游离脂肪酸怎么转变为脂酰辅酶a

(一)脂肪动员

储存于脂库中的三酰甘油在脂肪酶的催化作用下水解为游离的脂肪酸和甘油,并通过血液循环运送到机体各组织供氧化利用的过程称为脂肪动员。水解分三步完成。

三酰甘油脂肪酶是脂肪动员的限速酶,因其活性受多种激素调节,故又称为激素敏感脂肪酶。肾上腺素、肾上腺皮质激素、甲状腺素、胰高血糖素等激素可升高激素敏感脂肪酶的活性,称为脂解激素;胰岛素可降低激素敏感脂肪酶的活性,称为抗脂解激素。

(二)甘油的代谢

脂肪动员产生的甘油经血液循环到达肝、肾、小肠黏膜的组织细胞,被甘油激酶催化生成α-磷酸甘油,再脱氢生成磷酸二羟丙酮,进入糖代谢途径。

(三)脂肪酸的氧化

除大脑和成熟红细胞外,脂肪酸在机体大多数组织都可氧化,其中在肝及肌肉组织氧化最为活跃。氧化过程包括:活化与转运、β-氧化、乙酰辅酶A氧化三个阶段。

1.脂肪酸的活化与转运 在细胞液中,脂肪酸与辅酶A由脂酰辅酶A合成酶催化,反应生成脂酰辅酶A,此反应需ATP提供能量及Mg2+参与。因反应产物脂酰辅酶A为高能化合物,且代谢活性强,故此反应过程称为脂肪酸的活化。

由于催化脂酰辅酶A继续氧化的酶系存在于线粒体,所以在细胞液中生成的脂酰辅酶A需经线粒体内膜上的肉毒碱携带转运进入线粒体代谢,此过程称为脂酰辅酶A的转运(图6-3-1)。

图6-3-1　脂酰辅酶A通过线粒体内膜

2.脂酰辅酶A的β-氧化　进入线粒体的脂酰辅酶A,在脂肪酸β-氧化酶系的催化下,β-碳原子处氧化并断裂,故此称为β-氧化。每一次β-氧化过程经历脱氢、加水、再脱氢、硫解四步连续反应,生成1分子乙酰辅酶A和1分子比原脂酰辅酶A少2个碳原子的新脂酰辅酶A。新生成的脂酰辅酶A又再次进行β-氧化,如此多次进行,直至全部氧化为乙酰辅酶A,即脂肪酸β-氧化的终产物是乙酰辅酶A。脂肪酸β-氧化过程见图6-3-2。

图6-3-2　脂肪酸β-氧化过程

3.乙酰辅酶A的氧化　脂肪酸经β-氧化生成大量的乙酰辅酶A,一部分进入三羧酸循环彻底氧化,生成二氧化碳、水,并释放能量。另一部分在肝细胞线粒体中合成酮体。

脂肪酸氧化可产生大量能量。以1分子含16碳原子的软脂酸为例计算:可进行7次β-氧化及生成8分子乙酰辅酶A,每次β-氧化可生成5分子ATP,每1分子乙酰辅酶A进入三羧酸循环可生成12分子ATP,共计生成ATP数为5×7+12×8=131分子,再减去脂肪酸活化时消耗的2分子ATP,则净生成ATP数为129分子。而每1分子三酰甘油分解又可产生3分子脂肪酸。由此可见,三酰甘油的分解、氧化是体内能量的重要来源之一。

(四)酮体的生成与利用

酮体是脂肪酸在肝内氧化的正常中间产物,包括乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮,这三种物质总称为酮体。其中β-羟丁酸约占酮体总量的70%,乙酰乙酸约占30%,丙酮含量极微。

1.酮体的生成

(1)原料:肝中脂肪酸β-氧化生成的大量乙酰辅酶A,除小部分进入三羧酸循环彻底氧化为CO2和H2O,释放能量供肝利用外,更重要的代谢去路是合成酮体。

(2)基本过程:肝细胞线粒体内富含催化酮体合成的酶系,故生成酮体是肝特有的功能。酮体生成的总体基本反应过程见图6-3-3。

图6-3-3　酮体的生成

2.酮体的利用　肝外组织富含利用酮体的酶系。在肝中生成的酮体经血液循环运输到肝外的心、脑、肾及肌肉等组织,乙酰乙酸和β-羟丁酸在酶的催化下重新转化为乙酰辅酶A,进入三羧酸循环彻底氧化供能(图6-3-4)。丙酮则主要随尿排出体外,少部分可直接从肺呼出。

图6-3-4　酮体的利用

3.酮体代谢的特点及生理意义

(1)酮体代谢的特点是肝内生酮肝外利用。

(2)生理意义:

①酮体是一类水溶性强、易通过细胞膜及血-脑脊液屏障的小分子化合物,便于肝外组织利用氧化供能,是肝输出脂类能源物质的一种重要形式。

②长期饥饿及糖供应不足时,酮体可替代葡萄糖成为脑及肌肉等组织的主要能源。

正常情况下,血中酮体含量低,仅有0.14～0.86mmol/L(0.8～5mg/dl)。在长时间饥饿、糖尿病、高脂低糖膳食等情况下,体内脂肪动员加强,肝内酮体生成增多,超过了肝外组织的利用能力,可导致血中酮体升高,称为酮血症;丙酮具有挥发性,过多丙酮从患者肺呼出,会嗅到丙酮味(似烂苹果味),称为酮味;当体内酮体含量过高,超过肾回吸收能力时,尿中可出现酮体,称为酮尿;酮体中乙酰乙酸和β-羟丁酸是酸性物质,在血液中浓度过高,导致血液pH下降,引起酮症酸中毒。

重点提示

1.三酰甘油脂肪酶是脂肪动员的限速酶,又称为激素敏感脂肪酶。肾上腺素、肾上腺皮质激素、甲状腺素、胰高血糖素等可增强此酶的活性,被称为脂解激素;胰岛素可抑制此酶的活性,故称为抗脂解激素。

2.除脑组织外,大多数组织均能氧化脂肪,以肝及肌肉最活跃。线粒体是脂肪酸氧化的重要场所。

3.脂肪酸在肝内β-氧化的产物乙酰辅酶A可转化为酮体,酮体是在肝外组织中氧化利用的,是肝输出脂类能源的一种形式。长期饥饿及糖供应不足时,酮体可替代葡萄糖成为脑及肌肉等组织的主要能源。

4.酮体代谢的特点是肝内生酮肝外用。