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脂类代谢复习笔记

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1. 何谓必需脂肪酸?

有些脂肪酸不能由机体合成,如亚麻酸,亚油酸和花生四烯酸等。需从食物中摄入,故称必需脂肪酸。

2. 何谓载脂蛋白?何谓酰基载体蛋白(ACP)?

脂类不溶或微溶于水,而正常人血浆中脂类含量高达500 mg/dl,但血浆仍清澈透明。这表明血浆中的脂类不是以自由状态存在的。而是以一种可溶的形式存在和运输的,血浆中游离脂肪酸(非酯化的脂肪酸)由血清蛋白携带运输,每分子的清蛋白借非共价键可结合10个游离脂肪酸分子。血浆中游离脂肪酸量很少,仅占血浆中总脂肪酸的5-10%,其他均以酯的形式参与构成血浆脂蛋白。脂蛋白是蛋白和脂类多组分的复合体。蛋白质和脂类是通过非共价键连接。

3. 试比较脂肪酸氧化及合成的异同点。

脂肪酸氧化过程可概括为活化,转移,β氧化,及最后经TAC被彻底氧化生产CO2和H2O并释放能量等四个过程。脂肪酸在肝内氧化时的乙酰CoA可产生酮体,但是肝不能利用酮体,需运到肝外组织氧化利用,特别当饥饿时脑和肌肉组织靠酮体氧化供能。

而脂肪酸的合成是在胞液的脂肪酸合成酶体系作用下,以乙酰CoA为原料逐步缩合而成的,但乙酰CoA绝大部分首先羧化成丙二酰CoA后才参与合成,最终可合成含16碳的软脂酸。在肝线粒体和内质网分别以乙酰CoA和丙二酰CoA为原料延长碳链,生成更长碳链的脂肪酸。以软脂酸为前体在体内可生成多不饱和脂肪酸,但必需脂肪酸(亚麻酸,亚油酸及花生四烯酸)在体内合成不足和不能合成,必须靠食物供给。

1、脂肪酸的氧化首先经过活化,在ATP、CoASH、Mg2+存在时候,由酯酰CoA合成酶(内质网、线粒体外膜上的)催化生产酯酰CoA。

酯酰CoA的转移于胞液中进行,而催化脂肪酸氧化的酶系又是在线粒体基质内,所以肯定要进行一次转移。

β氧化 : 酯酰CoA进入线粒体后,在脂肪酸β氧化酶系的催化下,进行脱氢、加水、再脱氢、硫解4步连续反应。含偶数碳原子的酯酰CoA每次经过脱氢、加水、再脱氢、硫解生成一份子乙酰CoA,碳链缩短2个碳原子,同时伴有5 ATP生成;人体中含有极少数的奇数碳原子的脂肪酸,经活化、转移后,再经多次β氧化生出多个分子的乙酰CoA,但最终生产含奇数碳原子的丙酰CoA(丙酰CoA是如何氧化的那 ?

它在羧化、消旋酶与变为酶的作用下变为琥珀酰CoA,后者是TAC中的中间产物,沿TAC继续转变为苹果酸再循糖异生转化为丙酮酸,其在体内可以彻底氧化,最终转变为糖。)

2、脂肪酸的合成

脂肪酸的合成部位是肝、肾、肺、乳腺、脂肪组织的胞液中,都含有脂肪酸合成酶复合体,均能河床脂肪酸,肝合成能力最强。约比脂肪组织大8~9倍。

乙酰CoA首先是在线粒体中,要进行脂肪酸合成必须首先进入胞液。这时就有一个柠檬酸-丙酮酸循环。(乙酰CoA不能自由通过线粒体内膜,主要通过柠檬酸-丙酮酸循环进入胞液:乙酰CoA再线粒体内与草酰乙酸结合,在柠檬酸结合酶的作用下生成柠檬酸,柠檬酸由线粒体内膜载体运入胞液,在由胞液中的柠檬酸裂解酶分解成乙酰CoA和草酰乙酸,乙酰CoA参与丙二酰CoA的合成。

草酰乙酸则在苹果酸脱氢酶的作用下产生苹果酸,苹果酸可由线粒体内膜载体转运至线粒体内。或者苹果酸在胞液中变为丙酮酸,再运入线粒体,再丙酮酸变为草酰乙酸,重新参与线粒体内的乙酰CoA的转运)每进行该循环一次,可使一分子的乙酰CoA进入胞液,同时消耗2 分子的ATP,还为机体提供NADPH,以补充合成反应的需要。

值得注意的是:乙酰CoA的体内合成的脂肪酸分子中的所有碳原子的唯一来源,但是在合成过程中直接参与合成反应的仅仅只有一分子的乙酰CoA,其他的只能先羧化为丙二酰CoA才能进入脂肪酸合成的途径。

4. 计算油酸(18:1, delta9)在体内被氧化成为CO2和H2O的同时能使多少ADP磷酸化生成ATP?

首先看看脂肪酸的氧化步骤:活化,转移,β氧化及最后的进入TAC被彻底氧化为CO2和H2O,

释放能量。油酸是(18:1),属于偶数碳原子。

1、 一分子的油酸活化时消耗2分子的ATP;

2、 转移的时候不消耗ATP;

3、 β氧化时:每次β氧化过程中,脱氢(FADH2,产2 ATP),加水,脱氢(NADH+H+,3 ATP),硫解

4、 乙酰CoA进入TAC进行彻底氧化。

前前后后进行β氧化共8次,生成9乙酰CoA、8 FADH2、8 NADH。所以这些共产生ATP为9×12+8×(2+3)=108+40=148 ATP,减去最开始活化时消耗的2 ATP,净生成ATP146个。

参考:16碳的软脂酸的β氧化反应

16碳的软脂酰CoA+7 CoASH+7FAD+7NAD+ + 7 H2O ====8乙酰CoA +7 FADH2 + 7 NADH+7 H+

5. 不饱和脂肪酸的氧化及合成饱和脂肪酸相比较,其特殊点是什么?

1、不饱和脂肪酸的氧化与饱和脂肪酸基本相同。但因β氧化酶系要求作用物烯酰CoA 为delta2反式构型,否则β氧化不能继续进行,而天然的不饱和脂肪酸的双键多位顺式构型,所以在不饱和脂肪酸氧化过程中需要借助酶促反应使其转变为delta2反式构型。

2、不饱和脂肪酸的合成:人和动物组织中含有的不饱和脂肪酸主要为软油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等。**重要,比如,最普通的要数单不饱和脂肪酸――油酸和软油酸。他们可由相应的饱和脂肪酸活化后经去饱和酶(存在与滑面内质网)催化脱氢生产,这个酶只催化在delta9形成双键,所以亚油酸、亚麻酸等不能在体内合成或合成不足,但他们又是机体不可缺少的,必须由食物来供给,因此叫他们为必需脂肪酸。

但植物中含有能在delta9处形成双键的去饱和酶???重新修改。(亚麻酸在体内====廿碳五烯酸EPA和廿碳六烯酸DHA;EPA和DHA在鱼油中含量丰富,可通过食入补充。)

6. 试述脂肪在体内能否转变为糖?为什么?

糖酵解的产物乙酰CoA在糖的有氧氧化的第一步中是丙酮酸转变为乙酰CoA, 这个反应是有丙酮酸脱氢酶复合体催化,是不可逆反应。所以脂肪酸的氧化产物乙酰CoA是不会转化为丙酮酸的,这种情况下式不会异生为葡萄糖的。

再者,脂肪的水解产物甘油可以转变为磷酸二羟丙酮,这个物质可以异生为葡萄糖。

7. 以谷物填喂家鸭,结果鸭体肥美多脂,试述此种鸭在填喂期间体内有何代谢特点?

乙酰CoA 羧化酶催化的反应是脂肪酸合成的限速步骤,很多因素可影响此酶的活性。从而使脂肪酸合成速度改变,脂肪酸合成过程红的其他酶也可以被调节,如脂肪酸合酶,柠檬酸裂解酶。

在高脂膳食进食后,或因饥饿导致脂肪动员加强时,细胞内软酯酰CoA增多,可反馈抑制乙酰CoA羧化酶,从而限制体内脂肪酸的合成,但是摄入糖类,糖代谢加强时,由糖氧化及磷酸戊糖循环提供的乙酰CoA及NADPH增多,这些合成脂肪酸的原料的增多有利于脂肪酸的合成。

此外,糖氧化加强的同时,使细胞内ATP增多,进而抑制异柠檬酸脱氢酶,造成异柠檬酸及柠檬酸的堆积。在线粒体内膜的相应载体的协助之下,由线粒体转入胞液,可以别构激活乙酰CoA羧化酶,同时本身也可裂解释放乙酰CoA ,增加脂肪酸合成的原料,使脂肪酸合成增加。所以,以谷物(含有很多糖分)喂养鸭子,结果会使鸭肥美多脂。

8. 何谓酮体?在何处生成?如何生成?在何处氧化?如何氧化?

酮体: 是???脂肪酸在肝内分解氧化时的正常中间代谢产物。它专指乙酰乙酸、β羟丁酸、和丙酮。其中β羟丁酸含量较多,丙酮含量极微。

酮体的生成: 以乙酰CoA为原料,在肝线粒体经酶催化,先缩合,后经裂解生成酮体;除了肝以外,肾也含有生成酮体的酶体系。

首先,由2分子的乙酰CoA缩合生成乙酰乙酰CoA, 同时释放一分子的CoA。然后乙酰乙酰CoA再与一分子的乙酰CoA缩合生成6个碳的3羟3甲基戊二酸单酰CoA(HMG CoA),并释放出CoASH,反应由HMG CoA合酶催化(肝线粒体中此酶的含量很高);

然后,生成的HMG CoA在HMG裂解酶的作用下生成乙酰乙酸和乙酰CoA;

再者,乙酰乙酸被还原成β羟丁酸(部分乙酰乙酸可缓慢自发脱羧成丙酮。)

肝中,有合成酮体的酶体系,所以可以合成酮体。但是肝中缺乏利用酮体的酶系。因此不能氧化酮体,需要经血液运输到肝外组织进一步氧化分解

酮体的氧化利用

在肝外组织的线粒体细胞内,D-β-羟丁酸经其脱氢酶作用,被氧化为乙酰乙酸,乙酰乙酸与琥珀酰CoA由酶催化生成乙酰乙酰CoA,同时释放出琥珀酸。乙酰乙酰CoA 再经硫解,生成2分子的乙酰CoA(进入TAC循环彻底氧化。)

9. 眩晕症患者,主述不能进食,乏力, 眩晕,恶心呕吐,经检查血酮体明显增高尿中酮体阳性,诊断为酮尿酸中毒。试分析其酮症产生的机理。

肝是生成酮体的器官,但是缺乏利用酮体的酶,故在肝中酮体是不会被氧化的,肝外组织缺乏HMG裂解酶,不能产生酮体,但是可以利用酮体。

酮体是肝中脂肪酸氧化时的正常中间代谢物,是肝输出能源的一种形式,酮体分子小,易溶于水,能通过血脑屏障及肌肉内毛细血管壁,是肌肉、尤其是脑组织的重要能源。脑组织几乎不能氧化脂肪酸,但能利用酮体,长期饥饿时或糖分供应不足时,酮体将代替葡萄糖而成为脑组织及肌肉的主要能源。

酮症:正常情况下,血中酮体含量很小。但在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时,脂肪动员加强,脂肪酸氧化增多,酮体生成过多。超过肝外组织对酮体的利用程度,引起血中酮体升高,当高过肾回收能力时,尿中出现酮体,即酮症。酮体中的乙酰乙酸和D-β羟丁酸都是相对较强的有机酸,如在体内堆积过多,就引起代谢性酸中毒.

机理:饥饿、高脂低膳食及糖尿病均造成体内糖氧化利用率降低。呈现胰高糖素与胰岛素的比值升高,因而cAMP的浓度升高。

cAMP通过增加乙酰CoA羧化酶的磷酸化而降低该酶活性,从而减少了丙二酰CoA的合成,丙二酰CoA又是脂肪酸氧化的限速酶的竞争性抑制剂,所以该限速酶的活性相对增加,大量酯酰CoA转移到线粒体中进行氧化,产生大量乙酰CoA。另外,线粒体内,此时由于酯酰CoA特别是长链酯酰CoA增多,通过别构抑制柠檬酸合成酶,致使乙酰CoA难于进入TAC氧化,肝内堆积的乙酰CoA缩合生成酮体。

此外,由于胰高血糖素与胰岛素的比值升高,造成脂解作用加强,则长链酯酰CoA增多。抑制柠檬酸裂解酶使乙酰CoA不能进入胞液参与脂肪酸合成而堆积。过多的酮体将随血液循环运至肝外组织氧化利用,肝外组织氧化酮体由一定的限度,超过了这个限度,血液中酮体就堆积,尿中出现大量酮体,呈现酮症。

10. 试述磷酸脂的合成及其在脂类代谢中的主要作用?

磷脂分为两类,磷酸甘油酯和鞘磷脂。两者的合成和讲解过程有部分相似。

甘油磷脂的合成部位遍布全身,全身各组织细胞中均含有含有磷脂的酶,都能合成磷脂,但以肝、肾及肠等组织最为活跃。甘油磷脂的原料有甘油、脂肪酸(主要是必须脂肪酸,需从食物中获得)、磷酸盐等。

合成过程: 共有两种,

①以甘油二酯为重要中间产物,被CTP活化的是胆碱或乙醇胺,此途径重要合成磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺,胆碱(或乙醇胺)在相应的激酶作用下磷酸化生成磷酸胆碱(或乙醇胺)再与CTP合成CDP-胆碱(或乙醇胺)。然后,其与甘油二酯进行磷酸胆碱(乙醇胺)反应生成磷脂酰胆碱(乙醇胺)。

②第二途径中被CTP活化的是甘油酯,CDP甘油二酯是重要的中间产物,此途径合成磷脂酰肌醇及心磷脂:磷脂酸先与CTP生成CDP甘油二酯,然后再分别与肌醇和3-磷酸甘油及磷脂酰甘油等反应,相应生成磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和心磷脂。

磷酸脂在脂类代谢中的作用: ??????

11. 卵磷脂,脑磷脂及磷脂酰肌醇的合成过程有何异同?×

卵磷脂(磷脂酰胆碱,PC);脑磷脂(磷脂酰乙醇胺,PE);磷脂酰肌醇(PI),见上题。

12. 体内合成胆固醇的原料为何?胆固醇在体内可转变为哪些物质 ?

体内合成胆固醇的原料是乙酰CoA的乙酰基。乙酰CoA原来是葡萄糖、脂肪酸和某些氨基酸等在线粒体内的分解代谢产物,首先需经柠檬酸-丙酮酸循环进入胞液,以供合成胆固醇之用。

在体内,胆固醇可转变为胆汁酸、肾上腺皮质激素(皮质醇)、醛固酮、雌激素(孕酮)、雌二醇、雄激素(睾酮)和维生素D3。

13. 根据胆固醇的合成与转化过程,说明可通过哪些干扰环节达到降低胆固醇的作用?

在胆固醇的合成途径中,HMGCoA还原酶为限速酶,因此各种因素通过对该酶的影响可调节胆固醇合成的作用。

激素的调节:胰高糖素——通过第二信使cAMP影响蛋白激酶——使HMGCoA还原酶磷酸化失活——抑制雌酶,减少胆固醇的合成。此外,胰岛素——诱导HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成;甲状腺素促进胆固醇的合成,同时促进胆固醇向胆汁酸的转化,作用强于胆固醇的合成。

胆固醇浓度的调节: 血中胆固醇主要由LDL携带运输,借助细胞膜上的LDL受体介导的内吞作用进入细胞。所以,我们可以抑制LDL受体的补充,同样可以达到降低体内胆固醇浓度。

胆固醇的转化: 在肝中进行羟化,转变为胆汁酸,排入肠道,参与脂类的消化吸收。

肾上腺和性腺组织中,胆固醇可以合成类固醇激素、参与机体代谢调节。

胆固醇脱氢后生成的物质经紫外线照射可以转变为维生素D3。

此外,还有一部分胆固醇可直接作为胆汁酸成分与胆汁酸盐一起自肝经胆道入肠,其中一部分那将还原为类固醇,排除体外。

14. 以14C标记软脂酸的第9位碳原子,其在体内进行β氧化,试问

①14C将定位在乙酰CoA分子的何处?

②这种含14C的乙酰CoA进入三羧酸循环一次,则循环中的哪些三羧酸及二羧酸分子带有14C,在什么部位?

③这种经β氧化后产生的乙酰CoA可作为合成长链脂肪酸及胆固醇的原料,合成的长链脂肪酸及胆固醇分子中是否含有14C?为什么?

以14标记软脂酸的第九位碳原子,其在体内进行β氧化。参见P155中的资料:

一个酯酰CoA经脱氢、加水、再脱氢和硫解脱掉一个-CH2-CH2-,第一次生产乙酰CoA时,乙酰CoA上的第一碳、第二碳是原16碳软脂酸的第一碳、第二碳。水解后生成的酯酰CoA的第一碳是原脂酸的第三碳,一次这样反应下去,第十四位碳就在反应倒数第二步生成的乙酰CoA上(位于α碳位上)。

CH3C(=O)-SCoA中的α碳就是第十四位的。在回到TAC循环。P130页上的柠檬酸的第十四位碳已经标记;全部在顶端的COO-的碳原子中。

? 经β氧化后生成的乙酰CoA可以作为合成长链脂肪酸及胆固醇的原料。合成的长链脂肪酸及胆固醇的分子中含有14C。

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