第十章 脂类代谢
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第十章 脂类代谢
( Metabolism of lipids )
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脂类类脂
(lipoid)
磷脂 (phospholipid, PL)糖脂 (glycolipid)
脂 肪 ( 甘 油 三 酯 , triacylglycerol, TG )
胆固醇及其酯( cholesterol
cholesteryl ester )
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主 要 内 容
脂类的分布和生理功能
脂类的消化 吸 收
血脂
甘油三酯 的 中间代谢
类脂的代谢
脂类代谢紊乱
消化与吸收 分布与生理功能
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第一节 脂类的消化和吸收 甘油 水溶性混合微团甘油三酯 脂肪酸 吸收入肠黏膜细胞 甘油一酯 胆固醇酯 脂肪酸卵磷脂 溶血卵磷脂
胰脂酶胆盐
胆固醇酯酶
磷脂酶 A2
脂肪酸脂肪酸脂肪酸脂肪酸 胆固醇
重新合成
甘油甘油三酯 / 磷脂 / 胆固醇酯
外包一层载脂蛋白 胆盐
胆盐 乳糜微粒( CM )
吸收入血
消化
改造
组装
胆盐
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第二节 脂类的分布和生理功能 分布 占体重 主要功能 ( % )甘油三酯 脂库 10 ~ 20 储能、供能(储存脂)(可变脂) 类脂 生物膜 5 生物膜基本成分(基本脂)(固定脂)
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第三节 血脂 一、 血脂的组成与含量 二、 血脂的来源和去路
食物中脂类 氧化供能 体内合成脂类 进入脂库储存 脂库动员释放 构成生物膜 转变成其他物质
血脂
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三 . 血浆脂蛋白 (plasma lipoprotein)
脂类 + 蛋白质 脂蛋白颗粒 (疏水性 ) (亲水性) (水溶性)
脂类 蛋白质 (载脂蛋白) apolipoprotein
(apo)
脂蛋白颗粒脂类
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(一)血浆脂蛋白的分类与命名 1 、电泳法分类 依据: 各类脂蛋白颗粒中蛋白质含量不同而有不同的表
面电荷,在电场下产生不同的迁移率。
电泳法将血浆脂蛋白分为 四类:
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乳糜微粒( CM ) - - 脂蛋白 2 - 前 - 脂蛋白 1 - - 脂蛋白
血清蛋白 血浆脂蛋白( 电泳图谱 ) ( 电泳图谱 )
原点
电泳法分为四类
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2 、超速离心法(密度分类法) 依据: 各脂蛋白颗粒中脂类含量不同而有不同的密度, 超离心时有不同的沉降率。
名称 密度乳糜微粒 ( CM ) ( 低 ) 极低密度脂蛋白( VLDL )低密度脂蛋白 ( LDL )高密度脂蛋白 ( HDL ) (高)
血浆超离心法分为四类
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两种分类法所得血浆脂蛋白的一一对应关系电泳法分类 超离心法 颗粒 密度乳糜微粒 乳糜微粒 ( CM ) 大 小 前 β- 脂蛋白 极低密度脂蛋白 ( VLDL )β- 脂蛋白 低密度脂蛋白 ( LDL )- 脂蛋白 高密度脂蛋白 ( HDL ) 小 大 LP() : 与动脉粥样硬化和血栓形成有关 ; LP() : 与胆道阻塞、胆汁郁积有关。
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(二)血浆脂蛋白的组成及功能 甘油三酯
脂类 磷脂血浆脂蛋白 胆固醇及其酯 载脂蛋白( apo ) A 、 B 、 C 、 D 、 E 等; 每类又可分为若干亚类, 常见: apoA: AI 、 AII apoB: B48 、 B100 apoC: CI 、 CII 、 CIII主要功能 运载脂类; 各种载脂蛋白还有某些激活剂功能。
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某些载脂蛋白的激活剂作用apoA-Ⅰ→ 激活 LCAT → 促进 HDL 成熟 → 将胆固醇转运入肝内;
apoC-Ⅱ→ 激活 LPL → 促进 CM 和 VLDL 的降解;
apoB-100 → 参与对 LDL-R 的识别 → 促进各组织 对 LDL 的摄取
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(三)血浆脂蛋白的结构(球状)
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(四) 血浆脂蛋白的代谢 和功能
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CM CM 残余颗粒 (肝摄取) 90 %甘油三酯肠粘膜细胞合成 甘油 + FA (被体内各组织利用) 主要功能 转运外源性甘油三酯(体外体内)。 * 血中 CM 高甘油三酯血症;血浆浑浊
脂蛋白脂酶 ( LPL)
HDL
Apo 交换
(一)乳糜微粒 (chylomicron, CM)
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LPL 新生 VLDL 成熟 VLDL LDL ( 富含胆固醇 ) 60 %甘油三酯 肝内合成 甘油 + FA (被其他组织利用)
主要功能 转运内源性甘油三酯(肝内肝外) * 血中 VLDL 高甘油三酯血症;
HDL
apo 交换
(二)极低密度脂蛋白( VLDL )
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VLDL LDL
主要功能 转运 胆固醇( 肝内 肝外)
在血浆 LPL在血浆中转变
( 50 %胆固醇 )( 肝内合成 )
*LDL-R LDL 利用率 血中 LDL 高胆固醇血症 动脉粥样硬化。 (肝外组织)
(三) 低密度脂蛋白 (LDL)
血中 LDL 与动脉粥样硬化呈正相关
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新生 HDL 成熟 HDL Ch ChE
主要功能
转运磷脂和胆固醇(肝外肝内)。
卵磷脂 溶血卵磷脂
被肝摄取利用CM 、 VLDL
Apo 交换
血中 HDL 与动脉粥样硬化发生率呈负相关。
(四)高密度脂蛋白 (HDL)
磷脂、胆固醇 肝内合成
LCAT 血浆中
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电泳法 密度法 英文缩写 合成部位 主要含脂类 主要功能乳糜微粒 乳糜微粒 CM 肠黏膜细胞 甘油三酯 转运外源性 甘油三酯 前 - 极低密度 VLDL 肝细胞 甘油三酯 转运内源性脂蛋白 脂蛋白 甘油三酯
- 脂蛋白 低密度 LDL 在血浆中 胆固醇 转运胆固醇 脂蛋白 由 VLDL 转变而来
- 脂蛋白 高密度 HDL 肝细胞 磷脂 转运磷脂和 脂蛋白 胆固醇 胆固醇
血浆脂蛋白代谢与功能 ( 小结 )
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第四节 甘油三酯的中间代谢
甘油三酯 甘油 + 脂肪酸
进一步代谢
①③② ④
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甘油三酯 甘油二酯
一 . 甘油三酯的分解代谢 (catabolism of triacylglycerols)
(一) 脂肪动员
甘油一酯
甘油(glycerol)
FA
FA
FA H2O
(激素敏感性脂肪酶)
肾上腺素胰高血糖素雌激素等
胰岛素等( + ) (—)
(脂解激素)) (抗脂解激素)
甘油三酯脂肪酶 (脂库)
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脂肪动员的激素调节
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CH2OH ( 肝、肾、肠) CH2OH 甘油激酶HO–C–H HO– C–H CH2OH ATP ADP CH2O – P
甘油 3- 磷酸甘油 NAD+
NADH+ + H+
CH2OH C O
CH2O – P 经糖代谢途径进一步代谢
磷酸二羟丙
酮
(二) 甘油的氧化
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(三)脂肪酸的氧化 1. 脂肪酸的 - 氧化 (β-oxidation of the fatty acids)
(全过程包括下列 4个阶段)• 脂肪酸的 活化(胞液)• 脂酰辅酶 A 进入线粒体• 脂肪酸的 - 氧化过程• 乙酰辅酶 A 的彻底氧化
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( 1) 脂肪酸的活化: R-COOH + HSCoA R-CO~ SCoA 脂酰辅酶 A 合成酶
ATP AMP + PPi 胞液
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肉碱转运
肉碱脂酰转移酶 I
肉碱脂酰转移酶 II
内膜外侧
内膜内侧
( 2)脂酰 CoA 进入线粒体(载体分子——肉碱)
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(3
) 脂肪酸的-
氧化
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(4) 乙酰 CoA 彻底氧化
乙酰 CoA CO2 + H2O + 12ATP 三羧酸循环
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2. 能量计算 ( 16C软脂酸 ) 软脂酸 (脱氢、加水、再脱氢、硫解 )软脂酰 CoA 8分子乙酰 CoA 7x( FADH2 + NADH+H+ )
活化 - 2 分子 ATP
12 x 8 = 96 分子 ATP
( 7次 - 氧化)
7 x ( 2 + 3 ) = 35 分子 ATP净产生 ATP 数 : 8 x 12 + 7 x ( 2 + 3 ) – 2 = 129 分子
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肝脏氧化脂肪酸的特殊代谢规律 (肝内生酮肝外用)
TCAC CO2 + H2O + 能
生酮酶系 酮体
( 一小部分 )
( 大部分 )
- 氧化 ( 肝)
酮体:包括 乙酰乙酸、 -羟丁酸、丙酮 3 种物质。
只能被肝外组织利用
乙酰 CoA脂酰 CoA
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(四)、酮体的生成及利用 1. 酮体的生成(肝) 2乙酰 CoA 乙酰乙酰 CoA
乙酰乙酰 CoA +乙酰 CoA HMG CoA
HMG CoA 乙酰乙酸 -羟丁酸 丙酮
(1)
(2)
(3)
(酮体)
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*HMGCoA
胆固醇
亮氨酸
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2. 酮体的利用 (心、肾和脑等 )
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严重糖尿病 并发酮症酸中毒机理 长期饥饿、糖尿病患者 糖的氧化供能不足 或障碍 动员脂肪氧化产能; 大量 FA 在肝内生成酮体 超过肝外利用速度 ,
血中酮体 酮血症; 过多酮体随尿排出 酮尿症; 乙酰乙酸和 -羟丁酸 在血中积聚过多 ,
血液 pH 酮症酸中毒; 部分丙酮 呼出体外 呼气有烂苹果味。
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3. 酮体代谢意义
(1) 是肝脏向肝外组织输出脂肪酸类能源物 质的一种方式
(2) 为脑和肌肉等组织提供持续性能源
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二、甘油三酯的合成代谢(一) 脂肪酸的合成1. 合成原料及部位1) 部位:胞液(肝、肾、乳腺、脂肪组织等)2) 原料: 乙酰 CoA , NADPH+H+ 供氢, ATP 供能 糖 脂 乙酰 CoA 蛋白质 胞液: 乙酰 CoA (作为 FA合成的原料)
柠檬酸-丙酮酸循环线粒体【 O】
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FA合成
糖、脂、蛋白质
线粒体 胞液
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2 、乙酰 CoA 的羧化 O
CH3 - C~SCoA HOOC - CH2 - C~SCoA
乙酰 CoA 丙二酰 CoA
O乙酰 CoA羧化酶
CO2
ATP
Pi
ADP
Mn2+ 生物素
(-) (关键酶) (+)
胰高血糖素 胰岛素
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3 、软脂酸的合成: 乙酰 CoA+7 丙二酰 CoA+14 NADPH+H+
1 分子 软脂酸( +7CO2+6H2O+8CoAS
H+14NADP+ )
脂肪酸合成酶系
*碳链加工 : 延长或缩短、改变饱和度等
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( 三 ) 磷酸甘油的生成: 1.由糖代谢转变而来
CH2OH HO–C–H CH2OH
磷酸二羟丙酮 NADH + H+ NAD+
3- 磷酸甘油
CH2OH
HO–C–H
CH2O – P
CH2OH C O
CH2O – P
ADPADPATP
甘油
磷酸甘油脱氢酶
甘油激酶2. 由脂肪动员而来
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CH2OH 转酰酶 CH2OC R1 转酰酶 HO–CH HO–CH
CH2 –O – P R1COCoA CoA CH2O– P R2COCoA CoA3- 磷酸甘油 溶血磷脂酸
O
O CH2OC–R1 O CH2OCR1 转酰酶 R2COCH R2COCH
CH2 O – P CH2OH Pi
磷脂酸 1,2- 甘油二酯 O CH2OC-R1
R2-COCH O
CH2OC-R3
甘油三酯 O
O
O
CoA
R3COCoA磷脂酸磷酸酶
(四)甘油三酯的合成
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第五节 类脂的代谢 一 . 甘油磷脂的代谢 二 . 胆固醇代谢
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CH2 O
O C H
CH2 O
- C - R1
R2-C -
O
O
3 OO – P– O OH
X
(一) 甘油磷脂的分解 (catabolism of glycerol phosphatide)
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(二)甘油磷脂的合成 (synthesis of glycerol phosphatide) 1. 部位 全身各组织细胞内质网,尤以肝、肾、小肠等; 2. 原料 胆碱、胆胺、甘油 、脂肪酸、磷酸等; (或由丝氨酸和蛋氨酸提供原料合成胆碱和胆胺) 3. 合成过程 1 ) 甘油二酯合成途径 2 ) CDP-甘油二酯合成途径
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1 甘油二酯合成途径 (卵磷脂) (脑磷脂)
胆碱 乙醇胺
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2. CDP- 甘油二酯合成途径
磷脂酰肌醇
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磷脂合成与脂肪肝肝内合成的磷脂 作为细胞膜成分 ;
参与合成 VLDL 转运内源性甘油三酯。原料 磷脂合成 VLDL 合成 肝内脂肪不能 及时输出 过多脂肪积聚于肝 (> 10% ) 脂肪肝 。引起脂肪肝的可能原因:1. 合成原料不足; 2. 营养过剩、活动量过少;3. 大量酗酒等。
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三、胆固醇代谢 (The metabolism of cholesterol) (一)胆固醇合成 1. 部位及原料合成 部位: 胞液、内质网 原料:乙酰 CoA 、 NADPH + H+ 供氢、 ATP 供能。
2. 合成过程 1 ) 甲基二羟戊酸( MVA )的合成 2 ) MVA 转变为鲨烯 3 ) 鲨烯转变为胆固醇
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2CH3COCoA 2CH3COCH2COCoA硫解酶 HMG CoA 合成酶
CH3CoCoAHSCoA
C
CH2CH3OH
CH2COCoA
COOH
C
CH2CH3OH
CH2CH2OH
COOH
HMG CoA 还原酶2NADPH+H+ 2NADP+ CoA
羟甲基戊二酸单酰 CoA 甲羟戊酸 (MVA) (HMG-Co
A)
( 关键酶 )
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OH
头
头鲨烯
羊毛固醇
胆固醇
CH3 Co S CoA
CH2 Co S CoACOCH3
CH2 Co S CoACCH2
OH
CH3
OOC-
HMG-CoANADPH+H+
CoA-SH
CH2 COOCCH2
OH
CH3
CH2OH - 甲羟戊酸 (MVA)2ATP
2ADP
CH2COOCCH2
OH
CH3
CH2O -
PP
PP
CCH2CH2
CH3
CH2O
PP
PP
ATPADP+Pi
CCH3CH2
CH3
CH2O
PP
PP
OPP
PP( )头
(3)
(2)
5- 焦磷酸甲羟戊酸异戊烯焦磷酸
二甲丙烯焦磷酸焦磷酸
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乙酰 CoA 胆固醇 HMG-CoA 还原酶
饥饿禁食 甲状腺激素皮质醇 胰岛素 胰高血糖素 胆盐
(-) (+) (+)
胆固醇合成的调节
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(二)胆固醇的酯化1. 脂酰 CoA 胆固醇脂酰转移酶 (ACAT)
胆固醇 + 脂酰 CoA 胆固醇酯2. 卵磷脂胆固醇脂酰转移酶( LCAT ) 胆固醇 + 卵磷脂 胆固醇酯 + 溶血卵磷脂
ACAT
LCAT
( 血浆中 )
* LCAT: 肝细胞合成 进入血浆起 作用 肝病时, LCAT 活性 血浆胆固醇酯含量
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CH2
CH
CH2 O
O
O
CH2
CH
CH2 O
OH
O
OH
O
饱和脂酸不饱和脂酸
磷酸 胆碱
+
+
apoAI LCAT
饱和脂酸
磷酸 胆碱 脂酸
卵磷脂 胆固醇
溶血卵磷脂 胆固醇酯
卵磷脂胆固醇脂酰转移酶( LCAT )的作用
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类固醇激素
胆汁酸胆固醇
Vit D3
食物
体内合成 (乙酰 CoA )
( 三 ) 胆固醇转化
胆固醇酯
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1. 转变为胆盐胆固醇 胆酸 结合型胆汁酸 胆盐
促进脂类消化、吸收; 2. 转变为 Vit.D3
胆固醇 7-脱氢胆固醇 Vit.D3
1 , 25-(OH)2 Vit.D3调节钙、磷代谢
肝 甘氨酸 牛磺酸 Na+ 、 K+
肝、小肠 皮下 日光
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醛固酮(盐皮质激素) ( 21C ) 调节水盐代谢 皮质醇 /酮(糖皮质激素) ( 21C ) 调节糖、脂、 蛋白质代谢 性激素(雌激素 : *雌二醇 , E2) (雄激素 : *睾酮 , T )
3.转变为类固醇激素 性腺
促进生长、发育网状带
束状带
球状带
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( 四 ) 胆固醇排泄1. 极大部分胆固醇 胆盐 随粪便排出
极大部分被重吸收入肝
2. 一部分胆固醇 直接排入肠道 粪固醇
极大部分被重吸收入肝3. 类固醇激素发挥作用后 转变为水溶性形式 经肾随 尿排出4. 少量胆固醇及鲨烯 经皮脂腺分泌 排出体外
随胆汁分泌 少量被肠 菌还原
极少量
肝内灭活
皮肤
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第六节 脂类代谢紊乱一 . 高脂血症 空腹血脂浓度持续高于正常,称为高脂血症。 主要指血中胆固醇或甘油三酯或两者均超过正常上限。
由于血脂均以某种脂蛋白颗粒形式存在于血浆而被运输,因此高脂血症实质上即为高脂蛋白血症。
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高 脂 蛋 白 血 症 分 型 分型 脂蛋白变化 血脂变化Ⅰ 乳糜微粒增高 甘油三酯 胆固醇Ⅱa 低密度脂蛋白增加 胆固醇Ⅱb 低密度及极低密度 胆固醇 甘油三酯 脂蛋白同时增加 Ⅲ 中间密度脂蛋白增 胆固醇 甘油三酯 加 ( 电泳出现宽带 ) Ⅳ 极低密度脂蛋白增加 甘油三酯Ⅴ 极低密度脂蛋白及 甘油三酯 胆固醇 乳糜微粒同时增加
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引起高脂血症的可能原因 (一) 原发性高脂血症1. 遗传性缺乏脂蛋白脂酶( LPL ) 血中 LPL 血浆 CM 和 VLDL 清除率 高甘油三酯血症 (血浆浑浊)2. 遗传性缺乏低密度脂蛋白受体( LDL-R)
LDL-R 各组织对 LDL 摄取率 高胆固醇血症 (严重:导致冠心病)
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(二) 继发性高脂血症1. 糖尿病 胰岛素不足 LPL 合成量 血浆 CM 和 VLDL 清除率 高甘油三酯血症2. 甲状腺机能减退(甲减) T3 、 T4 合成和分泌障碍 胆固醇转化和排泄发生障碍 高胆固醇血症3. 肾病综合症 大量清蛋白丢失 刺激肝脏合成 VLDL 高甘油三酯血症4. 其他
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.叁 动脉粥样硬化( As ) 大量胆固醇 沉积于大、中动脉内膜上,形成粥样斑块。
.肆 肥胖症 全身性脂肪堆积过多,而导致体内发生一系列病理生理变化。 衡量肥胖度的标准——体重指数( BMI ): BMI = 体重( kg ) / 身高 2 ( M2 ) BMI = 24 ~ 26 轻度肥胖; BMI = 26 ~ 28 中度肥胖; BMI > 28 重度肥胖;
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引起肥胖的可能原因1 ) 遗传因素2 ) 内分泌因素3 )长期营养过剩、活动量过少4 )其他• 肥胖症和动脉硬化的预防
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《脂类代谢》课堂练习1.下列关于脂类消化与吸收的叙述,错误的是A. 脂类消化需要胆盐和脂酶的共同作用B. 脂肪被胰脂酶消化为甘油一酯和脂肪酸C. 磷脂被磷脂酶 A2 水解为溶血磷脂和脂肪酸D. 以上各种消化产物可被肠黏膜细胞直接吸收入血E. 各种消化产物均以乳糜微粒形式被吸收入血2. 血浆中甘油三酯的运输与下列脂蛋白颗粒有关A. LDL B. HDL C. CMD. VLDL E. FA- 清蛋白
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3.胆固醇含量最高的血浆脂蛋白颗粒是A.乳糜微粒 B. 极低密度脂蛋白C. 低密度脂蛋白 D. 高密度脂蛋白E.载脂蛋白4.能对抗动脉粥样硬化形成的脂蛋白是A. VLDL B. LDL C. HDL
D. CM E. FFA
5. 脂肪酸的-氧化过程需要下列递氢体A. NAD+ B. FMN C. NADP+
D. FAD E. HSCOA
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6. 下列是关于酮体生成与利用的叙述,错误的是A. 酮体是在肝细胞内以乙酰 CoA 为原料合成的B. 酮体生成过程的关键酶是 HMG-CoA裂解酶C.乙酰乙酸、-羟丁酸和丙酮均可被肝外组织利用D.酮体生成过程的关键酶是 HMG-CoA 合成酶E. 乙酰乙酸彻底氧化可以产生 22或 24 分子 ATP
7. 脂肪肝可能与下列因素有关A. 合成磷脂的原料缺乏 B. 糖类物质摄入过多C. 活动量过少 D. 大量酗酒E. 肝中 VLDL 合成障碍
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8. 合成胆固醇的限速酶是A. HMG-CoA 合成酶 B. HMG-CoA裂解酶 C. HMG-CoA 还原酶 D. MVA 合成酶E. 胆固醇合成酶
9. 乙酰 CoA 可以代谢转变为A. 胆固醇 B. 酮体C. 丙酮酸 D. 脂肪酸D. 葡萄糖
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1. 1 分子甘油彻底氧化可以产生几分子 ATP ? 请列 出主要代谢过程。 甘油 → 3 -磷酸甘油 → 磷酸二羟丙酮 → 3 -磷酸
甘油醛 → 1, 3-二磷酸甘油酸 → 2 -磷酸甘油酸 →
磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙酮酸 → 乙酰 CoA
草酰乙酸 柠檬酸
-酮戊二酸
HSCoA
12 分子 ATP
ATP 2 或 3 ATP
ATP
ATP 3 ATP
12 + 3 + 1 + 1 + 2/3 + 2/3 – 1
==20 / 21 / 22 分子 ATP
2 或 3 ATP
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2. 1 分子-羟丁酸彻底氧化可以产生几分子 ATP ? 请列出简要反应过程。 -羟丁酸 → 乙酰乙酸 乙酰乙酰 CoA
琥珀酰 CoA 转移酶
乙酰乙酸硫激酶
2 分子乙酰 CoA 2 x 12 == 24
24 + 3 + (-2) ==25 或 27 分子 ATP
3 ATP-2ATP
TCAC
71
3. 长期饱食,为什么易导致肥胖?请写出代谢过程。( 1 )饱食可使血糖 → 胰岛素分泌
(+)( 2)糖 → 乙酰 CoA → FA → 脂酰 CoA (原料) (3) 糖 → 磷酸二羟丙酮 → 磷酸甘油 (原料) (4) 磷酸甘油 脂酰 CoA 甘油二酯 + CoA + Pi
甘油三酯