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生化學-膽固醇代謝與脂蛋白
重要考點
體內膽固醇來源於食物及自身合成，80％由肝臟的細胞質和內質網中合成；其分解代謝也在肝臟內進行，大部分轉化為膽汁酸。看看每年的生化考題就知道此部分的重要性了！
說明
膽固醇的來源
膽固醇廣泛存在於全身各組織中，其中約1/4分佈在腦及神經組織中，其餘多見於肝臟、腎臟、小腸、皮膚、脂肪組織，且以肝臟為最多。正常人每天膳食中約含膽固醇300~500mg，主要來自動物內臟、蛋黃、奶油及肉類。植物性食品不含膽固醇，但所含的麥角固醇不易為人體吸收，且攝入過多時還可抑制膽固醇的吸收。
合成原料
- Acetyl CoA ：是膽固醇合成的直接原料，可來自 glucose 、脂肪酸及某些 amino acid 的代謝產物。
- ATP 供能和 NADPH 供氫。
合成過程
膽固醇合成過複雜，整個過程以3個階段來簡單說明。合成1分子膽固醇需消耗18 Acetyl CoA、36ATP、16NADPH。
- HMGCoA 的生成：
3Acetyl CoA → 硫解酶、HMGCoA synthase 催化→ HMGCoA 生成。此過程與酮體生成機制相同，但：膽固醇的合成 酮體的生成 原料 Acetyl CoA Acetyl CoA 主要部位 肝臟及小腸細胞質及內質網 肝細胞中粒線體 關鍵性酵素 HMGCoA reductase HMG-CoA synthase 不可少 - Mevalonic acid(MVA)生成：
HMGCoA→ HMGCoA reductase+2NADPH(提供H)催化→MVA生成(不可逆)。 - 膽固醇生成：
MVA→磷酸化、脫羧、脫羥基、再縮合→30C的中間產物(鯊烯)合成→環化酶和加氧酶催化(在內質網內)→30C的中間產物(羊毛脂固醇)合成→再氧化還原→27C的產物(膽固醇)生成
膽固醇合成的調節
膽固醇合成中HMGCoA reductase是關鍵性酵素，又稱限速酶，當各種因素可對HMGCoA reductase產生影響者，皆可調節膽固醇的合成。
| 膽固醇合成增加 | 膽固醇合成下降 | |
| HMG CoA reductase | 活性增高 | 活性降低 |
| 時間 | 午夜合成最高 | 中午合成最少 |
| 激素 | Insulin 上升 Thyroxine 上升 細胞質中磷蛋白磷酸酶 (phosphoprotein phosphatase) 上升 |
Glucagon 上升 Cortisol 上升 細胞質中 ATP 上升 |
| 飲食 | 高脂肪、高糖分飲食 | 禁食、飢餓 |
| 負反饋 | - | 膽固醇上升、 7 β - 羫膽固醇、 25- 羥膽固醇 |
膽固醇轉化
- 轉化為具有重要生理功能的類固醇激素：在腎上腺皮質可轉變成Cortisol；在性腺可以轉變為性激素，如Estrogen；在皮膚，可被氧化成7-脫氫膽固醇，再經紫外線照射後轉變為vitamin D。
- 在肝臟，膽固醇可轉化為膽汁酸，這是膽固醇在體內代謝的主要去路。正常人每日合成約1g~1.5g的膽固醇，其中40%轉化成膽汁酸。大部分膽汁酸隨膽膽汁入腸道，經肝腸循環再利用，少部分膽汁酸經糞便排出體外。
| 合成部位 | 合成原料 | 分解部位 | 分解產物 | |
| 膽固醇 (CHO) | 除腦組織外，主要在肝臟和小腸的細胞質和內質網 | Acetyl CoA | 不固定 | 膽汁酸、類固醇、7-dehydro- cholesterol |
| 甘油磷脂 (Glycerophospholipid) |
以肝臟、腎、小腸的細胞內質網最旺盛 | 脂酸、甘油、膽碱磷酸鹽、絲氨酸、 | 全身組織 | ---- |
| 神經鞘磷脂 (sphingomyelinosis) |
細胞中的內質網，其中又以腦細胞最旺盛 | 鞘氨醇、脂酸和磷酸膽碱 | 肝、腦、腎、脾的 Lysosome | 磷酸膽碱、 N- 脂醯鞘氨醇 【註】若神經鞘磷脂酶缺乏，神經鞘磷脂堆積於內臟器官，可引起 Niemann- Pick 病，為常染色體隱性遺傳，病變基因在 11p15v
|
| 三酸甘油酯 (triacylglyceride) |
肝臟、脂肪、小腸 | 甘油、脂酸 | 脂肪組織 | 游離脂肪酸、甘油 |
| 脂酸 | 肝臟、腦、腎臟、肺、乳腺脂肪 | Acetyl CoA | 肝臟與肌肉最旺盛，但除外腦細胞 | CO2 H2O ATP |
血漿脂蛋白整理
| 乳麋微粒 (CM) | VLDL | LDL | HDL | |
| 密度 | 最低 | 0.95~1.006 | 1.006~1.06 | 最高 |
| 大小 (nm) | 最大 | 25~80 | 20~25 | 最小 |
| 合成部位與來源 | 小腸 | 肝、小腸、 食物 | 在血漿中由 VLDL 轉變來 | 肝、小腸、 血漿 |
| 電泳帶 | 在原點 | α 2-globulin | β -globulin | α 1-globulin |
| 主要載脂蛋白 | ApoB48 ，不含 ApoB100 | ApoB100、ApoC、ApoE | ApoB100 | ApoA Ⅰ及 ApoA Ⅱ |
| 蛋白質含量 (%) | 最少 | 5~10 | 20~25 | 最多 |
| 脂質含量 (%) | 最多 | 90~95 | 75~80 | 最少 |
| 三酸甘油脂含量 TG(%) | 最多 | 50~70 | 10 | 最少 |
| 磷脂含量 (%) | 最少 | 15 | 20 | 最多 |
| 膽固醇 CHO 含量 (%) | 最少 | 15 | 最多 | 20 |
| 功能 | 轉運外源性 TG 及 CHO | 轉運內源性 TG 及 CHO | 轉運內源性 CHO | 逆向轉運 CHO |
相關考題
1.Mevalonate 是膽固醇的前驅物，每形成一分子的膽固醇須多少分子的Mevalonate？< 96-1-47 >
2.關於脂肪吸收代謝，下列敘述何者錯誤？< 99-1-47 >
3.下列關於脂蛋白（lipoprotein）的敘述，何者錯誤？< 99-2-42 >
4.膽固醇是下列何種維生素（Vitamin）合成的前驅物？< 100-2-29 >
5.肝臟粒線體內HMG-CoA synthase合成酶的主要功能為下列何者？< 100-2-40 >
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7.一種體染色體顯性（Autosomal dominant）遺傳疾病稱為Familial hyper-cholesterolemia乃是因為Low density lipoprotein（LDL）receptor突變所致。下列有關LDL的敘述，何者正確？< 100-2-43 >
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9.下列關於lipoprotein的敘述，何者正確？< 101-1-43 >
- 3
- 4
- 5
- 6
解答：D
2.關於脂肪吸收代謝，下列敘述何者錯誤？< 99-1-47 >
- 腸道吸收後，分泌至血液之乳糜微粒（chylomicron），以含三酸甘油酯（triglyceride）為主
- 血液中乳糜微粒及極低密度脂蛋白（ VLDL ）之三酸甘油酯，是經由荷爾蒙敏感脂解酶（ hormone-sensitive lipase ）所分解
- 荷爾蒙敏感脂解酶受cAMP之調控
- 三酸甘油酯分解後，脂肪酸在肌細胞被送至粒線體（mitochondria），生產能量
解答：B
3.下列關於脂蛋白（lipoprotein）的敘述，何者錯誤？< 99-2-42 >
- 脂蛋白含脂質與蛋白質，它負責運送膽固醇（cholesterol）、磷脂質（phospholipid）與三酸甘油脂（triacylglycerol）到各組織器官
- ApoC-II會促進血液中三酸甘油脂之分解
- 含蛋白質量最多的脂蛋白是高密度脂蛋白（HDL, high density lipoprotein）
- 運送肝臟細胞所合成的三酸甘油脂到周邊組織的脂蛋白為乳糜微粒（ chylomicrons ）
解答：D
4.膽固醇是下列何種維生素（Vitamin）合成的前驅物？< 100-2-29 >
- A
- D
- E
- K
解答：B
5.肝臟粒線體內HMG-CoA synthase合成酶的主要功能為下列何者？< 100-2-40 >
- 促進膽固醇合成（Cholesterol biosynthesis）
- 抑制脂肪酸合成（Fatty acid biosynthesis）
- 促進酮體合成（Ketone body biosynthesis）
- 促進糖質新生（Gluconeogenesis）
解答：C
6.肥胖是脂肪過多的疾病，關於脂肪組織之脂肪代謝，下列敘述何者錯誤？< 100-2-41 >
- 脂肪組織脂肪分解，釋放出來的脂肪酸，可供給其他組織產生能量
- 脂肪組織脂肪分解，分解出來的脂肪酸，大部分仍在脂肪組織內合成三酸甘油脂
- 脂肪組織脂肪分解，釋放出來的脂肪酸可送到肝臟內再合成三酸甘油脂，所以肥胖病患易合併脂肪肝
- 空腹時，釋放出來的脂肪酸送到肝臟內合成三酸甘油脂，包裝成乳糜微粒（Chylomicron）分泌至血液中
解答：D
7.一種體染色體顯性（Autosomal dominant）遺傳疾病稱為Familial hyper-cholesterolemia乃是因為Low density lipoprotein（LDL）receptor突變所致。下列有關LDL的敘述，何者正確？< 100-2-43 >
- LDL receptor只存在肝細胞上
- LDL中的膽固醇經由LDL receptor之作用，可提供肝細胞合成Bile salts
- LDL所含的脂肪以Triglyceride為主
- LDL是直接由肝臟製造分泌
解答：B
8.下列關於膽固醇代謝的敘述，何者錯誤？< 101-1-42 >
- 膽固醇是由乙醯輔A（acetyl-CoA）生合成而來
- 六碳結構Mevalonate是膽固醇的前驅物，每形成一個膽固醇需要5個分子的mevalonate (正確是6個分子的)
- HMG-CoA reductase是調控膽固醇合成的關鍵性酵素
- 扮演不同生理功能的bile acid, vitamin D與estrogen都是膽固醇的代謝衍生產物
解答：B
9.下列關於lipoprotein的敘述，何者正確？< 101-1-43 >
- Apolipoprotein不會與脂質結合
- LDL（low-density lipoprotein）上的Apo B-100會與LDL receptor結合
- LDL的主要成分為triacylglycerol
- 由肝臟與小腸釋放出的 HDL （ high-density lipoprotein ）含有大量的 cholesteryl ester
解答：B
關鍵詞
生化學、膽固醇代謝、脂蛋白、類固醇激素、三酸甘油酯、膽汁酸、基礎醫學教室
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