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文檔簡介
第七章脂代謝lipidmetabolism
7.1.脂的種類及生理功能
脂質(zhì)(lipid,也稱脂類,俗稱fat),是低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子。7.1.1.脂質(zhì)的分類7.1.1.1.按化學(xué)組成分類7.1.1.2.按是否被堿水解分類
7.1.1.3.按水界面的行為分類7.1.1.4.按是否含甘油三脂分類真脂(甘油三酯)和類脂。
7.1.2.脂肪酸fattyacid7.1.2.1.常識
7.1.2.2.生物體內(nèi)脂肪酸的特點
1.不同生物脂肪酸的差異
動物的脂肪酸結(jié)構(gòu)比較簡單,碳骨架為線形,雙鍵數(shù)目一般為1~4個,少數(shù)脂肪酸多達(dá)6個。細(xì)菌的脂肪酸絕多飽和,少數(shù)為單烯酸,多于一個雙鍵的極少,有些含有分支的甲基,環(huán)丙烷環(huán)或環(huán)丙烯環(huán)。植物特別是高等植物中不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸豐富,植物脂肪酸除含烯鍵外,可含炔鍵、羥基、酮基、環(huán)氧基或環(huán)戊烯基等。2.碳鏈碳原子個數(shù)
天然脂肪酸的碳原子數(shù)目多為偶數(shù),因體內(nèi)脂肪酸是以二碳單位(乙酰CoA形式)合成的。奇數(shù)碳原子的脂肪酸在陸地生物中含量極少,但在某些海洋生物中存在。3.碳鏈長度
天然脂肪酸為4~36個碳原子,多數(shù)為12~24個碳,常見16和18碳,如軟脂酸、硬脂酸和油酸等,低于14碳的脂肪酸主要存在于乳脂中。4.不飽和程度
多為雙鍵,無炔類。大多數(shù)單不飽和脂肪酸雙鍵在C9和C10之間(Δ9),多不飽和脂肪酸中常有一雙鍵位于Δ9,其余雙鍵多Δ9和末端甲基之間,如Δ12、Δ15。5.雙鍵的特點
多為非共軛系統(tǒng)或稱1,4-戊二烯結(jié)構(gòu),如亞油酸、亞麻酸中二個雙鍵之間插入一個亞甲基,亞甲基可直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成自由基。雙鍵多為順式構(gòu)型,少數(shù)是反式構(gòu)型,如反式異油酸、烏桕酸和α-桐油酸7.1.2.3.必需脂肪酸essentialfattyacid,EFA
1.概念
必需脂肪酸:人體及哺乳動物不能合成,必須從食物中攝取的超過兩個雙鍵的脂肪酸,特別是亞油酸和亞麻酸及其衍生物對人體功能必不可少。2.種類
動物中存在ω-6系列和ω-3系列。3.作用
缺乏時,除生長停止和生殖力下降外,皮膚創(chuàng)傷難愈合,皮屑增多,皮膚形成膿皮癥,脫毛、水腫,外耳道、趾間出現(xiàn)濕性皮膚炎。易發(fā)黃色脂肪癥,皮膚形成結(jié)節(jié)狀,有痛感。7.1.2.4.生物體內(nèi)常見的脂肪酸
生物體有許多常見的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。7.1.2.5.脂肪酸代謝產(chǎn)物
1.萜
terpene
萜一般不含脂肪酸,不可皂化。在體內(nèi)以乙酰CoA為前體合成的,含量不多,但不少是重要的活性脂質(zhì)。萜分子的碳架可看作由異戊二烯單位組成,其碳原子個數(shù)為5的整數(shù)倍。2.類固醇steroid
類固醇一般不含脂肪酸,不可皂化。在體內(nèi)以乙酰CoA為前體合成的,體內(nèi)含量不多,但不少是重要的活性脂質(zhì)。3.前列腺素prostaglandin,PG前列腺素廣泛分布于人和動物組織。4.凝血噁烷thromboxane,TX結(jié)構(gòu)、合成途徑和代謝性質(zhì)與前列腺素相似,被認(rèn)為是前列腺素的類似物。5.白三烯leukotriene,LT含3個共軛雙鍵,從花生四烯酸形成的LT含4個雙鍵,其中1個非共軛雙鍵,縮寫為LT4,右下標(biāo)4表示碳-碳雙鍵總數(shù)。花生四烯酸經(jīng)5-脂加氧酶變?yōu)?,6-環(huán)氧化物,稱LTA4。LTA4加水生成5,12-二羥衍生物L(fēng)TB4;或在還原型谷胱甘肽參與下打開環(huán)氧環(huán)形成LTC4。然后酶促除去谷胱甘肽的谷氨酸,變?yōu)長TD4,除去甘氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)長TE4。白三稀能促進趨化性,炎癥和變態(tài)反應(yīng)。LTC4和LTD4是過敏反應(yīng)的慢反應(yīng)物質(zhì)(簡稱SRS或SRS-A)的活性成分,引起平滑肌收縮,微血管通透性增大(滲出液增多)和冠狀動脈縮小,引起肺氣管縮?。òl(fā)生哮喘)的作用比組胺大1000倍。LTB4能吸引嗜中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞到炎癥部位。6.阿司匹林aspirin化學(xué)組成為乙酰水楊酸,用于消炎、鎮(zhèn)痛、退熱已逾百年,但作用機制一直不清楚,直至1971年VaneJ發(fā)現(xiàn)阿司匹林通過抑制PGH合酶(PGHsynthase)關(guān)閉前列腺素的合成,抑制前列腺素合成的第一步,因此它是強抗炎藥。顯然阿司匹林也抑制凝血噁烷TXA2
形成,又是一種抗凝劑(antithrombotics,又稱抗栓藥物),被廣泛地用于防止過度血凝。7.1.3.三酰甘油
簡單三酰甘油:三脂肪酸一樣的甘油。混合三酰甘油:三脂肪酸不一樣的甘油。烷醚?;视停焊视偷囊粋€α羥基與一個長鏈烷基形成醚(ether)而不是酯,如鮫肝醇,1-O-十六烷基甘油)和鯊肝醇(1-O-十八烷基甘油)都是甘油醚。常溫下呈液態(tài)的?;视头Q油(oil),呈固態(tài)的稱脂(fat)。植物性?;视投酁橛停煽芍猓?,動物性酰基甘油多為脂(魚油例外)。7.1.4.蠟wax長鏈脂肪酸和長鏈一元醇或固醇形成的酯,烴基碳數(shù)為16或16以上。含一個很弱的極性頭(酯基部分)和一個非極性尾(一般為兩條長烴鏈),故不溶于水,其硬度由烴鏈的長度和飽和度決定。主要有:1.蜂蠟beewax
建造蜂巢,不透水,熔點為60~82℃,皂化時主要產(chǎn)生C26、C28烷酸和C30、C32醇。2.白蠟Chinesewax也稱中國蟲蠟,是胭脂蟲屬(Coccus)的一種昆蟲(C.cerifera,俗稱白蠟蟲Lantern-fly或Lanternbug)的分泌物,白蠟蟲在我國西南地區(qū)放養(yǎng)在女貞樹上,吸食葉汁為生。白蠟的主要成分為C26醇和C26
和C28酸所成的酯,熔點為80~83℃。胭脂蟲屬中的紫膠蟲(C.lacca)分泌的蟲蠟(lac)主要成分為C26~C34和C30~C34酸及其形成的酯。蜂蠟和蟲蠟可用作涂料、潤滑劑及其他化工原料。3.鯨蠟spermacetiwax為抹香鯨頭部的鯨油冷卻時析出的白色晶體。稱巨頭鯨,頭部占全身總重的1/3,頭部重量的90%由鯨蠟器構(gòu)成,其中含鯨油約4t,它是三酰甘油和蠟的混合物。鯨蠟主要成分是由棕櫚酸和鯨蠟醇(十六烷醇)形成的酯,熔點為42~47℃。4.羊毛脂lanolin洗滌羊毛時回收羊毛蠟,它能形成穩(wěn)定的半固體乳膠,含水量達(dá)80%。純化羊毛蠟得羊毛脂,作藥品和化妝品軟膏的底料。使水溶性和脂溶性的物質(zhì)“混溶”,被人們皮膚同化吸收。5.巴西棕櫚蠟carnaubawax是天然蠟中經(jīng)濟價值最高的一種,巴西棕櫚樹(Coryphacerifera)的葉片上滲出,淡綠、淡灰或淡黃色,帶油質(zhì),近於結(jié)晶,易脆裂而有乾草香味。熔點86~90℃、硬度大和不透水,用作高級拋光劑,如汽車蠟、船蠟、地板蠟以及鞋油等。巴西棕櫚蠟主要是C24和C28烷酸和C32和C34烷醇所成酯的混合物,此外還有C27~C31烴和相當(dāng)量的ω-羥基酸。認(rèn)為ω-羥基酸與巴西棕櫚蠟的特有物理性質(zhì)有關(guān),可能是因為這種蠟以高相對分子質(zhì)量聚酯形式存在的緣故。7.1.5.磷脂phospholipid
包括甘油磷脂和鞘磷脂,主要參與細(xì)胞膜的組成,少量存在于其他部位。甘油磷脂是第一大類膜脂,鞘脂類(鞘磷脂和鞘糖脂)是第二大類膜脂。7.1.5.1.甘油磷脂的結(jié)構(gòu)
也稱磷酸-甘油酯,最簡單的磷酸甘油酯是由sn-甘油-3-磷酸衍生而來,甘油骨架C1和C2位被脂肪酸酯化形成,1,2-二?;?sn-甘油磷酸,稱3-sn-磷脂酸。磷脂酸是甘油磷脂合成的中間物,其磷酸基進一步被極性醇酯化,形成各種甘油磷脂,如膽堿、乙醇胺、絲氨酸、肌醇、甘油和糖。磷酸基與酯化的醇部分構(gòu)成極性頭,兩條長的烴鏈組成非極性尾部。7.1.5.2.甘油磷脂的一般性質(zhì)
純的甘油磷脂為白色蠟狀固體,暴露于空氣中由于多不飽和脂肪酸的過氧化作用,磷脂顏色逐漸變暗。甘油磷脂溶于大多數(shù)含少量水的非極性溶劑,但難溶于無水丙酮,用氯仿-甲醇混合液可從細(xì)胞和組織中提取磷脂。磷脂屬于兩親脂質(zhì),是成膜分子,在水中能形成雙分子層的微囊。7.1.5.3.常見的甘油磷脂
7.1.5.4.醚甘油磷脂etherphosphoglyceride
7.1.5.5.鞘磷脂sphingomyelin
即鞘氨醇磷脂,在高等動物的腦髓鞘和紅細(xì)胞膜中豐富,也存在于許多植物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰膽堿(少數(shù)是磷酰乙醇胺)組成。已發(fā)現(xiàn)60多種鞘氨醇,哺乳動物常見18碳不飽和4-烯鞘氨醇(4D-鞘氨醇),其次是飽和的二氫鞘氨醇,真菌和植物常見4-羥二氫鞘氨醇(植物鞘氨醇)。神經(jīng)酰胺是脂肪酸通過酰胺鍵與鞘氨醇的-NH2形成,是鞘脂類(鞘磷脂和鞘糖脂)共同的基本結(jié)構(gòu)。鞘磷脂是神經(jīng)酰胺的1-位羥基(伯醇基)被磷酰膽堿或磷酰乙醇胺酯化形成的化合物。7.1.6.糖脂
糖通過半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接形成的化合物。鞘磷脂以糖酯鍵與脂質(zhì)相連。糖脂分為鞘糖脂、甘油糖脂(主要作為膜脂)和類固醇衍生的糖脂。7.1.7.脂的生理功能
7.1.7.1.貯存脂storagelipid
貯存脂depotfat:在體內(nèi)含量變化較大的脂,多為三酰甘油和蠟。在大多數(shù)真核細(xì)胞中脂肪以微小的油滴形式存在于含水的胞質(zhì)溶膠中。脊椎動物的專門的脂肪細(xì)胞貯存大量脂肪。1.貯存能量
植物種子中的脂肪為發(fā)芽供能和合成前體。1g油脂在體內(nèi)完全氧化產(chǎn)生9kcal,1g糖或蛋白質(zhì)產(chǎn)生4kcal能量。肥胖人積儲的脂肪,15~20kg足供一個月的能量,人體糖原的能量不夠一天的需要。海洋的浮游生物中蠟是代謝燃料的主要貯存形式,不容易流失。脂肪分解后產(chǎn)生大量水分,貯存脂肪不需要攜帶大量水分,如駱駝就是如此。貯存多糖則必須攜帶大量的結(jié)合水,因此貯能的效率是脂肪的1/6。2.保溫
脂肪是熱的不良導(dǎo)體,海豹、海象、企鵝和其他的南北極溫血動物都填充著大量脂肪以抗寒。3.其它作用
減震:人和動物的皮下和腸系膜脂肪組織還起防震的填充物作用。減少渦流阻力:脊椎動物的某些皮膚腺分泌蠟來保護毛發(fā)和皮膚、使之柔韌、潤滑并防水。鳥類,特別是水禽,尾羽腺分泌蠟使羽毛防水和減少運動阻力。防止水分蒸發(fā):冬青、杜鵑花和許多熱帶植物的葉覆蓋著一層蠟以防寄生物侵襲和水分的過度蒸發(fā)。7.1.7.2.基本脂essentiallipid
基本脂:體內(nèi)含量比較穩(wěn)定的脂。它們主要形成各種生物膜,因此又稱為結(jié)構(gòu)脂,體內(nèi)含量變化不大。7.1.7.3.活性脂activelipid
活性脂:具有專一生物活性的脂,在體內(nèi)的數(shù)量很少,包括數(shù)百種類固醇和萜,如性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、脂溶性維生素、多種、光合色素等。7.2.脂肪的分解
7.2.1.脂肪的水解
1.酶水解脂肪+3H2O→→→→甘油+3脂肪酸由脂肪酶催化,先水解α位的脂肪酸,最后水解β位的脂肪酸。2.甘油代謝
甘油在體內(nèi)可以隨時被代謝。7.2.2.脂肪酸β氧化(飽和、偶數(shù)、大于12碳)7.2.2.1.脂肪酸的活化
發(fā)生在線粒體外,脂酰CoA合酶(脂肪酸硫激酶1)催化:脂肪酸+ATP+HS-CoA→脂酰CoA+AMP+PPi
脂酰CoA貯存ATP的能量,降低脂肪酸反應(yīng)的活化能。ATP分解放能ΔG0‘=-7.7kcal/mol,形成脂酰CoA需要ΔG0’=7.5kcal/mol。焦磷酸很快被無機焦磷酸酶催化水解,反應(yīng)不可逆。7.2.2.2.進入線粒體
10碳以下的脂酰-CoA易滲透通過線粒體內(nèi)膜,但更長鏈的脂酰-CoA則不能輕易透過內(nèi)膜,需要肉堿(carnitine,L-3-羥-4-三甲基銨丁酸)分子搬運。脂酰CoA+肉堿=CoA+脂酰肉堿線粒體內(nèi)膜外的肉堿-脂酰肉堿轉(zhuǎn)移酶催化,在線粒體內(nèi)外進行相反的反應(yīng)完成脂酰-CoA的搬運。7.2.2.3.β-氧化
1.FAD脫氫
脂酰CoA+FAD→Δ2-反烯脂酰CoA+FADH2
脂酰CoA脫氫酶催化,形成Δ2-反烯脂酰CoA,反應(yīng)不可逆。2.加水
Δ2-反烯脂酰CoA+H2Oβ-L-羥脂酰CoA
烯脂酰CoA水合酶催化,形成β-L-羥脂酰CoA,可逆反應(yīng)。水合酶催化反式烯脂酰CoA得到L-羥脂酰CoA,催化順式烯脂酰CoA得到D-羥脂酰CoA。3.NAD脫氫
β-L-羥脂酰CoA+NADβ-酮脂酰CoA+NADH2
β-L-羥脂酰CoA脫氫酶催化,形成β-酮脂酰CoA。該酶只對L-羥脂酰CoA脫氫。4.硫解
β-酮脂酰CoA+CoA脂酰CoA+乙酰CoA
β-酮硫解酶催化,形成比開始的脂酰CoA少兩個碳的脂酰CoA和一個乙酰CoA。6.2.2.4.β-氧化繼續(xù)進行直到分解成乙酰CoA
繼續(xù)進行上述的脫氫、加水、再脫氫、硫解,一個脂酰CoA就被分解為許多個乙酰CoA。6.2.3.β-氧化的能量變化
7.2.4.脂肪酸其它分解途徑
7.2.4.1.不飽和脂肪酸的氧化
1.雙鍵在奇數(shù)碳原子上的不飽和脂肪酸
如油酰-CoA,經(jīng)過3次β-氧化后,形成Δ3-順-十二烯脂酰CoA,經(jīng)過Δ3-順-Δ2-反-烯脂酰CoA異構(gòu)酶催化,形成Δ2-反-十二烯脂酰CoA,再β-氧化。2.雙鍵在偶數(shù)碳原子上的不飽和脂肪酸
如亞油酸,經(jīng)過5次β-氧化后,形成Δ2-順-辛烯酰CoA,在差向酶的作用下,形成Δ2-反-辛烯酰CoA,繼續(xù)β-氧化即可。7.2.4.2.脂肪酸的ω-氧化(不超過12碳)
脂肪酸最末端的碳先被氧化為羧基,再β-氧化。動物利用低級脂肪酸、細(xì)菌利用海面的石油,都是以這種方式進行的。7.2.4.3.脂肪酸的α-氧化
1.脂肪酸的奇數(shù)碳原子上有基團
如植烷酸的分解是α-氧化。植烷酸→α-羥植烷酸(α-羥化酶)α-羥植烷酸→CO2+α-降植烷酸(脫羧酶)α-降植烷酸進行β-氧化分解。2.過長脂肪酸(C22或C24)或支鏈脂肪酸
脂酸+O2+NADPH2→α-羥脂酸+H2O+NAD+H2O(單加氧酶)α-羥脂肪酸+NAD→α-酮脂肪酸+NADH2(脫氫酶)α-酮脂肪酸+O2+NADH2→脂肪酸+CO2+H2O(脫羧酶TPP輔酶)動物體內(nèi)長鏈脂肪酸的分解比較少見,而支鏈脂肪酸的分解也很少,僅在腦中見到。7.2.4.4.丙酸的氧化
哺乳動物體內(nèi)奇數(shù)碳原子脂肪酸非常罕見,但在反芻動物如牛、羊中,奇數(shù)碳鏈脂肪酸提供的能量占所需能量的25%,如17個碳的直鏈脂肪酸經(jīng)β-氧化后形成7分子乙酰-CoA和1個丙酰-CoA。丙酰-CoA的分解方式如下:丙酰-CoA+CO2+ATP+H2O→D-甲基丙二酸單酰-CoA+ADP+PPi(羧化酶)D-甲基丙二酰-CoA→→L-甲基丙二酰-CoA(差向酶)L-甲基丙二酸單酰-CoA→→琥珀酰-CoA(變位酶)琥珀酰-CoA可合成葡萄糖或分解供能。7.3.脂肪酸的合成
能量需要較少時合成脂肪酸和脂肪貯存能量。7.3.1.概述1.地點:合成發(fā)生在細(xì)胞溶膠,降解在線粒體內(nèi)。2.中間體載體:合成中為ACP,降解為輔酶A。3.轉(zhuǎn)運機制:合成為檸檬酸轉(zhuǎn)運,降解為肉堿轉(zhuǎn)運。4.二碳單位:合成為乙酰-CoA形成丙二酸單酰-CoA,但丙二酸單酰-CoA來自乙酰-CoA,加上二碳單位;降解則形成乙酰-CoA。5.開始端:合成時是從甲基端開始到羧基為止;降解則從羧基端開始。6.中間物:羥酯基在合成中為D型,降解時為L型。7.輔基:合成NADPH2,降解FAD和NAD。8.循環(huán)次數(shù):每個循環(huán)為一個二碳單位。9.酶:在動物中,合成的酶設(shè)置在單一多肽鏈上,此多肽鏈?zhǔn)侵舅岷厦傅囊徊糠?。肪酸降解的酶以何種程度聚合在一起,這一問題尚未弄清。7.3.2.脂肪酸合成的一般過程7.3.2.1.合成的準(zhǔn)備
1.原料及搬運
乙酰CoA大多在線粒體內(nèi)產(chǎn)生,而脂肪酸的合成在線粒體外,因此需要將乙酰CoA搬出線粒體。肉堿可以搬運,也可滲透出腺粒體,但速度慢、效率較低,常用檸檬酸搬運:乙酰CoA+草酰乙酸→→檸檬酸+CoA(線粒體內(nèi))檸檬酸+CoA+ATP→乙酰CoA+草酰乙酸+ADP+Pi(線粒體外)上述搬運乙酰-CoA的體系被稱為三羧酸轉(zhuǎn)運體系。2.貯能
乙酰CoA在線粒體中加上CO2形成丙二酸單酰CoA貯存能量。乙酰CoA+CO2+ATP→丙二酸單酰CoA+ADP+Pi(羧化酶)羧化酶以生物素為輔酶。3.與脂酰載體蛋白(acylcarrierprotein,ACP)結(jié)合
在線粒體中,乙酰CoA和丙二酸單酰CoA都和含巰基的ACP結(jié)合,由ACP酰基轉(zhuǎn)移酶催化:乙酰CoA+ACP==乙酰ACP+CoA丙二酸單酰CoA+ACP丙二酸單酰ACP+CoA7.3.2.2.第一次循環(huán)
將乙酰ACP轉(zhuǎn)移到脂肪酸合酶上,形成乙酰合酶。但哺乳動物不經(jīng)過乙酰-ACP中間體,直接由乙酰CoA形成乙酰合酶。1.縮合condensation乙酰合酶+丙二酸單酰ACP→→乙酰乙酰ACP+合酶+CO2
β-酮酰-ACP合酶催化,CO2丟失,反應(yīng)不可逆。2.還原reduction乙酰乙酰ACP+NADH2→D-β-羥丁酰ACP+NADPβ-酮酰ACP還原酶催化。3.脫水dehydrationD-β-羥丁酰ACP→→β-反丁烯酰-ACPβ-羥脂酰-ACP脫水酶催化,形成反式結(jié)構(gòu)。4.還原reductionβ-反丁烯酰-ACP+NADH2→→丁酰ACP+NADP烯脂酰ACP還原酶催化,第一個循環(huán)的最后一步,加長兩個碳。7.3.2.3.繼續(xù)合成到釋放release
繼續(xù)循環(huán)直到16碳時停止,形成軟脂酰-ACP。軟脂酰-ACP的去路有:1.經(jīng)軟脂酰-ACP硫酯酶催化,形成游離脂肪酸;2.軟脂酰-ACP形成軟脂酰CoA;3.直接形成磷脂;合成1分子軟脂酸,總反應(yīng)如下所示:8乙酰CoA+14NADH2+7ATP→→軟脂酸+14NADH+7ADP+Pi+8CoA如果快速合成,以三羧酸轉(zhuǎn)運體系將乙酰CoA搬出線粒體,每分子乙酰CoA要消耗1分子ATP,因此脂肪酸的合成是一個高耗能過程。7.3.2.4.十六碳以上脂肪酸的合成
軟脂酸是脂肪酸合酶作用的終點,更長鏈的合成發(fā)生少,無需ACP參與。1.線粒體mitochondria酶系加長(線粒體外進行):為脂肪酸分解的逆反應(yīng),但最后一步反應(yīng)的供氫體是NADPH2而不是FADH2,還原酶催化。乙酰CoA+軟脂酰CoAβ-酮硬脂酰CoA+CoA(硫解酶)β-酮硬脂酰CoA+NADPH2β-羥硬脂酰CoA+NADP(脫氫酶)β-羥硬脂酰CoA+H2OΔ2-反烯硬脂酰CoA(水化酶)Δ2-反烯硬脂酰CoA+NADPH2→→硬脂酰CoA+NADPH(還原酶)2.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)endoplasmicreticulum內(nèi)加長
丙二酸單酰CoA+軟脂酰CoA→→→→,NADPH2供氫,縮合還原。7.3.3.不飽和脂肪酸的合成1.單烯酸
脊椎動物以微體中的單加氧酶合成棕櫚酸(16:Δ9)或油酸(18:Δ9):軟脂酰CoA+NADPH2+O2→→棕櫚酰CoA+2H2O+NADP(單加氧酶)其它動物和脊椎動物肝臟以去飽和酶(含細(xì)胞色素b5)催化合成。細(xì)菌以β-羥脂酰CoA脫水形成雙鍵。2.多烯酸
哺乳動物不能合成,必須從食物中獲取。植物由單加氧酶合成多個雙鍵,反芻動物胃中細(xì)菌可合成,細(xì)菌死亡后被動物吸收。7.3.4.脂肪的合成細(xì)胞中游離脂肪酸不多,大多數(shù)脂肪酸形成脂肪或磷脂,這些反應(yīng)多發(fā)生在肝細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或脂肪細(xì)胞中。1.甘油磷酸化被激活
α-磷酸甘油就是被激活的甘油,可以從糖酵解中來,也可從脂肪的分解中產(chǎn)生。磷酸二羥丙酮+NADPH2=α-磷酸甘油+NAD甘油+ATP→→α-磷酸甘油+ADP2.合成脂肪
α-Pi甘油+脂酰CoA→溶血磷脂酸+CoA(?;D(zhuǎn)移酶)溶血磷脂酸+脂酰CoA→磷脂酸+CoA(?;D(zhuǎn)移酶)磷脂酸→→甘油二酯+磷酸(磷酸酶)甘油二酯+脂酰CoA→→脂肪(酰基轉(zhuǎn)移酶)溶血磷脂酸中的脂肪酸一般在α位,在β位也可,但很少。7.4.類脂的代謝
7.4.1.磷脂phosphoglycerides的代謝1.磷脂的水解
磷脂酶水解,產(chǎn)生甘油、脂肪酸、磷酸、各種氨基醇。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的磷脂酶有如下幾種:磷脂酶A1:廣泛存在于生物界,水解α脂肪酸,形成溶血磷脂酸。磷脂酶A2:存在于蛇毒、蜂毒、哺乳動物胰臟(酶原),水解β脂肪酸。如東部菱背響尾蛇和印度眼鏡蛇的毒液中大量含有此酶。豬、牛、馬、羊、人、鼠的胰臟存在酶原。磷脂酶C:來源于細(xì)菌及其他組織(如動物腦、蛇毒等),水解甘油與磷酸形成的酯鍵。磷脂酶D:存在于高等植物中。磷脂酶B:作用于α和β位的脂肪酸,目前僅在點青霉中發(fā)現(xiàn),也有人認(rèn)為是磷脂酶A1和磷脂酶A2的混合物。7.4.1.膽固醇cholesterol的代謝7.4.1.1.膽固醇在體內(nèi)的代謝概況
膽固醇在體內(nèi)的代謝具有如下特點:1.肝臟是合成的主要部位,日合成量1.0~1.5g,占合成總量的75%;其次腎臟也合成一部分。2.膽固醇不被降解為CO2和H2O,它形成膽酸和脫氧膽酸等膽汁酸成分,通過膽管進入十二指腸,幫助脂肪吸收,然后形成膽鹽排出體外,每日約需0.8g。3.在腸道中的膽固醇和膽汁酸被細(xì)菌還原為糞固醇,直接排出體外約0.4g。4.形成維生素D。5.合成激素,如性激素、腎上腺皮質(zhì)激素等。6.膽固醇是血漿脂蛋白中LDL和HDL內(nèi)核的主要成分,如HDL可從肝外組織將膽固醇運到肝臟進行代謝,再排出體外,這可清除衰老細(xì)胞的膽固醇。7.4.1.2.膽固醇的合成
膽固醇的合成原料乙酰CoA,在特定器官細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。絕大多數(shù)反應(yīng)是單向的,其過程可分為如下的5個階段:乙酰CoA(C2)→甲羥戊酸(C5)→異戊二烯衍生物(C5)→鯊烯(C30)→羊毛固醇(C30)→膽固醇(C27)7.5.脂代謝的調(diào)節(jié)
7.5.1.血漿脂蛋白
脂在動物的血液中是以血脂的形式存在的。7.5.1.1.血脂的形式
血脂:血液中所含的脂類及脂肪酸的總稱。脂肪酸:可以游離存在于血液中,形成自由脂肪酸(freefattyacid,F(xiàn)FA);也可以與血清蛋白結(jié)合,形成清蛋白-脂肪酸復(fù)合體。血液中的膽固醇、磷脂、甘油酯必須與載脂蛋白結(jié)合,形成血漿脂蛋白,其蛋白質(zhì)部分稱載脂蛋白。7.5.1.2.血漿脂蛋白的分類
血漿脂蛋白中脂和蛋白質(zhì)的含量相對固定,因此脂蛋白的密度和脂與蛋白質(zhì)的相對含量有關(guān)。大多數(shù)蛋白質(zhì)密度為1.3~1.4g/cm3,脂的密度一般為0.8~0.9g/cm3,因此脂越少,血漿脂蛋白密度越大。
7.5.1.3.血漿脂蛋白的主要功能
1.乳糜微粒chylomicrons:小腸合成的CM通過淋巴管進入血液,在粘附脂后到達(dá)肌肉、心、脂肪組織時,apoCⅡ激活脂肪酶,幾分鐘內(nèi)水解脂肪,隨后形成富含膽固醇的CM殘余,進入肝臟被吸收,其半衰期為4~5min。2.極低密度脂蛋白verylowdensitylipoprotein:將肝臟合成的脂肪、磷脂、膽固醇與apoB100、apoE等結(jié)合,運到肝外貯存和利用。到達(dá)目的地后,隨著脂肪被水解或釋放,VLDL轉(zhuǎn)變?yōu)镮DL。部分IDL被肝細(xì)胞代謝,其余IDL中的脂肪被水解脫離載脂蛋白,僅剩膽固醇與apoB100結(jié)合,形成LDL。3.低密度脂蛋白lowdensitylipoprotein:LDL富含膽固醇,許多組織如腎上腺皮質(zhì)、睪丸、卵巢、肝臟等能識別和代謝LDL。4.高密度脂蛋白highdensitylipoprotein:將膽固醇運回肝臟代謝,是機體膽固醇的清掃機。從統(tǒng)計的特點看,婦女的HDL高于男子,患心血管病的機會相對少。體育鍛煉、適量飲酒傾向于提高HDL,吸煙減少HDL。形成血漿脂蛋白的載脂蛋白的作用,主要是作為脂的乳化劑,使其可以通過水溶性的血液運輸,另外作為脂蛋白受體的識別部位(細(xì)胞導(dǎo)向信號)。7.5.1.4.血脂代謝的異常癥
1.幼體冠心病
LDL受體基因缺陷是家族性高膽固醇血癥的重要原因,常在20歲前患典型的冠心病。血中VLDL、LDL急增,膽固醇含量升高,多粘性水腫、腎病、阻塞性肝?。懡Y(jié)石、門靜脈硬化)等。2.成年脂血癥
一般20歲以上發(fā)生,血中膽固醇多,易發(fā)生血栓。7.5.2.酮體ketonebody肝臟線粒體中的脂肪酸降解生成的乙酰-CoA的一種代謝結(jié)局就是形成酮體。7.5.2.1.酮體的概念
酮體:脂肪酸在分解時肝中產(chǎn)生的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮。肝產(chǎn)生酮體,但肝不能利用。丙酮的生成量小,生成后即被吸收或通過肺呼吸排出體外。乙酰乙酸和β-羥丁酸經(jīng)血流進入肝外組織被氧化提供能量,如骨,心肌和腎皮質(zhì)。腦組織一般只用葡萄糖作為燃料,但饑餓時葡萄糖供給不足,可以接受乙酰乙酸或β-羥丁酸,代替25%的葡萄糖。7.5.2.2.酮體的形成
3分子乙酰CoA形成β-羥-β-甲基戊二酸單酰CoA(HMG-CoA),進行如下的反應(yīng)形成酮體:HMG-CoA→→乙酰乙酸+乙酰CoA(HMG-CoA裂解酶)乙酰乙酸→→→→→丙酮+CO2
乙酰乙酸+NADH2β-羥丁酸+NAD(脫氫酶)對健康人,由乙酰乙酸脫羧形成丙酮極少。7.5.2.3.酮體的利用
在肝外組織中,β-羥丁酸被脫氫酶氧化形成乙酰乙酸,然后以如下的方式被利用:乙酰乙酸+琥珀酰-CoA→乙酰乙酰CoA+琥珀酸乙酰乙酰CoA+CoA→2乙酰CoA→進入TCA1分子乙酰-CoA可產(chǎn)生10個ATP(理論值為12個ATP),提供能量。7.5.2.4.酮體異常癥
嚴(yán)重饑餓或糖尿病人的血中酮體含量高,正常情況血中酮體小于3mg/100ml,每天尿的排出量小于125mg,酮尿病人或未治療的糖尿病人的血中酮體含量可達(dá)90mg/100ml,尿中每天排出量可達(dá)5000mg
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