第二篇物质代谢及其调节 H.C-O-C-(CH2)m-CH H,C-(CHz)n-C -0-C -FA -FA 0 C-0-0-x -X OH 甘油磷脂 磷脂 鞘糖脂 —EA FA— 甘油磷脂 胆周醇 胆周醇酯 图6-1类脂的结构 1.磷脂是构成生物膜的重要成分生物膜主要由磷脂、胆固醇、蛋白质和少量的糖组成，磷脂是生 物膜的结构基础。在磷脂分子中含有疏水的尾部和亲水的头部。甘油磷脂C,和C,位上的长链脂酰基 是两个疏水的非极性尾，C,位上的磷酸含氮碱或羟基是亲水的极性头部：鞘磷脂分子中两条烃链是非极 性尾，C,位上荷电的磷酸胆碱是极性亲水头部。这样的结构特点使磷脂在水和非极性溶剂中都有很大 的溶解度（两性化合物），能同时与极性或非极性物质结合，当它分散在水溶液中时其亲水的极性头趋 向于水相，而疏水尾则互相聚集，避免与水接触，自动排列成双分子层（图6-2）。因而磷酯是构成生物 膜的重要成分。 2。甘油磷脂是血浆脂蛋白的组成成分，参与运输脂质甘油磷脂是两性化合物，当它分散在水溶 液中时其亲水的极性头趋向于水相，而疏水尾则互相聚集，避免与水接触，形成稳定的微团（如图63）。 最适于作为水溶性蛋白质和非极性脂类之间的结构桥梁，因而作为血浆脂蛋白的重要成分，参与血液中 脂质的运输。 0-p-(0 极性头 0 甘油部分厂HCH CH HCH HCH 2条疏水尾 HCH HCH HCH HCH 极性头 HCH 2条疏水尾 脂质双层 HCH HCH 图62甘油磷脂的极性头与疏水尾及形成的脂质双层 148
第六章脂质代谢 极性头 甘油部分厂H H 2条疏水尾 HCH HCH HCH HCH HCH HCH HCH 极性头 疏水尾 图63甘油磷脂在水溶液中形成的微团 3.磷脂的其他特殊功能不同的磷脂还有一些特殊的功能如磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)及 其衍生物参与细胞信号传导，三磷酸肌醇(inositol triphosphate,P,)和二酰甘油(DAG)是胞内重要的信 使分子：心磷脂是线粒体内膜和细菌膜的重要成分：二软脂酰胆碱(C,、C2位上均为饱和的软脂酰基，C 位上是磷酸胆碱)是肺表面活性物质的重要成分，能保持肺泡表面张力，防止气体呼出时肺泡塌陷，早 产儿由于这种磷脂的合成和分泌缺陷而患呼吸窘迫综合征。血小板激活因子也是一种特殊的磷脂酰胆 碱，具有极强的生物活性。此外甘油磷脂分子上C,位的脂酰基多为不饱和必需脂肪酸，因而存在于膜 结构中的甘油磷脂还是必需脂肪酸贮库。 胆固醇除与磷脂及蛋白质共同组成各种生物膜外，还可以在体内转变为类固醇激素、维生素D,及 胆汁酸。 第二节脂质的消化吸收 一、脂质的消化 膳食中的脂质主要为脂肪，此外还含有少量磷脂、胆固醇、胆固醇酯和脂肪酸等。脂质不溶于水，在 肠液中成团存在而不利于消化酶的消化以及肠壁对其的吸收。在小肠，脂质经胆汁中胆汁酸盐（© ss)的作用乳化并分散为细小的微团后才能被消化酶消化，因此小肠是脂质消化的主要场所。胆汁酸 盐是较强的乳化剂，能降低油与水相之间的界面张力，使不溶于水的脂类分散成水包油的细小微团，提 高了溶解度，并增加了酶与脂类的接触面积而被酶消化（如图6-4）。 胰腺分泌到小肠中消化脂类的酶有胰脂酶(pancreatic lipase)、磷脂酶Az(phospholipase,PLAz)、胆 固醇酯酶(cholesterol esterase)及辅脂酶(auxiliary esterase)等。胰脂酶吸附在乳化的脂肪微团水油界面 上，特异催化甘油三酯的1、3位酯键水解，生成2-甘油一酯及2分子脂肪酸。在小肠内，胰脂酶的作用 依赖于辅脂酶的存在，辅脂酶在胰腺腺泡中以酶原形式合成，随胰液分泌入十二指肠。进人肠腔后，其 149
第二篇物质代谢及其调节 胰脂酯 OH 00C 脂肪酸、甘油一酯 胆汁酸盐 微 图6-4脂肪的消化 N端被胰蛋白酶作用切下一个五肽而被激活。辅脂酶本身不具脂肪酶活性，但它具有与脂肪和胰脂酶 结合的结构域，一方面通过氢键与胰脂酶结合，另一方面通过疏水键与脂肪结合，结果使胰脂酶锚定于 微团的水油界面上（如图6-4），增加其活性，促进脂肪水解，因此辅脂酶是胰脂酶作用的必需辅助因子。 磷脂酶A,催化磷脂第2位酯键水解，生成脂肪酸与溶血磷脂；胆固醇酯酶则催化胆固醇酯水解为胆固 醇及脂肪酸。 二、脂质的吸收 食物中的脂类在小肠经上述酶消化后，生成甘油一酯、脂肪酸、胆固醇及溶血磷脂等产物。在胆汁 酸盐的帮助下，这些产物在十二指肠下段及空肠上段以不同方式被肠黏膜细胞吸收。甘油(glycerol)、 短链(2~10C)脂肪酸易被肠黏膜吸收，直接进入门静脉。一部分未被消化的由短链脂肪酸构成的甘油 三酯，被胆汁酸盐乳化后也可被吸收，吸收后的这些甘油三酯在肠黏膜细胞内脂肪酶的作用下水解为脂 甘油三酯(TG) 终国汁酸进 肠腔 小肠黏膜∽vWM√V 肠黏膜细胞 2-单酰甘油 中、长链脂肪酸 短链脂肪酸、甘油 脂酰COA一CoA+AT 合成人AMP+Pm 脂酰CoA 门静脉 转酰基酶 三酰甘油(TG) 磷脂、胆固醇 载脂蛋白 乳糜微粒 W 淋巴—→门静脉 图65甘油三酯的消化吸收 150
第六意代 肪酸和甘油，通过门静脉进入血液循环。中、长链脂肪酸(12一26C)、甘油一酯及其他脂类消化产物与 胆汁酸盐乳化成混合微团直接吸收入小肠黏膜细胞。在肠黏膜细胞中，中、长链脂肪酸在脂酰CA合 成酶催化下生成脂酰C©A,进一步被转化为甘油三酯：溶血磷脂被转化为磷脂以及胆固醇被转化为胆固 醇酯。它们与载脂蛋白构成乳糜微粒(chylomicron,CM)通过淋巴最终进入血液（如图6-5），被其他细胞 所利用。在肠黏膜细胞中由甘油一酯合成脂肪的途径称为脂肪合成的甘油一酯途径。 第三节脂肪代谢 人体内脂肪处于不断自我更新的转变中。脂肪组织和肝内的脂肪有较高的更新率，其次为黏膜和 肌组织，皮肤和神经组织中的脂肪更新率较低。 一、脂肪分解代谢 (一）脂肪动员 储存于脂肪细胞中的脂肪被一系列脂肪酶逐步水解为甘油和游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)并释 放人血供全身各组织利用的过程，称为脂肪动员(fat mobilization)。在脂肪动员过程中，甘油三酯脂肪 酶起决定性作用，它的活性比甘油二酯脂肪酶和甘油一酯脂肪酶活性小，是脂肪动员的限速酶。此酶有 磷酸化和去磷酸化两种形式，前者有活性，后者无活性，其底物是脂肪组织中的甘油三酯。 甘油三酯 甘油三酯脂肪酶活性受激素的调节，又称激素敏感甘油三酯脂肪酶(hormone-sensitive triglyceride li pase,HSL)。肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素直接作用于脂肪细胞膜表面受体，激活腺苷酸环化 酶，使cAMP生成增加。cAMP继而激活蛋白激酶，使胞内HSL磷酸化而活化（参见第19章），从而加速 甘油三酯分解。这些能直接激活甘油三酯脂肪酶进而促进脂肪分解的激素称为脂解激素。甲状腺激 素、生长激素及肾上腺皮质激素等具有协同作用。蕨岛素的作用则相反，它能抑制腺苷酸环化酶，增强 瞬酸二酯酶活性，减少©AMP,抑制蛋白激酶，从而使HSL去磷酸化而失活，抑制脂肪动员，称为抗脂解 激素。 脂肪动员及利用的基本过程是（图6-6）：①脂解激素增多；②活化腺苷酸环化酶；③激素敏感脂肪 酶被磷酸化，从无活性变为有活性；④分解甘油三酯产生游离脂肪酸；⑤游离脂肪酸被释放入血；⑥在 心、骨骼肌等细胞膜上的游离脂肪酸转运蛋白的帮助而进入细胞：⑦心、骨骼肌等细胞分解脂肪酸而产 生ATP 机体通过激素对甘油三酯脂肪酶的作用实现对脂肪动员的调控。当机体处于禁食、饥饿或兴奋状 态时，肾上腺素、胰高血糖素等分泌增加，脂肪动员加强；进食后胰岛素分泌增加，脂肪动员降低。 脂肪细胞储存的脂肪经脂肪动员产生的甘油和游离脂肪酸被释放入血液。在血液中，甘油溶解于 水，直接由血液运输至肝、肾、肠等组织被代谢：而游离脂肪酸不溶于水，在血液中与清蛋白结合而被运 输至全身各组织，主要被心、肝、骨酪肌等摄取利用。此外，在肝、骨骼肌、心肌等组织中，其细胞内自身 的甘油三酯也可在组织胎肪酶的作用下水解。组织脂肪酶存在于细跑溶酶体内，最适DH偏酸，其活性 不受激素影响。上述组织中的脂肪被组织脂肪酶水解为甘油和脂肪酸后，被相应的组织细胞所利用。 (二)甘油的氧化分解 脂肪动员时的另一产物甘油在细胞内甘油激酶的催化下，与ATP作用生成3-磷酸甘油，后者经脱 氢生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮可循糖分解代谢途径继续分解供能或经糖异生途径转变为葡萄糖 或糖原（图6-7）。 151
】第二草物质代及其调节 苷酸环化 D 澈活 细胞胆 G 种 氧化 ATP CO. 清蛋日 甘袖三 脂肪细 心、骨酪肌细胞 血液运送 图6-6脂肪动员及利用的基本过程 NAD' NADH-H CH.OH HO-CH HO-CH d田O（乐牌等织） CH,0一©磷酸甘油脱氢酶 CH,0-® 甘油 3.磷酸甘油 磷酸二经丙酮 图6-7甘油的利用 肝、肾及小肠黏膜细胞富含甘油激酶，而肌肉及脂肪细胞中此激酶活性很低，利用甘油的能力很弱。 脂肪组织中产生的甘油主要经血液运输进人肝进行氧化分解。 (三)脂肪酸氧化分解 游离脂肪酸是人及哺乳动物的主要能源物质，在供氧充足的条件下脂肪酸在体内被分解成C0,和 H,O,并产生大量能量。除脑组织和成熟红细胞外，大多数组织均能氧化脂肪酸，但以肝及肌肉组织最 为活跃。 1.脂肪酸活化吸收进入细胞的脂肪酸在胞质中由脂酰CA合成酶（又称硫激酶）催化，ATP提供 能量，活化形成脂酰CoA(acyl-CoA)。 R-COOH+ATP+HSCA脂联C合放号，R-C0-SCoA+AMP+PP 脂酰CA含有高能硫酯键，极性增强，易溶于水，性质活泼，代谢活性明显增强，更容易参加反应。 反应过程中生成的焦磷酸(PP)立即被细胞内焦磷酸酶水解，阻止了逆向反应的进行。1分子脂肪酸活 化成脂酰CoA,实际上消耗了2个高能磷酸键。 2.脂酰CA转运人线粒体脂肪酸活化在胞质中进行，而催化脂肪酸氧化分解的酶系存在于线粒 152