生物化学思维导图——28.脂肪酸的分解代谢

快下载收藏！第3版王镜岩生物化学思维导图所有章节已完结，均为本人考研时所做，适用于生物、食品等方向考研生，同适用于各位生化期末考生！

脂肪酸的分解代谢

• 食物成分含有的能量比较
  • 脂肪（37KJ/g）>蛋白质（17KJ/g）>糖类（16KJ/g）
  • 脂肪非极性化合物，以无水状态贮存；糖原极性化合物，以水合形式贮存；若按同等重量计算，脂肪的代谢能量世纪高达糖原6倍
• 脂质的消化、吸收和传送
  • 脊椎动物食物脂质的消化吸收
    • 消化
      • 物理消化（辅助）
        • 三酯酰甘油/脂肪/三酰甘油消化是脂质-水的界面上发生的，其消化速度取决于界面的表面积；
        • 小肠通过剧烈的蠕动，在胆汁盐的乳化作用下，形成微团，利于脂肪与水溶性的蛋白酶发生作用，同时增大了接触表面积
      • 化学消化
        • 提到的几种酶
          • 辅脂肪酶（胰脂肪酶活性必需）、脂酶、磷脂酶等
        • 三酯酰甘油消化始于胃脂肪酶，后通过（小肠内胰脏分泌）胰脂肪酶彻底消化，转化为2-单酰甘油和脂肪酸
    • 吸收
      • 1.被小肠上皮黏膜细胞吸收，又经黏膜细胞转化为三酯酰甘油，与蛋白质包装成乳糜颗粒（脂蛋白）进入到血液中，通过淋巴系统运送到各组织
      • 2.被运送到脂肪组织和骨骼肌毛细血管的乳糜颗粒，其三酰甘油组分被脂肪酶水解为游离的脂肪酸和甘油
        • 游离的脂肪酸被组织吸收
        • 甘油经甘油激酶和甘油-3-磷酸脱氢酶作用，转化为磷酸二羟丙酮
      • 短的和中长链的脂肪酸在膳食中的含量并不多，它们不形成脂蛋白形式，而是以游离酸的形式被送到肝脏
  • 贮存脂类的消化吸收
    • 消化
      • 在激素敏感的三酯酰甘油脂肪酶的作用下水解为甘油和游离脂肪酸
    • 吸收
      • 被释放的脂肪酸进入血液与清蛋白结合，有效溶解度大大增加，最后进入肌肉/肝脏中形成乙酰-CoA并产生能量
• 饱和脂肪酸的氧化
  • （细胞溶胶）脂肪酸的活化
    • 脂酰辅酶A合酶/脂肪酸硫激酶1（存在于线粒体外膜）、ATP（脱下PPi）
    • 活化即形成脂酰-CoA（高能化合物）
  • 注：原核生物脂肪酸的分解代谢发生在细胞溶胶
  • 真核生物（线粒体）脂肪酸的分解代谢
    • 脂肪酸进入线粒体
      • 10C以下（短/中长）脂酰-CoA可渗透通过线粒体内膜
      • 长链的脂酰CoA运送机制
        • 肉碱载体系统
          • 1）肉碱-脂酰移位酶1通过肉碱取代CoA-SH，形成脂酰肉碱 2）脂酰肉碱经过内膜上载体蛋白进入线粒体基质 3）肉碱-脂酰转移酶II释放肉碱，脂酰基重新转移到线粒体的CoA上4）肉碱回到细胞溶胶
    • ß-氧化
      • 发现：Knoop
      • 4大步骤
        • 氧化
          • 脂酰-CoA脱氢酶、FAD（这里的电子传递过程中出现ETF即泛醌氧化还原酶）
          • ß-位（羧基邻位）被脱下2个H形成“反式-∆2-烯酰-CoA”
        • 水合
          • 烯酰-CoA水合酶、H2O
          • 发生在γ-位与δ-位之间，-OH加在δ-位上，形成“3-L-羟脂酰-CoA”（L构型）
        • 氧化
          • 3-L-羟脂酰-CoA脱氢酶、NAD+
          • 脱去δ-位的H，形成“ß-酮脂酰-CoA”
        • 断裂
          • ß-酮脂酰-CoA硫解酶、CoASH
          • 形成“缩短2个C的脂酰CoA”+1个“乙酰-CoA”
  • 脂肪酸氧化是高度放能的过程
    • 以软脂酸为例，经过ß-氧化7个轮回，生成8个乙酰-CoA
      • 8乙酰-CoA=80ATP7FADH2=7x1.5=10.5ATP7NADH=7x2.5=17.5ATP
        • 总和108ATP-活化时2ATP=106ATP
• 不饱和脂肪酸的氧化
  • 单不饱和脂肪酸（以油酰-CoA为例）
    • （还需）烯酰-CoA异构酶（C9=C10），改变双键位置及将顺式变为反式
    • 相比于硬脂酰-CoA，油酰-CoA少产出了1个FADH2
  • 多不饱和脂肪酸（以亚油酰-CoA为例）
    • （还需）烯酰-CoA异构酶、2，4二烯酰-CoA还原酶
    • 相比于硬脂酰-CoA，多消耗了1个NADPH，少产出了1个FADH2
• 奇数碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA
  • 如具有17C的脂肪酸经过ß-氧化途径，产生7个乙酰-CoA和1个丙酰-CoA（丙酰-CoA同样也是Val和Ile的降解产物；见30章）
  • 丙酰-CoA经过3步酶促反应转化为琥珀酰-CoA
    • 羧化
      • 丙酰-CoA羧化酶（生物素为辅基）、ATP、CO2
      • ß-C上加上——COO-，形成D-甲基丙二酰-CoA
    • 消旋
      • 甲基丙二酰-CoA消旋酶
      • 形成L-甲基丙二酰-CoA
    • 变位
      • 甲基丙二酰-CoA变位酶，VB12（为辅酶）
      • 形成琥珀酸-CoA
• α-氧化和ω-氧化
  • α-氧化
    • 如植烷酸（存在与反刍动物及某些食物中）C-3位有1个甲基取代基，不属于脂酰-CoA脱氢酶的底物，要先经过α-氧化才能进入ß-氧化
      • 脂肪酸α-羟化酶将羧基邻位的C羟基化，而后脱羧，羟基再氧化形成新的羧基端
  • ω-氧化
    • 可将中长链和长链的末端甲基羟基化继而羧基化，两端降解从而加速脂肪酸降解的速度
• 酮体
  • 严重解状态或胰岛素过低状态都会耗尽体内糖的贮存。肝外组织不能自血液中获取充足的葡萄糖，为了获取能量，肝中的葡糖异生作用就会加速，肝和肌肉中的脂肪氧化也会加速，同时动员蛋白质的降解。脂肪酸氧化产生大量的乙酰-CoA，葡糖异生导致大量草酰乙酸被耗尽，导致柠檬酸循环收到阻滞，此时乙酰-CoA转而 进入酮体生成的方向
    • 大量丙酮对人体有毒
    • 大量乙酰乙酸和D-ß-羟丁酸会使血液PH降低，导致酸中毒
    • 尿液中酮体增多，酮病
  • 乙酰-CoA的代谢结局之一
    • 进入柠檬酸循环及电子传递系统（23、24章）
    • 作为类固醇的前提，生成胆固醇（29章）
    • 脂肪酸合成的前体（29章）
    • 转化为乙酰乙酸、D-ß-羟丁酸和丙酮，三者统称酮体
  • 肝脏中酮体的合成
    • 1）2分子乙酰-CoA在硫解酶的作用下形成乙酰乙酰-CoA
    • 2）乙酰乙酰CoA和乙酰-CoA在HMG CoA合酶的催化下，缩合形成HMG-CoA
    • 3）HMG-CoA在HMG裂解酶作用下形成乙酰乙酸
    • 4）乙酰乙酸脱羧形成丙酮；还原（NADH）形成D-ß-羟丁酸
  • 肝外组织使用酮体作为燃料
    • D-ß羟丁酸经氧化形成乙酰乙酸，和乙酰乙酸与CoA相接被活化，而后被硫解酶裂解（ß氧化最后一步）形成乙酰-CoA进入柠檬酸循环为肝外组织（如骨、心肌、肾皮质）提供能量
• 磷脂的代谢
• 鞘磷脂的代谢
• 脂肪酸代谢的调节
  • 脂肪酸进入线粒体的调控
    • 对肉碱酰基转移酶的调控
      • 肉碱酰基转移酶I强烈受到丙二酰-CoA（脂肪酸合成）的抑制
  • 心脏中脂肪酸的调节
    • 脂肪酸氧化是心脏的主要能源
    • 心脏用能减少，柠檬酸循环和氧化磷酸化降低，乙酰-CoA、NADH积聚
      • 乙酰-Co抑制硫解酶的活性
      • NAD+的减少影响了3-羟脂酰-CoA脱氢酶
  • 激素对脂肪酸代谢的调节
    • 三酯酰甘油脂肪酶（脂肪是消化）是激素敏感性脂酶，肾上腺素/胰高血糖素的升高，有利于它的磷酸化从而降解更多的脂肪形成脂肪酸和甘油
      • 手画图
  • 根据机体代谢需要的调控
  • 长时间膳食的改变到中相关酶水平的调整