《生物化学》精要速览(7)

2019-03-05 20:51

(2) 进入:借助于两种肉碱脂肪酰转移酶(酶Ⅰ和酶Ⅱ)催化的移换反应,脂酰CoA由肉碱(肉毒碱)携带进入线粒体。肉碱脂肪酰转移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的关键酶。

⑶ β-氧化:由四个连续的酶促反应组成:① 脱氢:脂肪酰CoA在脂肪酰CoA脱氢酶的催化下,生成FADH2和α,β-烯脂肪酰CoA。② 水化:在水化酶的催化下,生成L-β-羟脂肪酰CoA。③ 再脱氢:在L-β-羟脂肪酰CoA脱氢酶的催化下,生成β-酮脂肪酰CoA和NADH+H+。④ 硫解:在硫解酶的催化下,分解生成1分子乙酰CoA和1分子减少了两个碳原子的脂肪酰CoA。后者可继续氧化分解,直至全部分解为乙酰CoA。

3.三羧酸循环:生成的乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解。 三、脂肪酸氧化分解时的能量释放:

以16C的软脂酸为例来计算,则生成ATP的数目为:一分子软脂酸可经七次β-氧化全部分解为八分子乙酰CoA,故β-氧化可得5×7=35分子ATP,八分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP,故一共可得131分子ATP,减去活化时消耗的两分子ATP,故软脂酸可净生成129分子ATP。 对于偶数碳原子的长链脂肪酸,可按下式计算:ATP净生成数目=(碳原子数÷2 -1)×5 + (碳原子数÷2)×12 -2 。 四、 酮体的生成及利用:

脂肪酸在肝脏中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种中间代谢产物,统称为酮体。

1.酮体的生成:酮体主要在肝脏的线粒体中生成,其合成原料为乙酰

CoA,关键酶是HMG-CoA合成酶。

其过程为:乙酰CoA→乙酰乙酰CoA →HMG-CoA→乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通过加氢反应转变为β-羟丁酸或经自发脱羧生成丙酮。 2.酮体的利用:利用酮体的酶有两种,即琥珀酰CoA转硫酶(主要存在于心、肾、脑和骨骼肌细胞的线粒体中,不消耗ATP)和乙酰乙酸硫激酶(主要存在于心、肾、脑细胞线粒体中,需消耗2分子ATP)。 其氧化利用酮体的过程为:β-羟丁酸→乙酰乙酸→乙酰乙酰CoA→乙酰CoA→三羧酸循环。

3.酮体生成及利用的生理意义:

(1) 在正常情况下,酮体是肝脏输出能源的一种形式:由于酮体的分子较小,故被肝外组织氧化利用,成为肝脏向肝外组织输出能源的一种形式。

(2) 在饥饿或疾病情况下,为心、脑等重要器官提供必要的能源:在长期饥饿或某些疾病情况下,由于葡萄糖供应不足,心、脑等器官也可转变来利用酮体氧化分解供能。 五、甘油三酯的合成代谢:

肝脏、小肠和脂肪组织是主要的合成脂肪的组织器官,其合成的亚细胞部位主要在胞液。脂肪合成时,首先需要合成长链脂肪酸和3-磷酸甘油,然后再将二者缩合起来形成甘油三酯(脂肪)。

1.脂肪酸的合成:脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后产生的乙酰CoA,其合成过程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化,不是β-氧化过程的逆反应。脂肪酸合成的直接产物是软脂酸,然后再将其加工成其他

种类的脂肪酸。

⑴乙酰CoA转运出线粒体:线粒体内产生的乙酰CoA,与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,穿过线粒体内膜进入胞液,裂解后重新生成乙酰CoA,产生的草酰乙酸转变为丙酮酸后重新进入线粒体,这一过程称为柠檬酸-丙酮酸穿梭作用。

⑵丙二酸单酰CoA的合成:在乙酰CoA羧化酶(需生物素)的催化下,将乙酰CoA羧化为丙二酸单酰CoA。乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的关键酶,属于变构酶,其活性受柠檬酸和异柠檬酸的变构激活,受长链脂酰CoA的变构抑制。

⑶脂肪酸合成循环:脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一类似于β-氧化逆反应的循环反应过程,即 缩合→加氢→脱水→再加氢。所需氢原子来源于NADPH,故对磷酸戊糖旁路有依赖。每经过一次循环反应,延长两个碳原子。但该循环反应过程由胞液中的脂肪酸合成酶系所催化。

脂肪酸合成酶系在低等生物中是一种由一分子脂酰基载体蛋白(ACP)和七种酶单体所构成的多酶复合体;但在高等动物中,则是由一条多肽链构成的多功能酶,通常以二聚体形式存在,每个亚基都含有一ACP结构域。

⑷软脂酸的碳链延长和不饱和脂肪酸的生成:此过程在线粒体/微粒体内进行。使用丙二酸单酰CoA与软脂酰CoA缩合,使碳链延长,最长可达二十四碳。不饱和键由脂类加氧酶系催化形成。

2.3-磷酸甘油的生成:合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列两

条途径生成:①由糖代谢生成(脂肪细胞、肝脏):磷酸二羟丙酮加氢生成3-磷酸甘油。②由脂肪动员生成(肝):脂肪动员生成的甘油转运至肝脏经磷酸化后生成3-磷酸甘油。

3.甘油三酯的合成:2×脂酰CoA + 3-磷酸甘油 → 磷脂酸 → 甘油三酯。

六、甘油磷脂的代谢:

甘油磷脂由一分子的甘油,两分子的脂肪酸,一分子的磷酸和X基团构成。其X基团因不同的磷脂而不同,卵磷脂(磷脂酰胆碱)为胆碱,脑磷脂(磷脂酰乙醇胺)为胆胺,磷脂酰丝氨酸为丝氨酸,磷脂酰肌醇为肌醇。

1.甘油磷脂的合成代谢:甘油磷脂的合成途径有两条。

⑴甘油二酯合成途径:磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺通过此代谢途径合成。合成过程中需消耗CTP,所需胆碱及乙醇胺以CDP-胆碱和CDP-乙醇胺的形式提供。

⑵CDP-甘油二酯合成途径:磷脂酰肌醇、磷脂酰丝氨酸和心磷脂通过此途径合成。合成过程中需消耗CTP,所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。

2.甘油磷脂的分解代谢:甘油磷脂的分解靠存在于体内的各种磷脂酶将其分解为脂肪酸、甘油、磷酸等,然后再进一步降解。

磷脂酶A1存在于蛇毒中,其降解产物为溶血磷脂2,后者有很强的溶血作用。溶血磷脂2可被磷脂酶B2降解而失去其溶血作用。 七、鞘磷脂的代谢:

鞘脂类化合物中不含甘油,其脂质部分为鞘氨醇或N-脂酰鞘氨醇(神经酰胺)。鞘氨醇可在全身各组织细胞的内质网合成,合成所需的原料主要是软脂酰CoA和丝氨酸,并需磷酸吡哆醛、NADPH及FAD等辅助因子参与。体内含量最多的鞘磷脂是神经鞘磷脂,是构成生物膜的重要磷脂;合成时,在相应转移酶的催化下,将CDP-胆碱或CDP-乙醇胺携带的磷酸胆碱或磷酸乙醇胺转移至N-脂酰鞘氨醇上,生成神经鞘磷脂。

八、胆固醇的代谢:

胆固醇的基本结构为环戊烷多氢菲。胆固醇的酯化在C3位羟基上进行,由两种不同的酶催化。存在于血浆中的是卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT),而主要存在于组织细胞中的是脂肪酰CoA胆固醇酰基转移酶(ACAT)。

1.胆固醇的合成:胆固醇合成部位主要是在肝脏和小肠的胞液和微粒体。其合成所需原料为乙酰CoA。每合成一分子的胆固醇需18分子乙酰CoA,54分子ATP和10分子NADPH。

⑴乙酰CoA缩合生成甲羟戊酸(MVA):此过程在胞液和微粒体进行。2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→MVA。HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的关键酶。

⑵甲羟戊酸缩合生成鲨烯:此过程在胞液和微粒体进行。MVA→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鲨烯。

⑶鲨烯环化为胆固醇:此过程在微粒体进行。鲨烯结合在胞液的固醇载体蛋白(SCP)上,由微粒体酶进行催化,经一系列反应环化为27


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