脂肪酸のβ酸化反応について
糖から脂肪酸への生合成経路
コレステロールの代謝
血漿リポたんぱく質の種類と機能
飢餓状態のエネルギー代謝(ケトン体の利用)
吸収された細胞質中の脂肪酸はミトコンドリアマトリックスにてβ酸化を受ける
・脂肪酸の細胞質からミトコンドリアマトリックスへの移行
@[細胞質]脂肪酸→脂肪酸アシルCoA(by脂肪酸活性化酵素)
A[ミトコンドリア内膜外側表面]脂肪酸アシルCoA→アシルカルニチン(byアシルCoA:カルニチンアシル転移酵素T)
〜アシルカルニチンは内膜のアシルカルニチン/カルニチン輸送体でマトリックスへ移行〉〜
B[マトリックス]アシルカルニチン→脂肪酸アシルCoA(byアシルCoA:カルニチンアシル転移酵素U)
・脂肪酸のβ酸化の過程
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アシルCoA→Δ2,3−トランス−エノイル−CoA(アシルCoA脱水素酵素、酸化型FAD)
A
Δ2,3−トランス−エノイル−CoA→L−3−ヒドロキシルアシルCoA(エノイルヒドラターゼ、H2O)
B
L−3−ヒドロキシルアシルCoA→3−ケトアシルCoA(L−3−ヒドロキシルアシルCoA脱水素酵素、NAD+)
C
3−ケトアシルCoA→アセチルCoA+炭素数2個少ないアシルCoA(β−ケトラーゼ、補酵素A)
↑加チオール分解
※
炭素数が奇数の脂肪酸は、最後に炭素数3つのプロピオニルCoAが残るの
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プロピオニルCoA→D−メチルマロン酸CoA(プロピオニルCoAカルボキシラーゼ、ビオチン、HCO3−、ATP)
A
D−メチルマロン酸CoA→L−メチルマロン酸(メチルマロニルCoAエピメラーゼ)
B
L−メチルマロン酸→スクシニルCoA(メチルマロニルCoAムターゼ、VB12)⇒TCA回路へ
・β酸化の収支
アシルCoAからβ酸化1回転
⇒FADH2+(NADH++H+)+アセチルCoA=2FADH2+4(NADH++H+)+ATP
=17ATP
EX)パルミトイルCoA(C16)⇒7(FADH2+(NADH++H+)+アセチルCoA)+アセチルCoA
=15FADH2+25(NADH++H+)+8ATP
=131ATP
エネルギーが余るとアセチルCoAを材料に細胞質で脂肪酸は合成されている。アセチルCoAはマロニルCoAとなり、これが次々に脱炭酸していき縮合、炭素を2個ずつ伸張して脂肪酸が合成される。脂肪酸合成には、脂肪酸合成酵素複合体(補酵素ホスホパンテテイン:パントテン酸を含む、マロニルCoAが結合)、還元型NADPが必要である。
細胞質で合成される肪酸脂の炭素鎖はC16くらいのパルミチン酸までで、更なる伸張、不飽和化は小胞体やミトコンドリアでおこなわれる。1分子のパルミチン酸を合成するのに7分子のATPを消費して8分子のアセチルCoAと14分子の還元型NADPが必要である。
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ミトコンドリア内のアセチルCoAをクエン酸に変えて細胞質へ輸送し、ATPを使ってクエン酸を再び分解して細胞質にアセチルCoAをおくる。
A
アセチルCoA→マロニルCoA(アセチルCoAカルボキシラーゼ、ビオチン、CO2、H2O、Mg2+)
律速酵素:アセチルCoAカルボキシラーゼ 活性化;クエン酸、フィードバック阻害;長鎖アシルCoA
無益回路の回避:β酸化はマロニルCoAによりカルニチンアシルトランスフェラーゼが阻害され阻害される。これを防ぐため脂肪酸合成は細胞質、β酸化はミトコンドリア内としている。
B
不飽和脂肪酸の生合成
パルミチン酸→ω−9 オレイン酸 →ω−6 リノール酸 →ω−3 α−リノレン酸
・
ω−3 α−リノレン酸→EPA→DHA
・
ω−6 リノール酸→γ−リノレン酸→ホモγ−リノレン酸→アラキドン酸
ステロイドホルモンはコレステロールから合成される。
例 ステロイドホルモン)
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鉱質コルチコイド(副腎):無機イオンの腎臓での再吸収
・
糖質コルチコイド(副腎):炎症抑制、糖新生の調節
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アンドロゲン(例テストステロン)、エストロゲン(例エストラジオール)、プロジェステロン(:女性生殖サイクル調節)(性腺、胎盤)
コレステロールの分解によって胆汁酸の生合成がはじまる。
1次胆汁酸:コレステロールが分解(シトクロームP-450、O2、還元型NADP)されて生ずるコール酸。グリシン、タウリンと抱合してグリココール酸、タウロコール酸となり胆汁中に入る。
2次胆汁酸:デオキシコール酸などのように、1次胆汁酸から腸内細菌によってつくられる。
血漿リポたんぱく質は、たんぱく質、遊離コレステロール、コレステロールエステル、リン脂質、トリアシルグリセロールを含有しコレステロール、脂質の運搬に関与する。比重の軽いものからキロミクロン、VLDL、LDL、HDL。
キロミクロン:小腸で吸収されたトリアシルグリセロールを脂肪組織、心臓、骨格筋など脂肪酸を燃焼あるいは貯蔵する組織におくる。リパーゼが各組織の毛細血管中にあり、トリアシルグリセロールを分解して脂肪酸を供給している。
VLDL:肝臓にて余分な脂肪酸や糖質から作られたトリアシルグリセロールを貯蔵能力のある脂肪組織へ運搬する。
LDL:アポB−100というたんぱく質をもち、これを認識するLDLレセプターのある細胞へ豊富に含まれるコレステロールと共に吸収される。VLDLからトリアシルグリセロールが減少したもの。
末梢組織へコレステロールを運搬し通称悪玉。
HDL:LCAT(レシチン・コレステロールアシルトランスフェラーゼ)をもち、コレステロールとレシチンとをエステル化させコレステロールを絡めとり肝臓へと輸送する。末梢組織からコレステロールを運搬し、通称善玉。
飢餓状態では脂肪酸のβ酸化によりエネルギーをえているため、TCA回路では処理しきれないほど過剰のアセチルCoAが生成する。過剰供給となったアセチルCoAは肝臓にてアセト酢酸、β−D−ヒドロキシ酪酸、アセトンなどのケトン体へと変換される。可逆的にβ−D−ヒドロキシ酪酸へ変換されるとアセト酢酸は、肝外組織(脳、腎皮質、心筋、骨格筋)にてTCA回路中間体のスクシニルCoAからCoAをうけとりアセトアセチルCoAになる(スクシニルCoAはコハク酸になる)。アセトアセチルCoAは補酵素Aによって、アセチルCoAを生成しTCA回路で酸化される。