高中生物校本课程-胆固醇代谢
胆固醇的合成和代谢
胆固醇的合成和代谢胆固醇是一种脂质类有机物，是人体内常见的一种脂类。
它在人体内起着重要的生物学功能。
胆固醇具有调节细胞膜的流动性、合成维生素D、产生胆酸等多种作用。
然而，胆固醇在体内产生过程中，也存在着一定的问题。
本文将对胆固醇的合成和代谢进行详细的论述。
一、胆固醇的合成胆固醇主要在肝脏和肠道中合成。
肝脏是胆固醇合成的主要场所，其合成主要通过内源性合成和摄入的方式完成。
1. 内源性合成内源性合成是通过一系列的酶催化反应在肝脏细胞中完成的。
首先，乙酰辅酶A与乙酰基辅酶A羧化酶发生反应，生成乙酰辅酶A羧化酶。
接着，乙酰辅酶A羧化酶与缩醛酯酶和甲基戊二酰辅酶A还原酶作用，最终生成胆固醇。
2. 摄入食物中摄入的胆固醇也是人体胆固醇含量的重要来源。
当摄入的食物中胆固醇较多时，肠道吸收的胆固醇会超过肝脏的合成能力，导致胆固醇水平的增加。
二、胆固醇的代谢胆固醇除了通过合成获得外，还通过一系列代谢反应在体内进行转化或排泄。
1. 胆固醇酯化在肠道中，胆固醇会与长链脂肪酸酯化生成胆固醇酯，然后结合胆固醇转运蛋白（CETP）转运到其它脂蛋白中，形成低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。
2. 转运和吸收胆固醇通过转运蛋白从肠道吸收，并结合胆汁酸形成混合胆汁，然后进一步转运到肝脏中。
在肝脏中，部分胆固醇被胆盐转运蛋白（ABCG5/G8）运到胆汁中，排出体外。
3. 胆固醇代谢途径胆固醇在体内主要代谢为胆酸和胆色素。
胆酸合成途径是胆固醇代谢的另一重要环节。
胆酸合成需要经历多个酶催化反应，最终生成胆酸，并通过胆道排泄到肠道中。
三、胆固醇的调节机制由于胆固醇是一种重要的生理物质，体内对其合成和代谢有一套严密的调节机制。
1. 受体介导的内吞作用胆固醇与脂蛋白结合后通过受体介导的内吞作用，进入细胞内部。
这个过程是细胞摄取外源性胆固醇的重要途径。
2. 胆固醇合成抑制一旦细胞内胆固醇水平过高，会通过转录因子SREBPs（胆固醇调节元件结合蛋白）抑制胆固醇合成相关酶基因的表达。
胆固醇代谢及其对健康的影响
胆固醇代谢及其对健康的影响胆固醇在人体内起着重要的生理作用，包括维持细胞膜的完整性、合成荷尔蒙和维生素D等。
然而，如果血液中的胆固醇水平过高，就会增加心脑血管疾病等疾病的风险。
因此，了解胆固醇代谢及其对健康的影响，可以帮助我们更好地保护自己的健康。
一、胆固醇的来源胆固醇主要由两个途径获取：外源性途径和内源性途径。
外源性途径：我们摄入食物时，会摄入一定量的胆固醇。
动物性食物中含有较多的胆固醇，如肉类、奶制品、蛋黄等。
内源性途径：肝脏是人体内胆固醇的主要合成器官，肝脏能够合成胆固醇，并将其释放到血液中循环。
此外，肠道、皮肤、肾上腺等组织也能合成一定量的胆固醇。
二、胆固醇代谢过程胆固醇主要通过肝脏代谢，在人体内形成复杂的代谢网络。
1、消化吸收胆固醇在肠道中形成混合胆盐，通过磷脂转移酶的作用，结合到脂质颗粒中，与脂质颗粒一起被肠道上皮细胞吞噬。
在吞噬过程中，脂质颗粒被包裹在一层双层膜中，形成胆囊膜内胆固醇。
这些膜内胆固醇进入肠道上皮细胞后，经过酯化转化成胆固醇酯，脂质颗粒回收利用。
2、合成代谢肝脏是胆固醇代谢的主要器官。
肝脏能够从食物中摄取胆固醇或者合成胆固醇，并将其包括在低密度脂蛋白（LDL）中，输出到血液中。
3、运输代谢胆固醇不溶于水，需要与脂质颗粒结合后才能在血液中运输。
血液中的胆固醇主要分为两种：LDL和高密度脂蛋白（HDL）。
LDL被称为“坏胆固醇”，因为它会在血管壁上沉积，形成动脉粥样硬化。
而HDL被称为“好胆固醇”，因为它能够从血液中清除过多的胆固醇，帮助维持心血管健康。
4、排泄代谢体内多余的胆固醇通过排泄代谢被“清理”出去。
主要的排泄途径包括胆道和肝脏。
胆道中的胆汁含有一定量的胆固醇，而肝脏中的胆汁则含有肝内合成的胆固醇。
胆汁中的胆固醇进入肠道后，一部分被排出，一部分则被重吸收利用。
三、高胆固醇对健康的影响高胆固醇水平会增加心脑血管疾病的风险。
在血管壁上沉积的LDL会形成动脉粥样硬化，可以导致冠心病、心肌梗死、脑中风等疾病。
胆固醇的合成与代谢途径
胆固醇的合成与代谢途径胆固醇是体内一种重要的脂质物质。
它的主要作用是构建细胞膜，制造激素和胆汁，同时还可能对心血管系统产生影响。
人体内胆固醇的合成和代谢途径复杂，下面让我们来了解一下。
一、胆固醇的合成胆固醇的合成主要发生在肝脏和小肠中，包括以下几个步骤：1、乙酰辅酶A的转化：在肝细胞中乙酰辅酶A首先转化为乙酰丙酮酸。
2、缬氨酸和丙酮酸的合成：乙酰丙酮酸接下来与缬氨酸结合，经过一系列催化反应后生成羟甲基戊二酸。
3、胆固醇的前体物质：羟甲基戊二酸接下来通过一系列催化反应分解成异戊二烯丙酰辅酶A，然后再转化为色氨酸，接着是一系列的反应后最终合成甲基戊二酸。
4、甲基戊二酸的转化：甲基戊二酸经过一系列的化学反应，最终合成出胆固醇。
这一过程主要需要受到3-羟基-3-甲基戊二酸的介导。
二、胆固醇的代谢胆固醇的代谢过程十分复杂。
从摄入膳食中的胆固醇开始，到最终经过多次转化变成胆酸和排泄，期间经历了以下几个步骤：1、膳食胆固醇的吸收：大部分的膳食胆固醇被小肠粘膜吸收，进入小肠细胞内部。
小部分的膳食胆固醇经过酯化反应后和其他脂质物质一起被吸收，形成胆固醇酯。
2、肝脏中胆固醇的代谢：膳食中的胆固醇在被吸收后，需要经过肝脏代谢后才能达到其他细胞。
肝脏将血液中的胆固醇提取出来，一部分被转化为胆汁酸，一部分是胆固醇酯储存在肝细胞里面。
3、胆汁中胆固醇的排泄：肝脏将胆汁酸和胆固醇酯合成胆汁排放进入肠道，一部分胆固醇被肠道吸收，剩下的胆固醇排泄出体外。
4、胆固醇的运输：胆固醇主要通过低密度脂蛋白和高密度脂蛋白进行运输，在血液中达到目的组织后，才能被细胞吸收利用。
总的来说，胆固醇的合成和代谢途径非常复杂，需要多种物质的参与。
人体内胆固醇合成与代谢的平衡关系对我们的健康有重要的影响，合理的饮食和生活习惯能够有效地影响胆固醇平衡关系。
胆固醇代谢要点
1,25-(OH)2-D3 （active Vit D3）
Cholesterol and heart disease
Heart disease is the #1 killer in the USA ♥ Excess cholesterol (LDL) in the blood results in atherosclerosis, (clogging of blood vessels) ♥ Inheritable hypercholesterolemia causes severe atherosclerosis in childhood (LDL is high, HDL is low) Therapy: ☺ HMG-CoA reductase is the regulatory enzyme in the cholesterol synthesis pathway ☺ Lovastatin (洛伐他汀) and compactin（美伐他汀） inhibit HMG-CoA reductase
结构：以环戊烷多氢菲 cyclopentanopenhydrophenan threne ring为母体结构衍生而来
羟基被 取代形成胆固醇 酯Cholesterol ester
胆固醇的合成 位置：除成年动物脑组织和成熟红细胞外，几乎全身各组织均可合成胆固醇，肝是合 成胆固醇的主要场所，（百分之八十） 胆固醇合成酶存在于胞液及内质网上，因此胆固醇的合成主要在细胞胞液及内质网中进行 合成原料：乙酰CoA（合成胆固醇的唯一碳来源） 合成基本过程：1.甲羟戊酸mevalonate的合成 HMG CoA reductase（ HMG CoA 还原酶） is the rate-limiting enzyme，这部反应也是合成胆固醇的限速反应. 反应过程见中文书146页 2.鲨烯squalene的合成 缩合，缩合，再缩合 3.胆固醇的合成 NADPH ATP
胆固醇代谢细胞膜的构建者
胆固醇代谢细胞膜的构建者胆固醇是一种重要的生物分子，存在于细胞膜中并发挥着重要的生理功能。
它是细胞膜的构建者，为细胞提供了结构支持，调节了细胞膜的流动性和通透性，并参与了许多生物过程。
本文将详细介绍胆固醇在细胞膜中的作用以及其与细胞膜的相互作用。
胆固醇是一种类固醇化合物，它主要由动物细胞合成，也可通过膳食摄入。
在细胞内，胆固醇参与到多个重要生物进程中，其中最突出的是其在细胞膜中的作用。
首先，胆固醇在细胞膜中起到了结构支持的作用。
细胞膜是由许多脂质分子组成的双层结构，而胆固醇与这些脂质相互作用，增强了细胞膜的稳定性。
胆固醇能够插入脂质双层中，通过氢键和疏水作用与脂质分子形成紧密的联系。
这种结合方式可以增加细胞膜的刚性，使其能够承受机械应力和维持形态的稳定性。
其次，胆固醇能够调节细胞膜的流动性和通透性。
细胞膜中的脂质分子可以自由扩散，形成液态无序的胞膜结构。
然而，胆固醇的插入可以阻碍脂质分子的自由扩散，减少脂质翻转的动力学，从而减弱了细胞膜的流动性。
此外，胆固醇还可以调节细胞膜的通透性，通过调节脂质分子的形状和有序程度来控制溶质的扩散速率。
这种调节作用使细胞能够对外界环境的变化做出相应的反应。
此外，胆固醇还参与了多种生物过程，包括细胞信号传导、受体结构和功能的调节以及胆汁酸的合成等。
胆固醇作为一种可溶于脂质的分子，可以与脂质双层中的磷脂分子和脂质受体结合，并影响细胞膜上的信号传导。
此外，在胆固醇代谢途径中，胆固醇还可被氧化酶催化生成胆汁酸，起到胆汁合成和消化吸收的重要作用。
综上所述，胆固醇在细胞膜中扮演了重要的角色。
它通过增强细胞膜的稳定性、调节细胞膜的流动性和通透性，并参与多种生物进程的调控，为细胞的正常功能提供了必需的支持。
我们需要更深入地了解胆固醇在细胞膜中的作用机制，并探索相关疾病的治疗方法。
这将有助于我们更好地理解生命过程，并为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
胆固醇的生理作用和代谢途径
胆固醇的生理作用和代谢途径胆固醇是一种有机化合物，是人体内重要的基础物质之一，广泛存在于细胞膜、激素、维生素D等生物分子中。
在人们的膳食中，胆固醇的多寡是一个备受关注的问题。
一、胆固醇的生理意义胆固醇在人体内具有非常重要的生理作用。
它是细胞膜的重要组成部分之一，能够维持细胞膜的稳定性和透过性，对细胞的生长、代谢和信号传递起着至关重要的作用。
此外，胆固醇还是合成性激素、胆汁酸和维生素D等物质的前体，是维持正常生理功能的必需物质。
二、胆固醇的代谢途径胆固醇主要是由肝脏和肠道合成。
在肝脏中，胆固醇主要是通过血液中的脂蛋白转运到各个组织细胞中，并参与到细胞膜的合成和代谢中。
同时，肝脏也是胆固醇代谢和排泄的重要器官之一。
在肠道中，胆固醇主要是由膳食中的胆固醇和肝脏合成的胆汁酸组成，通过肝胆循环参与到脂质代谢中。
在肠道中，一部分胆固醇会被肠道内的细菌代谢，而另一部分则会被小肠黏膜上皮细胞摄取。
摄取的胆固醇随后会与脂蛋白一起转运到肝脏，然后进入胆汁中再次进入肠道参与到脂质代谢中。
三、胆固醇相关的代谢紊乱胆固醇在人体内的代谢存在一系列的调控机制，能够维持正常的代谢平衡。
然而，在人们长期高脂、高热量饮食、缺乏运动、肥胖等不良生活方式的影响下，胆固醇的代谢平衡可能会被打破，出现一系列代谢紊乱。
其中最常见的就是高胆固醇血症，即血液中胆固醇浓度过高的一种病理状态。
高胆固醇血症是导致冠心病、中风等心血管疾病的主要危险因素之一。
此外，胆固醇还存在着多种脂质代谢紊乱病症，如脂蛋白代谢紊乱等。
四、降低胆固醇的方法减少膳食中的胆固醇摄入、保持适量的运动、控制体重，是降低胆固醇的关键措施之一。
此外，膳食纤维、植物固醇等营养素也可以对降低胆固醇有一定的帮助。
至此，我们可以看出胆固醇在人类的健康中扮演了非常重要的角色，同时也需要注意，不良的生活方式可能会导致胆固醇的代谢紊乱，出现相关的健康问题。
细胞膜的胆固醇代谢和功能
细胞膜的胆固醇代谢和功能胆固醇是一种主要存在于动物细胞膜中的脂类物质，具有重要的生物学功能。
细胞膜是细胞的保护壁垒，不仅调节物质的进出，还参与信号传导等多种生命活动。
胆固醇在细胞膜中扮演了重要的角色，它不仅参与细胞膜的形成与稳定，还影响了细胞膜的流动性和功能。
一、细胞膜中胆固醇的来源和代谢胆固醇是通过胆固醇合成途径合成的，主要在内质网和高尔基体内完成。
其合成途径包括甘油三磷酸酯通路和麦角酸途径。
合成后的胆固醇经内质网-高尔基体转运系统进入内质网和高尔基体内质膜，并通过囊泡运输途径转运到细胞膜。
胆固醇的代谢主要包括内源性代谢和外源性代谢。
内源性代谢指细胞内产生的胆固醇代谢，外源性代谢指从外部摄入的胆固醇代谢。
内源性代谢参与调节细胞膜的形成和稳定，外源性代谢则通过胆汁酸和胆固醇转运蛋白的参与，调控体内的总胆固醇含量。
二、细胞膜胆固醇的功能1. 维持细胞膜的形态和稳定性胆固醇可以与磷脂分子相互作用，通过调节细胞膜的流动性，维持细胞膜的形态和稳定性。
在细胞膜中存在的胆固醇含量适宜，可以增加细胞膜的流体性，使得细胞膜对渗透压的变化更加稳定，从而保护细胞内部的结构和功能。
2. 调节细胞膜的通透性胆固醇还可以影响细胞膜的通透性。
研究发现，细胞膜中胆固醇含量的增加可以减少小分子物质的渗透，限制离子的自由扩散，从而形成更为有效的离子信号传递通路。
胆固醇的存在还可以增加细胞膜内离子通道的稳定性，调节细胞内外的离子平衡。
3. 参与信号传导胆固醇在细胞膜中可以结合蛋白质和其他脂类成分，形成脂质微区（lipid rafts），对信号传导过程起到调节作用。
脂质微区具有较高的胆固醇含量，可以在细胞膜表面形成特定的微环境，聚集信号传导所需的蛋白质组分，从而影响细胞外信号的接收和细胞内信号的传递。
4. 调节细胞膜的液相-凝胶相转变细胞膜的液相-凝胶相转变是指细胞膜的流动性和结构发生变化，这对于细胞膜功能的调节至关重要。
胆固醇的存在可以调控细胞膜中磷脂分子的有序排列，维持细胞膜的液相结构，使其保持合适的流动性。
5、胆固醇代谢、脂蛋白
二、血浆脂蛋白（lipoprotein）
血脂的转运形式：
apolipoprotein
其他血脂 +
载脂蛋白
脂蛋白
游离脂肪酸 + 清蛋白 (albumin)
复合体
(一)分类及功能
CM：主要转运外源性TG。 VLDL：主要转运内源性TG。
1. 超速离心 法分类
LDL：主要转运内源性胆固醇。
HDL：主要转运肝外胆固醇入肝。
练习
电泳法分离血浆脂蛋白时，从正极→负极依次顺 序的排列为：
• A．前β-脂蛋白→β-脂蛋白→α-脂蛋白→乳糜微粒
• B．乳糜微粒→β-脂蛋白→前β-脂蛋白→α-脂蛋白 • • C．α-脂蛋白→前β-脂蛋白→β-脂蛋白→乳糜微粒 • • D．α-脂蛋白→β-脂蛋白→前β-脂蛋白→乳糜微粒
练习
胆固醇含量最高的脂蛋白是： • A．乳糜微粒 • B．极低密度脂蛋白 • C．高密度脂蛋白 • D．低密度脂蛋白
简答：
• 胆固醇在体内可转变成那些生理活性物质？
第五节 血脂和血浆脂蛋白
Metabolism of Cholesterol
一、血脂的种类和含量
(一)什么是血脂
血浆中所含脂类统称为血脂，包括：甘油三 酯、磷脂、胆固醇及其酯以及游离脂肪酸。
(二)来源
外源性——从食物中摄取的脂类。 内源性——肝、脂肪细胞及其他组织合 成后释放入血的脂类。
练习
3.乙酰CoA是合成下列哪些物质的原料 A．磷脂 B．胆固醇 C．甘油三酯 D．胆红素
练习
下列哪种物质不是由胆固醇转变： • A．胆汁酸 • B．胆红素 • C．性激素 • D．维生素D3
判断题
• 胆固醇合成原料是乙酰辅酶A，在体内代谢 可再生成乙酰辅酶A。（） • 胆固醇在体内可转变生成胆汁酸。（） • 填空： • 胆固醇在皮下可氧化为7-脱氢胆固醇，经 ________ 照射可生成_________。
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细胞定位：细胞质、光面内质网
（二）合成原料
1分子胆固醇 18乙酰CoA + 36ATP + 16(NADPH+H+)
葡萄糖有氧氧化
磷酸戊糖途径
乙酰CoA通过柠檬酸-丙酮酸循环出线粒体
（三）合成基本过程
线粒体中 乙酰CoA
原料
柠檬酸-丙 酮酸循环
入胞质
HMG-CoA
2.引起AS的脂蛋白
脂蛋白残粒
CM和VLDL经LPL水解生成CM残粒与IDL， 并转变成富含胆固醇酯和ApoE的颗粒沉积于血 管壁，经清道夫受体介导摄取进入巨噬细胞引起 AS的增强作用。
变性LDL
乙酰LDL 、 氧化LDL 、 糖化LDL 经修饰的LDL，如OX-LDL会激活巨噬细胞，使 巨噬细胞摄取乙酰LDL而转变成泡沫细胞，促进 AS形成。
HDL2在CETP介导下，与VLDL、LDL进行CE交换，同时也转 运TG，以VLDL、LDL形式经肝脏摄取，最终使末梢组织的FC输
送到肝脏。HDL主要功能是参与胆固醇逆转运(RCT) (胆固醇
逆转运)
三、动脉粥样硬化（AS）
1.概述
AS是指动脉内膜的脂质、血液成分的沉积，平滑肌 细胞及胶原纤维增生，伴有坏死及钙化等不同程度病变 的一类慢性进行性病理过程。AS主要损伤动脉内壁膜。
限速酶
HMG-CoA 还原酶
胆固醇酯
胆固醇
鲨烯
甲基羟戊酸 (MVA)
胆固醇合成的调节
限速酶
饱食 胰岛素 甲状腺素
HMG-CoA还原酶
胆固醇 饥饿禁食
胰高血糖素
➢酶的活性具有昼夜节律性 (午夜最高，中午最低）
他汀类药物，每晚一片
➢甲状腺素还促进胆固醇在肝转变为胆汁酸。
二、胆固醇在体内的转变与运输
胆固醇的母核——环戊烷多氢菲在体内不能被
血浆脂蛋白种类及功能
电泳位置 主要脂质
CM
VLDL
IDL
LDL
原点
前
-和前 之间
-
外源性TG 内源性TG (80-90%) (50-70%)
内源性 TG、CE
含Ch与 CE最多 (40-50%)
HDL -
PL
Lp(a) 前-
CE、PL
主要载脂蛋白
AI、B48 B100、E
CⅠ、CⅡ、 CⅠ、CⅡ
CⅢ
胆固醇代谢
Metabolism of Cholesterol
研究背景
胆固醇的“前世今生”
主 要 内 容：• 胆固醇的结构、分布和生理功能
• 胆固醇的合成
• 胆固醇的转化与运输
• 胆固醇与动脉粥样硬化
概述
胆固醇(cholesterol)结构：
固醇共同结构： 环戊烷多氢菲
2 3
12 H 13 17
CⅢ
B100 E
B100 AI、AⅡ
合成部位
小肠粘膜 细胞
肝细胞
血浆
血浆
肝、肠、 血浆
功能
转运外源 性TG
转运内源性 TG
转运内 源性TG、 CE
转运内源 性CE
逆向转运 CE
(a)， B100
肝细胞
外源性脂质代谢：指食物中摄入的胆固醇和甘油三酯在
小肠中合成CM及CM的代谢过程。
内源性脂质代谢：指肝脏合成VLDL，然后转变为IDL和
LDL，并被肝脏或其它器官代谢以及 HDL的代谢过程。
LDL代谢
LDL由血液中VLDL转变而来，也可由肝脏合成。富含CE，主要来自于 HDL(需经CETP转运）功能：转运内源性来自固醇（肝脏→肝外组织）的主要形式
HDL代谢 HDL在肝脏和小肠合成属于未成形的HDLn,获取PL和 ApoAⅠ,产生新生HDL，再变成圆盘状HDL，继而形成成熟型 HDL3，尔后变成富含CE的球型 HDL2，一部分经肝受体摄取。
3、HDL的抗AS功能
胆固醇的逆向转运 阻止LDL的氧化 抑制内皮细胞功能 减少血小板聚集 提高纤维蛋白原溶解作用 减少炎症
关注血脂 合理膳食 适度锻炼
走好健康每一步
降解，但侧链可被氧化、还原或降解，实现胆固醇
的转化。
类固醇激素
胆固醇
肾上腺皮质
( 醛固酮, 皮质醇, 睾丸
雄激素, 雌二醇, 卵巢 孕酮 )
皮 肤
（主要去路）
肝 胆汁酸
（与脂类的吸收有关）
7-脱氢胆固醇
UV
维生素D3
二、胆固醇在体内的转变与运输
血浆脂蛋白=血浆脂类物质+载脂蛋白
大致为球形颗粒，由两大部分组成:即疏水性的内核和亲 水性的外壳。内核由不同量的CE与TG组成，表层由载脂蛋 白、PL及FC组成，FC及PL的极性基团向外露在血浆中。
11 C
1
H 10
H
D 16
9 8 14 15
A
H
H
B 5
7
4
6
概述
游离胆固醇 存在形式 胆固醇酯
分布 脑、神经组织¼ 、肾上腺、卵巢 等内分泌腺含量较高
生理功能 ▪类固醇物质的前体
▪细胞膜的组分
来源： 内源合成 外源吸收
一、胆固醇的合成代谢
（一）合成部位 组织定位：除成年动物脑组织及成熟红细胞外，