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。