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11月1日 19:30-21:00 俞慶東
詳情11月1日 19:30-20:30 程 牧
詳情1.脂肪酸的活化-脂酰CoA的生成。
在ATP、CoASH、Mg2+存在下,脂酰CoA合成酶(acyl-CoAsynthetase)催化脂肪酸活化,生成脂酰CoA.
2.脂酰CoA進入線粒體
在線粒體內(nèi)膜兩側(cè)有肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(carnitine acyltransferase)Ⅰ和Ⅱ,該酶促進脂酰CoA將脂酰基轉(zhuǎn)移到肉毒堿生成脂酰肉毒堿。后者與載體結(jié)合進入線粒體內(nèi)側(cè),在內(nèi)側(cè)由肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅱ催化脂酰肉毒堿轉(zhuǎn)變?yōu)橹oA并釋放肉毒堿。
3.脂肪酸的β-氧化
在線粒體基質(zhì)中疏松結(jié)合的脂肪酸β-氧化多酶復(fù)合體的催化下,從酯?;摩?碳原子開始進行脫氫,加水,再脫氫及硫解等四步連續(xù)反應(yīng),脂?;鶖嗔焉?分子比原來少兩個碳原子的脂酰CoA和-分子乙酰CoA.
4.脂肪酸氧化的能量生成
體內(nèi)能量的重要來源之一是脂肪酸的氧化。以軟脂酸為例,進行7次β-氧化,生成7分子FADH2,7分子NADH+H+及8分子酰CoA.每分子FADH2通過呼吸鏈氧化產(chǎn)生2分子ATP,每分子ANDH+H+氧化產(chǎn)生3分子ATP,每分子乙酰CoA通過三羧酸循環(huán)氧化產(chǎn)生12分子ATP.因此一分子軟脂肪酸徹底氧化共生成(7×2)+(7×3)+(8×12)=131ATP.減去脂酸活化時耗去的2個高能磷酸鍵,相當(dāng)于2個,ATP凈生成129分子ATP或129×30.5=3935KJ/mol.軟脂酸在體外徹底氧化成CO2及H2O時的自由能為971KJ.故其能量利用率為:
3935/9791×100%=40%
5.脂肪酸的其他氧化方式
除β-氧化之外,機體還存在脂肪酸氧化的其他方式:①不飽和脂肪酸的氧化。不飽和脂肪酸也在線粒體中進行β-氧化,所不同的是飽和脂肪素β-氧化過程中產(chǎn)生的脂肪烯酰CoA是反式△2脂烯酰CoA,而天然不飽和脂肪酸中的雙鍵均為順式。因此,需經(jīng)線粒體特異的△3順→△2反脂烯酰CoA異構(gòu)酶的催化,將△3順式轉(zhuǎn)變?yōu)棣?氧化酶系所需的△2反式構(gòu)型,然后沿β-氧化途徑進行代謝。②過氧化酶體脂肪酸氧化,除線粒體外,過氧化酶體中亦存在脂肪酸β-氧化酶系,它能使極長鏈脂肪酸氧化成較短鏈脂肪酸,而對較短鏈脂肪酸無效;在脂肪酸氧化酶(FAD為輔基)催化下,脫下的氫不與呼吸鏈偶聯(lián)產(chǎn)生ATP而是生成H2O2,后者為過氧化氫酶分解;③丙酸的氧化,人體含有極少量奇數(shù)碳原子脂肪酸,β-氧化后除生成乙酰CoA外,最終生成丙酰CoA.另外,支鏈氨基酸氧化亦可產(chǎn)生丙酰CoA.丙酰CoA經(jīng)β-羧化及異構(gòu)酶的作用可轉(zhuǎn)變?yōu)殓牾oA,然后參加三羧酸循環(huán)而被氧化。
6.酮體的生成及利用
酮體是乙酰乙酸(acetoacetate),β-羥丁酸(β-hydroxybatyrate)及丙酮(acetone)三者的統(tǒng)稱。酮體是脂肪酸在肝分解氧化時特有的中間代謝物,因為只有肝具有合成酮體的酶系,但缺乏利用酮體的酶系。
酮體的利用,除肝外,肝外心、腎、腦及骨骼肌線粒體是較高活性的利用酶。其一是琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶,催化乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴R阴oA,其二是乙酰乙酰CoA硫解酶催化乙酰乙酰CoA生成乙酰CoA,后者即可進入三羧酸循環(huán)而被氧化供能。其三是乙酰乙酸硫激酶,此酶可直接活化乙酰乙酸生成乙酰乙酰CoA,后者在硫解酶的作用下硫解為2分子乙酰CoA.
另外,β-羥基丁酸在β-羥丁酸脫氫酶的催化下,脫氫生成乙酰乙酸,然后循上述途徑代謝。而丙酮不能按上述方式活化,除隨尿排出外,在血中酮體劇烈升高時,可從肺直接呼出,總之,肝是生成酮體的器官,但不能利用酮體,而肝外組織不能生成酮體,卻可利用酮體。
(三)脂肪酸的合成代謝
長鏈脂肪酸以乙酰CoA為原料在胞液內(nèi)由不同于β-氧化的脂肪酸合成酶及多功能酶等催化而完成。
1.脂肪酸合成酶系及反應(yīng)過程
在乙酸CoA羥化酶的作用下,乙酰CoA羧化成丙二酸單酰CoA.
ATP+HCO3-+乙酰CoA→丙二酰CoA+ADP+Pi
在多酶體系或多功能酶的作用下,乙酰CoA與丙乙酰開始重復(fù)加成過程,每次延長二個碳原子。十六碳軟酯酸的生成,需經(jīng)過連續(xù)的七步重復(fù)加成。
脂肪酸生物合成,從乙酰CoA合成丁酰-S-ACP為第一輪反應(yīng),七步反應(yīng)分別有七種酶催化。①乙酰CoA羧化酶;②乙?;?ACP轉(zhuǎn)移酶;③丙二酸單?;?ACP轉(zhuǎn)移酶;④3-酮?;?合成酶;⑤3-酮?;?ACP還原酶;⑥3-羧?;?ACP脫水酶;⑦3-烯?;?ACP還原酶。七種酶催化完成七步反應(yīng)最后生成丁酰-SACP.需指出的是在大腸桿菌中七種酶蛋白聚合在一起構(gòu)成多酶體系,而高等動物,這七種酶活性都在一條多肽鏈上,屬多功能酶。
脂肪酸生物合成的碳鏈延伸循環(huán)過程是每輪新生成的酰基-SACP再與丙二酸單酰-SACP縮合,經(jīng)還原、脫水和還原諸反應(yīng)延伸兩個碳原子,這樣每輪循環(huán),加上兩個碳原子。所以軟脂酸經(jīng)七次循環(huán)即生成。
2,不飽和脂肪酸的合成
人體所含的不飽和脂肪酸主要有軟油酸、油酸、亞油酸、亞麻酸及花生四烯酸等。前兩種可由人體自身合成,而后三種則必須從食物攝取,因為人體缺乏相應(yīng)的去飽和酶。
去飽和酶位于動物體內(nèi)組織內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,其催化脫氫過程已基本明了。此氧化脫氫過程有線粒體外電子傳遞系統(tǒng)參與。該系統(tǒng)在有機毒物氧化或苯環(huán)上加氧等機體解毒過程中,也有重要作用。例如去飽和酶能使硬脂酸(18:0)脫去2H成油酸(18:1,△9)。
3.脂肪酸合成的調(diào)節(jié)
脂肪酸合成主要受二方面的調(diào)節(jié):一是代謝物的調(diào)節(jié)作用。進食高脂肪食物以后或饑餓會使脂肪動員加強,肝細胞內(nèi)脂酰CoA增多,可別構(gòu)抑制乙酰CoA羧化酶,從而抑制體內(nèi)脂肪酸的合成;進食糖類使糖代謝加強。NADPH及乙酰CoA供應(yīng)增多,有利于脂肪酸的合成,同時糖代謝加強使細胞內(nèi)ATP增多,可抑制異檸檬酸脫氫酶,造成異檸檬酸及檸檬酸堆積,透出線粒體,可別構(gòu)激活乙酰CoA羧化酶,使脂肪酸合成增加,此外,大量進食糖類也能增加各種合成脂肪有關(guān)的酶活性從而使脂肪合成增強;二是激素的調(diào)節(jié)作用。胰島素是調(diào)節(jié)脂肪合成的主要激素,它能誘導(dǎo)乙酶羥化酶,脂肪酸合成酶乃至ATP-檸檬酸裂解酶等的合成,從而促進脂肪酸合成。胰島素還能促進脂肪酸合成磷脂酸。胰高血糖素,腎上腺素、生長素則與胰島素作用相反,通過抑制乙酰CoA羧化酶的活性,從而阻止脂肪酸的合成。
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