醫學生理學/基礎生物化學/脂肪和脂肪酸
脂肪或脂類是人體儲存過剩營養物質的主要方式。一克脂肪會產生大約 9 千卡熱量,而碳水化合物或蛋白質則會產生 4 千卡熱量。
脂肪由 1-3 個脂肪酸連線到甘油分子上組成。
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脂肪酸的通式為 R-COOH,其中 R 是一個碳氫鏈。
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脂肪酸可以在人體幾乎所有細胞(腦細胞除外)中代謝,以從 ADP 生成 ATP。它們透過β氧化分解成兩個碳單位,然後透過乙醯輔酶 A 進入檸檬酸迴圈。
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其他重要的脂類相關化合物有膽固醇(本身很重要,也是類固醇的前體)和磷脂(構成所有細胞膜的壁)。
脂肪酸由碳鏈自由基和酸性羧基組成 - R-COOH
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沒有雙鍵的碳鏈被稱為飽和脂肪酸;只有一個雙鍵的被稱為單不飽和脂肪酸;有多個雙鍵的被稱為多不飽和脂肪酸。
脂肪酸與甘油結合形成甘油酯。這是脂肪在體內儲存的形式。
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磷脂用一個磷酸鍵代替一個脂肪酸。磷脂很重要,因為它們構成了細胞膜。磷酸鍵的加入意味著該分子具有兩個極性,一個親水極(磷酸極)和一個疏水極(脂類極)。當我們學習細胞膜和磷脂雙層的細節時,這一點將得到進一步的解釋。
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與脂類密切相關的還有類固醇,其結構包含四個連線的碳環。膽固醇是人體類固醇的來源。膽固醇也是細胞膜的重要組成部分。二十烷酸是經過修飾的二十碳脂肪酸,含有一個碳環,使分子看起來像自身反折。這些分子形成了重要的功能調節劑。前列腺素在下面的圖中顯示。
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攝入的營養物質超過需求量會以甘油三酯的形式儲存在人體的脂肪細胞中。當葡萄糖和糖原儲備不足時,就會使用它們作為能量來源。脂肪比糖或蛋白質含有更少的氧分子,因此對於能量儲存來說更有效率。一克脂肪會產生大約 9 千卡熱量(9 卡 - 注意大寫 C),而糖和蛋白質則會產生大約 4 卡熱量。
動員脂肪作為能量來源的第一步是將甘油三酯分解成甘油和脂肪酸。甘油可以代謝成丙酮酸,而脂肪酸會進入線粒體,在那裡透過檸檬酸迴圈進行處理。
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β氧化是一個複雜的過程,它基本上會切斷脂肪酸的 2-碳鏈。然後它與乙醯輔酶 A 結合,在檸檬酸迴圈中代謝。
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大多數細胞可以直接利用脂肪酸,但需要注意的是,它們無法被腦細胞處理,腦細胞需要葡萄糖才能發揮作用。
以下流程圖說明了人體脂肪代謝的途徑。當我們研究消化時,將對這一點進行更深入的探討。本質上,所有多餘的食物和營養物質都會轉化為脂肪,並儲存在人體的脂肪儲存中。
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膽固醇是所有類固醇藥物的來源,本身也很重要。即使在沒有膳食攝入的情況下(例如純素食),它也必須被製造出來。大多數合成發生在肝臟 - 約 25% - 腸道、腎上腺和生殖器官是其他重要的合成部位。膽固醇分子由乙醯輔酶 A 的兩個碳分子合成,合成過程比較複雜