脂类分解与合成

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生理功能

脂类分解与合成·

脂类分解·

  • 概述

    油脂的化学本质上是酰基甘油（acylglycerol），脂肪的分解是酰基甘油分解为脂肪酸与甘油，两者再分别代谢的过程


  • 三酰甘油的分解

    1. 三酰甘油先在 脂肪酶的作用下 结合H2O，水解为 二酰甘油 与 脂肪酸
      二酰甘油

    2. 二酰甘油在 二酰甘油脂肪酶的作用下 结合H2O，水解为 一酰甘油 与 脂肪酸
      一酰甘油

    3. 一酰甘油在 一酰甘油脂肪酶的作用下 结合H2O，水解为 甘油 与 脂肪酸
      甘油


  • 甘油的分解

    • 甘油在 甘油激酶的作用下 结合一个ATP的Pi，生成3磷酸甘油
      3磷酸甘油在 3磷酸甘油脱氢酶的作用下 脱下H+给氧化性辅酶I，生成二羟丙酮磷酸
      二羟丙酮磷酸


  • 脂肪酸的分解
    • 转运进入线粒体内膜

      1. 脂肪酸在 脂肪酸硫激酶I的作用下 生成 脂酰CoA，由ATP供能
        脂酰CoA

      2. 当碳链长度大于十时，不能通过线粒体内膜，需要进行如下反应：
        脂酰CoA在 脂酰肉碱转移酶I的作用下 与肉碱结合 生成 脂酰肉碱
        脂酰肉碱

      3. 脂酰肉碱通过线粒体内膜
        CoA在 脂酰肉碱转移酶II的作用下 与脂酰肉碱反应 生成 脂酰CoA 与 肉碱
        脂酰CoA(1)

    • 饱和脂肪酸β氧化

      1. 脂酰CoA在 脂酰CoA脱氢酶的作用下 脱下2H+给FAD 在2位形成双键 生成反Δ2烯酰CoA
        反Δ2烯酰CoA

      2. 反Δ2烯酰CoA在 反Δ2烯酰CoA脱水合酶的作用下 结合H2O 生成L±β-羟脂酰CoA
        L+-β-羟脂酰CoA

      3. L±β-羟脂酰CoA在 L±β-羟脂酰CoA脱氢酶的作用下 脱下2H+给氧化性辅酶I，生成β-酮脂酰CoA
        β-酮脂酰CoA

      4. β-酮脂酰CoA在 β-酮脂酰CoA硫解酶的作用下 结合CoA，生成乙酰CoA 与 脂酰CoA
        脂酰CoA进入下一轮循环继续分解
        烯酰CoA

    • 不饱和脂肪酸β氧化

      我们知道，Δ2-烯酰CoA水合酶只能水合反式双键，在不饱和脂肪酸β氧化常常遇到顺式构型，通常如以下两种情况：

      • 顺Δ2烯酰CoA

        1. 这种情况比较简单，经 烯酯酰CoA异构酶 异构一次变为 反Δ2烯酰CoA，继续参与反应
          顺Δ2烯酰CoA

      • 顺Δ4烯酰CoA

        1. 先经过一般反应步骤变为 反Δ2-顺Δ4-烯酰CoA
          反Δ2-顺Δ4-烯酰CoA

        2. 反Δ2-顺Δ4-烯酰CoA在 2,4烯酰-CoA还原酶的作用下结合2H+ 变为 反Δ3-烯酰CoA
          反Δ3-烯酰CoA

        3. 反Δ3-烯酰CoA经 烯酯酰CoA异构酶 异构一次变为 反Δ2烯酰CoA，继续参与反应
          反Δ2烯酰CoA(1)

    • 奇数碳脂肪酸的最终氧化

      最终形成的是丙酰CoA，其余一样

      1. 丙酰CoA在 羧化酶|生物素|ATP 的作用下 与CO2反应 生成 甲基丙二酰CoA
        甲基丙二酰基CoA

      2. 甲基丙二酰CoA在 变位酶|CoB12 的作用下 生成 琥珀酰CoA
        琥珀酰CoA


  • 酮体

    乙酰CoA在 肝细胞中 还可以合成 乙酰乙酸 β-羟丁酸 丙酮 合称为酮体
    在饥饿/糖尿病 时，草酰乙酸进入糖异生，乙酰CoA堆积，此时：

    1. 2乙酰CoA在 硫解酶的作用下 脱下1CoA 形成乙酰乙酰CoA
      乙酰乙酰CoA

    2. 乙酰乙酰CoA在 合酶的作用下 结合乙酰CoA|H2O 脱下CoA 形成羟甲基戊二酰CoA
      羟甲基戊二酰辅酶A

    3. 羟甲基戊二酰CoA在 HMGCoA裂解酶的作用下 脱下CoA 形成乙酰乙酸
      乙酰乙酸

    4. 乙酰乙酸在 羟丁酸脱氢酶的作用下 结合2H2 形成β-羟丁酸
      β-羟丁酸

    5. 乙酰乙酸在 脱羧酶的作用下 形成丙酮 | CO2
      丙酮

    6. 2乙酰乙酸在 转移酶的催化下 与琥珀酰CoA作用 结合CoA 转移COOH 形成乙酰乙酰CoA | 琥珀酸
      乙酰乙酰CoA(1)


  • 调控
    • 受激素控制
    • 反应的速度主要由 脂酰肉碱转移酶 控制
      其受 丙二酰CoA 的抑制
    • 心脏中，高浓度乙酰CoA 及 NADH 会抑制 硫解酶

  • 能量的计算
    • 试计算CH3(CH2)14COOH的产能/能效

      7次β氧化
      8乙酰CoA * 10ATP = 80ATP
      7NADH * 1.5ATP = 10.5ATP
      7FADH2 * 2.5ATP = 12.5ATP
      产生108ATP，减去2ATP，净产106ATP
      (-30.54kJ/mol * 106)/(-9730KJ) * 100% 约 33%


脂类合成·

  • 饱和脂肪酸的从头合成

    指在细胞质中，由乙酰CoA 到 软脂酸 到 其他脂肪酸 的过程
    从头合成最多合成16碳的饱和脂酰ACP

    • 原料乙酰CoA的来源
      • 丙酮酸氧化脱羧
      • 脂肪酸的β氧化
      • 氨基酸的氧化
    • 脂肪酸合酶复合体
      • 脂酰基载体蛋白
      • 乙酰CoA:ACP转酰酶
      • β-酮酰ACP合酶
      • β-酮酰ACP还原酶
      • β-羟酰ACP脱水酶
      • 烯脂酰ACP还原酶
      • 烯脂酰ACP硫酯酶

    1. 乙酰CoA在 乙酰CoA羧化酶的作用下 由ATP供能 与HCO3-和H+ 生成 丙二酸单酰CoA
      丙二酸单酰CoA

    2. 乙酰CoA在 乙酰CoA:ACP转酰酶的作用下 结合ACP 脱下CoA 生成 乙酰Acp
      乙酰Acp

    3. 乙酰Acp 结合β-酮酰ACP合酶 脱下ACP 生成乙酰β酮酰ACP合酶
      乙酰β酮酰ACP合酶

    4. 丙二酸单酰CoA 结合ACP 脱下CoA 生成丙二酸单酰Acp
      丙二酸单酰Acp

    5. 丙二酸单酰Acp 与 乙酰β酮酰ACP合酶 在β-酮酰ACP合酶的作用下 脱下CO2|β-酮酰ACP合酶 反应生成乙酰乙酰ACP
      乙酰乙酰ACP

    6. 乙酰乙酰ACP在 β-酮酰ACP还原酶的作用下 由NADPH与H+提供H 生成D-β-羟丁酰ACP
      D-β-羟丁酰ACP

    7. D-β-羟丁酰ACP在 β-羟酰ACP脱水酶的作用下 脱水生成反Δ2丁烯酰ACP
      反Δ2丁烯酰ACP

    8. 反Δ2丁烯酰ACP在 β-烯酰ACP还原酶的作用下 由NADPH与H+提供H 生成丁酰ACP
      丁酰ACP

    9. 以上反应循环，直到生成软脂酰ACP
      其后，在软脂酰ACP硫酯酶的作用下，脱下ACP，结合水，生成 软脂酸
      软脂酸

    • 总反应
      • $ \ce{ 8CH_3COSCoA + 7ATP + 14NADPH + 14H^+ -> CH_3(CH_2)_{ 14 }COOH + 14NADP^+ + 8CoA + 7ADP + 7Pi + 6H_2O } $
    • 延长

      NADPH + H+为H供体
      丙二酸单酰CoA为C供体
      CoA代替ACP为脂酰基载体

    • 调控（乙酰CoA羧化酶）
      • 受 软脂酰ACP 抑制
      • 受 柠檬酸 激活
      • 胰高血糖素 肾上腺素 使之磷酸化 抑制
      • 胰岛素 使之去磷酸化 激活
  • 不饱和脂肪酸的合成
    • 略
  • 三酰甘油的合成
    • 原料
      • 甘油3磷酸
      • 脂酰CoA

    1. 甘油3磷酸在 甘油磷酸转酰酶的作用下 将脂酰CoA之脂酰转移 释放CoA 生成溶血磷脂酸
      溶血磷脂酸

    2. 溶血磷脂酸在 酰基转移酶的作用下 将脂酰CoA之脂酰转移 释放CoA 生成磷脂酸
      磷脂酸

    3. 磷脂酸在 磷脂酸磷酸酶的作用下 结合H2 释放Pi 生成二酰甘油
      二酰甘油(1)

    4. 二酰甘油在 二酰甘油转酰酶的作用下 将脂酰CoA之脂酰转移 释放CoA 生成三酰甘油
      三酰甘油

  • 磷脂的合成
    • 位置

      主要在 肝 肠 肾 组织细胞中的内质网中进行

    • 原料/辅助因子
      • 甘油 脂肪酸 磷酸盐
      • 胆碱 Ser 肌醇
      • ATP CTP
    • 甘油二酯途径

      1. 甘油3磷酸在 转酰酶的作用下 将2脂酰CoA之脂酰转移 释放2CoA 生成1,2-甘油二酯磷脂酸
        1,2-甘油二酯磷脂酸

      2. 1,2-甘油二酯磷脂酸在 磷酸酯酶的作用下 脱下Pi 生成1,2-甘油二酯
        1,2-甘油二酯

      3. 1,2-甘油二酯 与CDP-胆碱反应 生成磷脂酰胆碱 | CMP
        磷脂酰胆碱

      4. 1,2-甘油二酯 与CDP-乙醇胺反应 生成磷脂酰乙醇胺 | CMP
        磷脂酰乙醇胺

    • CDP-甘油二酯途径

      1. 甘油3磷酸在 转酰酶的作用下 将2脂酰CoA之脂酰转移 释放2CoA 生成磷脂酸
        磷脂酸在 胞苷转移酶的作用下 与CTP反应 生成CDP-甘油二酯 | PPi
        CDP-甘油二酯

  • 胆固醇的合成

    胆固醇是 环戊烷多氢菲 的衍生物

    • 作用
      • 生物膜的重要组分，控制流动性
      • 是胆汁酸 激素 维生素D等物质的前体
    • 位置
      • 主要在 肝细胞的 胞液 光面内质网 中进行

    1. 前期与酮体的合成途径一致
      HMGCoA在 HMGCoA还原酶的作用下 NADPH + H+为H供体 脱下CoA 形成甲羟戊酸
      其后生成鲨烯，最终生成胆固醇
      甲羟戊酸-胆固醇


考点总结及名词解释·

有待补充