第28章 脂肪酸的分解代謝

28脂肪酸的分解代謝

及磷脂的分解Fattyacidsdegradationandphospholipidbreakdown內(nèi)容提要脂質(zhì)的消化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸的氧化其他脂肪酸的氧化酮體磷脂的分解代謝鞘脂的分解代謝甾醇的轉(zhuǎn)化

Fattyacidsisacentralenergysourceinanimals(especiallytheliver,heart,andrestingskeletalmuscle),manyprotistsandsomebacteria;theonlyenergysourceforhibernatinganimalsandmigratingbirds;notamajorenergysourceinplants.Sourcesforcellstoobtainfattyacids:diet;storedlipiddroplets;synthesizedfromtheexcesscarbohydratesandaminoacidsbysomespecialorgans.脂肪酸對機(jī)體有四大功能1.

脂肪酸是磷脂和糖脂的主要組成單元，這些分子又是細(xì)胞膜的組成成分。2.

脂肪酸以共價(jià)鍵與糖蛋白的蛋白質(zhì)部分相連接，經(jīng)過修飾的這個糖蛋白在脂肪酸殘基的引導(dǎo)下指向膜的靶標(biāo)位置。3.脂肪酸是燃料分子，以三酰甘油的形式儲存能量。4.脂肪酸的某些衍生物擔(dān)當(dāng)著激素及胞內(nèi)信使的作用。

Fattyacids●長鏈脂肪酸的氧化是動物、許多原生生物和一些細(xì)菌獲取能量的主要途徑?！裨谥舅嵫趸^程中，電子的轉(zhuǎn)移通過線粒體呼吸鏈，推動ATP合成，并產(chǎn)生乙?！狢oA(乙酰輔酶A)?！褚阴！狢oA經(jīng)過檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生二氧化碳，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能量儲存?！窦棺祫游镏?，乙?！狢oA在肝臟會轉(zhuǎn)化為酮體，這是一種可溶于水的燃料。●在高等植物中，脂肪酸氧化產(chǎn)物乙?！狢oA首先用作生物合成的前體，其次才用于燃料。Fattyacids三脂酰甘油(triacylglycerol)又稱為三酰甘油，或脂肪（中性脂肪）是脂肪酸的甘油三酯。按同等重量計(jì)算，脂肪酸的代謝能量實(shí)際高達(dá)糖原的6倍28.1脂質(zhì)的消化、吸收和傳送Digestion,Mobilization,andTransportofFats甘油(glycerol)脂肪酸軟脂酸(palmiticacid)Digestion,Mobilization,andTransportofFats脂肪分子1-軟脂酰-2，3-二油酸-甘油Digestion,Mobilization,andTransportofFats脂肪的消化發(fā)生在脂質(zhì)—水的界面處◆三脂酰甘油的消化是在脂質(zhì)—水的界面處發(fā)生的。◆膽汁鹽-乳化劑，它是由肝臟合成的，經(jīng)由膽囊進(jìn)入小腸。脂肪的消化吸收主要在小腸中進(jìn)行?！粑钢杏形钢久?，開始脂類的消化?！粜∧c內(nèi)有胰臟分泌的胰脂肪酶完成脂類的消化。Digestion,Mobilization,andTransportofFats膽汁鹽包括膽酸、甘氨膽酸和?；悄懰幔悄懝檀嫉难趸a(chǎn)物，有極性端和非極性端，形成微團(tuán)。作為載體把脂肪從小腸腔移送到上皮細(xì)胞----小腸對脂肪的吸收。Digestion,Mobilization,andTransportofFats28.1.3吸收乳糜微粒（血塵）（chylomicton），釋放入血液經(jīng)過淋巴系統(tǒng)進(jìn)入各組織。被釋放的游離脂肪酸進(jìn)入血流，并與清蛋白(albumin)結(jié)合。MolecularstructureofachylomicronDigestion,Mobilization,andTransportofFats

Theglycerolmoleculegeneratedcanbeconvertedtoglycolyticintermediateglyceraldehyde3-phosphatebythesuccessiveactionofglycerolkinase,glycerol3-phosphatedehydrogenase,andtriosephosphateisomerase.28.2脂肪酸的氧化28.2.1脂肪酸的活化發(fā)生于真核生物的線粒體基質(zhì)中。

脂酰輔酶A合酶(acylCoAsynthase)（又稱為脂肪酸硫激酶1），此酶存在于線粒體外膜。驅(qū)動力是產(chǎn)物焦磷酸(PPi)發(fā)生的高度放能的水解(exergonichydrolysis)。

28.2脂肪酸的氧化脂酰輔酶A合酶R—COO－＋ATP＋HS—CoAR—CO—S—CoA＋AMP＋PPi

無機(jī)焦磷酸酶2piFattyAcidsAreActivatedandTransportedintoMitochondriaFattyacidentryintomitochondriaviathreeenzymaticreactionsofcarnitine(肉堿)shuttle。28.2脂肪酸的氧化

Theoxidationoffatacid線粒體外膜線粒體內(nèi)膜

Theoxidationoffatacid

1.Knoop’sfinding---Earlylabelingexperiments(1904)provedthatfattyacidsaredegradedbysequentialremovaloftwo-carbonunits28.2.3β—Oxidation1904年，F(xiàn).Knoop的標(biāo)記實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前提：已知動物體內(nèi)不能降解苯環(huán)實(shí)驗(yàn)方案：用苯基標(biāo)記的飽和脂肪酸飼喂動物

馬尿酸苯乙尿酸2.The-OxidationofSaturatedFattyAcids

（1）-Oxidation

β—OxidationActivationβ—Oxidationacyl-CoAdehydrogenase

：β—Oxidationenoyl-CoAhydrataseβ—Oxidation-hydroxyacyl-CoAdehydrogenaseβ—Oxidationacyl-CoAacetyltransferaseβ—Oxidation若脂肪酸是硬脂酸（18碳飽和脂肪酸），經(jīng)β-氧化為乙?！狢oA，總反應(yīng)式為：？28.2.4脂肪酸氧化是高度的放能過程脂肪酸氧化的功能無疑是產(chǎn)生代謝能。β—氧化每一輪回產(chǎn)生1個NADH，1個FADH2和1個乙?！狢oA。乙?！狢oA進(jìn)入檸檬酸循環(huán)有生成FADH2及NADH，每一分子乙?！狢oA可產(chǎn)生10個ATP（過去的理論值為12個ATP）；每一分子NADH被氧化呼吸鏈氧化產(chǎn)生2.5個ATP（過去理論值為3個ATP）；每一分子FADH2氧化產(chǎn)生1.5個ATP（過去的理論值為兩個ATP）。試計(jì)算：1分子軟脂酸徹底氧化為CO2和H2O，能產(chǎn)生多少ATP?28.3不飽和脂肪酸的氧化OxidationofUnsaturatedFattyAcids28.3.1不飽和脂肪酸的氧化OxidationofUnsaturatedFattyAcids單不飽和脂肪酸:另需異構(gòu)酶在油?！狢oA的β—氧化的這一步中沒有使用脫氫酶。

Multiunsaturatedfattyacid還要有2，4—二烯?！狢oA還原酶。Long-chainodd-numberfattyacids28.3.2奇數(shù)碳原子脂肪酸的氧化CompleteOxidationofOdd-NumberFattyAcidsRequiresThreeExtraReactionsβ-oxidationseveralacetyl-CoApropionyl-CoAcitricacidcycledifferentpathwayinvolvingthreeenzymes+OxidationofOdd-NumberFattyAcids

大多數(shù)哺乳動物組織中奇數(shù)碳原子的脂肪酸是罕見的。但在反芻動物中較多。

丙酰—CoA經(jīng)酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化為琥珀?！狢oA,并進(jìn)入三羧酸循環(huán)。28.3.3α—或ω—氧化由于在C—3位上有一個甲基取代基，因此植烷酸不屬于β—氧化的第一步反應(yīng)的脂?！狢oA脫氫酶的底物。它降解的第一步是由另一個線粒體酶來實(shí)現(xiàn)的，即脂肪酸α—羥化酶。植烷酸(pristanicacid)可進(jìn)行正常的β—氧化。對于人類，如若缺欠α—氧化作用系統(tǒng)，即造成體內(nèi)植烷酸的積聚，會導(dǎo)致外周神經(jīng)炎類型的運(yùn)動失調(diào)及視網(wǎng)膜炎等癥狀。ω—C位的氧化較少見28.4.1乙?！狢oA的代謝結(jié)局1進(jìn)入檸檬酸循環(huán)；2作為類固醇的前體，生成膽固醇；3脂肪酸合成的前體；4轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸，D—β—羥丁酸和丙酮，這三個化合物統(tǒng)稱為酮體(ketonebody)。28.4酮體KetoneBodiesKetoneBodiesTheketonebodies(acetone,acetoacetate,and

D-hydroxybutyrate)areformedintheliver.Thelattertwocompoundsserveasfuelmoleculesinextrahepatictissues,throughoxidationtoacetyl-CoAandentryintothecitricacidcycle.28.4.2肝臟中酮體的形成KetoneBodiesareFormedintheLiverUnderfasting（禁食的）ordiabetic（糖尿病的）conditions,oxaloacetateconcentrationinhepatocytewillbelow:therateofglycolysisislowandoxaloacetateissiphoned（虹吸）offintogluconeogenesis.Theacetyl-CoAgeneratedfromactivefattyacidoxidationcannotbeoxidizedviathecitricacidcycleandwillbeconvertedtotheketonebodiesinmitochondriaforexporttoothertissues.FormationofKetoneBodiesfromacetyl-CoAin

inLiverFormationofKetoneBodiesfromacetyl-CoAin

inLiverFormationofKetoneBodiesfromacetyl-CoAin

inLiverFormationofKetoneBodiesfromacetyl-CoAin

inLiverβ-羥丁酸的生成FormationofKetoneBodiesfromacetyl-CoAin

inLiver酮體中丙酮的生成量非常小，生成后即被吸收。乙酰乙酸和D—β—羥丁酸則經(jīng)血流進(jìn)入肝外組織，在那里被氧化，經(jīng)檸檬酸循環(huán)提供更多能量給那些組織使用，例如骨，心肌和腎皮質(zhì)。腦組織只用葡萄糖作為燃料，但當(dāng)饑餓時(shí)，葡萄糖供給不足，它可以接受使用乙酰乙酸和D—β—羥丁酸

KetoneBodiesareFormedintheLiver28.5磷脂的代謝Phospholipidsmetabolism28.5.1膜結(jié)構(gòu)脂類——磷脂和糖脂生物膜的重要特征是其脂雙層。磷脂是構(gòu)成脂雙層的主要成分。磷脂具有兩親性質(zhì)—具有疏水端和親水端.

28.5.2磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物磷酸甘油的一般結(jié)構(gòu)28.5.3磷脂的分解PhospholipidsbreakdownPhospholipidsmetabolism磷脂酶(phospholipase)

Phospholipidsbreakdown磷脂水解后，最后的產(chǎn)物脂肪酸進(jìn)入β-氧化途徑，甘油和磷酸則進(jìn)入糖代謝。

Phospholipidsbreakdown28.6鞘脂類的代謝Sphingolipidsmetabolim鞘脂類中一個脂肪酸分子與鞘氨醇等堿（胺）形成酰胺，稱為N—脂酰鞘氨醇，或稱神經(jīng)酰胺(ceramide).還可以進(jìn)一步在它的一級羥基部位修飾為最終的鞘脂結(jié)構(gòu)。鞘磷脂鞘糖脂SphingolipidsmetabolismSphingolipidsmetabolism28.6.1鞘磷脂Sphingomyelin

鞘磷脂是所有動物細(xì)胞的組成分。他在包裹著神經(jīng)細(xì)胞突的髓鞘中含量特別豐富，并由此而得名，它構(gòu)成的多層膜的結(jié)構(gòu)對神經(jīng)纖維起保護(hù)和絕緣作用。SphingolipidsmetabolismThestructureofSphingomyelin28.6.2鞘糖脂Sphingoglycolipids腦苷脂(cerebroside)是最簡單的鞘糖脂它由神經(jīng)酰胺（ceramide）與一個單一的糖殘基結(jié)合而成。半乳糖腦苷脂是神經(jīng)細(xì)胞膜中含量最多的組成成