2017臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)復(fù)習(xí)筆記第六章

更新時間：2017-04-07 13:51:54 來源：環(huán)球網(wǎng)校

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　　第六章脂類代謝

　　脂類(lipids)是脂肪(甘油三酯)和類脂的統(tǒng)稱。它們在結(jié)構(gòu)上有很大差別，共同特點(diǎn)是不溶于水，而溶于氯仿、乙醚、苯等非極性有機(jī)溶劑。用這類溶劑可將脂類物質(zhì)從細(xì)胞和組織中萃取出來。脂類是生物體的重要組成成分，按生物學(xué)功能可將其分為貯存脂質(zhì)(storage lipid)、結(jié)構(gòu)脂質(zhì)(structural lipid)和活性脂質(zhì)(active lipid)。貯脂主要是脂肪，結(jié)構(gòu)脂質(zhì)和活性脂質(zhì)都屬于類脂。脂肪是生物體貯存的重要能源物質(zhì)，1g脂肪徹底氧化可產(chǎn)生約39KJ的熱量,是相同重量糖或蛋白質(zhì)氧化所產(chǎn)熱量的2.3倍。結(jié)構(gòu)脂質(zhì)主要是磷脂,它是生物膜的骨架成分?；钚灾|(zhì)在生物體內(nèi)具有重要的生理活性，如類固醇激素有重要的代謝調(diào)節(jié)作用;糖脂是細(xì)胞識別的物質(zhì)基礎(chǔ)之一;一些磷脂在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中能夠產(chǎn)生第二信使等。由此可見，生物體內(nèi)的脂類在新陳代謝、信息傳遞及代謝調(diào)控等生命活動中具有重要作用。

　　第一節(jié) 生物體內(nèi)的脂質(zhì)

　　一、脂類的組成和分類

　　脂類主要由碳、氫、氧三種元素組成，某些脂類化合物還含有少量氮、磷和硫。大多數(shù)脂類化合物是由脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物，其中的脂肪酸多為長鏈一元羧酸，其中的醇則包括甘油、鞘氨醇、固醇和高級一元醇。生物體內(nèi)的脂類據(jù)其化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)通常分為單純脂類、結(jié)合脂類、衍生脂類。

　　(一) 脂肪酸(fatty acid，F(xiàn)A)

　　脂肪酸是脂類化合物的主要組成成分，一般由一條長的線性烴鏈(疏水尾)和一個末端羧基(親水頭)組成。天然脂肪酸骨架的碳原子數(shù)多為偶數(shù)，通常為C4～C36。動植物中分布最廣泛的脂肪酸是硬脂酸、軟脂酸和油酸。奇數(shù)碳原子的脂肪酸主要存在于海洋生物中，陸地生物中含量極少。脂肪酸根據(jù)其烴鏈內(nèi)是否含有雙鍵可分為飽和與不飽和兩類。鏈內(nèi)不含雙鍵的為飽和脂肪酸，含一個雙鍵的為單不飽和脂肪酸，含兩個或兩個以上雙鍵的為多不飽和脂肪酸(PUFA)。不同脂肪酸之間的主要區(qū)別在于烴鏈的長度、雙鍵的數(shù)目

　　和位置。

　　不飽和脂肪酸(unsaturated FA)因其存在雙鍵，不象飽和脂肪酸中每個單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)而整齊有序，往往存在扭曲的空間結(jié)構(gòu)(圖8—1)，只要用較少的熱量就可擾亂它不太有序的結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)較低。生活在低溫環(huán)境中的動物不飽和脂肪酸的含量高于飽和脂肪酸，反映了生物對環(huán)境的適應(yīng)。

　　脂肪酸常用簡寫方法表示。一般是先寫碳原子數(shù)目，再寫雙鍵數(shù)目，中間以冒號分開，最后表明雙鍵的位置。如硬脂酸寫成18：0;亞油酸寫成18：2(9，12)或18：2Δ9，12，表示亞油酸為18個碳原子、且在第9～10、12～13碳原子之間各有一個雙鍵(此處碳原子序號從羧基端向甲基端依次為1、2……)。

　　人和動物不能合成自身正常代謝所需要亞油酸和α-亞麻酸(18：3△9，12，15)，必須從食物中攝取，這兩種脂肪酸稱為必需脂肪酸(essential fatty acid)。植物能夠合成這兩種脂肪酸。植物界特別是高等植物中不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸豐富，植物中還存在含三鍵、羥基、酮基、環(huán)氧基等的脂肪酸。

　　從營養(yǎng)學(xué)角度看，不飽和脂肪酸可分為ω(omeage)-6系列和ω-3系列。ω-6系列指不飽和脂肪酸中第一個雙鍵的位置距甲基端6個碳原子，ω-3系列指不飽和脂肪酸中第一個雙鍵的位置距甲基端3個碳原子。亞油酸是ω-6系列的原始成員，由它可在人和哺乳動物體內(nèi)合成γ-亞麻酸(18：3△6，9，12)和花生四烯酸(20：4△5，8，11，14)。α-亞麻酸是ω-3系列的原始成員，由它可合成二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。在人和哺乳動物體內(nèi)ω-6系列和ω-3系列PUFA不能相互轉(zhuǎn)化。研究表明，人體許多組織含有ω-3系列不飽和脂肪酸，DHA在視網(wǎng)膜和大腦皮層中含量豐富。大腦中約一半DHA是在出生前積累的，因此必需脂肪酸營養(yǎng)在懷孕期間十分重要。

　　(二)單純脂類(simple lipids)

　　單純脂是由脂肪酸與甘油或高級一元醇結(jié)合形成的酯。據(jù)醇基不同，可將其分為脂酰甘油和蠟。

　　1 脂酰甘油(acyl glycerol)

　　脂酰甘油是由脂肪酸和甘油(glycerol)形成的酯。根據(jù)所結(jié)合的脂肪酸分子數(shù)目不同，脂酰甘油分為單(脂)酰甘油(MG)、二(脂)酰甘油(DG)、和三(脂)酰甘油(TG)。三酰甘油(triacylglycerol)又稱甘油三酯(triglycerides)，即通常所說的脂肪或中性脂，在生物體內(nèi)含量最豐富。

　　甘油三酯中R1、R2、R3相同時稱為簡單甘油三酯，不同時稱為混合甘油三酯。一般說來R2多為不飽和脂肪酸。植物的甘油三酯中不飽和脂肪酸較多，在室溫下為液態(tài)，稱為油(oils);動物的甘油三酯中飽和脂肪酸較多，在室溫下為固態(tài)，稱為脂(fat)。因此，甘油三酯又統(tǒng)稱為油脂。大多數(shù)天然油脂都是簡單甘油三酯和混合甘油三酯的混和物。單酰甘油和二酰甘油是脂質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物，在生物體內(nèi)含量不高。單硬酯酰甘油因其分子中有游離羥基，在水中有形成分散態(tài)的傾向，在食品工業(yè)中常被用作乳化劑。

　　2 蠟(wax)

　　蠟是長鏈脂肪酸(14～36個C)與長鏈一元醇(16～30C)或固醇形成的酯。蠟主要存在于毛發(fā)、皮膚、葉子、果實(shí)及昆蟲外骨骼等的表面，起保護(hù)作用。蠟還是海洋浮游生物中主要的貯能物質(zhì)。天然蠟一般是多種蠟酯的混合物，白蠟主要成分是二十六醇的二十六酸酯及二十八酸酯，是涂料、潤滑劑等化工產(chǎn)品的原料;蜂蠟的主要成分為三十醇的軟脂酸酯，是制造高級化妝品的原料。

　　(三)結(jié)合脂類(complex lipids)

　　結(jié)合脂類是分子組成中除了脂肪酸與醇所組成的酯外，還含有非脂成分的脂質(zhì)。據(jù)非脂成分的不同分為磷脂(phospholipids)和糖脂(glycolipids)。

　　1.磷脂

　　磷脂分子中除了脂肪酸和醇外，還含有磷酸和其它含氮化合物。根據(jù)磷脂中醇的不同，可分為甘油磷脂(glycerophospholipids)和鞘氨醇磷脂(sphingophospholipids)。

　　(1)甘油磷脂甘油磷脂分子中都含有甘油、脂肪酸和磷酸，三者結(jié)合成磷脂酸。磷脂酸通過磷酸基與氨基醇(膽堿、乙醇胺等)或肌醇等相連形成的酯即為甘油磷脂，也稱磷酸甘油酯。它們種類很多，是生物膜骨架成分。根據(jù)磷酸基所連接基團(tuán)的不同，甘油磷脂可分為磷脂酰膽堿(卵磷脂,PC)、磷脂酰乙醇胺(腦磷脂,PE)、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、二磷脂酰甘油(心磷脂)及磷脂酰肌醇等，每一類磷脂又因其脂肪酸不同而有若干種。卵磷脂和腦磷脂是細(xì)胞中含量最豐富的磷脂，卵黃中卵磷脂的含量可達(dá)8%-10%。卵磷脂具有抗脂肪肝的作用。

　　(2)鞘磷脂

　　含鞘氨醇(sphingosine)或二氫鞘氨醇的脂類稱鞘脂(sphingolipids)。鞘氨醇是帶有脂肪族長鏈的氨基二元醇，具有疏水的脂肪烴尾和兩個羥基、一個氨基組成的極性頭。

　　鞘氨醇的氨基以酰胺鍵與長鏈脂肪酸(18C-26C)的羧基連接形成的化合物稱為神經(jīng)酰胺。神經(jīng)酰胺的羥基以酯鍵與磷酸膽堿或磷酸乙醇胺相連構(gòu)成的化合物即為鞘磷脂。人體內(nèi)含量最多的鞘磷脂是神經(jīng)酰胺與磷酸膽堿相連構(gòu)成的神經(jīng)鞘磷脂。

　　神經(jīng)鞘磷脂是構(gòu)成生物膜的重要磷脂，常與卵磷脂并存于細(xì)胞膜外側(cè)，神經(jīng)髓鞘中含有較多的神經(jīng)鞘磷脂。鞘磷脂也存在于高等植物的種子和酵母細(xì)胞中。

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2017年臨床助理醫(yī)師資格大綱—生物化學(xué)

臨床助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年高頻考點(diǎn)匯總

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臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年重要知識點(diǎn)歸納

　　2.糖脂

　　糖脂是脂質(zhì)以糖苷鍵與糖分子的半縮醛羥基相連而成的結(jié)合脂質(zhì)。據(jù)脂質(zhì)的不同，糖脂可分為鞘糖脂、甘油糖脂和由固醇衍生的糖脂。鞘糖脂、甘油糖脂廣泛存在于生物膜中。

　　(1)鞘糖脂鞘糖脂(glycosphingolipid)是神經(jīng)酰胺的C1位羥基糖基化形成的，首先發(fā)現(xiàn)的鞘糖脂是從人腦中獲得的半乳糖基神經(jīng)酰胺，即腦苷脂(cerebroside)。

　　鞘糖脂和鞘磷脂都是神經(jīng)酰胺的衍生物，同屬鞘脂類。鞘糖脂主要分布于動物細(xì)胞中，其疏水尾部伸入脂雙層，極性糖基露在細(xì)胞表面，與組織器官專一性和細(xì)胞識別等有關(guān)，故在膜中的含量雖少，卻有重要功能。

　　鞘糖脂中的單糖成分主要是D-葡萄糖、D-半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰半乳糖胺、巖藻糖和唾液酸。根據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基，鞘糖脂可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。其糖基不含唾液酸或硫酸基的為中性鞘糖脂，如腦苷脂;反之為酸性鞘糖脂，如硫苷脂和神經(jīng)節(jié)苷脂。

　　(2)甘油糖脂甘油糖脂(glyceroglycolipids)也稱糖基甘油酯(glycoglycerides)，它由糖基以糖苷鍵與二酰甘油C3上的羥基相連而成。甘油糖脂中的糖可以是單半乳糖、二半乳糖、三半乳糖，分別與甘油二酯形成單半乳糖甘油二酯、雙半乳糖甘油二酯、三半乳糖甘油二酯，在植物中還分離出了結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的甘油糖脂。甘油糖脂在動植物和微生物中都有存在，植物的葉綠體膜和微生物的質(zhì)膜中甘油糖脂的含量尤為豐富。

　　(四).衍生脂類(derived lipid)

　　衍生脂類不含脂肪酸，不能進(jìn)行皂化，亦稱非皂化脂類。主要包括萜類和固醇類化合物。

　　1. 萜類

　　萜類(terpenoids)是種類繁多的一大類化合物，它們的分子一般都含有若干個異戊二烯單位(isoprene unit，)，故可看成是異戊二烯的衍生物。萜類物質(zhì)是植物產(chǎn)生的揮發(fā)油的主要成份，如薄荷醇、樟腦等。類胡蘿卜素、葉綠醇(葉綠素的組成成分)、維生素A、E、K等也屬于萜類。此外，昆蟲的保幼激素、植物激素如赤霉素和脫落酸也是萜類物質(zhì)。

　　2. 固醇類

　　固醇(steroid)又稱甾醇，其基本結(jié)構(gòu)是由3個六元環(huán)和1個五元環(huán)并合而成的環(huán)戊烷多氫菲，固醇類物質(zhì)(類固醇)是環(huán)戊烷多氫菲的羥基衍生物，大多在3位有一個羥基，在10位和13位各有一個甲基，在17位上帶有8—10個碳的烷烴鏈。

　　類固醇主要存在于真核細(xì)胞內(nèi)，既可以游離的醇式存在，也可以其羥基與脂肪酸結(jié)合成酯而以酯型存在。植物固醇主要有谷固醇、麥固醇等，酵母中含有大量麥角固醇，膽固醇在動物組織中含量豐富。

　　膽固醇分子的一端有一極性頭部基團(tuán)羥基，另一端有疏水的烴鏈和固醇的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與磷脂一樣屬于兩性分子，它是動物細(xì)胞膜系統(tǒng)的重要組分，質(zhì)膜中含量高于亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)膜中含量，與膜的流動性密切相關(guān)。膜結(jié)構(gòu)中的膽固醇均為游離膽固醇，細(xì)胞中存在的多是膽固醇酯。血漿脂蛋白中的膽固醇與動脈硬化和心腦血管病有關(guān)。膽固醇可在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化成膽汁酸、維生素D和某些重要激素，如性激素、腎上腺皮質(zhì)激素。膽汁酸是人和動物體內(nèi)膽固醇代謝的主要產(chǎn)物，它在肝臟中生成后儲存于膽囊中。膽汁酸作為膽汁的主要成分，具有良好的乳化作用，它能降低水與油脂的表面張力，使腸腔內(nèi)的油脂乳化成微粒，增加油脂與消化液中脂肪酶的接觸面，利于油脂吸收。因此，肝膽疾病患者容易出現(xiàn)脂類消化吸收障礙和脂溶性維生素缺乏癥。

　　二、脂類的生理功能

　　1. 脂類是生物體能量的主要儲存形式

　　生物主要以油脂作為能量的儲存形式，大多數(shù)真核生物中甘油三酯以微小油滴的形式存在于含水的胞液中。植物的種子中貯存有大量脂肪，油料作物種子中脂肪的分解在種子萌發(fā)初期既可供能也可提供物質(zhì)合成所需的碳骨架。動物在脂肪組織中儲備脂肪，當(dāng)攝入的糖和脂類等能源物質(zhì)超過機(jī)體需要時，就轉(zhuǎn)變?yōu)橹举A存;而當(dāng)攝入的能源物質(zhì)不能滿足生理活動需要時，則動用貯存的脂肪供能。故動物體內(nèi)貯脂的含量常隨營養(yǎng)供應(yīng)情況而發(fā)生變動。冬眠動物在冬眠前必須積累大量脂肪作為越冬的能量儲備。海洋浮游生物主要以蠟作為能量的儲備形式。生物體以脂質(zhì)作為貯能物質(zhì)可極大地提高能量儲存效率，因?yàn)閱挝毁|(zhì)量的脂質(zhì)氧化分解釋放的能量是糖的兩倍以上，而占用的體積僅為糖的四分之一。脂質(zhì)疏水，貯存脂質(zhì)不必像貯存糖類那樣夾帶結(jié)合水。糖類雖溶于水，易于分解利用，能快速提供代謝所需能量，但不適于作為能量貯存的載體。

　　2. 脂類能夠形成生物體的保護(hù)層

　　在動物尤其是兩級地區(qū)動物(如企鵝、海豹等)的皮下，都存在著皮下脂肪組織，這些脂肪不僅是能量的來源，更是抗低溫的隔熱層。人和動物內(nèi)臟周圍的脂肪組織如腸系膜等有固定內(nèi)臟器官和緩沖外部沖擊的作用。動物的皮脂腺能分泌油脂和蠟以保護(hù)皮膚、毛發(fā)，使之柔韌、潤滑，鳥類特別是水禽的尾羽腺分泌蠟使羽毛能夠防水，這是因?yàn)橄灳哂谐馑透叱矶鹊男再|(zhì)。植物的種子和果實(shí)表面有一層穩(wěn)定、透氣但不透水的蠟保護(hù)層，起著防止寄生物侵襲和水分蒸發(fā)、保持溫度等作用，這種蠟保護(hù)層也存在于冬青等某些植物葉片的表面。

　　3. 脂類是構(gòu)成生物膜的基本成分

　　磷脂構(gòu)成的脂質(zhì)雙層是生物膜的骨架，脂雙層的構(gòu)成成分中還有固醇和糖脂。鞘脂和膽固醇還是神經(jīng)髓鞘的重要成分，有絕緣作用，對神經(jīng)興奮的定向傳導(dǎo)有重要意義。脂雙層的表面是親水的，內(nèi)部是烴鏈構(gòu)成的疏水區(qū)。脂雙層有屏障作用，膜兩側(cè)的親水性物質(zhì)不能自由通過，這對維持細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)和功能有重要作用。

　　4. 脂類是生物細(xì)胞內(nèi)重要的生理活性物質(zhì)

　　生物體內(nèi)含有很多具有重要生物活性的脂類物質(zhì)，如膽固醇在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化生成的性激素、腎上腺皮質(zhì)激素、維生素D3，萜類化合物中的脂溶性維生素A、維生素E、維生素K和類胡蘿卜素等光合色素。真核細(xì)胞膜中的磷脂酰肌醇及其磷酸化衍生物磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)在細(xì)胞信息傳遞過程中起重要作用，PIP2的水解產(chǎn)物1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DG)是細(xì)胞內(nèi)第二信使，它們和Ca2+一起形成了一條非核苷酸類信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。有的活性脂質(zhì)是酶的輔基，如凝血酶原激酶(凝血酶原激活劑)的輔基中含有腦磷脂;有的活性脂質(zhì)可作為電子傳遞體，如呼吸鏈中的泛醌;有的活性脂質(zhì)可作為糖基的載體，如糖蛋白合成中的多萜醇磷酸。糖基載體有很長的烴鏈，能與膜脂發(fā)生強(qiáng)疏水相互作用，使所攜帶的糖基錨定在膜上并參與糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

　　5. 其它功能

　　動物飼料中的脂類可協(xié)助脂溶性維生素的吸收，維生素A、D 、E 、K 和胡蘿卜素可溶于飼料的脂質(zhì)中，并隨同脂肪一起吸收。因此，飼料中脂類缺乏或吸收障礙時，往往發(fā)生脂溶性維生素不足或缺乏?；ㄉ南┧崾呛铣汕傲邢偎氐脑?，前列腺素具有廣泛的生理功能。動物飼料中的脂類還可供給必需脂肪酸亞油酸和α-亞麻油酸。因?yàn)榉雌c動物瘤胃中的微生物能合成必需脂肪酸，故不必由飼料專門供給。必需脂肪酸是合成磷脂的重要原料，有降血脂、防止動脈硬化和血栓形成、抗脂肪肝等作用，亞油酸在臨床上治療心血管系統(tǒng)疾病有很好的效果。植物油比動物油所含的必需脂肪酸多，營養(yǎng)價值較高。

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　　第二節(jié) 脂肪的分解代謝與轉(zhuǎn)化

　　一.脂肪的水解

　　催化脂肪水解的酶稱為脂肪酶(lipase)。細(xì)胞中的脂肪酶有三種：三酰甘油脂肪酶、二酰甘油脂肪酶、單酰甘油脂肪酶。脂肪的水解產(chǎn)物是脂肪酸和甘油。

　　植物的脂肪酶主要存在于脂體、油體及乙醛酸循環(huán)體中，油料種子萌發(fā)時，脂肪酶活性急劇上升，貯藏于種子中的脂肪迅速水解，用于生長。能利用脂肪的微生物也具有脂肪酶。脂肪酶在工業(yè)上用于毛皮軟化和絹紡脫脂等。

　　動物消化道中有脂肪酶，可水解食物中的脂肪。脂肪組織中的脂肪酶催化貯脂水解，產(chǎn)生的甘油和脂肪酸被釋放到血液中以供其它組織利用，這個過程稱為脂肪的動員。脂肪動員中甘油三酯脂肪酶(簡稱脂肪酶)是關(guān)鍵酶，因其活性受激素調(diào)節(jié)，又稱為激素敏感性脂肪酶( hormone-sensitive triglyceride lipase,HSL)。在某些生理或病理?xiàng)l件下(饑餓、興奮、應(yīng)激、糖尿病)，腎上腺素和胰高血糖素分泌增加，它們與脂肪細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，通過依賴cAMP的蛋白激酶途徑使HSL磷酸化而被激活，促進(jìn)脂肪水解。

　　腎上腺素、胰高血糖素、腎上腺皮質(zhì)激素等可加速脂解作用，稱為脂解激素;胰島素、前列腺素E1作用相反，具有抗脂解作用，稱為抗脂解激素。正常情況下，通過兩類激素的綜合作用調(diào)控脂解速度，使之達(dá)到動態(tài)平衡。饑餓時，血糖降低使胰高血糖素分泌增加，脂解加速，動員貯脂分解供能。糖尿病患者體重減輕的情況較為普遍，原因之一就是病人體內(nèi)胰島素水平下降或胰島素抵抗使抗脂解作用減弱，脂解加快，導(dǎo)致貯脂減少。

　　脂肪動員產(chǎn)生的甘油是水溶性的，可直接在血液中運(yùn)輸;脂肪酸穿過脂肪細(xì)胞膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)入血液后，需與血漿中的清蛋白(albumin)結(jié)合，形成可溶性脂肪酸-清蛋白復(fù)合體在血液中運(yùn)輸。脂肪酸-清蛋白復(fù)合體隨血液到達(dá)其它組織后，脂溶性的脂肪酸能通過擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，擴(kuò)散速度隨其在血液中濃度的升高而加快。

　　二.甘油的代謝

　　甘油在甘油激酶催化下磷酸化生成3-磷酸甘油，再經(jīng)磷酸甘油脫氫酶(其輔酶為NAD+)催化，轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫u丙酮。

　　磷酸二羥丙酮是磷酸丙糖，既可沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變?yōu)樘?也可經(jīng)糖酵解變?yōu)楸岫M(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化供能，生成CO2和H2O。

　　值得注意的是，動物脂肪細(xì)胞中缺乏甘油激酶，脂肪水解產(chǎn)生的甘油不能被脂肪細(xì)胞本身利用。

　　三.脂肪酸的分解與轉(zhuǎn)化

　　脂肪酸的分解有β-氧化、α-氧化、ω-氧化等幾條不同途徑，其中以β-氧化最為主要和普遍。β-氧化的主要產(chǎn)物是乙酰CoA、NADH+H+和FADH2。乙酰CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化為CO2和H2O;在油料植物種子萌發(fā)時可進(jìn)入乙醛酸循環(huán)生成琥珀酸，使脂肪酸向碳水化合物轉(zhuǎn)化;在動物肝臟中可生成乙酰乙酰CoA，再轉(zhuǎn)化為酮體。

　　(一) 脂肪酸的β-氧化途徑

　　1. Knoop實(shí)驗(yàn)

　　1904年，F(xiàn).Knoop用苯環(huán)標(biāo)記脂肪酸的ω碳原子(烴基末端碳原子)，追蹤其在動物體內(nèi)的轉(zhuǎn)變過程。已知動物體缺乏降解苯環(huán)的能力，標(biāo)記脂肪酸的代謝產(chǎn)物均帶有苯環(huán)。Knoop用五種碳鏈長短不同的苯脂酸(苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸、苯丁酸及苯戊酸)飼喂犬，然后分析尿中帶苯環(huán)的排泄物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼喂奇數(shù)碳原子的苯脂酸，排出馬尿酸;飼喂偶數(shù)碳原子的苯脂酸，則排出苯乙尿酸。實(shí)驗(yàn)說明，奇數(shù)碳原子和偶數(shù)碳原子的苯脂酸經(jīng)分解代謝分別生成了苯甲酸和苯乙酸，與碳鏈長短無關(guān);苯甲酸和苯乙酸在肝臟中與甘氨酸結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄暂^強(qiáng)的馬尿酸和苯乙尿酸，便于從尿中排出(表8-1)。

　　這是同位素示蹤技術(shù)建立前頗具創(chuàng)造性的實(shí)驗(yàn)之一，Knoop據(jù)此提出了脂肪酸的β-氧化學(xué)說。認(rèn)為脂肪酸的氧化發(fā)生在β-位碳原子上，每次分解出一個二碳單位。脂代謝有關(guān)酶的分離純化及同位素示蹤技術(shù)證實(shí)并進(jìn)一步闡明了β-氧化學(xué)說。β-氧化作用是在一系列酶的作用下，脂肪酸的Cβ被氧化形成酮基后，在Cα和Cβ之間發(fā)生斷裂生成乙酰CoA和較原來少2個碳原子的脂酰CoA的過程。偶數(shù)碳原子的飽和脂肪酸經(jīng)過若干次β-氧化作用被分解成多個乙酰CoA。β-氧化作用主要在線粒體內(nèi)進(jìn)行，也可以在植物的乙醛酸體中進(jìn)行。

　　2. 脂肪酸的β-氧化過程

　　(1)脂肪酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)

　　① 脂肪酸的活化—脂酰CoA的生成脂肪酸進(jìn)行β-氧化之前必須活化，反應(yīng)由脂酰CoA合成酶催化。脂酰CoA合成酶有兩種:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂酰CoA合成酶，也稱硫激酶(thiokinase),活化12個碳原子以上的脂肪酸;線粒體脂酰CoA合成酶，活化4—10個碳原子的脂肪酸。

　　反應(yīng)生成的焦磷酸(PPi)立即被焦磷酸酶水解，阻止反應(yīng)逆向進(jìn)行。整個反應(yīng)消耗了1個分子ATP的兩個高能鍵，生成的脂酰CoA帶有高能硫酯鍵，且水溶性增加，提高了脂肪酸的代謝活性。

　　另外，胞漿中生成的長鏈脂酰CoA能抑制己糖激酶活性，因此饑餓等情況下脂解加快，進(jìn)入細(xì)胞的脂肪酸增多使長鏈脂酰CoA濃度升高，可抑制糖的分解以節(jié)約糖，這對于維持血糖恒定有重要意義。

　?、?脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪酸的β-氧化通常在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。中、短碳鏈脂肪酸(10個碳原子以下)可直接穿過線粒體內(nèi)膜;長鏈脂肪酸則需活化為脂酰CoA后依靠肉堿(即肉毒堿，carnitine)攜帶,以脂酰肉堿的形式跨越內(nèi)膜進(jìn)入線粒體基質(zhì)。

　　肉堿即L-β-羥基 -γ-三甲基銨基丁酸，是由賴氨酸衍生而來的一種兼性化合物，廣泛分布于動植物體內(nèi)。它在線粒體膜外側(cè)與脂酰CoA結(jié)合生成脂酰肉堿，催化該反應(yīng)的酶為肉堿脂酰基轉(zhuǎn)移酶Ⅰ。脂酰肉堿通過內(nèi)膜上的的肉堿載體蛋白進(jìn)入線粒體基質(zhì)，再在內(nèi)膜上的肉堿脂?；D(zhuǎn)移酶Ⅱ催化下使脂酰肉堿的脂酰基與線粒體基質(zhì)中的輔酶A結(jié)合，重新產(chǎn)生脂酰輔酶A，釋放肉堿。肉堿則經(jīng)移位酶協(xié)助回到細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行下一輪轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　脂酰CoA從線粒體外到線粒體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程是脂肪酸β-氧化的限速步驟，肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ是限速酶，并且決定脂肪酸是進(jìn)入脂質(zhì)合成途徑還是走向氧化分解。動物飽食后糖供應(yīng)充足，脂肪酸合成的關(guān)鍵酶— 乙酰CoA羧化酶活性增強(qiáng)，使丙二酸單酰CoA增加，它抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ的活性，脂肪酸的氧化分解減慢。糖分解代謝障礙時(如動物處于饑餓、高脂低糖膳食、糖尿病狀態(tài))，乙酰CoA羧化酶活性減弱，丙二酸單酰CoA減少，肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ的抑制解除，使脂肪酸的分解供能加快。這種調(diào)節(jié)方式的意義有兩個方面，一是在脂肪酸合成加快時抑制其分解，避免了因兩個過程同時發(fā)生導(dǎo)致的耗能性無效循環(huán);二是在糖供應(yīng)充足時抑制脂肪酸分解，使細(xì)胞脂肪酸合成進(jìn)而脂肪合成加快，把糖轉(zhuǎn)變?yōu)橹举A存能量。

　　植物乙醛酸體中進(jìn)行的β-氧化不需要脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　(2)飽和脂肪酸β-氧化的反應(yīng)歷程

　　脂酰CoA進(jìn)入線粒體基質(zhì)后，經(jīng)過多輪β-氧化逐步分解為乙酰CoA。每輪β-氧化包括脫氫、水化、脫氫、硫解四步反應(yīng)。

　?、?脫氫

　　在脂酰CoA 脫氫酶催化下，使脂酰CoA的α-和β-碳原子脫去一對氫，生成α,β-反烯脂酰CoA，輔酶為FAD：

　?、?水化

　　烯脂酰CoA水化酶催化α，β-反烯脂CoA加水,生成L(+)-β-羥脂酰CoA ：

　?、?脫氫

　　β-羥脂酰CoA脫氫酶催化L(+)-β-羥脂酰CoA的β-碳原子脫去一對氫，生成β-酮脂酰CoA,輔酶為NAD+：

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2017年臨床助理醫(yī)師資格大綱—生物化學(xué)

臨床助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年高頻考點(diǎn)匯總

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臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年重要知識點(diǎn)歸納

　?、?硫解

　　在β-酮脂酰CoA硫解酶(簡稱硫解酶)催化下，β-酮脂酰CoA被一分子輔酶A硫解，在Cα和Cβ之間斷裂生成乙酰CoA和較原來少2個碳原子的脂酰CoA：

　　此步反應(yīng)是高度放能反應(yīng)(ΔG0′≈-28Kj/mol),促使整個β-氧化向裂解方向進(jìn)行。

　　生成的脂酰CoA重復(fù)上述過程，每循環(huán)一次即生成一分子乙酰CoA和比原來少2個碳原子的脂酰CoA，如此重復(fù)進(jìn)行，偶數(shù)碳原子飽和脂肪酸完全被降解為乙酰CoA。

　　軟脂肪酸的β-氧化需經(jīng)活化、轉(zhuǎn)運(yùn)和7輪循環(huán)反應(yīng)，其總反應(yīng)式為：

　　3. 脂肪酸β-氧化及徹底氧化產(chǎn)生的能量

　　脂肪酸經(jīng)β-氧化產(chǎn)生的NADH+H+ 和FADH2進(jìn)入電子傳遞鏈被氧化;乙酰CoA可進(jìn)入三羧酸循環(huán)繼續(xù)氧化生成CO2，并釋放能量。如果被氧化的是棕櫚酸，則生成8分子乙酰輔酶A、7分子FADH2和7分子NADH+H+。線粒體中1分子FADH2和1分子NADH經(jīng)電子傳遞鏈氧化分別生成的1.5分子ATP和2.5分子ATP，1分子乙酰輔酶A經(jīng)過三羧酸循環(huán)和電子傳遞鏈氧化分解產(chǎn)生10分子ATP;那么，1分子棕櫚酸經(jīng)β-氧化作用生成ATP的總數(shù)為：(8×10)+ (7×1.5)+ (7×2.5)=108,減去脂肪酸活化消耗掉的1分子ATP中的兩個高能磷酸鍵的能量，實(shí)際上1分子的棕櫚酸氧化分解成二氧化碳和水共獲得106個ATP。棕櫚酸完全氧化時自由能變化為-9790.56kj/mol;ATP水解為ADP和Pi時，自由能變化為-30.54kj/mol。因此，棕櫚酸完全氧化的能量轉(zhuǎn)換率為：[(30.54×106)/9790.56] ×100%≈33%。

　　4.不飽和脂肪酸的氧化

　　不飽和脂肪酸活化進(jìn)入線粒體后的β-氧化過程與上述飽和脂肪酸相似。但由于它含有雙鍵，而烯脂酰CoA水化酶具有立體異構(gòu)專一性，氧化過程中還需要烯脂酰CoA異構(gòu)酶和2,4- 烯脂酰CoA還原酶參與。亞油酸的氧化過程如圖8-11所示。經(jīng)3輪與飽和脂肪酸相同的β-氧化后，需要烯脂酰CoA異構(gòu)酶催化脂肪酸分子中原有的順式雙鍵結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榉词浇Y(jié)構(gòu)以適于烯脂酰輔酶A水合酶對底物的要求，如此就可以進(jìn)行第4輪β-氧化生成Δ2反，Δ4順-二烯脂酰輔酶A;在2,4-二烯脂酰CoA還原酶催化下生成Δ3-反烯脂酰輔酶A，再由烯脂酰CoA異構(gòu)酶催化將其轉(zhuǎn)變?yōu)?Delta;2 -反烯脂酰輔酶A使之繼續(xù)進(jìn)行β-氧化直至全部生成乙酰CoA。

　　5.奇數(shù)碳原子脂肪酸的β-氧化

　　生物界的脂肪酸大多數(shù)為偶數(shù)碳原子脂肪酸，但在許多植物、海洋生物、石油酵母等體內(nèi)還有部分奇數(shù)碳原子脂肪酸存在。它們通過β- 氧化除產(chǎn)生若干乙酰輔酶A外，最后剩下一個丙酰輔酶A。丙酰輔酶A在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成琥珀酰輔酶A;而在植物和微生物體內(nèi)則生成乙酰輔酶A。

　　生物體內(nèi)其它一些代謝途徑也生成丙酰輔酶A，如某些支鏈氨基酸(異亮氨酸、纈氨酸等)分解產(chǎn)生丙酰輔酶A或丙酸，反芻動物瘤胃微生物發(fā)酵產(chǎn)生大量丙酸被吸收進(jìn)入體內(nèi)，丙酸在硫激酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楸］o酶A。

　　丙酰輔酶A轉(zhuǎn)變成琥珀酰輔酶A的過程中，丙酰輔酶A的羧化以生物素為輔基，甲基丙二酰CoA生成琥珀酰輔酶A需要VB12作為輔基。生成的琥珀酰輔酶A通過三羧酸循環(huán)的一些反應(yīng)生成草酰乙酸，然后沿糖異生途徑生成糖。丙酸的糖異生對反芻動物非常重要，反芻動物體內(nèi)的糖有一半以上來源于丙酸的異生。

　　(二).脂肪酸的其它氧化途徑

　　1. α-氧化

　　脂肪酸的α-碳原子發(fā)生氧化，生成一分子CO2和比原來少一個碳原子的脂肪酸，這種氧化作用稱脂肪酸α-氧化作用。

　　α-氧化1956年首先在植物中發(fā)現(xiàn)，后來發(fā)現(xiàn)這種氧化方式也存在于動物的腦和肝細(xì)胞中。該氧化系統(tǒng)位于微粒體中，直接利用分子氧使游離脂肪酸的α- 碳原子羥基化生成羥脂酸，再脫氫成酮脂酸，最后脫羧成為少一個碳原子的脂肪酸。α-氧化的機(jī)制尚不十分清楚，其可能的途徑如下：

　　業(yè)已證明，哺乳動物可將葉綠素水解為葉綠醇再氧化為植烷酸(3,7,11,15-四甲基十六酸)，通過α-氧化系統(tǒng)脫羧將植烷酸氧化為降植烷酸，后者經(jīng)硫激酶催化變成降植烷酰輔酶A，再經(jīng)β-氧化途徑降解。在正常情況下，植烷酸能迅速降解，很難在血清中找到。但一種少見的遺傳病──Refsum氏病患者，缺少α-氧化酶系，不能氧化植烷酸。植烷酸的氧化反應(yīng)。

　　植烷酸氧化過程中，α-氧化的作用是在β-氧化受阻時，使植烷酸脫羧，原來的β碳原子變?yōu)?alpha;碳原子，β-甲基隨之變?yōu)?alpha;-甲基，使β-氧化順利進(jìn)行。由此可知，α-氧化對于支鏈脂肪酸的降解有重要作用。

　　2.脂肪酸的ω-氧化

　　生物體內(nèi)一些中長鏈(如癸酸、十二碳酸等)以及少量長鏈脂肪酸，能首先在ω-碳原子上進(jìn)行氧化生成α，ω二羧酸，稱為ω-氧化。ω-氧化首先是末端甲基羥基化形成一級醇，繼而氧化成醛，再轉(zhuǎn)化成羧酸。生成的二羧酸再從兩端進(jìn)行β-氧化。

　　ω-氧化在脂肪酸分解代謝中并不重要，發(fā)現(xiàn)之初并未受到重視，不過一些海洋浮游細(xì)菌采用ω-氧化方式降解溢入海水中的石油，估計(jì)其降解速率可高達(dá)0.5g/(d·m2)，在防止海洋污染方面有重要應(yīng)用價值。經(jīng)浮油細(xì)菌的ω-氧化，把石油(烴)轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅岷笸ㄟ^β-氧化途徑降解。人們已從油浸土壤中分離出許多具有ω-氧化酶系的細(xì)菌用于清除海水表面的浮油。

　　(三).脂肪酸β-氧化產(chǎn)物—乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)化

　　1.乙醛酸循環(huán)

　　乙醛酸循環(huán)是植物體內(nèi)的一條由脂肪酸向碳水化合物轉(zhuǎn)化的重要途徑(見糖代謝)。乙醛酸循環(huán)對于正在萌發(fā)的油料種子特別重要，因?yàn)樗鼈円灾咀鳛橹饕獱I養(yǎng)貯備，脂肪水解產(chǎn)生的脂肪酸經(jīng)β-氧化、乙醛酸循環(huán)和糖異生作用產(chǎn)生幼苗生長所需的碳水化合物，這種轉(zhuǎn)變直至幼苗可獨(dú)立進(jìn)行光合作用為止。乙醛酸循環(huán)存在于細(xì)菌、藻類、正在萌發(fā)的植物種子中，但不存在于動物、高等植物的營養(yǎng)組織。

　　乙醛酸循環(huán)主要在乙醛酸體中進(jìn)行，乙醛酸體是油料種子萌發(fā)過程中形成的微體，隨著幼苗的生長而逐漸消失。該循環(huán)可視為三羧酸循環(huán)的支路，它也開始于草酰乙酸與乙酰輔酶A縮合為檸檬酸，但繞過兩個脫羧反應(yīng)，不生成二氧化碳。

　　該循環(huán)有兩個關(guān)鍵性的酶：異檸檬酸裂解酶(isocitrate lyase),催化異檸檬酸裂解為琥珀酸和乙醛酸;蘋果酸合成酶(malate synthase),催化乙醛酸與乙酰輔酶A反應(yīng)生成蘋果酸。蘋果酸脫氫變?yōu)椴蒗Ｒ宜?，完成循環(huán)過程。其總結(jié)果是由2分子乙酰輔酶A生成1分子琥珀酸：

　　生成的琥珀酸進(jìn)入線粒體，除可補(bǔ)充三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物的不足外，也可在轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜岷筠D(zhuǎn)入胞液，異生成糖或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)。

　　乙醛酸循環(huán)開辟了一條由脂肪酸轉(zhuǎn)變成糖以及合成其它物質(zhì)的途徑，對于一些細(xì)菌和藻類等低等生物，由于乙醛酸循環(huán)的存在，使它們能以乙酸為唯一碳源合成生長發(fā)育所需的其它含碳化合物。動物體內(nèi)不存在乙醛酸循環(huán)，不能將脂肪酸轉(zhuǎn)變成糖。

　　2.酮體的代謝

　　在動物體內(nèi)乙酰CoA不能轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，卻能轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ宜帷?beta;–羥丁酸和丙酮。這三種物質(zhì)總稱為酮體，它們是脂肪酸在肝中氧化分解特有的中間產(chǎn)物，是肝輸出能源的一種形式。

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臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年重要知識點(diǎn)歸納

　　(1)酮體的生成

　　在肝細(xì)胞線粒體中脂肪酸β–氧化極為活躍，產(chǎn)生的乙酰CoA可進(jìn)入四條代謝途徑：進(jìn)入三羧酸循環(huán)和呼吸鏈徹底氧化供能;進(jìn)入膽固醇合成途徑;進(jìn)入脂肪酸合成途徑;轉(zhuǎn)化為酮體(圖8-17)。肝細(xì)胞線粒體內(nèi)含有合成酮體的酶類，但缺乏利用酮體的酶系。因此肝臟合成的酮體必須運(yùn)至肝外組織利用。

　　在肝細(xì)胞線粒體中，決定乙酰CoA去向的是草酰乙酸的供應(yīng)情況。在正常生理狀態(tài)下，血液中酮體的含量很低，這是因?yàn)橹舅岬难趸吞堑慕到馓幱谶m當(dāng)平衡，脂肪酸氧化產(chǎn)生的乙酰CoA在草酰乙酸的帶動下，進(jìn)入三羧酸循環(huán)而被徹底氧化分解。但在饑餓或糖供給不足時，草酰乙酸離開檸檬酸循環(huán)進(jìn)入糖異生途徑參與葡萄糖的合成，從而使乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)的量減少并發(fā)生積累。由圖8-17可知，酮體形成的第一步反應(yīng)是2分子乙酰CoA在硫解酶作用下縮合形成乙酰乙酰CoA，而這是β–氧化最后一步的逆反應(yīng)，這種逆反應(yīng)在乙酰CoA水平升高時加快。因此，積累的乙酰CoA轉(zhuǎn)向酮體的生成，使血酮升高。

　　酮體合成中首先生成乙酰乙酸，它在β–羥丁酸脫氫酶催化還原為β–羥丁酸，所需的H由NADH提供，還原速度取決于NADH與NAD+的比值。乙酰乙酸可自發(fā)脫羧生成丙酮。

　　(2)酮體的利用

　　肝內(nèi)產(chǎn)生的酮體通過血液循環(huán)被運(yùn)至肝外組織。肝外組織不能生成酮體，卻具有很強(qiáng)的氧化和利用酮體的能力。心肌、腎上腺皮質(zhì)、腦組織等在糖供應(yīng)不足時，都可利用酮體作為主要能源。

　　酮體生成乙酰CoA，再進(jìn)入三羧酸循環(huán)產(chǎn)生ATP。酮體利用的主要反應(yīng)是把乙酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴Ｒ阴oA，有三種酶催化這一反應(yīng)，即琥珀酰CoA轉(zhuǎn)硫酶(β–酮脂酰CoA轉(zhuǎn)移酶)，乙酰乙酰CoA硫解酶和乙酰乙酸硫激酶。

　　(3)酮體的生理意義

　　當(dāng)機(jī)體缺少葡萄糖時，需要動員脂肪供應(yīng)能量。肌肉組織對脂肪酸的利用能力有限，卻能很好地利用酮體以節(jié)約葡萄糖，這對維持血糖的恒定有特別重要的意義。腦組織不能氧化脂肪酸，在正常情況下，主要以葡萄糖為能源，但是在長期饑餓或糖尿病狀態(tài)下，腦中約75%的能源來自酮體。酮體為可溶于水的小分子，容易通過血腦屏障和肌肉毛細(xì)血管壁，當(dāng)饑餓或糖供應(yīng)不足時，酮體可代替葡萄糖成為腦和肌肉組織的主要能源。因此，與脂肪酸相比，酮體能更有效地代替葡萄糖。肝臟將脂肪酸“加工” 成酮體，使之成為易于利用的形式供其它組織利用。

　　(4)酮病

　　正常情況下，肝臟產(chǎn)生酮體的速度與肝外組織分解酮體的速度處于動態(tài)平衡，血酮含量很低，為0.03 –0.5 mmol/L。但在某些情況下，如長期饑餓或廢食、糖尿病、高產(chǎn)乳牛泌乳初期及綿羊妊娠后期，因酮體生成多于消耗而在體內(nèi)積存，引起酮病?；纪r血中酮體含量升高，并隨乳、尿排出體外，出現(xiàn)酮血癥、酮乳癥、酮尿癥，其中酮尿癥最先出現(xiàn)。由于酮體的主要成分為酸性物質(zhì)，酮體在體內(nèi)積存可導(dǎo)致酮癥酸中毒。未控制的糖尿病患者因糖代謝障礙和脂肪酸分解加快，酮體生成量升高數(shù)十倍，這時丙酮約占酮體總量的一半，血、尿中丙酮含量很高，呼出氣中可嗅到丙酮的氣味。高產(chǎn)乳牛泌乳初期由于乳糖合成消耗大量葡萄糖使血糖下降，引發(fā)一系列代謝改變：胰島素減少，胰高血糖素增加，脂解加強(qiáng)，脂肪酸β氧化加快，酮體生成增多。雙胎綿羊妊娠后期發(fā)生的酮病也是體內(nèi)糖缺乏所致。由此導(dǎo)致的酮病靜脈輸注葡萄糖可快速緩解。

　　第三節(jié) 脂肪的合成代謝

　　生物體主要以脂肪的形式貯存能量。植物主要在種子、果實(shí)、塊根和塊莖等組織中合成脂肪，人和動物脂肪合成最活躍的組織是肝臟、脂肪組織和哺乳期的乳腺。脂肪合成的原料甘油和脂肪酸主要由糖代謝提供。在人和動物體內(nèi)，糖能夠很方便地轉(zhuǎn)化為脂肪，食物中的脂肪消化吸收后運(yùn)至肝臟和脂肪組織也可用以合成脂肪。

　　一、脂肪酸的生物合成

　　脂肪酸的生物合成比較復(fù)雜，包括飽和脂肪酸從頭合成、脂肪酸碳鏈延長和不飽和脂肪酸合成等途徑。

　　(一).飽和脂肪酸的從頭合成

　　動物體內(nèi)飽和脂肪酸的從頭合成過程在胞液中進(jìn)行，植物則在葉綠體和前質(zhì)體內(nèi)進(jìn)行。該過程以乙酰CoA為碳原，產(chǎn)物是軟脂酸(棕櫚酸)。整個過程可分為三個階段：乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)運(yùn)、丙二酸單酰輔酶A的合成、脂肪酸鏈的合成。

　　1 乙酰輔酶A的轉(zhuǎn)運(yùn) 脂肪酸合成所需的碳源來自乙酰輔酶A，但丙酮酸脫羧、氨基酸氧化及脂肪酸β-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA都在線粒體基質(zhì)中，它不能直接穿過線粒體內(nèi)膜進(jìn)入胞液，動物細(xì)胞通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)(如圖8-19)。乙酰輔酶A與草酰乙酸結(jié)合成檸檬酸后通過三羧酸載體透出內(nèi)膜，再由胞漿的檸檬酸裂解酶裂解成草酰乙酸和乙酰輔酶A。乙酰輔酶A即可用以合成脂肪酸，而草酰乙酸則被NADH還原成蘋果酸。蘋果酸可經(jīng)氧化脫羧產(chǎn)生CO2、NADPH和丙酮酸。丙酮酸和蘋果酸都可經(jīng)內(nèi)膜載體進(jìn)入線粒體，分別由丙酮酸羧化酶和蘋果酸脫氫酶催化生成草酰乙酸，參加乙酰輔酶A轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)。

　　脂肪酸合成除需要乙酰CoA外，還需要ATP、NADPH、HCO3-(CO2)等。脂肪酸合成系還原性合成，所需之氫均由NADPH提供。NADPH主要來源于磷酸戊糖途徑，上述乙酰輔酶A轉(zhuǎn)運(yùn)中蘋果酸酶催化蘋果酸氧化脫羧生成丙酮酸的反應(yīng)也可提供少量。

　　植物細(xì)胞線粒體內(nèi)的乙酰輔酶A需先脫掉輔酶A，以乙酸的形式運(yùn)出線粒體。在胞液中由脂酰輔酶A合成酶催化重新生成乙酰輔酶A。

　　2 丙二酸單酰輔酶A的合成

　　乙酰CoA作為脂肪酸合成的原料，除第一次縮合時起引物的作用外，就不再直接參與反應(yīng)，而是羧化為丙二酸單酰CoA作為2C的加合物參與合成，因此丙二酸單酰CoA是脂肪酸合成的直接前體。乙酰輔酶A由乙酰CoA羧化酶(acetyl CoA carboxylase)催化生成丙二酸單酰CoA。

　　乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶，其輔基是生物素(生物素也是其它羧化酶的輔基)。原核生物的乙酰CoA羧化酶是由兩種酶和一種蛋白質(zhì)組成的三元多酶復(fù)合體，這三種組分分別是生物素羧基載體蛋白(biotin carboxyl-carrier protein，BCCP)、生物素羧化酶(biotin carboxylase，BC)、羧基轉(zhuǎn)移酶(carboxyltransferase，CT)，其中輔基生物素與BCCP的某Lys-ε-NH2共價相連。在高等植物和動物體內(nèi)，乙酰輔酶A羧化酶是由兩個相同亞基組成的二聚體，每個亞基都具有原核生物復(fù)合體三種組分的功能。真核細(xì)胞中的多酶體系有的以多功能酶的形式存在，這種共價連接的多功能蛋白比非共價吸附的多酶復(fù)合體更為穩(wěn)定。

　　乙酰CoA的羧化反應(yīng)分兩步進(jìn)行，首先是BCCP羧化成BCCP—COO-，再由CT把BCCP—COO-的羧基轉(zhuǎn)移到乙酰輔酶A的α-碳上。

　　乙酰CoA羧化酶存在于胞液中，輔基生物素(biotin)是CO2的載體，Mn2+是激活劑。它有兩種存在形式，一種是無活性的單體，分子量約4萬;另一是有活性的聚合體，通常由20—30個單體線性排列而成。單體上有激活劑結(jié)合部位，變構(gòu)激活劑檸檬酸(或異檸檬酸)與之結(jié)合后，促進(jìn)酶向聚合體形式轉(zhuǎn)變。軟脂酰輔酶A及其它長鏈脂酰輔酶A作用相反，是變構(gòu)抑制劑。除變構(gòu)調(diào)節(jié)外，乙酰輔酶A羧化酶還受磷酸化/脫磷酸化共價修飾調(diào)節(jié)，一種AMP激活的蛋白激酶可使乙酰輔酶A羧化酶的絲氨酸羥基磷酸化失活，而某蛋白磷酸酶則使磷酸化的乙酰輔酶A羧化酶脫磷酸而恢復(fù)活性(圖8-20)。此處的蛋白激酶與cAMP依賴性蛋白激酶不同，其活性不受cAMP的影響，而是受AMP激活和ATP抑制。因此，細(xì)胞能量水平降低時，脂肪酸合成途徑就會關(guān)閉。胰高血糖素和腎上腺素能通過一系列反應(yīng)抑制蛋白磷酸酶，使乙酰輔酶A羧化酶呈磷酸化的失活狀態(tài)而抑制脂肪酸合成。與之相反，胰島素能使蛋白磷酸酶激活，進(jìn)而乙酰輔酶A羧化酶脫磷酸化恢復(fù)活性。植物和細(xì)菌中的乙酰輔酶A羧化酶不受檸檬酸和共價修飾的調(diào)節(jié)。

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　　3.脂肪酸鏈的形成

　　(1).脂肪酸合成酶(fatty acid synthase , FAS)

　　脂肪酸鏈的合成在各種生物中都是由六步反應(yīng)構(gòu)成的循環(huán)過程，但脂肪酸合成酶系統(tǒng)卻很不相同。大腸桿菌的FAS是多酶復(fù)合體，由六種酶和一種脂?；d體蛋白(acyl carrier protein，ACP)組成。這六種酶分別為ACP-脂?；D(zhuǎn)移酶、丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶、β-酮脂酰ACP合成酶(β-酮脂酰ACP合酶)、β-酮脂酰ACP還原酶、β-羥脂酰ACP脫水酶和烯脂酰ACP還原酶,它們以ACP為中心組成復(fù)合體(圖8-21)。植物的脂肪酸合成酶復(fù)合體與大腸桿菌相似，但結(jié)合較為松散，且有不同的同工酶，用以合成不同長度的脂肪酸鏈。酵母的FAS含六條α鏈和六條β鏈，α鏈具有β-酮脂酰ACP合酶、β-酮脂酰ACP還原酶及ACP活性，β鏈具有其余幾種酶活性。哺乳動物的FAS表現(xiàn)出更為進(jìn)化的特征，由兩個相同亞基組成，每個亞基都具有七種酶活性(以上六種酶加硫酯酶)和ACP結(jié)構(gòu)域。

　　脂肪酸合成過程中，各種中間產(chǎn)物均以共價鍵與ACP相連。各種來源的ACP氨基酸組成十分相似，大腸桿菌的ACP是一種由77個氨基酸殘基組成的熱穩(wěn)定蛋白，其36位絲氨酸的羥基與輔基4-磷酸泛酰巰基乙胺的磷酸基以酯鍵相連，輔基的巰基(-SH)是ACP的活性基團(tuán)，故ACP常寫成ACP-SH。該輔基也是輔酶A的組成部分。由于帶有-SH，ACP可以從各種脂酰-SCoA接受脂酰基而形成脂酰-SACP，并釋出CoASH;由于輔基是一個長的柔性鏈，ACP可以把脂?；鶑亩嗝笍?fù)合體的一個活性中心傳送到另一個活性中心，以適應(yīng)多酶復(fù)合體連續(xù)催化的需要。

　　(2)脂肪酸從頭合成的生化反應(yīng) 脂肪酸的合成需要一個小分子脂酰CoA作為引物，乙酰CoA、丙酰CoA和異丁酰CoA均可作為引物，但以乙酰CoA為主。由于脂肪酸合成是從甲基端向羧基端延長碳鏈的循環(huán)過程，每次延長一個2C單位，故引物甲基成為脂肪酸甲基端;以乙酰CoA為引物時生成偶數(shù)碳鏈脂肪酸，以丙酰CoA為引物時生成奇數(shù)碳鏈脂肪酸。當(dāng)異丁酰CoA引導(dǎo)時，則生成支鏈脂肪酸。

　　軟脂酸的合成需乙酰CoA引導(dǎo)，以丙二酸單酰CoA和NADPH+H+ 為原料，經(jīng)過7輪循環(huán)反應(yīng)。每輪循環(huán)包括以下6步反應(yīng)。

　?、佟≈；D(zhuǎn)移反應(yīng)：在脂?；D(zhuǎn)移酶催化下，乙酰CoA與ACP結(jié)合成脂酰ACP(首輪是乙酰ACP)，隨后乙?；直晦D(zhuǎn)移至β-酮脂酰-ACP合成酶的半胱氨酸的—SH上，生成乙酰-合酶：

　　此脂?；D(zhuǎn)移反應(yīng)為第一輪循環(huán)的第一個反應(yīng)，也是脂肪酸合成的起始反應(yīng)，乙?；?jīng)兩次轉(zhuǎn)移與β-酮脂酰-ACP合成酶結(jié)合為乙酰-合酶。

　?、?丙二酸單酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng)：丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶催化丙二酸單酰CoA中的丙二酸單?；D(zhuǎn)移至ACP的—SH上，生成丙二酸單酰ACP：

　　該反應(yīng)也稱為進(jìn)位，即底物丙二酸單酰CoA進(jìn)入脂肪酸合成酶系。

　?、?縮合反應(yīng)：β-酮脂酰ACP合酶催化該酶所連接的乙?；cACP所連接的丙二酸單?；s合，生成β-酮脂酰ACP(首輪是乙酰乙酰-ACP)并釋出一分子CO2(14C標(biāo)記證明釋出的正是乙酰CoA羧化反應(yīng)中引入的CO2)：

　　④ 還原反應(yīng)：在β-酮脂酰ACP還原酶催化下，β-酮脂酰ACP被NADPH + H+還原成β-羥脂酰ACP(首輪是β-羥丁酰ACP)：

　?、?脫水反應(yīng)：在β-羥脂酰ACP脫水酶催化下，β-羥脂酰ACP在α與β碳原子間脫水，生成反β-烯脂酰ACP(首輪是反丁烯酰ACP)：

　?、?還原反應(yīng)：在反β-烯脂酰-ACP還原酶催化下， NADPH + H+ 還原烯脂酰-ACP成脂酰ACP(首輪是丁酰ACP)：

　　飽和脂肪酸合成中第一輪循環(huán)的產(chǎn)物是丁酰ACP。第二輪循環(huán)從?；D(zhuǎn)移酶催化丁酰ACP的丁酰基轉(zhuǎn)至β-酮脂酰ACP合酶、生成丁酰-合酶的反應(yīng)開始，再依次經(jīng)丙二酸單?；霓D(zhuǎn)移、縮合、還原、脫水、再還原的反應(yīng)生成己酰ACP。如此循環(huán)，至生成軟脂酰ACP為止(圖8-21)。盡管各輪循環(huán)第一個反應(yīng)(脂酰基轉(zhuǎn)移反應(yīng))的產(chǎn)物都是生成脂酰-合酶，但第一輪與其后各輪循環(huán)有所不同。第一輪該反應(yīng)底物乙酰CoA存在于胞液中，其乙酰基需先轉(zhuǎn)至ACP,才能轉(zhuǎn)至合成酶成為脂酰-合酶;而其后各輪循環(huán)中該反應(yīng)底物脂酰ACP為上一輪的產(chǎn)物, ACP上的脂?；恍枰淮无D(zhuǎn)移轉(zhuǎn)即生成脂酰-合酶。

　　β-酮脂酰ACP合成酶對底物鏈長有專一性，只對2碳至14碳的脂酰ACP具有催化活性，且結(jié)合14碳脂酰基的活性最強(qiáng)，故從頭合成途徑的主要產(chǎn)物是軟脂酸。合成的脂酰-ACP可由硫酯酶(thioesterase)水解其硫酯鍵，生成脂肪酸。由乙酰CoA合成軟脂酸的總反應(yīng)式如下：

　　實(shí)驗(yàn)證明，動物胞液中合成脂肪酸所需的NADPH+H+ 約60%來自磷酸戊糖途徑，其余的由乙酰CoA轉(zhuǎn)運(yùn)過程中蘋果酸酶催化的反應(yīng)提供。葉綠體內(nèi)合成飽和脂肪酸所需的NADPH +H+來自于光合電子傳遞反應(yīng)。

　　4.脂肪酸的從頭合成與β-氧化的比較

　　由于脂肪酸的從頭合成與β-氧化存在一些共同的中間產(chǎn)物，如酮脂?；?、羥脂?；?、烯脂?；?，人們起初考慮過兩個過程可否逆轉(zhuǎn)的問題，但后來的實(shí)驗(yàn)證明兩者決非逆轉(zhuǎn)關(guān)系。

　　(二).飽和脂肪酸鏈的延長及去飽和

　　以軟脂肪酸為前體，在其它酶系催化下，通過碳鏈延長與脫飽和可合成更長碳鏈的脂肪酸以及各種不飽和脂肪酸。在低溫環(huán)境下，大多數(shù)生物可促進(jìn)體內(nèi)飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴伙柡椭舅?。不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)較低，增加不飽和脂肪酸可增強(qiáng)細(xì)胞膜的流動性，這是生物對低溫環(huán)境的一種適應(yīng)。

　　1.脂肪酸鏈的延長不同生物脂肪酸鏈的延長系統(tǒng)在細(xì)胞內(nèi)的分布及反應(yīng)物均不相同。在動物體內(nèi)，延長過程發(fā)生在線粒體和滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中?；鎯?nèi)質(zhì)網(wǎng)中的延長途徑與胞液中脂肪酸的從頭合成途徑基本相同，只是?；d體為輔酶A而不是ACP，延長的二碳單位來自丙二酸單酰CoA。線粒體中的脂肪酸鏈延長過程是脂肪酸β–氧化過程的逆反應(yīng)，只是脫氫反應(yīng)變?yōu)橛蛇€原酶催化的還原反應(yīng)，第一次還原以NADH作還原劑，第二次還原以NADPH作還原劑。在植物體內(nèi)，延長過程發(fā)生在葉綠體、前質(zhì)體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。葉綠體、前質(zhì)體只能將軟脂酸延長為硬脂酸，延長過程與胞液中的從頭合成途徑完全相同，18碳以上的脂肪酸鏈的延長由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)延長系統(tǒng)完成。

　　2.脫飽和作用脫飽和作用有需氧和厭氧兩種途徑，前者主要存在于真核生物中，后者存在于厭氧微生物中。

　?、?需氧途徑一般情況下，去飽和作用首先發(fā)生在飽和脂肪酸的9、10位碳原子上，生成單不飽和脂肪酸，如油酸和棕櫚油酸。然后動物(尤其是哺乳動物)從該雙鍵向脂肪酸的羧基端繼續(xù)脫飽和，形成多不飽和脂肪酸;而植物則從該雙鍵向脂肪酸的甲基端繼續(xù)脫飽和，形成亞油酸(18：3△9，12)、α-亞麻酸(18：3△9，12，15)等多不飽和脂肪酸。由于人和動物缺乏在第9位碳原子以上位置引入雙鍵的酶，不能合成亞油酸和亞麻酸，故必須從植物中獲得。

　　單不飽和脂肪酸的合成需要O2、NADPH+H+和電子傳遞體等參加，由去飽和酶催化長鏈飽和脂酰-ACP脫去C9和C10上的氫原子，形成相應(yīng)的不飽和脂肪酸。反應(yīng)中一個O2接受來自去飽和酶的兩對電子而生成兩分子水，其一對電子由飽和脂酰-ACP提供，另一對由NADPH或NADH提供。硬脂酰輔酶A的脫飽和過程見圖8-24。

　　動、植物體內(nèi)單烯酸的合成途徑類似，但脫飽和酶系略有不同。前者結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，以脂酰輔酶A為底物;后者游離在胞液中，以脂酰ACP為底物。此外，兩者的電子傳遞體系也略有差別，動物體內(nèi)細(xì)胞色素b5的功能在植物體內(nèi)由鐵硫蛋白行使。

　?、?厭氧途徑細(xì)菌的不飽和脂肪酸都是單烯酸，目前尚未發(fā)現(xiàn)有二烯酸和多烯酸。細(xì)菌和許多原核生物中不飽和脂肪酸的合成通過厭氧途徑進(jìn)行，是先由脂肪酸合成酶系合成十碳的β-羥癸酰-ACP，再經(jīng)脫水酶催化生成含一個雙鍵的順-β，γ-癸烯脂酰-ACP，再由丙二酸單酰-ACP在碳鏈的羧基端逐步延長碳鏈，生成不同長度的單烯脂肪酸。

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　　二、脂肪的生物合成

　　脂肪合成所需的甘油和脂肪酸以活化形式3-磷酸甘油和脂酰CoA合成脂肪。3-磷酸甘油可通過兩種方式合成，一是在胞漿中，由糖酵解途徑產(chǎn)生的磷酸二羥丙酮還原生成;二是在甘油激酶催化下，由脂肪水解產(chǎn)生的甘油磷酸化形成。因?yàn)楹笠环N方式不存在于脂肪組織，脂肪水解產(chǎn)生的甘油在該組織內(nèi)不能用于脂肪合成，這就保證了脂肪動員產(chǎn)生的脂肪酸和甘油可以運(yùn)至其它組織分解產(chǎn)能或轉(zhuǎn)化。如若不然，脂肪的水解產(chǎn)物就會在脂肪組織內(nèi)部直接酯化為脂肪，使代謝過程成為白白消耗能量而毫無意義的空轉(zhuǎn)。脂肪組織中甘油激酶的缺乏是一種非常巧妙的代謝調(diào)控機(jī)制，體內(nèi)缺糖使脂肪動員加強(qiáng)時，生成的脂肪酸因難以進(jìn)入酯化途徑而釋入血漿，因?yàn)樘墙徒鉁p慢造成了酯化底物α-磷酸甘油的短缺。

　　1. 脂肪的生物合成途徑

　　動物、植物和微生物體內(nèi)脂肪的生物合成途徑相似。脂肪合成的主要途徑是甘油二酯途徑。在磷酸甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶催化下，2分子脂酰CoA與3-磷酸甘油結(jié)合生成磷脂酸，再由磷酸酶催化磷脂酸脫磷酸，生成甘油二酯，最后由甘油二酯轉(zhuǎn)酰酶催化另一分子脂酰CoA的脂?；D(zhuǎn)給甘油二酯合成脂肪。

　　動物小腸粘膜上皮細(xì)胞主要利用消化吸收的甘油一酯及脂肪酸合成脂肪，稱為甘油一酯途徑。在轉(zhuǎn)?；复呋?，使甘油一酯接受脂酰CoA的脂酰基生成甘油二酯，甘油二酯再接受一個脂?；芍尽?/p>

　　2. 激素對脂肪代謝的調(diào)節(jié)

　　胰島素、胰高血糖素、腎上腺素是調(diào)節(jié)脂肪代謝的主要激素。激素敏感性脂肪酶的活性受激素調(diào)節(jié)，這是脂肪動員的關(guān)鍵。關(guān)于脂解激素、抗脂解激素對脂肪動員的調(diào)節(jié)已如前述。

　　胰島素對脂肪酸合成的限速酶—乙酰CoA羧化酶的作用有兩個方面：一是通過共價修飾調(diào)節(jié)使之脫磷酸化激活;二是誘導(dǎo)該酶的合成，從而促進(jìn)脂肪酸合成。胰高血糖素能使乙酰CoA羧化酶磷酸化失活，抑制脂肪酸合成。因此，進(jìn)食后胰島素分泌增加可加強(qiáng)脂肪的合成與貯存;空腹時胰高血糖素分泌增加則抑制脂肪合成，加強(qiáng)脂肪動員、分解供能，腎上腺素、生長激素也有類似作用。

　　第四節(jié) 類脂代謝

　　類脂包括磷脂、糖脂和固醇等，其代謝過程較復(fù)雜，下面簡略介紹其合成和分解。

　　一.磷脂的代謝

　　(一).磷脂的降解

　　與甘油三酯一樣，甘油磷脂和鞘磷脂的降解也是先進(jìn)行水解，然后水解產(chǎn)物再沿各自不同的途徑進(jìn)一步分解或轉(zhuǎn)化。生物體內(nèi)存在能使甘油磷脂水解的多種磷脂酶類(phospholipase)，一般可分為磷脂酶A、B、C、D四類，分別作用于磷脂分子中不同的酯鍵。磷脂酶A1和A2可切下磷脂的脂肪酸部分;磷脂酶C和D專一性水解磷酸酯鍵;磷脂酶B水解溶血磷脂，也稱為溶血磷脂酶。溶血磷脂是磷脂的1位或2位脫去脂?；笊傻幕衔?，具有強(qiáng)表面活性，能使紅細(xì)胞膜或其它細(xì)胞膜破壞引起溶血或細(xì)胞壞死。

　　磷脂酶A1 廣泛分布于動物細(xì)胞的溶酶體中(蛇毒及某些微生物中也有)，專一性水解磷脂分子1位酯鍵，產(chǎn)物是溶血磷脂2。磷脂酶A2 大量存在于蛇毒、蝎毒、蜂毒中，也常以酶原形式存在于動物的胰腺內(nèi)，作用于2位酯鍵，產(chǎn)物是溶血磷脂1，故被毒蛇或蜂咬傷后可引起溶血。不過被毒蛇咬傷致命并非溶血所致，主要是蛇毒中含有多種使神經(jīng)麻痹的蛇毒蛋白。磷脂酶A2在胰腺細(xì)胞中以酶原形式存在，可防止細(xì)胞內(nèi)磷脂遭受降解。急性胰腺炎的發(fā)生是由于消化液返流入胰腺后磷脂酶A2激活(正常情況下只有進(jìn)入消化道后才激活)，生成溶血磷脂使胰腺細(xì)胞膜破壞、組織壞死所致。磷脂酶B催化溶血磷脂脫去脂肪酸成為甘油磷酸膽堿等化合物，失去溶解細(xì)胞膜的作用。磷脂酶C主要存在于細(xì)胞膜、蛇毒和細(xì)菌中，特異水解3位磷酸酯鍵，生成甘油二酯及磷酸膽堿等。磷脂酶D催化磷酸與氨基醇之間酯鍵的水解，產(chǎn)物是磷脂酸和膽堿。

　　甘油磷脂的水解產(chǎn)物甘油和磷酸可參加糖代謝，脂肪酸可進(jìn)一步被氧化，各種氨基醇可參加磷脂的再合成，膽堿還可通過轉(zhuǎn)甲基作用變?yōu)槠渌镔|(zhì)。

　　有些組織細(xì)胞的溶酶體中存在神經(jīng)鞘磷脂酶，它屬于磷脂酶C，能使鞘磷脂3位磷酸酯鍵水解，產(chǎn)物為磷酸膽堿和N-脂酰鞘氨醇。先天性缺乏此酶的病人，鞘磷脂不能降解而在細(xì)胞中積累，因此出現(xiàn)肝、脾腫大和癡呆等鞘磷脂沉積癥狀。

　　磷脂酶使磷脂分解，促使細(xì)胞膜不斷更新，并且清除由于磷脂中不飽和脂肪酸氧化產(chǎn)生的毒性磷脂。磷脂酶起作用后產(chǎn)生細(xì)胞膜中溶血磷脂高集區(qū)，使細(xì)胞膜磷脂雙層局部松弛和破損，有利于生物大分子跨膜翻轉(zhuǎn)或穿過膜屏障。

　　(二).磷脂的生物合成

　　各組織細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)均有合成磷脂的酶系，磷脂的合成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜外側(cè)面進(jìn)行。

　　1. 甘油磷脂的合成首先由α-磷酸甘油與兩分子脂酰CoA縮合成磷脂酸，這與脂肪的合成相似;然后以磷脂肪酸為前體，在胞苷三磷酸(CTP)參與下加上各種基團(tuán)形成磷脂。但磷脂C2的脂酰基均為必需脂肪酸或由必需脂肪酸生成，故缺乏必需脂肪酸會造成磷脂合成障礙。

　　以磷脂酸為前體合成甘油磷脂的途徑有兩條，下面以磷脂酰乙醇胺(腦磷脂)為例介紹兩條途徑的反應(yīng)過程，磷脂酰膽堿(卵磷脂)的合成與此類似。

　?、?CDP-甘油二酯途徑該途徑是磷脂酸先轉(zhuǎn)變?yōu)镃DP-甘油二酯，再將甘油二酯轉(zhuǎn)給絲氨酸生成磷脂酰絲氨酸，最后脫羧生成腦磷脂(圖8-28)。

　?、?甘油二酯途徑該途徑是先將乙醇胺(膽胺)活化為CDP-乙醇胺，再將其中的磷酸乙醇胺轉(zhuǎn)給甘油二酯形成腦磷脂。

　　以上兩條途徑，CDP-甘油二酯途徑較為普遍，甘油二酯途徑主要存在于哺乳動物中。哺乳動物中腦磷脂和卵磷脂的合成通過甘油二酯途徑進(jìn)行，而磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸及心磷脂的合成通過CDP-甘油二酯途徑進(jìn)行。

　　腦磷脂合成的原料乙醇胺可由絲氨酸脫羧生成，乙醇胺甲基化即為膽堿，所需甲基由S-腺苷蛋氨酸提供。膽堿是合成卵磷脂的重要原料，人和動物若膽堿攝入不足及合成障礙，會使卵磷脂減少進(jìn)而影響極低密度脂蛋白的合成，導(dǎo)致肝臟組織脂肪堆積，形成脂肪肝。大豆中磷脂含量豐富，是膽堿和必需脂肪酸的良好來源。

　　以上是甘油磷脂合成的基本過程。此外腦磷脂從S-腺苷蛋氨酸獲得甲基亦可生成卵磷脂，磷脂酰絲氨酸也可由腦磷脂羧化或與絲氨酸交換生成。

　　2. 鞘磷脂的生物合成

　　鞘磷脂主要分布在大腦和神經(jīng)髓鞘中，它與甘油磷脂的區(qū)別在于鞘氨醇代替了甘油。合成過程包括：絲氨酸與軟脂酰CoA合成鞘氨醇;鞘氨醇的氨基與脂酰CoA的脂?；Y(jié)合為神經(jīng)酰胺;神經(jīng)酰胺接受氨基醇的磷酸酯形成鞘磷脂，如接受磷酸膽堿則形成神經(jīng)鞘磷脂。合成途徑中的CDP-膽堿(胞苷二磷酸膽堿)是一種重要的中間產(chǎn)物，它也參與人和哺乳動物卵磷脂的合成。在腦中磷脂受損的情況下，CDP-膽堿可改善磷脂代謝，促進(jìn)卵磷脂和鞘磷脂合成。在腦外傷引起的意識障礙病例中，CDP-膽堿對促進(jìn)蘇醒有肯定療效;對慢性病如偏癱、中樞性眩暈、神經(jīng)性耳聾等癥，也有一定療效。

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　　二、糖脂的代謝

　　(一).糖脂的降解

　　糖脂可在各種酯酶和糖苷酶作用下水解相應(yīng)的脂肪酸、單糖、甘油、鞘氨醇等。如當(dāng)葉細(xì)胞受損時，單半乳糖二脂酰甘油(MGDG)和雙半乳糖二脂酰甘油(DGDG)即由半乳糖脂酶和β-半乳糖苷酶催化迅速水解為脂肪酸、半乳糖和甘油。鞘糖脂的降解發(fā)生在溶酶體中，在多種糖基水解酶的催化下依次除去糖基。糖基水解酶都具有很強(qiáng)的專一性，任何一種缺乏都會影響鞘糖脂的正常降解，使鞘糖脂在溶酶體中堆積，導(dǎo)致溶酶體膨脹，最終引起神經(jīng)功能障礙。

　　(二) 糖脂的生物合成

　　甘油糖脂主要存在于植物的葉綠體膜中，較常見的是MGDG和DGDG。它們在葉綠體被膜上合成，先合成磷脂酸，再水解脫磷酸產(chǎn)生甘油二酯(見脂肪生物合成)，最后在半乳糖基轉(zhuǎn)移酶催化下，甘油二酯接受來自UDP-半乳糖的半乳糖基生成MGDG，最后一步反應(yīng)為：

　　MGDG再接受一分子UDP-半乳糖的半乳糖基則生成DGDG。

　　鞘糖脂主要分布于動物細(xì)胞中，它的合成與鞘磷脂一樣，也是先合成鞘氨醇和神經(jīng)酰胺。腦苷脂可由神經(jīng)酰胺的末端羥基接受UDP-糖的糖基生成，亦可由鞘氨醇與糖基先結(jié)合為鞘氨醇糖苷后脂?；?。在腦苷脂的糖基上繼續(xù)添加糖基或其它基團(tuán)，可形成其它鞘糖脂，如神經(jīng)節(jié)苷脂。

　　三、膽固醇的代謝

　　(一).膽固醇的生物合成

　　除成年動物腦組織和成熟紅細(xì)胞外，其它組織細(xì)胞均可合成膽固醇，其中肝臟是合成膽固醇主要場所，體內(nèi)70%—80%的膽固醇由肝臟合成。肝臟合成的膽固醇可經(jīng)血液循環(huán)運(yùn)到大腦和其它組織利用。分別采用14C和13C同位素標(biāo)記乙酸的甲基和羧基，證明內(nèi)源膽固醇的所有碳原子都來自乙酰輔酶A，膽固醇27個碳原子中15個來自乙酸的甲基，12個來自羧基。膽固醇合成酶系存在于胞漿和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，它以乙酰CoA作為原料，需要NADPH、ATP等輔助因子參與，合成過程簡述如下：

　　1.甲羥戊酸(MVA)的生成：由2分子乙酰CoA合成乙酰乙酰CoA，然后再與1分子乙酰CoA縮合生成β-羥基β-甲基戊二酸單酰CoA(HMGCoA)，這兩步反應(yīng)與酮體合成完全相同。HMGCoA在線粒體中裂解為酮體;而在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上則由HMGCoA還原酶催化還原為MVA，反應(yīng)需NADPH+H+提供氫，HMGCoA還原酶是膽固醇合成的限速酶。

　　2. 異戊烯醇焦磷酸酯(IPP)的生成：甲羥戊酸磷酸化(消耗3ATP)再脫羧生成IPP。IPP不僅是合成膽固醇的前體，也是植物合成萜類、昆蟲合成保幼激素、蛻皮素等的前體。

　　3. 鯊烯的生成：1分子IPP異構(gòu)為3，3-二甲基丙烯焦磷酸酯(DPP)，DPP先后與2分子IPP逐一頭尾縮合，形成焦磷酸法尼酯(FPP)。2分子FPP由鯊烯合成酶催化縮合為鯊烯，需NADPH+H+供給氫。

　　上述第二、三階段在胞漿中進(jìn)行。

　　4. 膽固醇的生成：鯊烯經(jīng)鯊烯加單氧酶作用環(huán)化為2,3-環(huán)氧鯊烯，在動物體內(nèi)環(huán)氧鯊烯進(jìn)一步環(huán)化為30個碳原子的羊毛固醇,后者經(jīng)過轉(zhuǎn)甲基、雙鍵移位、還原等反應(yīng)合成膽固醇。環(huán)氧鯊烯在植物體內(nèi)可轉(zhuǎn)化為豆固醇，在真菌中可轉(zhuǎn)化為麥角固醇。

　　(二)影響膽固醇生物合成的因素

　　HMGCoA還原酶的活性控制著膽固醇的合成速度，體內(nèi)膽固醇含量升高可反饋抑制其活性減少合成。但此負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制僅在肝組織起作用，并不能抑制肝外組織的膽固醇合成。因此，防止體內(nèi)膽固醇過多引起的高膽固醇血癥仍需減少高膽固醇食物的攝入，如動物腦、內(nèi)臟、蛋黃等。植物性食物中的谷固醇、麥角固醇可干擾膽固醇的吸收，有降低血膽固醇的作用。

　　胰島素能通過激活HMGCoA還原酶和誘導(dǎo)該酶的合成，促進(jìn)膽固醇的生成;胰高血糖素、腎上腺素則抑制膽固醇生成。HMGCoA還原酶的共價調(diào)節(jié)方式與乙酰輔酶A羧化酶相同，依賴AMP的蛋白激酶使之磷酸化失活，蛋白磷酸酶使之脫磷酸活化，這幾種激素可通過對蛋白磷酸酶的影響發(fā)揮作用。甲狀腺素雖可促進(jìn)膽固醇生成，但它同時促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼?，且后一作用較強(qiáng)，故有降低血膽固醇的作用。甲狀腺機(jī)能減退患者血膽固醇升高、甲亢患者血膽固醇降低就是這個緣故。

　　富含不飽和脂肪酸的植物油和魚油可使血膽固醇降低，服用亞油酸丸和魚油丸是治療高膽固醇血癥的輔助手段。富含纖維素的食物可減少腸道對膽汁酸鹽的重吸收，促進(jìn)更多的膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸，也能降低血膽固醇。降脂藥新伐他丁競爭性抑制HMGCoA還原酶，減少膽固醇的生成。

　　(三).膽固醇的轉(zhuǎn)化

　　膽固醇的羥基可酯化形成膽固醇酯;膽固醇的環(huán)戊烷多氫菲環(huán)在動物體內(nèi)不能被降解，但其側(cè)鏈可經(jīng)氧化、還原、降解等反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N固醇類生理活性物質(zhì)，如膽汁酸、腎上腺皮質(zhì)激素、性激素及維生素D3等。

　　1. 轉(zhuǎn)化為膽汁酸及其衍生物

　　在肝臟中轉(zhuǎn)化為膽汁酸是膽固醇的主要代謝去路，內(nèi)源性膽固醇約2/5轉(zhuǎn)化為膽汁酸。膽固醇先經(jīng)羥化酶作用生成游離膽汁酸—膽酸和脫氧膽酸，二者再與甘氨酸、?；撬峤Y(jié)合形成甘氨膽酸、?；悄懰岬冉Y(jié)合膽汁酸。膽汁貯存在膽囊中，膽汁中的膽汁酸以膽汁酸鹽(膽鹽)的形式存在，能使難溶于水的膽固醇分散成可溶性微團(tuán)，防止膽囊中的膽汁濃縮時膽固醇沉淀析出形成膽結(jié)石。膽汁酸鹽由膽道排入小腸，能促進(jìn)脂類物質(zhì)的溶解和消化吸收。慢性膽囊炎患者脂類消化吸收不良，高脂飲食后可引起脂肪腹瀉。

　　在小腸中完成脂類乳化作用后，大部分膽汁酸被重吸收，其余的被排泄。部分膽固醇作為膽汁的成分與膽汁酸鹽一起進(jìn)入腸道，經(jīng)腸道細(xì)菌作用還原為糞固醇隨糞便排出體外。這是機(jī)體膽固醇轉(zhuǎn)變排泄的主要途徑。

　　2. 轉(zhuǎn)化為類固醇激素

　　膽固醇是合成類固醇激素的原料，在腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞中可轉(zhuǎn)變?yōu)槿┕掏?、皮質(zhì)醇和雄激素，在睪丸間質(zhì)細(xì)胞中轉(zhuǎn)變?yōu)椴G丸酮，在卵巢的卵泡內(nèi)膜細(xì)胞及黃體中可轉(zhuǎn)變?yōu)榇贫己驮型?/p>

　　3. 轉(zhuǎn)化為維生素D

　　膽固醇在皮膚組織中先氧化為7-脫氫膽固醇，再經(jīng)紫外線照射轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D3。D3在肝微粒體中被羥化變?yōu)?5-羥基維生素D3，25-羥基維生素D3在腎臟中進(jìn)一步羥化轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D的活性形式1,25-二羥維生素D3。酵母和植物油中有不能被人吸收的麥角固醇，在紫外線照射下可轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙晃盏木S生素D2。

　　第五節(jié) 脂類在動物體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的概況

　　腸道吸收的外源性脂類、機(jī)體合成的內(nèi)源性脂類和脂肪動員時產(chǎn)生的脂肪酸需通過血液循環(huán)運(yùn)輸?shù)竭m當(dāng)組織中利用、貯存或轉(zhuǎn)變。脂類不溶于水，不能直接在血液中運(yùn)輸。脂肪酸與清蛋白結(jié)合為可溶性復(fù)合體運(yùn)輸，其它脂類以脂蛋白(lipoprotein)的形式運(yùn)輸。

　　一、血脂

　　血脂是血漿中脂類的總稱，血脂的主要成分是膽固醇、膽固醇酯、脂肪和磷脂，脂肪酸只占少量。盡管血脂變化較大，動物品種、年齡、性別、飼養(yǎng)狀況都影響血脂的組成和水平，但正常情況下不會超過一定范圍。如人空腹血漿總膽固醇為2.80—5.85mmol/L，脂肪低于1.8 mmol/L。血脂測定可作為高脂血癥和心腦血管疾病的輔助診斷指標(biāo)。

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臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年重要知識點(diǎn)歸納

　　二、血漿脂蛋白

　　血漿中的脂類以血漿脂蛋白的形式存在(脂肪酸除外)。血漿脂蛋白是由載脂蛋白與脂質(zhì)結(jié)合形成的類似球狀的顆粒，核心由疏水的脂肪和膽固醇酯構(gòu)成;外層則由兼有極性和非極性基團(tuán)的載脂蛋白、磷脂和膽固醇包裹。外層分子的非極性基團(tuán)朝向疏水的內(nèi)核，極性基團(tuán)朝外，使脂蛋白成為可溶性顆粒。血漿脂蛋白中的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為載脂蛋白(apolipoprotein,apo)，從人血漿中分離出的apo 有20種之多，各種脂蛋白都含有不止一種apo。

　　1. 血漿脂蛋白的分類

　　各種血漿脂蛋白都同時含有膽固醇、脂肪、磷脂和apo，但種類和含量比例不同，顆粒大小也不同。如乳糜微粒直徑為80—500nm;脂質(zhì)和apo的比例分別是98%、2%，脂質(zhì)中脂肪占80%以上，apo中 apoA1(載脂蛋白A1)占7% ;而高密度脂蛋白直徑僅為6.9—9.5 nm;脂質(zhì)和apo大約各占50%，脂質(zhì)中脂肪僅占4%—10%，apo中 apoA1高達(dá)65% 以上。由于各種血漿脂蛋白所含脂質(zhì)和apo的比例以及質(zhì)和量的不同，它們的密度和表面電荷數(shù)量各異，因此可用密度分離法和電泳分離法進(jìn)行分離分類。血漿脂蛋白在密度為1.063的氯化鈉溶液中超速離心，按其漂浮情況和沉降速度可分為乳糜微粒(CM)、極低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)。四種血漿脂蛋白中，CM顆粒最大，脂質(zhì)含量最高，密度最低(﹤0.96g/ml);HDL顆粒最小，apo含量最高，密度最高(1.063—1.210g/ml)。不同的血漿脂蛋白電泳時移動速度不同(α-脂蛋白最快，CM位于原點(diǎn))，據(jù)此可將其分為CM、β-脂蛋白、前β-脂蛋白和α-脂蛋白。兩種分類法中四種脂蛋白恰好是一一對應(yīng)的。

　　2. 血漿脂蛋白的代謝概況和生理功能

　　血漿脂蛋白的代謝與心腦血管疾病關(guān)系密切。不同血漿脂蛋白的代謝和功能各異，脂蛋白的代謝反應(yīng)了脂類在體內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的概況。CM將吸收的外源性脂類從小腸粘膜細(xì)胞運(yùn)往其它組織;VLDL和LDL將肝臟合成的內(nèi)源性脂類運(yùn)至肝外組織;肝臟合成的HDL(小腸粘膜細(xì)胞也可合成少量)將各組織中衰老及死亡細(xì)胞膜上的游離膽固醇運(yùn)回肝臟。各種載脂蛋白在血漿脂蛋白代謝中有穩(wěn)定脂蛋白結(jié)構(gòu)、激活脂蛋白代謝的關(guān)鍵酶、識別脂蛋白受體等重要作用。

　　(1)CM

　　CM由小腸粘膜細(xì)胞合成，主要功能是把外源性脂類運(yùn)往全身各組織利用或貯存。在小腸粘膜上皮細(xì)胞中，外源性脂類吸收時再合成的脂肪，連同合成及吸收的磷脂與膽固醇，包裹上apoB48等載脂蛋白形成CM。新生CM經(jīng)淋巴管進(jìn)入血液，與血液中的HDL交換apo后成為成熟CM。CM的apoCⅡ可激活心肌、脂肪等組織毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的脂蛋白脂肪酶(LPL)，使其脂肪水解釋出甘油和脂肪酸，被各組織攝取利用或貯存。隨著脂肪的水解，CM逐漸變小成為富含膽固醇的殘余顆粒被肝細(xì)胞攝取。

　　(2)VLDL

　　VLDL主要由肝細(xì)胞合成，主要成分是脂肪，其功能是將肝臟合成的內(nèi)源性脂肪運(yùn)往全身各組織利用或貯存。肝臟是動物尤其是家禽合成脂肪的主要器官。VLDL的代謝概況與CM相似，但因其膽固醇含量比CM多，隨著脂肪的水解和apo的交換轉(zhuǎn)移，VLDL轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓懝檀嫉腖DL。VLDL合成障礙使脂肪堆積在肝臟中，形成脂肪肝。磷脂是血漿脂蛋白的重要成分，磷脂的合成需要必需脂肪酸和膽堿，因此營養(yǎng)不合理會影響磷脂以致VLDL的合成。

　　(3)LDL

　　LDL在血漿中由VLDL轉(zhuǎn)變而來，所含膽固醇總量(包括游離膽固醇和酯型膽固醇)可達(dá)50%以上，功能是轉(zhuǎn)運(yùn)肝臟合成的內(nèi)源性膽固醇。各種組織包括肝臟本身都能攝取和代謝LDL，這些組織的細(xì)胞膜表面有LDL受體，能夠識別并結(jié)合LDL，結(jié)合后通過內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞與溶酶體融合。在溶酶體中，膽固醇酯水解為游離膽固醇和及脂肪酸被細(xì)胞利用或貯存。膽固醇在這些組織中可抑制HMGCoA還原酶以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)膽固醇的合成，也可摻入細(xì)胞的膜系統(tǒng)促進(jìn)其更新或轉(zhuǎn)化為類固醇激素等生理活性物質(zhì)。

　　參與LDL代謝的關(guān)鍵酶、載脂蛋白或LDL受體缺陷可導(dǎo)致LDL代謝障礙，使血漿LDL和膽固醇升高，已經(jīng)證明LDL受體缺陷是造成家族性高膽固醇血癥的重要原因。LDL受體缺陷是常染色體顯性遺傳，純合子細(xì)胞膜LDL受體完全缺乏，雜合子數(shù)目減少一半，純合子患者20歲前就發(fā)生典型的冠心病癥狀。

　　(4)HDL

　　HDL由肝細(xì)胞和小腸細(xì)胞合成后釋放到血液中，主要功能是將肝外組織中衰老及死亡細(xì)胞膜上的游離膽固醇通過血液循環(huán)運(yùn)回肝臟。新生HDL在血漿中與CM、VLDL交換載脂蛋白后轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓挠泄δ艿腍DL,它能夠結(jié)合并酯化全身各組織中衰老及死亡細(xì)胞膜上的游離膽固醇，將其轉(zhuǎn)移至自身顆粒內(nèi)部。HDL上有特殊的載脂蛋白能被肝細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體識別結(jié)合，故回收了肝外組織和血漿中多余膽固醇的HDL最終被肝臟攝取，轉(zhuǎn)變?yōu)槟懼猁}等排泄。因HDL能減少血漿膽固醇，血漿HDL水平較高的人不易患高脂血癥。

　　例題：

　　1.輔脂酶在脂肪消化吸收中的作用 ( )

　　A.直接水解脂肪成脂肪酸和甘油

　　B.是合成脂肪的主要關(guān)鍵酶

　　C.是胰脂酶對脂肪消化不可缺少的蛋白質(zhì)輔助因子

　　D.是脂肪酸β氧化的第一個酶

　　E.以上都是

　　2.輔脂酶對胰脂酶起輔助作用的機(jī)制是 ( )

　　A. 傳遞H原子

　　B.提供O2

　　C. 解除腸腔內(nèi)膽汁酸鹽對胰脂酶的抑制

　　D.通過氧化還原反應(yīng)為胰脂酶提供NADPH+H+