的各种磷脂酶（包括磷脂酶A1、A2、B1、B2、C及D）将其分解。
3鞘磷脂的代谢
鞘磷脂是人体含量最多的磷脂，其组成为鞘氨醇、脂肪酸、磷酸胆碱。
（1）鞘氨醇
①鞘氨醇是神经鞘磷脂合成的重要中间产物。脑组织内质网中的合成鞘氨醇的酶系活性最高。
②合成原料：软脂酰CoA、丝氨酸、磷酸吡哆醛、NADPH＋H＋及FAD等辅酶。
（2）神经鞘磷脂的合成
鞘氨醇在脂酰转移酶的催化下，其氨基与脂酰CoA进行酰胺缩合，生成N-脂酰鞘氨醇，后者由CDP-胆碱供给磷酸胆碱生成神经鞘磷脂。
（3）神经鞘磷脂的降解
①作用部位：神经鞘磷脂酶（存在于脑、肝、脾、肾等细胞的溶酶体中）属磷脂酶C类，能水解磷酸酯键。
②缺乏症：鞘磷脂无法被降解，在细胞内积存，引起肝、脾肿大及痴呆等鞘磷脂沉积病状。
六、胆固醇代谢
1胆固醇的来源
食物、内源性合成。
2胆固醇的存在形式
游离胆固醇（非酯化胆固醇）、胆固醇酯两种。
3胆固醇的合成
（1）场所——胞质及光面内质网膜
（2）催化酶——胆固醇合成酶系
（3）关键酶（限速酶）——HMG-CoA还原酶
（4）基本原料——乙酰CoA和NADPH
（5）过程
①乙酰CoA→甲羟戊酸
a．缩合
b．还原
HMG-CoA→甲羟戊酸（MVA）（HMG-CoA还原酶、NADPH供氧）（限速步骤）
②甲羟戊酸→30碳鲨烯
MVA在一系列酶的催化下，经磷酸化、再脱羧和脱羟基生成活泼的焦磷酸化合物，在经过缩合、还原反应，生成鲨烯。
③鲨烯→胆固醇
鲨烯经一系列反应（折叠、氧化、环化、脱甲基、还原等）生成胆固醇。
4胆固醇合成的调节
通过HMG-CoA还原酶活性进行调节：
（1）昼夜节律性
午夜最高，中午最低。
（2）别构调节、化学修饰调节
①胆固醇合成产物及其氧化产物——别构抑制剂
②磷酸化——抑制
（3）胆固醇含量（主要因素）
细胞胆固醇升高，抑制HMG-CoA还原酶活性。
（4）饥饿或禁食——抑制
（5）激素调节
①胰岛素诱导合成HMG-CoA还原酶；胰高血糖素使HMG-CoA还原酶失活。
②皮质醇抑制HMG-CoA还原酶。
③甲状腺素诱导合成HMG-CoA还原酶，亦可促进胆固醇转变为胆汁酸。
5胆固醇的去路
（1）在肝脏转化为胆汁酸（主要）
（2）合成类固醇激素和维生素
①在肾上腺皮质：醛固酮、皮质醇及雄激素。
②在睾丸间质细胞：睾酮。
③在卵泡内膜细胞及黄体：雌二醇及孕酮。
④在皮肤；维生素D3前体。
七、血浆脂蛋白代谢
1血脂
（1）来源
①外源性脂质——食物摄取。
②内源性脂质——肝细胞、脂肪细胞及其他组织细胞合成。
（2）组成
血脂包括甘油三脂、磷脂、胆固醇及其酯、游离脂肪酸等，是指血浆内所有的脂质。
2血浆脂蛋白
血浆脂蛋白是血脂运输及代谢的形式。
（1）分类
①电泳分类法——取决于脂蛋白的质量、表面电荷。
泳动顺序（图7-5）：
a．α-脂蛋白——泳动最快；
b．前β-脂蛋白——泳动速度第二；
c．β-脂蛋白——泳动速度第三；
d．乳糜微粒（CM）——不泳动。
图7-5 血浆脂蛋白琼脂糖凝胶电泳谱
②超速离心法
按脂蛋白密度由低到高进行分类，可分为CM，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-脂蛋白四类。
（2）功能
①乳糜微粒——转运外源性甘油三酯及胆固醇。
②极低密度脂蛋白——转运内源性甘油三酯。
③低密度脂蛋白——转运内源性胆固醇。
④高密度脂蛋白——逆向转运胆固醇。