八、磷酸戊糖途徑：

磷酸戊糖途徑是指從G-6-P脫氫反應開始，經一系列代謝反應生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。該旁路途徑的起始物是G-6-P，返回的代謝產物是3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，其重要的中間代謝產物是5-磷酸核糖和NADPH。整個代謝途徑在胞液中進行。關鍵酶是6-磷酸葡萄糖脫氫酶。

九、磷酸戊糖途徑的生理意義：

1. 是體內生成NADPH的主要代謝途徑：NADPH在體內可用于：⑴ 作為供氫體，參與體內的合成代謝：如參與合成脂肪酸、膽固醇等。⑵ 參與羥化反應：作為加單氧酶的輔酶，參與對代謝物的羥化。⑶ 維持巰基酶的活性。⑷ 使氧化型谷胱甘肽還原。⑸ 維持紅細胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脫氫酶遺傳性缺陷可導致蠶豆病，表現為溶血性貧血。

2. 是體內生成5-磷酸核糖的唯一代謝途徑：體內合成核苷酸和核酸所需的核糖或脫氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，其生成方式可以由G-6-P脫氫脫羧生成，也可以由3-磷酸甘油醛和F-6-P經基團轉移的逆反應生成。

十、糖原的合成與分解：

糖原是由許多葡萄糖分子聚合而成的帶有分支的高分子多糖類化合物。糖原分子的直鏈部分借α-1,4-糖苷鍵而將葡萄糖殘基連接起來，其支鏈部分則是借α-1,6-糖苷鍵而形成分支。糖原是一種無還原性的多糖。糖原的合成與分解代謝主要發生在肝、腎和肌肉組織細胞的胞液中。

1.糖原的合成代謝：糖原合成的反應過程可分為三個階段。

⑴活化：由葡萄糖生成尿苷二磷酸葡萄糖：葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→1-磷酸葡萄糖→UDPG。此階段需使用UTP，并消耗相當于兩分子的ATP。

⑵縮合：在糖原合酶催化下，UDPG所帶的葡萄糖殘基通過α-1,4-糖苷鍵與原有糖原分子的非還原端相連，使糖鏈延長。糖原合酶是糖原合成的關鍵酶。

⑶分支：當直鏈長度達12個葡萄糖殘基以上時，在分支酶的催化下，將距末端6～7個葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由α-1,4-糖苷鍵轉變為α-1,6-糖苷鍵，使糖原出現分支，同時非還原端增加。

2.糖原的分解代謝：糖原的分解代謝可分為三個階段，是一非耗能過程。

⑴水解：糖原→1-磷酸葡萄糖。此階段的關鍵酶是糖原磷酸化酶，并需脫支酶協助。

⑵異構：1-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖。

⑶脫磷酸：6-磷酸葡萄糖→葡萄糖。此過程只能在肝和腎進行。

十一、糖原合成與分解的生理意義：

1.貯存能量：葡萄糖可以糖原的形式貯存。

2.調節血糖濃度：血糖濃度高時可合成糖原，濃度低時可分解糖原來補充血糖。

3.利用乳酸：肝中可經糖異生途徑利用糖無氧酵解產生的乳酸來合成糖原。這就是肝糖原合成的三碳途徑或間接途徑。

第六章 脂類代謝

一、脂類的分類和生理功用：

脂類是脂肪和類脂的總稱，是一大類不溶于水而易溶于有機溶劑的化合物。其中，脂肪主要是指甘油三酯，類脂則包括磷脂(甘油磷脂和鞘磷脂)、糖脂(腦苷脂和神經節苷脂)、膽固醇及膽固醇酯。

脂類物質具有下列生理功用：① 供能貯能：主要是甘油三酯具有此功用，體內20%～30%的能量由甘油三酯提供。② 構成生物膜：主要是磷脂和膽固醇具有此功用。③ 協助脂溶性維生素的吸收，提供必需脂肪酸。必需脂肪酸是指機體需要，但自身不能合成，必須要靠食物提供的一些多烯脂肪酸。④ 保護和保溫作用：大網膜和皮下脂肪具有此功用。

二、甘油三酯的分解代謝：

1.脂肪動員：貯存于脂肪細胞中的甘油三酯在激素敏感脂肪酶的催化下水解并釋放出脂肪酸，供給全身各組織細胞攝取利用的過程稱為脂肪動員。激素敏感脂肪酶(HSL)是脂肪動員的關鍵酶。HSL的激活劑是腎上腺素、去甲腎上腺素和胰高血糖素;抑制劑是胰島素、前列腺素E2和煙酸。

脂肪動員的過程為：激素+膜受體→腺苷酸環化酶↑→cAMP↑→蛋白激酶↑→激素敏感脂肪酶(HSL，甘油三酯酶)↑→甘油三酯分解↑。

脂肪動員的結果是生成三分子的自由脂肪酸(FFA)和一分子的甘油。脂肪酸進入血液循環后須與清蛋白結合成為復合體再轉運，甘油則轉運至肝臟再磷酸化為3-磷酸甘油后進行代謝。

2.脂肪酸的β氧化：體內大多數的組織細胞均可以此途徑氧化利用脂肪酸。其代謝反應過程可分為三個階段：

(1) 活化：在線粒體外膜或內質網進行此反應過程。由脂肪酸硫激酶(脂酰CoA合成酶)催化生成脂酰CoA。每活化一分子脂肪酸，需消耗兩分子ATP。

(2) 進入：借助于兩種肉堿脂肪酰轉移酶(酶Ⅰ和酶Ⅱ)催化的移換反應，脂酰CoA由肉堿(肉毒堿)攜帶進入線粒體。肉堿脂肪酰轉移酶Ⅰ是脂肪酸β-氧化的關鍵酶。

⑶ β-氧化：由四個連續的酶促反應組成：① 脫氫：脂肪酰CoA在脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成FADH2和α,β-烯脂肪酰CoA。② 水化：在水化酶的催化下，生成L-β-羥脂肪酰CoA。③ 再脫氫：在L-β-羥脂肪酰CoA脫氫酶的催化下，生成β-酮脂肪酰CoA和NADH+H+。④ 硫解：在硫解酶的催化下，分解生成1分子乙酰CoA和1分子減少了兩個碳原子的脂肪酰CoA。后者可繼續氧化分解，直至全部分解為乙酰CoA。

3.三羧酸循環：生成的乙酰CoA進入三羧酸循環徹底氧化分解。

三、脂肪酸氧化分解時的能量釋放：

以16C的軟脂酸為例來計算，則生成ATP的數目為：一分子軟脂酸可經七次β-氧化全部分解為八分子乙酰CoA，故β-氧化可得5×7=35分子ATP，八分子乙酰CoA可得12×8=96分子ATP，故一共可得131分子ATP，減去活化時消耗的兩分子ATP，故軟脂酸可凈生成129分子ATP。

對于偶數碳原子的長鏈脂肪酸，可按下式計算：ATP凈生成數目=(碳原子數÷2 -1)×5 + (碳原子數÷2)×12 -2 。

四、 酮體的生成及利用：

脂肪酸在肝臟中氧化分解所生成的乙酰乙酸、β-羥丁酸和丙酮三種中間代謝產物，統稱為酮體。

1.酮體的生成：酮體主要在肝臟的線粒體中生成，其合成原料為乙酰CoA，關鍵酶是HMG-CoA合成酶。

其過程為：乙酰CoA→乙酰乙酰CoA →HMG-CoA→乙酰乙酸。生成的乙酰乙酸再通過加氫反應轉變為β-羥丁酸或經自發脫羧生成丙酮。

2.酮體的利用：利用酮體的酶有兩種，即琥珀酰CoA轉硫酶(主要存在于心、腎、腦和骨骼肌細胞的線粒體中，不消耗ATP)和乙酰乙酸硫激酶(主要存在于心、腎、腦細胞線粒體中，需消耗2分子ATP)。

其氧化利用酮體的過程為：β-羥丁酸→乙酰乙酸→乙酰乙酰CoA→乙酰CoA→三羧酸循環。

3.酮體生成及利用的生理意義：

(1) 在正常情況下，酮體是肝臟輸出能源的一種形式：由于酮體的分子較小，故被肝外組織氧化利用，成為肝臟向肝外組織輸出能源的一種形式。

(2) 在饑餓或疾病情況下，為心、腦等重要器官提供必要的能源：在長期饑餓或某些疾病情況下，由于葡萄糖供應不足，心、腦等器官也可轉變來利用酮體氧化分解供能。

五、甘油三酯的合成代謝：

肝臟、小腸和脂肪組織是主要的合成脂肪的組織器官，其合成的亞細胞部位主要在胞液。脂肪合成時，首先需要合成長鏈脂肪酸和3-磷酸甘油，然后再將二者縮合起來形成甘油三酯(脂肪)。

1.脂肪酸的合成：脂肪酸合成的原料是葡萄糖氧化分解后產生的乙酰CoA，其合成過程由胞液中的脂肪酸合成酶系催化，不是β-氧化過程的逆反應。脂肪酸合成的直接產物是軟脂酸，然后再將其加工成其他種類的脂肪酸。

⑴乙酰CoA轉運出線粒體：線粒體內產生的乙酰CoA，與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，穿過線粒體內膜進入胞液，裂解后重新生成乙酰CoA，產生的草酰乙酸轉變為丙酮酸后重新進入線粒體，這一過程稱為檸檬酸-丙酮酸穿梭作用。

⑵丙二酸單酰CoA的合成：在乙酰CoA羧化酶(需生物素)的催化下，將乙酰CoA羧化為丙二酸單酰CoA。乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的關鍵酶，屬于變構酶，其活性受檸檬酸和異檸檬酸的變構激活，受長鏈脂酰CoA的變構抑制。

⑶脂肪酸合成循環：脂肪酸合成時碳鏈的縮合延長過程是一類似于β-氧化逆反應的循環反應過程，即 縮合→加氫→脫水→再加氫。所需氫原子來源于NADPH，故對磷酸戊糖旁路有依賴。每經過一次循環反應，延長兩個碳原子。但該循環反應過程由胞液中的脂肪酸合成酶系所催化。

脂肪酸合成酶系在低等生物中是一種由一分子脂酰基載體蛋白(ACP)和七種酶單體所構成的多酶復合體;但在高等動物中，則是由一條多肽鏈構成的多功能酶，通常以二聚體形式存在，每個亞基都含有一ACP結構域。

⑷軟脂酸的碳鏈延長和不飽和脂肪酸的生成：此過程在線粒體/微粒體內進行。使用丙二酸單酰CoA與軟脂酰CoA縮合，使碳鏈延長，最長可達二十四碳。不飽和鍵由脂類加氧酶系催化形成。

2.3-磷酸甘油的生成：合成甘油三酯所需的3-磷酸甘油主要由下列兩條途徑生成：①由糖代謝生成(脂肪細胞、肝臟)：磷酸二羥丙酮加氫生成3-磷酸甘油。②由脂肪動員生成(肝)：脂肪動員生成的甘油轉運至肝臟經磷酸化后生成3-磷酸甘油。

3.甘油三酯的合成：2×脂酰CoA + 3-磷酸甘油 → 磷脂酸 → 甘油三酯。

六、甘油磷脂的代謝：

甘油磷脂由一分子的甘油，兩分子的脂肪酸，一分子的磷酸和X基團構成。其X基團因不同的磷脂而不同，卵磷脂(磷脂酰膽堿)為膽堿，腦磷脂(磷脂酰乙醇胺)為膽胺，磷脂酰絲氨酸為絲氨酸，磷脂酰肌醇為肌醇。

1.甘油磷脂的合成代謝：甘油磷脂的合成途徑有兩條。

⑴甘油二酯合成途徑：磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺通過此代謝途徑合成。合成過程中需消耗CTP，所需膽堿及乙醇胺以CDP-膽堿和CDP-乙醇胺的形式提供。

⑵CDP-甘油二酯合成途徑：磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸和心磷脂通過此途徑合成。合成過程中需消耗CTP，所需甘油二酯以CDP-甘油二酯的活性形式提供。

2.甘油磷脂的分解代謝：甘油磷脂的分解靠存在于體內的各種磷脂酶將其分解為脂肪酸、甘油、磷酸等，然后再進一步降解。

磷脂酶A1存在于蛇毒中，其降解產物為溶血磷脂2，后者有很強的溶血作用。溶血磷脂2可被磷脂酶B2降解而失去其溶血作用。

七、鞘磷脂的代謝：

鞘脂類化合物中不含甘油，其脂質部分為鞘氨醇或N-脂酰鞘氨醇(神經酰胺)。鞘氨醇可在全身各組織細胞的內質網合成，合成所需的原料主要是軟脂酰CoA和絲氨酸，并需磷酸吡哆醛、NADPH及FAD等輔助因子參與。體內含量最多的鞘磷脂是神經鞘磷脂，是構成生物膜的重要磷脂;合成時，在相應轉移酶的催化下，將CDP-膽堿或CDP-乙醇胺攜帶的磷酸膽堿或磷酸乙醇胺轉移至N-脂酰鞘氨醇上，生成神經鞘磷脂。

八、膽固醇的代謝：

膽固醇的基本結構為環戊烷多氫菲。膽固醇的酯化在C3位羥基上進行，由兩種不同的酶催化。存在于血漿中的是卵磷脂膽固醇酰基轉移酶(LCAT)，而主要存在于組織細胞中的是脂肪酰CoA膽固醇酰基轉移酶(ACAT)。

1.膽固醇的合成：膽固醇合成部位主要是在肝臟和小腸的胞液和微粒體。其合成所需原料為乙酰CoA。每合成一分子的膽固醇需18分子乙酰CoA，54分子ATP和10分子NADPH。

⑴乙酰CoA縮合生成甲羥戊酸(MVA)：此過程在胞液和微粒體進行。2×乙酰CoA→乙酰乙酰CoA→HMG-CoA→MVA。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的關鍵酶。

⑵甲羥戊酸縮合生成鯊烯：此過程在胞液和微粒體進行。MVA→二甲丙烯焦磷酸→焦磷酸法呢酯→鯊烯。

⑶鯊烯環化為膽固醇：此過程在微粒體進行。鯊烯結合在胞液的固醇載體蛋白(SCP)上，由微粒體酶進行催化，經一系列反應環化為27碳膽固醇。

2.膽固醇合成的調節：各種調節因素通過對膽固醇合成的關鍵酶——HMG-CoA還原酶活性的影響，來調節膽固醇合成的速度和合成量。

⑴膳食因素：饑餓或禁食可抑制HMG-CoA還原酶的活性，從而使膽固醇的合成減少;反之，攝取高糖、高飽和脂肪膳食后，HMG-CoA活性增加而導致膽固醇合成增多。

⑵膽固醇及其衍生物：膽固醇可反饋抑制HMG-CoA還原酶的活性。膽固醇的某些氧化物，如7β-羥膽固醇，25-羥膽固醇等也可抑制該酶的活性。

⑶激素：胰島素和甲狀腺激素可通過誘導該酶的合成而使酶活性增加;而胰高血糖素和糖皮質激素則可抑制該酶的活性。

3.膽固醇的轉化：膽固醇主要通過轉化作用，轉變為其他化合物再進行代謝，或經糞便直接排出體外。

⑴轉化為膽汁酸：正常人每天合成的膽汁酸中有2/5通過轉化為膽汁酸。初級膽汁酸是以膽固醇為原料在肝臟中合成的，合成的關鍵酶是7α-羥化酶。。主要的初級膽汁酸是膽酸和鵝脫氧膽酸。初級膽汁酸通常在其羧酸側鏈上結合有一分子甘氨酸或牛磺酸，從而形成結合型初級膽汁酸，如甘氨膽酸，甘氨鵝脫氧膽酸、牛磺膽酸和牛磺鵝脫氧膽酸。次級膽汁酸是在腸道細菌的作用下生成的。主要的次級膽汁酸是脫氧膽酸和石膽酸。

⑵轉化為類固醇激素：腎上腺皮質球狀帶可合成醛固酮，又稱鹽皮質激素，可調節水鹽代謝;腎上腺皮質束狀帶可合成皮質醇和皮質酮，合稱為糖皮質激素，可調節糖代謝。性激素主要有睪酮、孕酮和雌二醇。

⑶轉化為維生素D3：膽固醇經7位脫氫而轉變為7-脫氫膽固醇，后者在紫外光的照射下，B環發生斷裂，生成Vit-D3。Vit-D3在肝臟羥化為25-(OH)D3，再在腎臟被羥化為1,25-(OH)2 D3。1,25-(OH)2 D3為活性維生素D3。

九、血漿脂蛋白：

1.血漿脂蛋白的分類：①電泳分類法：根據電泳遷移率的不同進行分類，可分為四類：乳糜微粒 → β-脂蛋白 → 前β-脂蛋白 → α-脂蛋白。②超速離心法：按脂蛋白密度高低進行分類，也分為四類：CM → VLDL → LDL → HDL。

2.載脂蛋白的功能：

⑴ 轉運脂類物質;

⑵ 作為脂類代謝酶的調節劑：LCAT可被ApoAⅠ等激活，也可被ApoAⅡ所抑制。LpL(脂蛋白脂肪酶)可被ApoCⅡ所激活，也可被ApoCⅢ所抑制。ApoAⅡ可激活HL的活性。

⑶ 作為脂蛋白受體的識別標記：ApoB可被細胞膜上的ApoB，E受體(LDL受體)所識別;ApoE可被細胞膜上的ApoB，E受體和ApoE受體(LDL受體相關蛋白，LRP)所識別。ApoAⅠ參與HDL受體的識別。

⑷ 參與脂質轉運：CETP可促進膽固醇酯由HDL轉移至VLDL和LDL;PTP可促進磷脂由CM和VLDL轉移至HDL。

3.血漿脂蛋白的代謝和功能：乳糜微粒在小腸粘膜細胞組裝，與外源性甘油三酯的轉運有關;極低密度脂蛋白在肝臟組裝，與內源性甘油三酯的轉運有關;低密度脂蛋白由VLDL代謝產生，可將肝臟合成的膽固醇轉運至肝外組織細胞;高密度脂蛋白來源廣泛，與膽固醇的逆向轉運有關。

十二、糖異生：

由非糖物質轉變為葡萄糖或糖原的過程稱為糖異生。該代謝途徑主要存在于肝及腎中。糖異生主要沿酵解途徑逆行，但由于有三步反應(己糖激酶、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶)為不可逆反應，故需經另外的反應繞行。

1.G-6-P → G：由葡萄糖-6-磷酸酶催化進行水解，該酶是糖異生的關鍵酶之一，不存在于肌肉組織中，故肌肉組織不能生成自由葡萄糖。

2.F-1,6-BP → F-6-P：由果糖1,6-二磷酸酶-1催化進行水解，該酶也是糖異生的關鍵酶之一。

3.丙酮酸 → 磷酸烯醇式丙酮酸：經由丙酮酸羧化支路完成，即丙酮酸進入線粒體，在丙酮酸羧化酶(需生物素)的催化下生成草酰乙酸，后者轉變為蘋果酸穿出線粒體并回復為草酰乙酸，再在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下轉變為磷酸烯醇式丙酮酸，這兩個酶都是關鍵酶。

糖異生的原料主要來自于生糖氨基酸、甘油和乳酸。

十三、糖異生的生理意義：

1.在饑餓情況下維持血糖濃度的相對恒定：在較長時間饑餓的情況下，機體需要靠糖異生作用生成葡萄糖以維持血糖濃度的相對恒定。

2.回收乳酸分子中的能量：由于乳酸主要是在肌肉組織經糖的無氧酵解產生，但肌肉組織糖異生作用很弱，且不能生成自由葡萄糖，故需將產生的乳酸轉運至肝臟重新生成葡萄糖后再加以利用。

葡萄糖在肌肉組織中經糖的無氧酵解產生的乳酸，可經血循環轉運至肝臟，再經糖的異生作用生成自由葡萄糖后轉運至肌肉組織加以利用，這一循環過程就稱為乳酸循環(Cori循環)。

3.維持酸堿平衡：腎臟中生成的α-酮戊二酸可轉變為草酰乙酸，然后經糖異生途徑生成葡萄糖，這一過程可促進腎臟中的谷氨酰胺脫氨基，生成NH3，后者可用于中和H+，故有利于維持酸堿平衡。

十四、血糖：

血液中的葡萄糖含量稱為血糖。按真糖法測定，正常空腹血糖濃度為3.89～6.11mmol/L(70～100mg%)。

1.血糖的來源與去路：正常情況下，血糖濃度的相對恒定是由其來源與去路兩方面的動態平衡所決定的。血糖的主要來源有：① 消化吸收的葡萄糖;② 肝臟的糖異生作用;③ 肝糖原的分解。血糖的主要去路有：① 氧化分解供能;② 合成糖原(肝、肌、腎);③ 轉變為脂肪或氨基酸;④ 轉變為其他糖類物質。

2.血糖水平的調節：調節血糖濃度相對恒定的機制有：

⑴組織器官：①肝臟：通過加快將血中的葡萄糖轉運入肝細胞，以及通過促進肝糖原的合成，以降低血糖濃度;通過促進肝糖原的分解，以及促進糖的異生作用，以增高血糖濃度。②肌肉等外周組織：通過促進其對葡萄糖的氧化利用以降低血糖濃度。

⑵激素：①降低血糖濃度的激素——胰島素。②升高血糖濃度的激素——胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質激素、生長激素、甲狀腺激素。

⑶神經系統。

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（責任編輯：何以笙簫默）

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