脂肪與能量代謝深入探討脂肪在人體中的存儲、轉化和利用課程概述脂肪基礎知識化學結構、分類與生理功能代謝途徑β-氧化、脂肪酸合成與調控健康關聯脂肪代謝紊亂與疾病調節策略學習目標理解脂肪的化學本質掌握脂質分類與結構特點掌握代謝核心途徑β-氧化與脂肪酸合成機制分析能量平衡原理基礎代謝率與運動消耗關系評估健康影響代謝紊亂與疾病發生機制什么是脂肪？生化定義由碳氫氧組成的有機物能量密度高（9千卡/克）主要形式中性脂肪（三酰甘油）磷脂質、固醇類存在狀態脂肪組織中儲存細胞內脂滴脂肪的化學結構甘油骨架三羥基丙醇分子提供酯化位點脂肪酸碳氫鏈（14-24個碳原子）羧基與甘油酯化酯鍵連接形成三酰甘油水解釋放能量脂肪的分類甘油脂三酰甘油主要能量儲存磷脂細胞膜主要成分雙分子層結構固醇類膽固醇為代表膜流動性調節蠟質保護性涂層防水防損傷飽和脂肪酸vs不飽和脂肪酸類型特點來源健康影響飽和脂肪酸無雙鍵肉類、奶制品升高LDL膽固醇單不飽和一個雙鍵橄欖油、鱷梨有益心臟健康多不飽和多個雙鍵魚油、亞麻籽降低炎癥脂肪的生理功能能量存儲高密度能量庫保護作用器官緩沖保護體溫調節隔熱保溫層維生素載體脂溶性維生素吸收能量儲存9千卡/克脂肪能量密度是碳水化合物的兩倍多15%體重比例男性健康脂肪比例25%體重比例女性健康脂肪比例8萬千卡成人脂肪儲備總能量細胞膜組成磷脂雙層親水頭和疏水尾排列形成流動鑲嵌模型成分可在膜面自由移動膽固醇調節維持膜流動性和穩定性平衡保護器官物理緩沖減輕外力沖擊如腎周脂肪包膜器官固定維持位置穩定減少移位風險特殊保護眼窩脂肪墊足底脂肪墊維持體溫冷環境刺激體表溫度下降隔熱作用皮下脂肪減少熱散失褐色脂肪激活產熱保持核心溫度體溫穩定維持37°C左右脂溶性維生素的載體維生素A視覺、免疫功能維生素D鈣吸收、骨骼健康維生素E抗氧化保護維生素K凝血功能什么是代謝？生化轉化物質轉換與能量變化過程動態平衡同化與異化的協調酶催化特異性反應的加速代謝的基本概念代謝是生命維持的核心過程包括分解合成的化學反應網絡通過多級酶控制調節同化作用vs異化作用同化作用小分子合成大分子需要能量輸入如脂肪酸合成儲存能量異化作用大分子分解為小分子釋放能量如β-氧化產生ATP能量代謝概述營養素攝入碳水、脂肪、蛋白質營養物分解消化系統初步處理代謝途徑細胞內化學轉化4ATP產生生物可用能量形式ATP：細胞能量貨幣三磷酸腺苷高能磷酸鍵儲存能量能量轉換ATP→ADP+Pi釋放能量快速循環人體每天合成約體重等量的ATP代謝連接連接分解代謝與合成代謝脂肪酸代謝的主要途徑脂肪動員脂肪組織釋放血液運輸白蛋白或脂蛋白攜帶細胞攝取脂肪酸轉運蛋白β-氧化線粒體內分解β-氧化過程活化脂酰CoA合成酶催化消耗ATP轉運肉堿棕櫚酰轉移酶系統穿越線粒體膜螺旋過程每輪切除兩個碳生成乙酰CoA三羧酸循環乙酰CoA完全氧化產生CO?和H?Oβ-氧化的四個步驟脫氫FAD接受電子1水合加水生成L-β-羥酰CoA2再次脫氫NAD+接受電子3硫解CoA裂解為乙酰CoA4脫氫酶催化酰基CoA脫氫酶含FAD輔基反應位點α和β碳之間形成反式雙鍵能量傳遞FADH?將電子傳遞進入電子傳遞鏈水合催化酶烯酰CoA水合酶立體選擇性加水反應本質水分子加成雙鍵斷裂產物L-β-羥酰CoA含羥基的中間產物再次脫氫1催化酶L-β-羥酰CoA脫氫酶2輔酶NAD+接受電子3產物β-酮酰CoA形成硫解碳鏈裂解β-酮酰CoA斷裂CoA參與新CoA分子攻擊產物形成乙酰CoA和短鏈酰CoAβ-氧化能量產生脂肪酸合成底物來源碳水化合物過剩生成乙酰CoA檸檬酸穿梭轉運碳鏈延長二碳單位累加脂肪酸形成主要為棕櫚酸脂肪酸合成酶復合物7功能域單一多肽鏈上不同催化活性區域2亞基組成二聚體結構形成功能復合物16碳原子合成的主要終產物棕櫚酸長度脂肪酸合成的調控胰島素促進脂肪酸合成高碳水飲食增加脂肪合成SREBP轉錄因子激活相關基因三酰甘油的合成與分解甘油-3-磷酸骨架來源酰基CoA添加三次酯化反應脂肪酶水解分步釋放脂肪酸甘油回收返回代謝循環脂肪組織中的脂肪代謝白色脂肪組織主要儲能功能單個大脂滴分布廣泛褐色脂肪組織產熱功能多個小脂滴線粒體豐富米色脂肪組織白色脂肪"褐變"冷刺激誘導增加能量消耗脂肪動員激素信號腎上腺素、胰高血糖素等cAMP激活第二信使觸發信號級聯脂肪酶活化磷酸化增強酶活性激素敏感性脂肪酶關鍵酶脂肪動員限速步驟蛋白激酶A磷酸化激活催化作用三酰甘油水解逐步去除脂肪酸調控胰島素抑制活性交感神經興奮激活脂肪酸在血液中的運輸溶解性問題脂肪酸疏水性難溶于水游離脂肪酸與白蛋白結合運輸三酰甘油需包裝成脂蛋白顆粒脂蛋白類型乳糜微粒、VLDL、LDL、HDL脂蛋白的作用脂蛋白類型密度主要功能來源乳糜微粒最低運輸食物脂肪小腸VLDL很低輸出肝臟脂肪肝臟LDL低向組織供應膽固醇VLDL轉化HDL高膽固醇逆轉運肝臟和小腸膽固醇代謝內源合成肝臟為主要場所外源攝入動物性食品中含有動態平衡合成、攝入與排泄平衡多重功能膜成分、激素前體膽固醇的合成乙酰CoA提供碳骨架HMG-CoA中間產物甲羥戊酸限速步驟產物膽固醇經27步反應形成膽固醇的調控醫療干預他汀類藥物抑制HMG-CoA還原酶2基因表達SREBP調控相關酶合成3飲食影響膳食膽固醇反饋抑制合成能量平衡能量攝入食物熱量碳水、脂肪、蛋白質飲食模式能量消耗基礎代謝率體力活動食物熱效應基礎代謝率肝臟大腦肌肉腎臟心臟其他組織影響基礎代謝率的因素肌肉含量肌肉組織代謝活躍年齡年齡增長基礎代謝率降低性別男性通常高于女性激素水平甲狀腺激素提高代謝率熱量消耗的組成基礎代謝體力活動食物熱效應非運動性活動產熱（NEAT）日常活動走路、站立、家務勞動姿勢維持坐立不安、踮腳尖個體差異可相差高達2000千卡/天體重管理增加NEAT有助減重運動與脂肪燃燒脂肪動員運動促進脂肪酶活化脂肪酸運輸血液攜帶至肌肉組織3肌細胞攝取脂肪酸轉運蛋白介導線粒體氧化β-氧化產生ATP有氧運動vs無氧運動有氧運動持續時間長中低強度主要燃燒脂肪例如：慢跑、游泳無氧運動短時高強度無氧糖酵解主要消耗糖原例如：舉重、沖刺最大脂肪燃燒區運動強度(%最大心率)脂肪燃燒比例(%總能耗)總能量消耗(卡/分鐘)運動后過量氧耗（EPOC）氧債償還補充ATP和肌酸磷酸乳酸清除轉化為糖原或氧化體溫下降降溫所需額外能量激素恢復兒茶酚胺水平正常化脂肪代謝與健康心血管健康血脂水平影響血管狀態1體重管理脂肪存儲與消耗平衡神經功能必需脂肪酸維持腦功能免疫調節脂質介質參與炎癥過程4肥胖與脂肪代謝失調300%風險增加肥胖者糖尿病發病風險70%全球比例代謝綜合征與肥胖相關5倍風險增長肥胖者心臟病風險增加胰島素抵抗定義細胞對胰島素反應減弱葡萄糖攝取障礙脂肪因素脂肪組織炎癥游離脂肪酸水平升高健康影響2型糖尿病前兆代謝綜合征核心特征脂肪肝脂肪累積肝細胞中三酰甘油沉積炎癥發展肝細胞損傷激活炎癥纖維化膠原沉積與瘢痕形成肝硬化組織結構改變功能減退心血管疾病血脂異常LDL升高，HDL降低動脈粥樣硬化脂質沉積血管壁斑塊形成狹窄血管腔心臟事件心肌梗死、中風代謝綜合征調節脂肪代謝的策略藥物干預必要時醫療支持優質睡眠促進代謝平衡規律運動增加能量消耗4均衡飲食健康脂肪攝入均衡飲食健康脂肪：橄欖油、堅果、鱷梨限制反式脂肪和飽和脂肪增加Omega-3脂肪酸攝入規律運動有氧運動每周150分鐘中等強度力量訓練每周2-3次增肌活動高強度間歇提高代謝率和EPOC日常活動增加NEAT消耗睡眠質量7-8小時/日最佳睡眠時長16%代謝率下降睡眠不足導致56%胰島素敏感性睡眠剝奪后降低