生物化學與分子生物學:第五節(jié)　磷脂代謝

磷脂是一類含有磷酸的脂類，機體中主要含有兩大類磷脂，由甘油構成的磷脂稱為甘油磷脂(phosphoglyceride)；由神經(jīng)鞘氨醇構成的磷脂，稱為鞘磷脂(sphingolipid)。其結構特點是：具有由磷酸相連的取代基團(含氨堿或醇類)構成的親水頭(hydrophilichead)和由脂肪酸鏈構成的疏水尾(hydrophobic tail)。在生物膜中磷脂的親水頭位于膜表面，而疏水尾位于膜內(nèi)側(cè)(圖5-18)。

圖5-18　顯示胞膜定位的磷脂結構

一、甘油磷脂的代謝

(一)分類及生理功能

甘油磷脂是機體含量最多的一類磷脂，它除了構成生物膜外，還是膽汁和膜表面活性物質(zhì)等的成分之一，并參與細胞膜對蛋白質(zhì)的識別和信號傳導。

甘油磷脂基本結構是磷脂酸和與磷酸相連的取代基團(X)；

甘油磷脂由于取代基團不同又可以分為許多類，其中重要的有：

膽堿(choline)+磷脂酸→磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)又稱卵磷脂(lecithin)

乙醇胺(ethanolamine)+磷脂酸→磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)又稱腦磷脂(cephain)

絲氨酸(serine)+磷脂酸→磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)

甘油(glycerol)+磷脂酸→磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol)

肌醇(inositol)+磷脂酸→磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)

此外，還有心磷脂(cardiolipin)是由甘油的C1和C3與兩分子磷脂酸結合而成。心磷脂是線粒體內(nèi)膜和細菌膜的重要成分，而且是唯一具有抗原性的磷脂分子。

除以上6種以外，在甘油磷脂分子中甘油第1位的脂�；�被長鏈醇取代形成醚，如縮醛磷脂(p

lasmalogen)及血小板活化因子(plateletactivating factor,PAF)，它們都屬于甘油磷脂。結構式如下：

(二)甘油磷脂的合成

合成全過程可分為三個階段，即原料來源、活化和甘油磷脂生成。甘油磷脂的合成在細胞質(zhì)滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進行，通過高爾基體加工，最后可被組織生物膜利用或成為脂蛋白分泌出細胞。機體各種組織(除成熟紅細胞外)即可以進行磷脂合成。

1.原料來源

合成甘油磷脂的原料為磷脂酸與zxtf.net.cn/jianyan/取代基團。磷脂酸可由糖和脂轉(zhuǎn)變生成的甘油和脂肪酸生成(詳見甘油三酯合成代謝)，但其甘油C2位上的脂肪酸多為必需脂肪酸，需食物供給。取代基團中膽堿和乙醇胺可由絲氨酸在體內(nèi)轉(zhuǎn)變生成或食物供給。

絲氨酸——→乙醇胺——→膽堿

2.活化

磷脂酸和取代基團在合成之前，兩者之一必須首先被CTP活化而被CDP攜帶，膽堿與乙醇胺可生成CDP�材憠A和CDP乙醇胺，磷脂酸可生成CDP�哺视投�酯。

3.甘油磷脂生成

(1)磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺

這兩種磷脂生成是由活化的CDP膽堿與CDP-乙醇胺和甘油二脂生成。此外磷脂酰乙醇胺在肝臟還可由與腺苷蛋氨酸提供甲基轉(zhuǎn)變?yōu)榱字�酰膽堿。

(2)磷脂酰絲氨酸

體內(nèi)磷脂酰絲氨酸合成是通過Ca++激活的�；�交換反應生成，由磷脂酰乙醇胺與絲氨酸反應生成磷脂酰絲氨酸和乙醇胺。

磷脂酰乙醇胺+絲氨酸—→磷脂酰絲氨酸+乙醇胺

(3)磷脂酰肌醇、磷脂酰甘油和心磷脂

上述三者生成是由活化的CDP�哺视投�酯與相應取代基團反應生成

(4)縮醛磷脂與血小板活化因子

縮醛磷脂與血小板活化因子的合成過程與上述磷脂合成過程類似，不同之處在于磷脂酸合成之前，由糖代謝中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變生成脂酰磷酸二羥丙酮以后，由一分子長鏈脂肪醇取代其第一位脂酰基，其后再經(jīng)還原(由NADPH供H)、轉(zhuǎn)�；�等步驟合成磷脂酸的衍生物。此產(chǎn)物替代磷脂酸為起始物，沿甘油三酯途徑合成膽堿或乙醇胺縮醛磷脂。血小板活化因子與縮醛磷脂的不同在于長鏈脂肪醇是飽和長鏈醇，第2位的脂酰基為最簡單的乙�；�。

(三)甘油磷脂的分解

在生物體內(nèi)存在一些可以水解甘油磷脂的磷脂酶類，其中主要的有磷脂酶A1、A2、B、C和D，它們特異地作用于磷脂分子內(nèi)部的各個酯鍵，形成不同的產(chǎn)物。這一過程也是甘油磷酯的改造加工過程。

磷脂酶A1：自然界分布廣泛，主要存在于細胞的溶酶體內(nèi)，此外蛇毒及某些微生物中亦有，可有催化甘油磷脂的第1位酯鍵斷裂，產(chǎn)物為脂肪酸和溶血磷脂2。

磷脂酶A2：普遍存在于動物各組織細胞膜及線粒體膜，能使甘油磷脂分子中第2位酯鍵水解，產(chǎn)物為溶血磷脂1及其產(chǎn)物脂肪酸和甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺等。

溶血磷脂是一類具有較強表面活性的性質(zhì)，能使紅細胞及其他細胞膜破裂，引起溶血或細胞壞死。當經(jīng)磷脂酶B作用脫去脂肪酸后，轉(zhuǎn)變成甘油磷酸膽堿或甘油磷酸乙醇胺，即失去溶解細胞膜的作用。

磷脂酶C：存在于細胞膜及某些細胞中，特異水解甘油磷脂分子中第3位磷酸酯鍵，其結果是釋放磷酸膽堿或磷酸乙醇胺，并余下作用物分子中的其他組分。

磷脂酶D：主要存在于植物，動物腦組織中亦有，催化磷脂分子中磷酸與取代基團(如膽堿等)間的酯鍵，釋放出取代基團。

二、鞘磷脂的代謝

鞘脂類(sphingolipid)，組成特點是不含甘油而含鞘氨醇(sphingosine)，其基本結構是：

按照取代基團X的不同可分為兩種

X為磷酸膽堿稱為鞘磷脂(sphingmyelin)

X為糖基稱為鞘糖脂(glycosphingolipid)

(一)鞘磷脂的合成

體內(nèi)的組織均可合成鞘磷脂，以腦組織最為活躍，是構成神經(jīng)組織膜的主要成分，合成在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進行。

以脂酰CoA和絲氨酸為原料，消耗NADPH生成二氫鞘氨醇，進而經(jīng)脂肪酰轉(zhuǎn)移酶作用生成神經(jīng)酰胺。

(二)鞘磷脂的分解

鞘磷脂經(jīng)磷脂酶(zxtf.net.cn/zhicheng/sphingomyelinase)作用，水解產(chǎn)生磷酸膽堿和神經(jīng)酰胺。如缺乏此酶可引起肝、脾腫大及神經(jīng)障礙如癡呆等鞘磷脂沉積癥。