Transcript 11장 지방 대사(2.지방산의 산화)

11장 지질 대사
2. 지방 – 지방산의 산화
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1. 지방산의 산화
 지방이 산화되려면 먼저 지방산과 글리세롤로 가수분해가 선행
 가수분해는 지방조직에서 일어남(지방산의 산화는 미토콘드리아)
(지방세포에 저장되어 있던 중성지방에 호르몬 민감성 리파아제가 작용하여
중성지방의 1 또는 3번 지방산이 가수분해되어 유리지방산)
 유리지방산은 혈장에서 알부민과 결합하여 각 조직으로 운반
(미토콘드리아 외막에서 활성화된 다음에)
 운반된 지방산은 미토콘드리아로 들어가 β-산화 된다.
(카르니틴의 도움으로 미토콘드리아 내막 통과)
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1) 지방 조직으로부터 지방산의 유리
 지방 조직에 저장된 중성지방에서 지방산이 유리되는 것은 호르몬 영향 받음
부신수질 호르몬(에피네프린=아드레날린), 췌장에서 분비되는 글루카곤
(단백질 키나아제 A를 활성화 시킴  HSL을 활성형인 인산화 형태로 바꿈
 지방세포의 중성지방 가수분해 증가  혈중 지방산 농도 증가)
 혈중 인슐린이나 포도당의 농도 증가는 HSL이 불활성 형태가 되므로 저장 지방 에서
지방산 유리가 억제됨
 지단백질 리파아제(lipoprotein lipase, LPL) – 지단백질안에 있는 중성지방을 분해
- 식사 혹은 간에서 생성된 중성지방을 간 이외의 조직에서 이용하는데 작용
 호르몬 민감성 리파아제(hormone-sensitive lipase, HSL) – 지방 세포안의 지방을 분해
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2) 지방산의 활성화
 지방산의 산화는 미토콘드리아에서 일어남
 세포내로 들어온 유리 지방산은 미토콘드리아의 외막에서 활성화된 이후에
 카르니틴의 도움을 받아 미토콘드리아 내막을 통과한 후에
 β-산화가 일어남
* 발생되는 AMP와 PPi로부터 ATP가 다시 합성되기 위해서는 2분자의 ATP가 필요
* 지방산이 acyl-CoA로 활성화 되는 과정은 에너지를 크게 소비하는 단계이다.
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<지방산의 미토콘드리아 막 통과>
 지방산은 미토콘드리아의 외막과 내막을 CoASH, carnitine의 도움으로 통과
 지방산이 CoASH와 결합하여 미토콘드리아 외막을 통과 - 2ATP 소비
(CoA synthethase 작용)
 carnitine과 결합하여 미토콘드리아 내막을 통과(carnitine acyltransferase I 작용
( 아실 카르니틴 생성)
(카르니틴/아실 카르니틴 수송 단백질에 의해 미토콘드리아 내막으로 이동)
 carnitine이 CoASH로 치환(carnitine acyltransferase II 작용)
 탄소 10개 이하의 짧은 사슬 또는 중간사슬 지방산은 카르니틴 도움 없이 지방산
형태로 미토콘드리아 내로 들어 올 수 있음
(탄소 10개 이하 지방산은 세포질이 아니라 미토콘드리아 내에서 아실 CoA로
활성화 됨)
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3) 지방산의 β-산화
 활성화된 acyl-CoA는 카르니틴 존재하에 미토콘드리아 내막 통과
 미토콘드리아의 세포간질로 들어간 acyl-CoA는 β-산화 됨.
* 탄소수가 홀수인 지방산의 β-산화는 최종산물로 propionyl CoA를 생성
* propionyl CoA는 숙시닐 CoA로 전환
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4) β-산화 와 에너지 생산
<포화지방산인 경우>
palmitic acid
pamitoyl CoA
FADH2
7 FADH2(1.5 ATP x 7)
7 FADH2(1.5 ATP x 7)
NADH
7 NADH(2.5 ATP x 7)
7 NADH(2.5 ATP x 7)
acetyl CoA
8 acetyl CoA(10 ATP x 8)
8 acetyl CoA(10 ATP x 8)
외막 통과
- 2 ATP
계
106 ATP
108 ATP
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<불포화지방산인 경우>
linolenic acid(C18:2)
linolenic CoA
FADH2
6 FADH2(1.5 ATP x 6)
6 FADH2(1.5 ATP x 6)
NADH
8 NADH(2.5 ATP x 8)
8 NADH(2.5 ATP x 8)
acetyl CoA
9 acetyl CoA(10 ATP x 9)
9 acetyl CoA(10 ATP x 9)
외막 통과
- 2 ATP
계
117 ATP
119 ATP
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* 팔미트산의 에너지 효율 (1몰 ATP = 7.6 kcal/mol) :
- 팔미트산의 β-산화에서 생성되는 ATP 수 = 106개
- 생성되는 열량 = 106 x 7.6 = 805.6 kcal
- 1몰 팔미트산의 열량가 = 2,340 kcal
- 팔미트산의 에너지 효율 = 805.6 / 2,340 x 100 = 34.43 %
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<홀수지방산의 산화>
* 마지막에 프로피오닐 CoA가 생성
* 프로피오닐 CoA는 숙시닐 CoA로 전환
* 구연산 회로에서 말산이 된 후 말산이 세포질로 나오고
* 그 다음에 피루브산이 되고
* 피루브산이 다시 아세틸 CoA가 되어 구연산 회로에서 대사 됨
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<불포화지방산의 β-산화> - 이중결합이 있으므로 FADH2가 적게 생성
* enoyl CoA isomerase 반응 추가 : cis -> trans, 이중결합 위치가 3,4 -> 2,3
* 3-hydroxy acyl epimerase 반응 추가 : D형 -> L형
* linoleic acid(C18:2)
FADH2
6 FADH2 (1.5ATP x 6)
NADH
8 NADH (2.5ATP x 8)
acetyl CoA
9 acetyl CoA(10 ATP x 9)
활성화(외막통과)
-2 ATP
계
117 ATP
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2. 케톤체의 생성과 이용
 케톤체 : acetone, acetoacetate, β-hydroxy butyrate
 케톤체 생성 조건 :
- 당뇨병 : 혈중 포도당의 농도는 높으나 조직으로 포도당이 들어가지 못할 경우
- 기아.단식 : 혈당 농도의 저하로 지방 대사의 비중이 커짐(acetyl CoA 농도 증가)
 간의 미토콘드리아에서 acetyl CoA로부터 생성
 혈액을 통해 말초조직으로 이동하여 에너지원으로 사용
(간에는 β-케토아실 CoA 전이효소가 없어서 케톤체를 이용 못함)
 심장과 근육에서 주요 에너지원으로 사용되며,
포도당이 부족 할 때 뇌조직에서도 중요한 에너지원으로 이용
 케톤체는 수용성이어서 혈액 내에서 다른 물질에 결합되지 않은 자유
형태로 이동할 수 있음
(혈액에는 acetyl CoA를 운반할 운반체가 없어서 케톤체로 변환시켜 운반
- 케톤체는 acetyl CoA의 운반 형태임)
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< 케톤체의 대사> - 간에서 지방산의 β-산화로 과잉의 acetyl CoA를
간세포를 제외한 여러 조직으로 이전시켜 대사 함
* 간에서는 남은 acetyl CoA를 에너지로 전환하지 않음
* 남은 acetyl CoA를 조직세포로 넘겨 줌
* 혈액에는 acetyl CoA를 운반할 운반체가 없어서 케톤체로 변환시켜 운반
(케톤체는 acetyl CoA의 운반 형태임)
* 케톤체 : acetone, acetoacetate, β-hydroxy butyrate
* 케톤체 생성 조건 :
- 정상 상태 : 간에서 acetyl CoA가 과잉 생산 되는 경우
- 기아.단식.당뇨 : 당 대사가 어렵기 때문에 지방 대사의 비중이 커짐
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< Ketosis(케톤혈증)>
* 원인
- 당뇨병 환자, 소아, 임산부에서 소화기계 장애로 오는 질환
비만 치료를 위한 금식에서 많이 온다 .
- 고지방, 저함수탄소 식이에 의해 유발
* 증상
- Ketonemia: acetoacetate, β-hydroxybutyrate, acetone의 혈액내 농도 증가
- Ketonuria(케톤뇨증): ketone body가 정상이상으로 배출될때
- 숨을 쉴때 acetone 냄새, 소변에서 acetone 냄새
* 합병증
+
- 체액내의 Na 과 다른 양이온의 전하와 acidosis (산증) 동반
- 오심, 구토, 무반사성 혼수 (중추 신경계 억제로 인해 유발)
- 탈수 현상
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