生物化學與分子生物學/磷脂代謝
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磷脂是一類含有磷酸的脂類，機體中主要含有兩大類磷脂，由甘油構成的磷脂稱為甘油磷脂(phosphoglyceride)；由神經鞘氨醇構成的磷脂，稱為鞘磷脂(sphingolipid)。其結構特點是：具有由磷酸相連的取代基團(含氨堿或醇類)構成的親水頭(hydrophilichead)和由脂肪酸鏈構成的疏水尾(hydrophobic tail)。在生物膜中磷脂的親水頭位于膜表面，而疏水尾位于膜內側(圖5-18)。
圖5-18 顯示胞膜定位的磷脂結構
目錄 |
一、甘油磷脂的代謝
(一)分類及生理功能
甘油磷脂是機體含量最多的一類磷脂，它除了構成生物膜外，還是膽汁和膜表面活性物質等的成分之一，并參與細胞膜對蛋白質的識別和信號傳導。
甘油磷脂基本結構是磷脂酸和與磷酸相連的取代基團(X)；
甘油磷脂由于取代基團不同又可以分為許多類，其中重要的有：
膽堿(choline)+磷脂酸→磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)又稱卵磷脂(lecithin)
乙醇胺(ethanolamine)+磷脂酸→磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)又稱腦磷脂(cephain)
絲氨酸(serine)+磷脂酸→磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)
甘油(glycerol)+磷脂酸→磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol)
肌醇(inositol)+磷脂酸→磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)
此外，還有心磷脂(cardiolipin)是由甘油的C1和C3與兩分子磷脂酸結合而成。心磷脂是線粒體內膜和細菌膜的重要成分，而且是唯一具有抗原性的磷脂分子。
除以上6種以外，在甘油磷脂分子中甘油第1位的脂酰基被長鏈醇取代形成醚，如縮醛磷脂(p
lasmalogen)及血小板活化因子(plateletactivating factor,PAF)，它們都屬于甘油磷脂。結構式如下：
(二)甘油磷脂的合成
合成全過程可分為三個階段，即原料來源、活化和甘油磷脂生成。甘油磷脂的合成在細胞質滑面內質網上進行，通過高爾基體加工，最后可被組織生物膜利用或成為脂蛋白分泌出細胞。機體各種組織(除成熟紅細胞外)即可以進行磷脂合成。
1.原料來源
合成甘油磷脂的原料為磷脂酸與取代基團。磷脂酸可由糖和脂轉變生成的甘油和脂肪酸生成(詳見甘油三酯合成代謝)，但其甘油C2位上的脂肪酸多為必需脂肪酸，需食物供給。取代基團中膽堿和乙醇胺可由絲氨酸在體內轉變生成或食物供給。
絲氨酸——→乙醇胺——→膽堿
2.活化
磷脂酸和取代基團在合成之前，兩者之一必須首先被CTP活化而被CDP攜帶，膽堿與乙醇胺可生成CDP膽堿和CDP乙醇胺，磷脂酸可生成CDP甘油二酯。
3.甘油磷脂生成
(1)磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺
這兩種磷脂生成是由活化的CDP膽堿與CDP-乙醇胺和甘油二脂生成。此外磷脂酰乙醇胺在肝臟還可由與腺苷蛋氨酸提供甲基轉變為磷脂酰膽堿。
(2)磷脂酰絲氨酸
體內磷脂酰絲氨酸合成是通過Ca++激活的酰基交換反應生成，由磷脂酰乙醇胺與絲氨酸反應生成磷脂酰絲氨酸和乙醇胺。
磷脂酰乙醇胺+絲氨酸—→磷脂酰絲氨酸+乙醇胺
(3)磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和心磷脂
上述三者生成是由活化的CDP甘油二酯與相應取代基團反應生成
(4)縮醛磷脂與血小板活化因子
縮醛磷脂與血小板活化因子的合成過程與上述磷脂合成過程類似，不同之處在于磷脂酸合成之前，由糖代謝中間產物磷酸二羥丙酮轉變生成脂酰磷酸二羥丙酮以后，由一分子長鏈脂肪醇取代其第一位脂酰基，其后再經還原(由NADPH供H)、轉酰基等步驟合成磷脂酸的衍生物。此產物替代磷脂酸為起始物，沿甘油三酯途徑合成膽堿或乙醇胺縮醛磷脂。血小板活化因子與縮醛磷脂的不同在于長鏈脂肪醇是飽和長鏈醇，第2位的脂酰基為最簡單的乙酰基。
(三)甘油磷脂的分解
在生物體內存在一些可以水解甘油磷脂的磷脂酶類，其中主要的有磷脂酶A1、A2、B、C和D，它們特異地作用于磷脂分子內部的各個酯鍵，形成不同的產物。這一過程也是甘油磷酯的改造加工過程。
磷脂酶A1：自然界分布廣泛，主要存在于細胞的溶酶體內，此外蛇毒及某些微生物中亦有，可有催化甘油磷脂的第1位酯鍵斷裂，產物為脂肪酸和溶血磷脂2。
磷脂酶A2：普遍存在于動物各組織細胞膜及線粒體膜，能使甘油磷脂分子中第2位酯鍵水解，產物為溶血磷脂1及其產物脂肪酸和甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺等。
溶血磷脂是一類具有較強表面活性的性質，能使紅細胞及其他細胞膜破裂，引起溶血或細胞壞死。當經磷脂酶B作用脫去脂肪酸后，轉變成甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺，即失去溶解細胞膜的作用。
磷脂酶C：存在于細胞膜及某些細胞中，特異水解甘油磷脂分子中第3位磷酸酯鍵，其結果是釋放磷酸膽堿或磷酸乙醇胺，并余下作用物分子中的其他組分。
磷脂酶D：主要存在于植物，動物腦組織中亦有，催化磷脂分子中磷酸與取代基團(如膽堿等)間的酯鍵，釋放出取代基團。
二、鞘磷脂的代謝
鞘脂類(sphingolipid)，組成特點是不含甘油而含鞘氨醇(sphingosine)，其基本結構是：
按照取代基團X的不同可分為兩種
X為磷酸膽堿稱為鞘磷脂(sphingmyelin)
(一)鞘磷脂的合成
體內的組織均可合成鞘磷脂，以腦組織最為活躍，是構成神經組織膜的主要成分，合成在細胞內質網上進行。
以脂酰CoA和絲氨酸為原料，消耗NADPH生成二氫鞘氨醇，進而經脂肪酰轉移酶作用生成神經酰胺。
(二)鞘磷脂的分解
鞘磷脂經磷脂酶(sphingomyelinase)作用，水解產生磷酸膽堿和神經酰胺。如缺乏此酶可引起肝、脾腫大及神經障礙如癡呆等鞘磷脂沉積癥。
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