人体脂肪,也就是通俗意义上讲的
肥肉。当然,人体脂肪并不仅仅指外在我们看得到的肥肉,还有很多是我们看不到的。
人体脂肪形成
人体摄入的大部分脂肪经胆汁乳化成小颗粒,胰腺和小肠内分泌的
脂肪酶将脂肪里的脂肪酸水解成
游离脂肪酸和
甘油单酯(偶尔也有完全水解成
甘油和脂肪酸).水解后的
小分子,如甘油、
短链和
中链脂肪酸,被小肠吸收进入血液。甘油
单脂和
长链脂肪酸被吸收后,先在小肠细胞中重新合成
甘油三酯,并和磷脂、胆固醇和蛋白质形成
乳糜微粒(Chylomicron),由
淋巴系统进入血液循环。
人体主要脂类
人体脂类主要包括以下几种:
1-脂肪:由甘油和脂肪酸合成,体内脂肪酸来源有二:一是机体自身合成,二是食物供给,特别是某些
不饱和脂肪酸,机体不能合成,称
必需脂肪酸,如
亚油酸、
α-亚麻酸。
3-
鞘脂:由鞘氨酸与脂肪酸结合的脂,含磷酸者称
鞘磷脂,含糖者称为
鞘糖脂。
4-胆固醇脂:胆固醇与脂肪酸结合生成。
脂类消化吸收
消化主要在小肠上段经各种酶及
胆汁酸盐的作用,水解为
甘油、脂肪酸等。
①:中链、
短链脂肪酸构成的
甘油三酯乳化后即可吸收——>肠粘膜细胞内水解为脂肪酸及
甘油——>
门静脉入血。
②:
长链脂肪酸构成的甘油三酯在肠道分解为长链脂肪酸和
甘油一酯,再吸收——>肠粘膜细胞内再合成甘油三酯,与
载脂蛋白、
胆固醇等结合成
乳糜微粒——>淋巴入血。
甘油三酯代谢
(1)合成部位及原料
肝、
脂肪组织、小肠是合成的重要场所,以肝的合成能力最强,注意:
肝细胞能合成脂肪,但不能储存脂肪。合成后要与
载脂蛋白、胆固醇等结合成
极低密度脂蛋白,入血运到肝外组织储存或加以利用。若肝合成的甘油三酯不能及时转运,会形成
脂肪肝。
脂肪细胞是机体合成及储存脂肪的仓库。
合成甘油三酯所需的甘油及脂肪酸主要由
葡萄糖代谢提供。其中甘油由
糖酵解生成的
磷酸二羟丙酮转化而成,脂肪酸由糖
氧化分解生成的
乙酰CoA合成。
(2)合成基本过程
①
甘油一酯途径:这是小肠粘膜细胞合成脂肪的途径,由甘油一酯和脂肪酸合成
甘油三酯。
脂肪细胞缺乏
甘油激酶因而不能利用游离
甘油,只能利用葡萄糖代谢提供的3-
磷酸甘油。
即为
脂肪动员,在
脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯脂的酶作用下,将
脂肪分解为脂肪酸及甘油并释放入
血供其他组织氧化。
甘油甘油激酶——>3-磷酸甘油——>
磷酸二羟丙酮——>
糖酵解或
有氧氧化供能,也可转变成糖脂肪酸与
清蛋白结合转运入各组织经β-氧化供能。
在
氧供充足条件下,脂肪酸可分解为
乙酰CoA,彻底氧化成CO2和
H2O并释放出大量能量,大多数组织均能氧化脂肪酸,但脑组织例外,因为脂肪酸不能通过
血脑屏障。其氧化具体步骤如下:
1. 脂肪酸活化,生成脂酰CoA。
2.脂酰CoA进入
线粒体,因为
脂肪酸的β-氧化在线粒体中进行。这一步需要
肉碱的转运。肉碱脂酰转移酶I是脂酸
β氧化的限速酶,脂酰CoA进入线粒体是脂酸β-氧化的主要
限速步骤,如饥饿时,糖供不足,此酶活性增强,
脂肪酸氧化增强,机体靠脂肪酸来供能。
3.脂肪酸的β-氧化,基本过程(见原书)
故每次β氧化1分子脂酰CoA生成1分子
FADH2,1分子NADH+H+,1分子乙酰CoA,通过
呼吸链氧化前者生成2分子
ATP,后者生成3分子ATP。
4.脂肪酸氧化的能量生成
脂肪酸与
葡萄糖不同,其能量生成多少与其所含碳
原子数有关,因每种脂肪酸
分子大小不同其生成ATP的量中不同,以
软脂酸为例;1分子软脂酸含16个碳原子,靠7次
β氧化生成7分子NADH+H+,7分子
FADH2,8分子乙酰CoA,而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP。故1分子软脂酸彻底氧化共生成:
7×2+7×3+8×12-2=129分子ATP
以重量计,脂肪酸产生的能量比葡萄糖多。
能量生成
脂肪酸与葡萄糖不同,其能量生成多少与其所含碳原子数有关,因每种脂肪酸分子大小不同其生成
ATP的量中不同,以
软脂酸为例;1分子软脂酸含16个碳原子,靠7次
β氧化生成7分子NADH+H+,7分子
FADH2,8分子
乙酰CoA,而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP。故1分子软脂酸彻底氧化共生成:
7×2+7×3+8×12-2=129分子ATP
以重量计,脂肪酸产生的能量比葡萄糖多。
(四)脂肪酸的其他氧化方式
1.
不饱和脂肪酸的氧化,也在
线粒体进行,其与
饱和脂肪酸不同的是键的顺反不同,通过异构体之间的相互转化,即可进行
β-氧化。
2.过氧化酶体脂酸氧化:主要是使不能进入线粒体的二十碳、二十二碳脂肪酸先氧化成较短的脂肪酸,以便能进入线粒体内分解氧化,对较短键脂肪酸无效。
3.丙酸的氧化:人体含有极少量奇数
碳原子脂肪酸氧化后还生成1分子丙酰CoA,丙酰CoA经羧化及
异构酶作用转变为琥珀酰CoA,然后参加
三羧酸循环而被氧化。
合成代谢
1.脂肪酸主要从
乙酰CoA合成,凡是代谢中产生乙酰CoA的物质,都是
合成脂肪酸的原料,机体多种组织均可合成脂肪酸,肝是主要场所,
脂肪酸合成酶系存在于
线粒体外胞液中。但乙酰CoA不易透过
线粒体膜,所以需要
穿梭系统将乙酰CoA转运至胞液中,主要通过
柠檬酸-丙酮酸循环来完成。
脂酸的合成还需
ATP、
NADPH等,所需氢全部NADPH提供,NADPH主要来自
磷酸戊糖通路。
乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶,存在于胞液中,
辅基为
生物素。柠檬酸、
异柠檬酸是其变构激活剂,故在饱食后,
糖代谢旺盛,代谢过程中的柠檬酸可别构激活此酶促进脂肪酸的合成,而软脂酰CoA是其变构
抑制剂,降低脂肪酸合成。此酶也有
共价修饰调节,
胰高血糖素通过
共价修饰抑制其活性。
②从
乙酰CoA和丙二酰CoA合成
长链脂肪酸,实际上是一个重复加长过程,每次延长2个碳原子,由
脂肪酸合成
多酶体系催化。
哺乳动物中,具有活性的酶是一
二聚体,此二聚体解聚则活性丧失。每一亚基皆有
ACP及
辅基构成,合成过程中,脂酰基即连在辅基上。丁酰是脂酸合成酶催化第一轮产物,通过第一轮乙酰CoA和丙二酰CoA之间缩合、还原、脱水、还原等步骤,C原子增加2个,此后再以丙二酰CoA为
碳源继续前述反应,每次增加2个C原子,经过7次循环之后,即可生成16个碳原子的
软脂酸。
碳链延长在
肝细胞的
内质网或
线粒体中进行,在软脂酸的基础上,生成更长碳链的脂肪酸。
4.脂肪酸合成的调节(过程见原书)
胰岛素诱导乙酰CoA羧化酶、
脂肪酸合成酶的合成,促进脂肪酸合成,还能促使脂肪酸进入
脂肪组织,加速合成脂肪。而
胰高血糖素、
肾上腺素、
生长素抑制脂肪酸合成。
重要衍生物
前列腺素、
血栓素、
白三烯均由
多不饱和脂肪酸衍生而来,在调节
细胞代谢上具有重要作用,与炎症、免疫、过敏及
心血管疾病等重要
病理过程有关。在激素或其他因素刺激下,
膜脂由磷脂酶A2催化水解,释放
花生四烯酸,花生四烯酸在脂
过氧化酶作用下生成丙三烯,在环过氧化酶作用下生成前列腺素、血栓素。
其他氧化方式
1.不饱和脂肪酸的氧化,也在
线粒体进行,其与
饱和脂肪酸不同的是键的顺反不同,通过异构体之间的相互转化,即可进行β-氧化。
2.过氧化酶体脂酸氧化:主要是使不能进入线粒体的二十碳、二十二碳脂肪酸先氧化成较短的脂肪酸,以便能进入线粒体内分解氧化,对较短键脂肪酸无效。
3.丙酸的氧化:人体含有极少量奇数碳原子
脂肪酸氧化后还生成1分子丙酰CoA,丙酰CoA经羧化及异构酶作用转变为琥珀酰CoA,然后参加三羧酸循环而被氧化。
生成及利用
酮体包括
乙酰乙酸、
β-羟丁酸、
丙酮。酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物,脂肪酸在
线粒体中
β氧化生成的大量
乙酰CoA除氧化磷酸化提供能量外,也可合成酮体。但是肝却不能利用酮体,因为其缺乏利用酮体的
酶系。
1.生成过程:
2.利用:肝生成的酮体经血运输到肝外组织进一步分解氧化。
总之肝是生成酮体的器官,但不能利用酮体,肝外组织不能生成酮体,却可以利用酮体。
3.生理意义
长期饥饿,糖供应不足时,脂肪酸被大量动用,生成乙酰CoA氧化供能,但像脑组织不能利用脂肪酸,因其不能通过
血脑屏障,而酮体溶于水,分子小,可通过血脑屏障,故此时肝中合成酮体增加,转运至脑为其供能。但在正常情况下,血中酮体含量很少。
严重
糖尿病患者,葡萄糖得不到有效利用,脂肪酸转化生成大量酮体,超过肝外组织利用的能力,引起血中酮体升高,可致
酮症酸中毒。
4.酮体生成的调节
①1〃饱食或糖供应充足时:胰岛素分泌增加,
脂肪动员减少,酮体生成减少;2〃
糖代谢旺盛3-
磷酸甘油及
ATP充足,脂肪酸脂化增多,氧化减少,酮体生成减少;3〃糖代谢过程中的
乙酰CoA和柠檬酸能别构激活
乙酰CoA羧化酶,促进丙二酰CoA合成,而后者能抑制肉碱脂酰转移酶
Ⅰ,阻止β-氧化的进行,酮体生成减少。
②饥饿或糖供应不足或糖尿病患者,与上述正好相反,酮体生成增加。
磷脂的代谢
含
磷酸的脂类称
磷脂可分为两类:由
甘油构成的磷脂称
甘油磷脂,由
鞘氨醇构成的称
鞘磷脂。
(一)甘油磷脂的代谢
甘油磷脂由1分子甘油与2分子脂肪酸和1分子磷酸组成,2位上常连的脂酸是
花生四烯酸,由于与磷酸相连的取代基团不同,又可分为磷脂酰胆碱(
卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(
脑磷脂)、二
磷脂酰甘油(
心磷脂)等。
1.甘油磷脂的合成
①合成部位及原料
全身各组织均能合成,以肝、肾等组织最活跃,在细胞的
内质网上合成。合成所用的甘油、脂肪酸主要用
糖代谢转化而来。其二位的
多不饱和脂肪酸常需靠食物供给,合成还需
ATP、CTP。
②合成过程
磷脂酸是各种
甘油磷脂合成的前体,主要有两种合成途径:
1〃
甘油二酯合成途径:脑磷脂、卵磷脂由此途径合成,以甘油二酯为
中间产物,由CDP
胆碱等提供磷酸及
取代基。
2〃CDP-甘油二酯途径:
肌醇磷脂,心磷脂由此合成,以CDP-甘油二酯为中间产物再加上
肌醇等取代基即可合成。
2.甘油磷脂的降解
主要是体内
磷脂酶催化的水解过程。其中
磷脂酶A2能使甘油磷脂分子中第2位酯键水解,产物为溶血磷脂及
不饱和脂肪酸,此脂肪酸多为
花生四烯酸,Ca2+为此酶的
激活剂。此溶血磷脂是一类较强的
表面活性物质,能使
细胞膜破坏引起溶血或
细胞坏死。再经
溶血磷脂酶继续水解后,即失去溶解细胞膜的作用。
主要结构为鞘氨醇,1分子鞘氨醇通常只连1分子脂肪酸,二者以
酰胺链相连,而非酯键。再加上1分子含磷酸的基团或
糖基,前者与鞘氨醇以酯键相连成鞘磷脂,后者以β
糖苷键相连成
鞘糖脂,含量最多的
神经鞘磷脂即是以
磷酸胆碱,脂肪酸与鞘氨醇结合而成。
以
脑组织最活跃,主要在
内质网进行。
反应过程需磷酸呲哆醛,NADPH+H+等
辅酶,基本原料为软脂酰CoA及
丝氨酸。
2.降解代谢
由神经鞘磷脂酶(属磷脂酶C类)作用,使
磷酸酯键水解产生磷酸胆碱及
神经酰胺(N-脂酰鞘氨醇)。若缺乏此酶,可引起痴呆等鞘磷脂沉积病。
胆固醇的代谢
1.几乎全身各组织均可合成,肝是主要场所,合成主要在胞液及
内质网中进行。
2.合成原料
乙酰CoA是合成胆固醇的原料,因为乙酰CoA是在
线粒体中产生,与前述脂肪酸合成相似,它须通过
柠檬酸——
丙酮酸循环进入胞液,另外,反应还需大量的NADPH+H+及
ATP。合成1分子胆固醇需18分子乙酰CoA、36分子ATP及16分子NADPH+H+。乙酰CoA及ATP多来自线粒体中糖的
有氧氧化,而
NADPH则主要来自胞液中糖的
磷酸戊糖途径。
3.合成过程
简单来说,可划分为三个阶段。
①
甲羟戊酸(
MVA)的合成:首先在胞液中合成HMGCoA,与酮体生成HMGCoA的生成过程相同。但在
线粒体中,HMGCoA在HMGCoA
裂解酶催化下生成酮体,而在胞液中生成的HMGCoA则在
内质网HMGCoA还原酶的催化下,由
NADPH+H+供氢,还原生成MVA。HMGCoA还原酶是合成胆固醇的
限速酶。
②
鲨烯的合成:MVA由
ATP供能,在一系列
酶催化下,生成3OC的鲨烯。
③胆固醇的合成:鲨烯经多步反应,脱去3个甲基生成27C的胆固醇。
4.调节
HMGCoA还原酶是胆固醇合成的限速酶。多种因素对胆固醇的调节主要是通过对此
酶活性的影响来实现的。
③激素:
胰岛素能诱导
HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成,
胰高血糖素及
皮质醇正相反。
(二)胆固醇的转化
1.转化为
胆汁酸,这是胆固醇在体内代谢的主要
去路。
2.转化为
固醇类激素,胆固醇是
肾上腺皮质、卵巢等合成类固醇激素的原料,此种激素包括
糖皮质激素及
性激素。
3.转化为
7-脱氢胆固醇,在皮肤,胆固醇被氧化为7-脱氢胆固醇,再经
紫外光照射转变为VitD3。
蛋白代谢
1.
电泳法:可将
脂蛋白分为前β、β脂蛋白及
乳糜微粒(CM)。
2.超速离心法:分为乳糜微粒、
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、β、α-脂蛋白。
(二)血浆脂蛋白组成
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。
游离脂肪酸与清
蛋白结合而运输不属于
血浆脂蛋白之列。CM最大,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。HDL含蛋白质量最多。
(三)脂蛋白的结构
血浆各种脂蛋白具有大致相似的
基本结构。
疏水性较强的
甘油三酯及胆固醇酯位于脂蛋白的内核,而
载脂蛋白、磷脂及游离胆固醇等双性分子则以单
分子层覆盖于脂蛋白表面,其非极性向朝内,与内部疏水性内核相连,其
极性基团朝外,脂蛋白分子呈球状。CM及
VLDL主要以甘油三酯为内核,LDL及HDL则主要以胆固醇酯为内核。因脂蛋白分子朝向表面的极性基团亲水,故增加了脂蛋白颗粒的
亲水性,使其能均匀分散在血液中。从CM到HDL,直径越来越小,故外层所占比例增加,所以HDL含载脂蛋白,磷脂最高。
(四)载脂蛋白
脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白,主要有apoA、B、C、D、E五类。不同脂蛋白含不同的载脂蛋白。载脂蛋白是双性分子,
疏水性氨基酸组成非极性面,亲水性
氨基酸为极性面,以其非极性面与
疏水性的脂类核心相连,使脂蛋白的结构更稳定。
血脂高于正常人上限即为高脂血症,表现为
甘油三脂、
胆固醇含量升高,表现在脂蛋白上,CM、
VLDL、LDL皆可升高,但HDL一般不增加。
消灭
肥肉脂肪 多运动,多吃水果蔬菜,少吃油腻东西内脏等等。
代谢
主要功能是转运
外源性甘油三酯及胆固醇。
空腹血中不含CM。外源性甘油三酯消化吸收后,在小肠粘膜细胞内再合成甘油三酯、胆固醇,与
载脂蛋白形成CM,经淋巴入血运送到肝外组织中,在
脂蛋白脂肪酶作用下,甘油三酯被水解,产物被肝外组织利用,CM残粒被肝摄取利用。
VLDL是运输
内源性甘油三酯的主要形式。
肝细胞及小肠粘膜细胞自身合成的甘油三酯与载脂蛋白,胆固醇等形成V
LDL,分泌入血,在肝外组织
脂肪酶作用下水解利用,水解过程中VLDL与
HDL相互交换,VLDL变成
IDL被肝摄取代谢,未被摄取的IDL继续变为LDL。
人血浆中的LDL是由VLDL转变而来的,它是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,肝及其他
组织细胞膜表面存在
LDL受体,可摄取LDL,其中的胆固醇脂水解为
游离胆固醇及脂肪酸,水解的游离胆固醇可
抑制细胞本身胆固醇合成,减少细胞对LDL的进一步摄取,且促使游离胆固醇酯化在胞液中储存,此反应是在
内质网脂酰CoA胆固醇脂酰转移酶(ACAT)催化下进行的。
除
LDL受体途径外,血浆中的LDL还可被单核吞噬细胞系统清除。
主要作用是
逆向转运胆固醇,将胆固醇从肝外组织转运到肝代谢。新生HDL释放入血后径系列转化,将体内胆固醇及其酯不断从CM、
VLDL转入HDL,这其中起主要作用的是血浆
卵磷脂胆固醇脂酰转移酶(
LCAT),最后新生HDL变为成熟HDL,成熟HDL与肝细胞膜HDL受体结合被摄取,其中的胆固醇合成
胆汁酸或通过
胆汁排出体外,如此可将外周组织中衰老细胞膜中的胆固醇转运至肝代谢并排出体外。