医学生理学/基础生物化学/脂肪和脂肪酸
脂肪或脂类是人体储存过剩营养物质的主要方式。一克脂肪会产生大约 9 千卡热量,而碳水化合物或蛋白质则会产生 4 千卡热量。
脂肪由 1-3 个脂肪酸连接到甘油分子上组成。
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脂肪酸的通式为 R-COOH,其中 R 是一个碳氢链。
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脂肪酸可以在人体几乎所有细胞(脑细胞除外)中代谢,以从 ADP 生成 ATP。它们通过β氧化分解成两个碳单位,然后通过乙酰辅酶 A 进入柠檬酸循环。
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其他重要的脂类相关化合物有胆固醇(本身很重要,也是类固醇的前体)和磷脂(构成所有细胞膜的壁)。
脂肪酸由碳链自由基和酸性羧基组成 - R-COOH
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没有双键的碳链被称为饱和脂肪酸;只有一个双键的被称为单不饱和脂肪酸;有多个双键的被称为多不饱和脂肪酸。
脂肪酸与甘油结合形成甘油酯。这是脂肪在体内储存的形式。
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磷脂用一个磷酸键代替一个脂肪酸。磷脂很重要,因为它们构成了细胞膜。磷酸键的加入意味着该分子具有两个极性,一个亲水极(磷酸极)和一个疏水极(脂类极)。当我们学习细胞膜和磷脂双层的细节时,这一点将得到进一步的解释。
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与脂类密切相关的还有类固醇,其结构包含四个连接的碳环。胆固醇是人体类固醇的来源。胆固醇也是细胞膜的重要组成部分。二十烷酸是经过修饰的二十碳脂肪酸,含有一个碳环,使分子看起来像自身反折。这些分子形成了重要的功能调节剂。前列腺素在下面的图中显示。
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摄入的营养物质超过需求量会以甘油三酯的形式储存在人体的脂肪细胞中。当葡萄糖和糖原储备不足时,就会使用它们作为能量来源。脂肪比糖或蛋白质含有更少的氧分子,因此对于能量储存来说更有效率。一克脂肪会产生大约 9 千卡热量(9 卡 - 注意大写 C),而糖和蛋白质则会产生大约 4 卡热量。
动员脂肪作为能量来源的第一步是将甘油三酯分解成甘油和脂肪酸。甘油可以代谢成丙酮酸,而脂肪酸会进入线粒体,在那里通过柠檬酸循环进行处理。
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β氧化是一个复杂的过程,它基本上会切断脂肪酸的 2-碳链。然后它与乙酰辅酶 A 结合,在柠檬酸循环中代谢。
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大多数细胞可以直接利用脂肪酸,但需要注意的是,它们无法被脑细胞处理,脑细胞需要葡萄糖才能发挥作用。
以下流程图说明了人体脂肪代谢的途径。当我们研究消化时,将对这一点进行更深入的探讨。本质上,所有多余的食物和营养物质都会转化为脂肪,并储存在人体的脂肪储存中。
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胆固醇是所有类固醇药物的来源,本身也很重要。即使在没有膳食摄入的情况下(例如纯素食),它也必须被制造出来。大多数合成发生在肝脏 - 约 25% - 肠道、肾上腺和生殖器官是其他重要的合成部位。胆固醇分子由乙酰辅酶 A 的两个碳分子合成,合成过程比较复杂