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生物化学基础
1.11.3.1 一、甘油三酯的分解代谢

一、甘油三酯的分解代谢

大家知道,人体长期处于紧张、饥饿状态时会消瘦,这就是脂肪大量动员的结果。

(一)脂肪动员

1.概念 脂肪组织储存的甘油三酯,在脂肪酶的催化下逐步水解为脂肪酸和甘油,并释放入血被其他组织利用,此过程称为脂肪动员。

反应过程如下:

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2.产物 脂肪动员的最终产物是1分子甘油,三分子脂肪酸。

3.关键酶 催化脂肪水解中的甘油三酯脂肪酶活性最低,此酶活性受多种激素的调节,故称为激素敏感性脂肪酶。

4.脂解激素与抗脂解激素 肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素等能使甘油三酯脂肪酶活性增强,促进脂肪水解,称为脂解激素;胰岛素则使其活性降低,抑制脂肪水解,称之为抗脂解激素。正常人体这两类激素的协同作用使体内脂肪的水解速度能适应机体的需要。

人体处于紧张、兴奋、饥饿时,肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素分泌增加,甘油三酯脂肪酶的活性增强,脂肪动员加强,脂肪组织储存的脂肪含量就会减少。

(二)甘油的代谢

1.氧化分解 脂肪动员产生的甘油溶于水,直接由血液运输到组织细胞,经酶催化生成α-磷酸甘油,再脱氢生成磷酸二羟丙酮进入糖代谢途径,最终氧化分解生成CO2和H2O并释放能量。

甘油─→α‐磷酸甘油─→磷酸二羟丙酮─→CO2+H2O

2.异生为糖 甘油生成磷酸二羟丙酮后,也可经糖异生作用转变为葡萄糖或糖原。

甘油─→磷酸二羟丙酮─→葡萄糖或糖原

以上代谢部位主要是肝,其次是肾;肌肉和脂肪组织因酶活性很低,故不能很好利用甘油。

(三)脂肪酸的氧化

1.概念 在氧供应充足的情况下,脂肪酸的长链逐渐降解为含2个碳原子的乙酰CoA,然后彻底氧化为CO2和H2O并释放大量能量的过程。

2.运输 脂肪动员产生的游离脂肪酸释放入血后,与清蛋白结合由血液运输到全身各组织,是人体重要的能源物质。

3.氧化部位和过程 机体除脑组织和成熟红细胞外,大多数组织都能氧化利用脂肪酸,但以肝和肌肉最为活跃。氧化的主要部位在线粒体,分为以下四个阶段。

(1)脂肪酸的活化:脂肪酸生成脂酰CoA的过程称为脂肪酸的活化。反应在细胞液中进行,由ATP供能。

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反应中生成的焦磷酸(PPi)很快被水解,阻止了逆向反应的进行。因此1分子脂肪酸活化,实际消耗了2个高能磷酸键。

(2)脂酰CoA进入线粒体:脂肪酸氧化的酶系存在于线粒体基质内,而脂酰CoA不能直接进入线粒体,需要肉毒碱将脂肪酰基转入线粒体基质内,然后重新转变成脂酰CoA,进行氧化分解(图8-3)。

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图8-3 脂酰CoA进入线粒体基质示意图

(3)脂酰CoA的β-氧化:

脂酰CoA进入线粒体基质后,在脂酰基β碳原子上开始氧化,故称为β-氧化。一次β-氧化包括脱氢、加水、再脱氢和硫解四步反应,使得脂酰基的碳链断裂生成1分子乙酰CoA和1分子比原来少2个碳原子的脂酰CoA。后者可再进行β-氧化,如此反复进行,直至脂酰CoA完全氧化为乙酰CoA(图8-4)。

(4)乙酰CoA的彻底氧化:脂肪酸经β-氧化生成大量的乙酰CoA,一部分进入三羧酸循环彻底氧化成H2O和CO2,并释放能量。另一部分在线粒体中缩合成酮体。

(5)脂肪酸氧化的能量生成:以软脂酸为例计算ATP的生成量。软脂酸是16个碳原子的饱和脂肪酸,需经7次β-氧化,产生7分子FADH2,7分子NADH+H+及8分子乙酰CoA。因此在β-氧化阶段生成(2+3)×7=35分子ATP,在三羧酸循环阶段生成12×8=96分子ATP。故1分子软脂酸在体内完全氧化分解净生成35+96-2=129分子ATP。

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图8-4 脂肪酸的β-氧化过程