生物素的作用及功能

生物素的作用及功能(共9篇)

生物素的作用及功能（一）

凝集素是动物细胞和植物细胞都能够合成和分泌的、能与糖结合的蛋白质,在细胞识别和粘着反应中起重要作用,主要是促进细胞间的粘着.凝集素具有一个以上同糖结合的位点,因此能够参与细胞的识别和粘着,将不同的细胞联系起来.
　　凝集素（Lectin）是指一种从各种植物,无脊椎动物和高等动物中提纯的糖蛋白或结合糖的蛋白,因其能凝集红血球（含血型物质）,故名凝集素.其常见种类见表6-1.常用的为植物凝集素（Phytoagglutin, PNA）,通常以其被提取的植物命名,如刀豆素A（Conconvalina,ConA）、麦胚素（Wheat germ agglutinin, WGA）、花生凝集素（Peanut agglutinin, PNA）和大豆凝集素（Soybean agglutinin, SBA）等,凝集素是它们的总称.凝集素不是来源或参与免疫反应的产物,它们之所以被收入本书,是由于凝集素具有的某些“亲合”特性,能被免疫细胞化学技术方法所应用.因此,Ponder（1983）提出应称“凝集素组织化学”而不能称为“凝集素免疫组织化学”.
　　一、凝集素的特性
　　凝集素具有多方面的特性,在此我们仅简要提及其与免疫细胞化学技术方法应用有关的某些特性.我们知道,生物膜中含有一定量的糖类,主要以糖蛋白和糖脂的形式存在.凝集素最大的特点在于它们能识别糖蛋白和糖肽中,特别是细胞膜中复杂的碳水化合物结构,即细胞膜表面的碳脂化合物决定簇.一种凝集素具有对某一种特异性糖基专一性结合的能力,如刀豆素与α—D—吡喃糖基甘露糖（α—D—Mannopyranosy）结合；麦芽素与N—乙酰糖胺（N—acetyl glucosamine）结合；菜豆凝集素与N—乙酰乳糖胺结合（见本章　表6—1）. 因此,凝集素可以作为一种探针来研究细胞膜上特定的糖基.另一方面,凝集素具有多价结合能力,能与荧光素、生物素、酶、胶体金和铁蛋白等示踪物结合,从而在光镜与/或电镜水平显示其结合部位.
　　二、凝集素的应用
　　一般认为细胞膜上特定的糖基可用以区别细胞的类型和反映细胞在分化、成熟和肿瘤细胞性变中的变化.仅在某些特殊的例子,其细胞结合凝集素的性能可以预先估计,如双花扁豆素之于血型A物质的特异性,荆豆凝集素之于血型O物质2—L—岩藻糖的特异性,然而在绝大多数情况下,关于由凝集素所识别的碳水化合物决定簇的种类,关于携带决定簇的分子的性质和机能,完全凭实验经验去发现.
　　1．作为细胞分化和成熟的标记 应用凝集素作为细胞分化的标志,在这方面的应用报告最多,而且研究比较集中于血细胞,特别是淋巴细胞的分群.如Rose（1980）等发现在小鼠胸腺皮质内不成熟的T淋巴细胞呈PNA阳性反应,在小鼠小肠集合淋巴小结的生发中心也发现有20%左右的PNA阳性反应细胞,后者是否属于不成熟的T淋巴细胞,是值得进一步研究的问题.Newman等（1979）以荧光素标记凝集素PNA,发现在大鼠乳腺上皮的不同分化时期显示不同的荧光强度.在不成熟的大鼠乳腺上皮细胞,荧光弱或无,随着性成熟期到妊娠期乳腺上皮荧光程度逐渐加强,而泌乳期荧光强度达最高峰.在皮肤角质细胞自基底向表层分化、成熟的过程中,细胞表面的碳水化合物的分布和性质都在改变.Brabed等（1981）应用新生大鼠皮肤的实验表明,皮肤各层细胞分别与不同的凝集素相结合.麦芽素与角质化细胞相结合,蓖麻素与棘细胞和基底细胞相结合,而荆豆凝集素标记在棘细胞的表面.在成肌细胞（myeoblast）的分化与成熟过程中,Winaod 和Luzzati（1975）注意到类似的皮肤的改变.
　　2．作为细胞特殊类型的标记　Kivela和Farkkanen（1987）发现在人视网膜,PNA标记视锥细胞而不标记视杆细胞.在乳腺、乳腺上皮细胞呈PNA阳性反应而肌上皮细胞和间质细胞呈PNA阴性反应.以多种凝集素对小鼠、大鼠和兔的肾组织切片进行染色结果表明,刀豆素A和蓖麻素存在于肾脏的各部,PNA和双花扁豆凝集素（DBA）主要分布于远曲小管和集合小管上皮细胞,荆豆凝集素（UEA）主要分布在血管内皮细胞,而麦芽素分布在肾小球.应用DBA对RIII和DDK品种的小鼠研究表明,DBA主要结合在各种组织内毛细血管内皮细胞上,电镜观察显示DBA结合在内皮细胞的表面,在趣的是在RIII品系小鼠某些组织的内皮细胞显示肯定的DBA阴性反应,说明同一种属动物的血管内皮细胞也存在有组织特异性的差别.Streit和Kreutzberg（1987）发现Griffonia Simplicifolia凝集素特异性标记面神经节　内的小胶质细胞,其它类型的胶质细胞如星状胶质细胞（astrocyte）等都显示阴性反应.在切断面神经后,增殖的小胶质细胞对Griffonia Simplicifolia凝集素的反应加强,免疫电镜观察表明,凝集素主要沉积在细胞膜或小胶质细胞突起的轴膜表面,特异性结合糖基是α—D—半乳糖.上海医科大学附属肿瘤医院免疫病理室应用12种凝集素（表6-1）对人胚胎及各种正常组织进行了系统的凝集素受体的定位研究,结果表明,凝集素受体的分布并无即定规律可寻.如胃粘膜主细胞为PNA受体,而壁细胞为BSL受体,双花扁豆受体（DBA）主要出现在大肠部份.
　　3．在肿瘤中凝集素结合的改变 肿瘤细胞伴有细胞膜的改变,细胞膜上的糖基也会产生相应的变化,可用凝集素检测出来.大量研究发现,凝集素可作为肿瘤组织源性的标记、肿瘤特异性诊断的标志、肿瘤恶性的标记和不同肿瘤的分化标记.如张华忠等（1987）报道115例胃癌标记PHA阳性率高达90.43%,而正常胃粘膜基本是阴性,故认为PHA是胃癌的诊断性标志.BSA对乳腺恶性肿瘤阳性率达79%,而对良性病变均呈阴性反应,提示BSA可能为乳腺恶性肿瘤的相关标志.凝集素还有助于判别肿瘤的组织类型,如神经系统星形细胞瘤ConA阳性,小胶质细胞瘤阴性,肾腺癌UEA1阴性,透明细胞癌阳性.
　　三、 凝集素的分类
　　凝集素可按糖的特异性、分子结构、结合位点和其功能进行分类.动物凝集素按分子结构分为C-型凝集素、S-型凝集素、P-型凝集素、I-型凝集素和Pentraxins.C-型凝集素是Ca2+依赖的凝集素；S-型凝集素是特异性识别β-半乳糖苷键的凝集素；P-型凝集素是特异性识别6磷酸甘露糖的凝集素；I-型凝集素是类似免疫球蛋白的凝集素；Pentraxins是有五个亚基的凝集素.
　　四、 凝集素的性质
　　至今在无脊椎动物体内发现的凝集素均是糖蛋白,糖以共价键形式结合进凝集素中,糖的种类主要包括有甘露糖、氨基葡萄糖、半乳糖,而少见木糖,阿拉伯糖.动物凝集素所含糖的种类和植物、微生物凝集素所含糖的种类不一样,凝集素中蛋白质部分主要由天冬氨酸、丝氨酸和苏氨酸组成,少见含硫氨基酸.与部分凝集素活性相关的金属离子常是Ca2+和Mg2+,这是许多糖进行结合或凝集活动所必需的.很多凝集素(如C一类型凝集素)发生凝集的一个必不可少的条件就是存在Ca2+ .在赏凝集素(Limulin)中需要C扩+以类钙调素形式进行生理活动;而在Anthocidariscr assispina中,则是Ca2+ 影响凝集素分子构型:Ca2+影响牡蛎凝集素则是通过改变蛋白质构型,而不是直接参与配体结合.有人认为Ca2+ 通过离子键与梭基等作用,以稳定结构,增强氢键和疏水基团的相互作用.
　　凝集素进行的凝集反应常被单糖所抑制,有的却需某些二糖、三糖或多糖,被抑制的敏感性差别较大.某些典型特效凝集素易被相应血型物质中部分糖类所抑制,如A型血抗原特效的凝集素被N-乙酰-D一半乳糖所抑制;O型特效的凝集素被L一岩藻糖所抑制.凝集素结合糖类的专一性范围不一.少数凝集素的结合范围相当窄.用蛋白酶,如胰蛋白酶、链霉蛋白酶等温和处理凝集素,可使其凝集活动的敏感性得到提高,一些添加剂、金属离子也影响凝集素活动.
　　五、研究凝集素的意义
　　凝集素在动、植物体内广泛存在.凝集素最大的特点是能识别糖蛋白和糖脂中,特别是细胞膜中复杂的碳水化合物结构,即细胞膜表面的糖基.一种凝集素具有只对某一种特异性糖基专一性结合的能力.因此,凝集素可以作为研究细胞膜结构的探针.凝集素在无脊椎动物血液中具有多种生物活性,可以选择凝集各种细胞,对肿瘤细胞有特异性凝集作用等,是免疫防御的重要体液因子之一.另一方面,凝集素具有多价结合能力,能与荧光素、酶、生物素、铁蛋白及胶体金等结合、而不影响其生物活性,可用于光镜或电镜水平的免疫细胞化学研究工作,在探索细胞分化、增生和恶变的生物学演变过程,显示肿瘤相关抗原物质,以及对肿瘤的诊断评价等方面均有一定的价值.此外,植物凝集素在植物体内也具有相当重要的作用,如在种子萌发过程中的作用；作为植物胚细胞的促有丝分裂因子；在作物害虫防治方面表现出的保护功能等等.研究凝集素的特异性有助于以分子或原子层次 (Molecular or atomic level) 了解生命现象或病理变化.

生物素的作用及功能（二）

是一种辅酶,叫还原型辅酶Ⅱ(NADPH),学名烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,在很多生物体内的化学反应中起递氢体的作用,具有重要的意义.
还有NADP,是其氧化形式.常常存在于糖类代谢过程中.来自于维生素PP.
NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+,辅酶Ⅰ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+,辅酶Ⅱ）,是Vit PP的衍生物.NAD+和NADP+主要作为脱氢酶的辅酶,在酶促反应中起递氢体的作用,为单递氢体.
NADPH(还原型辅酶II)
NADPH通常作为生物合成的还原剂,并不能直接进入呼吸链接受氧化.只是在特殊的酶的作用下,NADPH上的H被转移到NAD+上,然后由NADH进人呼吸链.
植物本身生理活动直接消耗的供能物质是ATP,主要是呼吸作用在线粒体内产生的.光能则是在叶绿体内转化为NADPH用于光合作用.
维生素（vitamin)是指一类维持细胞正常功能所必需的,但在许多生物体内不能自身合成而必须由食物供给的小分子有机化合物.
维生素可按其溶解性的不同分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类.脂溶性维生素有VitA、VitD、VitE和VitK四种；水溶性维生素有VitB1,VitB2,VitPP,VitB6,VitB12,VitC,泛酸,生物素,叶酸等.
1.TPP：即焦磷酸硫胺素,由硫胺素（Vit B1）焦磷酸化而生成,是脱羧酶的辅酶,在体内参与糖代谢过程中α-酮酸的氧化脱羧反应.
2.FMN和FAD：即黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）,是核黄素（VitB2）的衍生物.FMN或FAD通常作为脱氢酶的辅基,在酶促反应中作为递氢体（双递氢体）.
3.NAD+和NADP+：即尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+,辅酶Ⅰ）和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP+,辅酶Ⅱ）,是Vit PP的衍生物.NAD+和NADP+主要作为脱氢酶的辅酶,在酶促反应中起递氢体的作用,为单递氢体.
4.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺：是Vit B6的衍生物.磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺可作为氨基转移酶,氨基酸脱羧酶,半胱氨酸脱硫酶等的辅酶.
5.CoA：泛酸（遍多酸）在体内参与构成辅酶A（CoA）.CoA中的巯基可与羧基以高能硫酯键结合,在糖、脂、蛋白质代谢中起传递酰基的作用,是酰化酶的辅酶.
6.生物素：是羧化酶的辅基,在体内参与CO2的固定和羧化反应.
7.FH4：由叶酸衍生而来.四氢叶酸是体内一碳单位基团转移酶系统中的辅酶.
8.Vit B12衍生物：Vit B12分子中含金属元素钴,故又称为钴胺素.Vit B12在体内有多种活性形式,如5"-脱氧腺苷钴胺素、甲基钴胺素等.其中,5"-脱氧腺苷钴胺素参与构成变位酶的辅酶,甲基钴胺素则是甲基转移酶的辅酶.

生物素的作用及功能（三）

加标记的作用便于我们发现,
生物样品往往是非常复杂的生物分子混合体,除少数特殊样品外,一般不能直接与芯片反应,必须将样品进行生物处理.
首先,必须把我们所需要的细胞、颗粒从混和细胞中分离出来.现在主要利用电场作用来分离细胞、细菌及颗粒（包括富集病毒以及破碎细胞使核酸和蛋白质释放出来）.其中比较成熟的分离方法有介电电泳.其原理是：在不均匀的变换频率（在10～100kHz范围内）的交流电场中,不同细胞或颗粒由于介电性质不同而在交变电场中形成流过速度的差别,使某一类细胞或细菌（包括病毒）得到富集,从而达到分离各种颗粒的目的.
其次,分离后的细胞或颗粒用电脉冲或其他的方法进行细胞溶解.溶解后的混和液用蛋白酶等进行处理,除去蛋白质.由于细胞中的DNA/mRNA等的含量较少,为了提高基因芯片的灵敏度,我们必须对分离出来的DNA/mRNA进行扩增.目前的扩增方法主要是PCR扩增.
最后,为了获得基因的杂交信号必须对目的基因进行标记.标记方法有荧光标记法、生物素标记法、同位素标记法等.常用的有以下几种方法制备和标记探针：将纯化的样品RNA通过特定的引物逆转录合成单链cDNA探针,在合成的过程中掺入标记物；或者先将待测样品的RNA转录合成cDNA,再进一步通过加入标记物进行体外转录合成cRNA单链探针,又或者将合成的cDNA加标记物和特殊引物进行PCR扩增,制备成标记的双链探针.

生物素的作用及功能（四）

　　各种水溶性维生素的生理功能：　　（ 1）硫胺素（VB 1 ）：缺乏症时：可引起脚气病,表现糖代谢受阻,神径系统受到损害,四肢麻木,浑身酸痛,感觉异常等；可出现食欲不振、消化不良.　　（ 2）核黄素（VB 2 ）：缺乏症时：可引起组织呼吸减弱,代谢强度降低.主要症状为口腔发炎,舌炎、角膜炎、皮炎等.　　（ 3）维生素PP（菸酸和菸酰胺）：主要生理功能是能维持神经组织的健康.缺乏症时：表现出神经营养障碍,出现皮炎.　　（ 4）泛酸和辅酶A(CoA)：.主要生理功能为酰基载体,在生物氧化过程中起重要作用.　　（ 5）叶酸和四氢叶酸(FH4或THFA)：主要生理功能是一碳基团的载体,参与蛋白质和核酸的合成.缺乏症时表现为巨幼红细胞贫血.　　（ 6）维生素B 6 (吡哆素,包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)：主要生理功能是转氨酶和氨基酸脱羧酶的辅酶,参与氨基酸的代谢.　　（ 7）生物素：生物素是羧化酶的辅酶.　　（ 8）维生素B 12 （钴胺素）：维生素B 12 辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶,催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应.　　（ 9）维生素C：在体内参与氧化还原反应,羟化反应.人体不能合成.缺乏时易患坏血病.维生素C具有很强的抗氧化功能.　　（ 10）硫辛酸：硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶.硫辛酸是6,8-二硫辛酸,有两种形式,即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）.硫辛酸同时 具有脂溶性和水溶性,它是体内 ATP 产生过程中必不可少的辅助因子,参与三羧酸循环.可在酵母中萃取甲型硫辛酸.　　各种脂溶性维生素的生理功能：　　（ 1）维生素A（视黄醇）：维生素A只存在动物性食品中,在胡萝卜等植物性食品中存在具有维生素A效能的物质,称胡萝卜素.维生素A是视觉、生殖、维持细胞生长发育等生理功能所必需的,缺乏可引起干眼病.　　（ 2）维生素D（钙化醇）：　　维生素D能够促进钙在骨骼沉积,缺乏时可出现骨骼形成障碍,引起佝偻病.　　（ 3）维生素E（生育酚）：维生素E有抗不孕症的作用.研究表明,维生素E能够清除体内的自由基,具有很强的抗衰老、抗氧化作用.　　（ 4）维生素K：具有止血的作用.

生物素的作用及功能（五）

细胞培养基的基本要求
1.营养成分
氨基酸、单糖、维生素、无机离子与微量元素.
2.促生长因子及激素
3.渗透压
4.pH
5.无毒、无污染
七、细胞培养基组成及作用
1.氨基酸
组成蛋白质的基本单位.不同种类的细胞对氨基酸的要求各异,但有几种氨基酸细胞自身不能合成,必须依靠培养液提供,这几种氨基酸称为必需氨基酸.其中谷氨酰胺是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸,在缺少谷氨酰胺时,细胞生长不良而死亡.
必需氨基酸包括L-谷氨酰胺、L-组氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸、L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸等.
2.维生素
维持细胞生长的生物活性物质,在细胞代谢中起调节及控制作用.在细胞培养中,尽管血清是维生素重要来源, 但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长.
脂溶性维生素如：A、D、E、K.
水溶性维生素如：B1、B2、B6、B12、泛酸、叶酸、生物素、C、烟酰胺等.
许多维生素参与构成各种酶的活性基团的成分,没有它们,酶便没有活性,代谢活动将无法进行.
VA是细胞合成糖蛋白时寡糖基的载体,对上皮细胞有重要的维护作用.VD参与调节钙的吸收.VE是抗氧剂,可防止组成生物膜的磷脂中不饱和脂肪酸被氧化.VK缺乏会引起低凝血酶原及凝血时间延长.
叶酸是合成四氢叶酸的重要原料,四氢叶酸在核酸的生物合成和蛋白质的生物合成过程中起重要作用.
生物素是一些特异羧化酶的组成部分,参与糖代谢和脂肪酸的合成过程.
3.碳水化合物
碳水化合物是细胞生长主要能量来源,其中有的是合成蛋白质和核酸的成分.主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等.
4.无机离子
钠、钾、镁、钙、磷等基本的无机离子,这些都是细胞组成所必须并参与细胞的代谢.
培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡.此外,通过提供钠,钾和钙离子,帮助细胞调节细胞膜功能.培养液的渗透压是一个非常重要的因素, 细胞通常可耐受260mOsm/kg −320 mOsm/kg.标准培养液的渗透压在此范围内波动.特别注意：向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压,特别是溶于强酸或强碱中的物质.
Na+是细胞外液中最主要的阳离子,对维持渗透压的恒定有决定性的作用.K +主要分布在细胞内液,细胞内K +的对于激活某些酶是必需的,它在调节细胞内环境的酸碱平衡也有极重要意义. Ca2+ 在细胞外液中的作用是将组织内部细胞之间相互粘着,在细胞内参与许多重要的细胞生理活动,如传导、参与肌肉细胞收缩等. Mg2+ 是构成细胞间质的重要成分,对于细胞间相互稳定结合有很重要的意义.磷的化合物对细胞物质代谢和生理功能调控的功用是十分广泛而不可缺少.【生物素的作用及功能】

生物素的作用及功能（六）

维生素是一大类化学结构和物理功能各不相同,只存在于或主要存在于天然食物中的小分子有机物.人体几乎不能合成,所以维生素在体内含量都很少,但在机体的代谢、生长、发育等过程中起着重要作用,既不参与机体构成,也不提供热量.近年来,有关维生素的作用有不少新发现证明生物素不仅是防止多种营养缺乏病的必需营养素,而且具有预防多种慢性退行性疾病的保健功能.但仍有许多维生素的作用及机理尚未完全清楚.维生素的命名方法是按其发现次序以英文字母顺序命名,例如维生素A、维生素B、维生素C、维生素D、维生素E（但维生素K是按其营养功能名称的第一个字母命名的）等；也有按化学结构命名的,如视黄醇、硫胺素、核黄素、生育酚等；也可以按其特有的生理功能和治疗作用命名,如抗干眼病因子、抗癞皮病因子、抗坏血酸等.这3种命名方法常混合使用.营养学上通常按溶解性分为脂溶性维生素和水溶性维生素.脂溶性维生素有维生素A、维生素D、维生素E、维生素K.它们的特点是：化学组成仅含有C、H、O；常有前维生素（维生素原）存在；溶解于脂肪及脂溶剂,不溶于水；在食物中与脂类共同存在,在肠中吸收时随脂肪经淋巴系统吸收,从胆汁中排出；被摄入后大部分储存于脂肪组织中；缺乏症出现缓慢；营养状况不能用尿进行评价；大剂量摄入时易引起中毒.水溶性维生素包括维生素B1（硫胺素）、维生素B2（核黄素）、维生素B6（吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺）、维生素B12（氰钴铵素）、维生素C（抗坏血酸）、烟酸（尼古酸、抗癞皮病因子、维生素PP）、叶酸、泛酸、生物素等.它们的共同特点是：化学元素除C、H、O外,尚有S、N、Co等元素；溶于水；多余的由尿排出,营养状况大多可以用血液或尿液进行评价；在体内少量储存；绝大多数以辅酶或辅基的形式参与酶的活性,在物质的中间代谢中起重要作用；毒性较小而且缺乏症出现较快.

生物素的作用及功能（七）

氨基酸序列决定了蛋白质的结构和功能；
疏水性氨基酸可以构成疏水的二级结构,便于蛋白质跨膜、形成更高级结果,还降低活性中心的介电常数,对于酶活性中心的基团间的静电作用增强,加速反应的进行；
酸性或者碱性氨基酸可以决定蛋白质的电荷性,对于酶而言,可以充当质子供体或受体从而稳定底物过渡态,可能在活性中心起到酸或碱催化剂的作用；
侧链带有亲核集团或者亲电基团的氨基酸,在酶的活性中心可能充当电子供体或受体从而稳定底物过渡态,加速反应的进行；
带巯基的氨基酸（半胱氨酸）可以在肽链内部或肽链间形成二硫键,影响蛋白质的折叠和功能；
带羟基/氨基/咪唑基的氨基酸（如丝氨酸,赖氨酸,组氨酸）,带基/氨基/咪唑基可以和许多小分子结合,如一些维生素、辅酶结合（生物素、血红素之类）；
支链集团没那么华丽的一些氨基酸,往往在结构蛋白质中含量较多,比如肌球蛋白、肌动蛋白中甘氨酸、脯氨酸的含量很高.
总之氨基酸的序列决定了蛋白质的结构和功能.

生物素的作用及功能（八）

　　(人体摄入的大部分)脂肪经胆汁乳化成小颗粒,胰腺和小肠内分泌的脂肪酶将脂肪里的脂肪酸水解成游离脂肪酸和甘油单酯(偶尔也有完全水解成甘油和脂肪酸).水解后的小分子,如甘油、短链和中链脂肪酸,被小肠吸收进入血液.甘油单脂和长链脂肪酸被吸收后,先在小肠细胞中重新合成甘油三酯,并和磷脂、胆固醇和蛋白质形成乳糜微粒（chylomicron）,由淋巴系统进入血液循环.
　　基本知识与理论
　　一、概论
　　脂类主要包括以下几种：
　　1脂肪：由甘油和脂肪酸合成,体内脂肪酸来源有二：一是机体自身合成,二是食物供给特别是某些不饱和脂肪酸,机体不能合成,称必需脂肪酸,如亚油酸、α-亚麻酸.
　　2磷脂：由甘油与脂肪酸、磷酸及含氮化合物生成.
　　3鞘脂：由鞘氨酸与脂肪酸结合的脂,含磷酸者称鞘磷脂,含糖者称为鞘糖脂.
　　4胆固醇脂：胆固醇与脂肪酸结合生成.
　　二、脂类消化与吸收：
　　消化主要在小肠上段经各种酶及胆汁酸盐的作用,水解为甘油、脂肪酸等.
　　脂类的吸收含两种情况：
　　中链、短链脂肪酸构成的甘油三酯乳化后即可吸收——>肠粘膜细胞内水解为脂肪酸及甘油——>门静脉入血.长链脂肪酸构成的甘油三酯在肠道分解为长链脂肪酸和甘油一酯,再吸收——>肠粘膜细胞内再合成甘油三酯,与载脂蛋白、胆固醇等结合成乳糜微粒——>淋巴入血.
　　三、甘油三酯代谢
　　(一)合成代谢
　　甘油三酯是机体储存能量及氧化供能的重要形式.
　　1合成部位及原料
　　肝、脂肪组织、小肠是合成的重要场所,以肝的合成能力最强,注意：肝细胞能合成脂肪,但不能储存脂肪.合成后要与载脂蛋白、胆固醇等结合成极低密度脂蛋白,入血运到肝外组织储存或加以利用.若肝合成的甘油三酯不能及时转运,会形成脂肪肝.脂肪细胞是机体合成及储存脂肪的仓库.
　　合成甘油三酯所需的甘油及脂肪酸主要由葡萄糖代谢提供.其中甘油由糖酵解生成的磷酸二羟丙酮转化而成,脂肪酸由糖氧化分解生成的乙酰CoA合成.
　　2合成基本过程
　　①甘油一酯途径：这是小肠粘膜细胞合成脂肪的途径,由甘油一酯和脂肪酸合成甘油三酯.
　　②甘油二酯途径：肝细胞和脂肪细胞的合成途径.
　　脂肪细胞缺乏甘油激酶因而不能利用游离甘油,只能利用葡萄糖代谢提供的3-磷酸甘油.
　　(二)分解代谢
　　即为脂肪动员,在脂肪细胞内激素敏感性甘油三酯脂的酶作用下,将脂肪分解为脂肪酸及甘油并释放入血供其他组织氧化.
　　甘油甘油激酶——>3-磷酸甘油——>磷酸二羟丙酮——>糖酵解或有氧氧化供能,也可转变成糖脂肪酸与清蛋白结合转运入各组织经β-氧化供能.
　　(三)脂肪酸的分解代谢—β-氧化
　　在氧供充足条件下,脂肪酸可分解为乙酰CoA,彻底氧化成CO2和H2O并释放出大量能量,大多数组织均能氧化脂肪酸,但脑组织例外,因为脂肪酸不能通过血脑屏障.其氧化具体步骤如下：
　　1． 脂肪酸活化,生成脂酰CoA.
　　2．脂酰CoA进入线粒体,因为脂肪酸的β-氧化在线粒体中进行.这一步需要肉碱的转运.肉碱脂酰转移酶I是脂酸β氧化的限速酶,脂酰CoA进入线粒体是脂酸β-氧化的主要限速步骤,如饥饿时,糖供不足,此酶活性增强,脂肪酸氧化增强,机体靠脂肪酸来供能.
　　3．脂肪酸的β-氧化,基本过程(见原书）
　　丁酰CoA经最后一次β氧化：生成2分子乙酰CoA
　　故每次β氧化1分子脂酰CoA生成1分子FADH2,1分子NADH+H+,1分子乙酰CoA,通过呼吸链氧化前者生成2分子ATP,后者生成3分子ATP.
　　4脂肪酸氧化的能量生成
　　脂肪酸与葡萄糖不同,其能量生成多少与其所含碳原子数有关,因每种脂肪酸分子大小不同其生成ATP的量中不同,以软脂酸为例；1分子软脂酸含16个碳原子,靠7次β氧化生成7分子NADH+H+,7分子FADH2,8分子乙酰CoA,而所有脂肪酸活化均需耗去2分子ATP.故1分子软脂酸彻底氧化共生成：
　　7×2+7×3+8×12-2＝129分子ATP
　　以重量计,脂肪酸产生的能量比葡萄糖多.
　　(四)脂肪酸的其他氧化方式
　　1不饱和脂肪酸的氧化,也在线粒体进行,其与饱和脂肪酸不同的是键的顺反不同,通过异构体之间的相互转化,即可进行β-氧化.
　　2过氧化酶体脂酸氧化：主要是使不能进入线粒体的二十碳、二十二碳脂肪酸先氧化成较短的脂肪酸,以便能进入线粒体内分解氧化,对较短键脂肪酸无效.
　　3丙酸的氧化：人体含有极少量奇数碳原子脂肪酸氧化后还生成1分子丙酰CoA,丙酰CoA经羧化及异构酶作用转变为琥珀酰CoA,然后参加三羧酸循环而被氧化.
　　(五)酮体的生成及利用
　　酮体包括乙酰乙酸、β-羟丁酸、丙酮.酮体是脂肪酸在肝分解氧化时特有的中间代谢物,脂肪酸在线粒体中β氧化生成的大量乙酰CoA除氧化磷酸化提供能量外,也可合成酮体.但是肝却不能利用酮体,因为其缺乏利用酮体的酶系.
　　1生成过程：
　　2利用：肝生成的酮体经血运输到肝外组织进一步分解氧化.
　　总之肝是生成酮体的器官,但不能利用酮体,肝外组织不能生成酮体,却可以利用酮体.
　　3生理意义
　　长期饥饿,糖供应不足时,脂肪酸被大量动用,生成乙酰CoA氧化供能,但象脑组织不能利用脂肪酸,因其不能通过血脑屏障,而酮体溶于水,分子小,可通过血脑屏障,故此时肝中合成酮体增加,转运至脑为其供能.但在正常情况下,血中酮体含量很少.
　　严重糖尿病患者,葡萄糖得不到有效利用,脂肪酸转化生成大量酮体,超过肝外组织利用的能力,引起血中酮体升高,可致酮症酸中毒.
　　4酮体生成的调节
　　①1〃饱食或糖供应充足时：胰岛素分泌增加,脂肪动员减少,酮体生成减少；2〃糖代谢旺盛3-磷酸甘油及ATP充足,脂肪酸脂化增多,氧化减少,酮体生成减少；3〃糖代谢过程中的乙酰CoA和柠檬酸能别构激活乙酰CoA羧化酶,促进丙二酰CoA合成,而后者能抑制肉碱脂酰转移酶
　　Ⅰ,阻止β-氧化的进行,酮体生成减少.
　　②饥饿或糖供应不足或糖尿病患者,与上述正好相反,酮体生成增加.
　　(六)脂肪酸的合成代谢
　　1脂肪酸主要从乙酰CoA合成,凡是代谢中产生乙酰CoA的物质,都是合成脂肪酸的原料,机体多种组织均可合成脂肪酸,肝是主要场所,脂肪酸合成酶系存在于线粒体外胞液中.但乙酰CoA不易透过线粒体膜,所以需要穿梭系统将乙酰CoA转运至胞液中,主要通过柠檬酸-丙酮酸循环来完成.
　　脂酸的合成还需ATP、NADPH等,所需氢全部NADPH提供,NADPH主要来自磷酸戊糖通路.
　　2软脂酸的合成过程（见原书）
　　乙酰CoA羧化酶是脂酸合成的限速酶,存在于胞液中,辅基为生物素.柠檬酸、异柠檬酸是其变构激活剂,故在饱食后,糖代谢旺盛,代谢过程中的柠檬酸可别构激活此酶促进脂肪酸的合成,而软脂酰CoA是其变构抑制剂,降低脂肪酸合成.此酶也有共价修饰调节,胰高血糖素通过共价修饰抑制其活性.
　　②从乙酰CoA和丙二酰CoA合成长链脂肪酸,实际上是一个重复加长过程,每次延长2个碳原子,由脂肪酸合成多酶体系催化.哺乳动物中,具有活性的酶是一二聚体,此二聚体解聚则活性丧失.每一亚基皆有ACP及辅基构成,合成过程中,脂酰基即连在辅基上.丁酰是脂酸合成酶催化第一轮产物,通过第一轮乙酰CoA和丙二酰CoA之间缩合、还原、脱水、还原等步骤,C原子增加2个,此后再以丙二酰CoA为碳源继续前述反应,每次增加2个C原子,经过7次循环之后,即可生成16个碳原子的软脂酸.
　　3酸碳链的加长.
　　碳链延长在肝细胞的内质网或线粒体中进行,在软脂酸的基础上,生成更长碳链的脂肪酸.
　　4脂肪酸合成的调节（过程见原书）
　　胰岛素诱导乙酰CoA羧化酶、脂肪酸合成酶的合成,促进脂肪酸合成,还能促使脂肪酸进入脂肪组织,加速合成脂肪.而胰高血糖素、肾上腺素、生长素抑制脂肪酸合成.
　　(七)多不饱和脂肪酸的重要衍生物.
　　前列腺素、血栓素、白三烯均由多不饱和脂肪酸衍生而来,在调节细胞代谢上具有重要作用,与炎症、免疫、过敏及心血管疾病等重要病理过程有关.在激素或其他因素刺激下,膜脂由磷脂酶A2催化水解,释放花生四烯酸,花生四烯酸在脂过氧化酶作用下生成丙三烯,在环过氧化酶作用下生成前列腺素、血栓素.
　　四、磷脂的代谢
　　含磷酸的脂类称磷脂可分为两类：由甘油构成的磷脂称甘油磷脂,由鞘氨醇构成的称鞘磷脂.
　　(一)甘油磷脂的代谢
　　甘油磷脂由1分子甘油与2分子脂肪酸和1分子磷酸组成,2位上常连的脂酸是花生四烯酸,由于与磷酸相连的取代基团不同,又可分为磷脂酰胆碱(卵磷脂)、磷脂酰乙醇胺(脑磷脂)、二磷脂酰甘油(心磷脂)等.
　　1甘油磷脂的合成
　　①合成部位及原料
　　全身各组织均能合成,以肝、肾等组织最活跃,在细胞的内质网上合成.合成所用的甘油、脂肪酸主要用糖代谢转化而来.其二位的多不饱和脂肪酸常需靠食物供给,合成还需ATP、CTP.
　　②合成过程
　　磷脂酸是各种甘油磷脂合成的前体,主要有两种合成途径：
　　1〃甘油二酯合成途径：脑磷脂、卵磷脂由此途径合成,以甘油二酯为中间产物,由CDP胆碱等提供磷酸及取代基.
　　2〃CDP-甘油二酯途径：肌醇磷脂,心磷脂由此合成,以CDP-甘油二酯为中间产物再加上肌醇等取代基即可合成.
　　2甘油磷脂的降解
　　主要是体内磷脂酶催化的水解过程.其中磷脂酶A2能使甘油磷脂分子中第2位酯键水解,产物为溶血磷脂及不饱和脂肪酸,此脂肪酸多为花生四烯酸,Ca2+为此酶的激活剂.此溶血磷脂是一类较强的表面活性物质,能使细胞膜破坏引起溶血或细胞坏死.再经溶血磷脂酶继续水解后,即失去溶解细胞膜的作用.
　　(二)鞘磷脂的代谢
　　主要结构为鞘氨醇,1分子鞘氨醇通常只连1分子脂肪酸,二者以酰胺链相连,而非酯键.再加上1分子含磷酸的基团或糖基,前者与鞘氨醇以酯键相连成鞘磷脂,后者以β糖苷键相连成鞘糖脂,含量最多的神经鞘磷脂即是以磷酸胆碱,脂肪酸与鞘氨醇结合而成.
　　1合成代谢
　　以脑组织最活跃,主要在内质网进行.反应过程需磷酸呲哆醛,NADPH+H+等辅酶,基本原料为软脂酰CoA及丝氨酸.
　　2降解代谢
　　由神经鞘磷脂酶(属磷脂酶C类)作用,使磷酸酯键水解产生磷酸胆碱及神经酰胺(N-脂酰鞘氨醇).若缺乏此酶,可引起痴呆等鞘磷脂沉积病.
　　五、胆固醇的代谢
　　(一)合成代谢
　　1．几乎全身各组织均可合成,肝是主要场所,合成主要在胞液及内质网中进行.
　　2．合成原料乙酰CoA是合成胆固醇的原料,因为乙酰CoA是在线粒体中产生,与前述脂肪酸合成相似,它须通过柠檬酸——丙酮酸循环进入胞液,另外,反应还需大量的NADPH+H+及ATP.合成1分子胆固醇需18分子乙酰CoA、36分子ATP及16分子NADPH+H+.乙酰CoA及ATP多来自线粒体中糖的有氧氧化,而NADPH则主要来自胞液中糖的磷酸戊糖途径.
　　3合成过程
　　简单来说,可划分为三个阶段.
　　①甲羟戊酸(MVA)的合成：首先在胞液中合成HMGCoA,与酮体生成HMGCoA的生成过程相同.但在线粒体中,HMGCoA在HMGCoA裂解酶催化下生成酮体,而在胞液中生成的HMGCoA则在内质网HMGCoA还原酶的催化下,由NADPH+H+供氢,还原生成MVA.HMGCoA还原酶是合成胆固醇的限速酶.
　　②鲨烯的合成：MVA由ATP供能,在一系列酶催化下,生成3OC的鲨烯.
　　③胆固醇的合成：鲨烯经多步反应,脱去3个甲基生成27C的胆固醇.
　　4．调节
　　HMGCoA还原酶是胆固醇合成的限速酶.多种因素对胆固醇的调节主要是通过对此酶活性的影响来实现的.
　　②胆固醇：可反馈抑制胆固醇的合成.
　　③激素：胰岛素能诱导HMGCoA还原酶的合成,增加胆固醇的合成,胰高血糖素及皮质醇正相反.
　　(二)胆固醇的转化
　　1转化为胆汁酸,这是胆固醇在体内代谢的主要去路.
　　2转化为固醇类激素,胆固醇是肾上腺皮质、卵巢等合成类固醇激素的原料,此种激素包括糖皮质激素及性激素.
　　3转化为7-脱氢胆固醇,在皮肤,胆固醇被氧化为7-脱氢胆固醇,再经紫外光照射转变为VitD3.
　　六、血浆脂蛋白代谢
　　(一)血浆脂蛋白分类
　　1电泳法：可将脂蛋白分为前β、β脂蛋白及乳糜微粒(CM).
　　2超速离心法：分为乳糜微粒、极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)分别相当于电泳分离的CM、前β、β、α-脂蛋白.
　　(二)血浆脂蛋白组成
　　血浆脂蛋白主要由蛋白质、甘油三酯、磷脂、胆固醇及其酯组成.游离脂肪酸与清蛋白结合而运输不属于血浆脂蛋白之列.CM最大,含甘油三酯最多,蛋白质最少,故密度最小.VLDL含甘油三酯亦多,但其蛋白质含量高于CM.LDL含胆固醇及胆固醇酯最多.HDL含蛋白质量最多.
　　(三)脂蛋白的结构
　　血浆各种脂蛋白具有大致相似的基本结构.疏水性较强的甘油三酯及胆固醇酯位于脂蛋白的内核,而载脂蛋白、磷脂及游离胆固醇等双性分子则以单分子层覆盖于脂蛋白表面,其非极性向朝内,与内部疏水性内核相连,其极性基团朝外,脂蛋白分子呈球状.CM及VLDL主要以甘油三酯为内核,LDL及HDL则主要以胆固醇酯为内核.因脂蛋白分子朝向表面的极性基团亲水,故增加了脂蛋白颗粒的亲水性,使其能均匀分散在血液中.从CM到HDL,直径越来越小,故外层所占比例增加,所以HDL含载脂蛋白,磷脂最高.
　　(四)载脂蛋白
　　脂蛋白中的蛋白质部分称载脂蛋白,主要有apoA、B、C、D、E五类.不同脂蛋白含不同的载脂蛋白.载脂蛋白是双性分子,疏水性氨基酸组成非极性面,亲水性氨基酸为极性面,以其非极性面与疏水性的脂类核心相连,使脂蛋白的结构更稳定.
　　(五)代谢
　　1乳糜微粒
　　主要功能是转运外源性甘油三酯及胆固醇.空腹血中不含CM.外源性甘油三酯消化吸收后,
　　在小肠粘膜细胞内再合成甘油三酯、胆固醇,与载脂蛋白形成CM,经淋巴入血运送到肝外组
　　织中,在脂蛋白脂肪酶作用下,甘油三酯被水解,产物被肝外组织利用,CM残粒被肝摄取利
　　用.
　　2极低密度脂蛋白
　　VLDL是运输内源性甘油三酯的主要形式.肝细胞及小肠粘膜细胞自身合成的甘油三酯与载脂
　　蛋白,胆固醇等形成VLDL,分泌入血,在肝外组织脂肪酶作用下水解利用,水解过程中VLDL
　　与HDL相互交换,VLDL变成IDL被肝摄取代谢,未被摄取的IDL继续变为LDL.
　　3低密度脂蛋白
　　人血浆中的LDL是由VLDL转变而来的,它是转运肝合成的内源性胆固醇的主要形式.肝是降
　　解LDL的主要器官,肝及其他组织细胞膜表面存在LDL受体,可摄取LDL,其中的胆固醇脂水
　　解为游离胆固醇及脂肪酸,水解的游离胆固醇可抑制细胞本身胆固醇合成,减少细胞对LDL
　　的进一步摄取,且促使游离胆固醇酯化在胞液中储存,此反应是在内质网脂酰CoA胆固醇脂
　　酰转移酶(ACAT)催化下进行的.
　　除LDL受体途径外,血浆中的LDL还可被单核吞噬细胞系统清除.
　　4高密度脂蛋白
　　主要作用是逆向转运胆固醇,将胆固醇从肝外组织转运到肝代谢.新生HDL释放入血后径系
　　列转化,将体内胆固醇及其酯不断从CM、VLDL转入HDL,这其中起主要作用的是血浆卵磷脂
　　胆固醇脂酰转移酶(LCAT),最后新生HDL变为成熟HDL,成熟HDL与肝细胞膜HDL受体结合被摄
　　取,其中的胆固醇合成胆汁酸或通过胆汁排出体外,如此可将外周组织中衰老细胞膜中的胆
　　固醇转运至肝代谢并排出体外.
　　(六)高脂血症
　　血脂高于正常人上限即为高脂血症,表现为甘油三脂、胆固醇含量升高,表现在脂蛋白上,
　　CM、VLDL、LDL皆可升高,但HDL一般不增加.
　　多运动,多吃水果蔬菜,少吃油腻东西内脏等等

生物素的作用及功能（九）

发酵法生产谷氨酸是利用谷氨酸生产菌的代谢,生产谷氨酸,并是谷氨酸得到积累从而得到产品的生物发酵过程.谷氨酸的生物合成包括交接途径（EMP）、磷酸己糖途径（HMP）、三羧酸循环（TCA）、乙醛酸循环、伍德沃克曼反应（CO2的固定）等.参与反应的主要酶有,催化还原氨基化反应的谷氨酸脱氢酶（GDH）和谷氨酸合成酶（GS）.在谷氨酸发酵时,糖酵解经过EMP及HMP两个途径进行,生物素充足菌HMP所占比例是38%,控制生物素亚适量的结果,发酵产酸期,EMP所占的比例更大,HMP所占比例约为26%,生成丙酮酸后,一部分氧化脱羧生成乙酰CoA,一部分固定CO2生成草酰乙酸或苹果酸,草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合成酶催化作用下缩合成柠檬酸,再经下面的氧化还原共轭的氨基化反应生成谷氨酸.有葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如图1-2,共有16个酶促反应.谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸,再氧化成乙酰辅酶A(乙酰CoA),然后进入三羧酸循环,生成α-酮戊二酸.α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下,生成谷氨酸.当生物素缺乏时,菌种生长十分缓慢；当生物素过量时,则转为乳酸发酵[19].因此,一般将生物素控制在亚适量条件下,才能得到高产量的谷氨酸.理想的发酵反应如下：C6H12O6+NH3+1.5O2→C5H9O4N+CO2+3H2O

生物素的作用及功能

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