生物化學 第29章 脂類的生物合成

一、貯存脂肪二、脂類的合成

第29章脂類的生物合成

第29章脂類的生物合成

一、貯存脂肪貯存脂肪(depotfat)或脂肪組織(adiposetissue)膳食脂肪→貯存脂肪→釋放脂肪酸→肝臟脂肪動員：貯存的脂肪釋放出游離脂肪酸，并轉移到肝臟的過程。脂酶和磷脂酶水解脂肪。

脂肪肝①過度脂肪動員（糖尿病）②化學藥品（四氯化碳、吡啶）③膳食缺乏抗脂肪肝劑（膽堿和Met不足，磷脂酰膽堿合成缺乏，脂蛋白缺少）。3-磷酸甘油酰基轉移酶脂酰CoA

CoA-SH?；D移酶脂酰CoA

CoA-SH3-磷酸單酰甘油磷脂酸磷脂酸磷酸酶H2OPi?；D移酶脂酰CoA

CoA-SH三酰甘油(脂肪)二酰甘油第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪合成總覽機體自膳食獲取能量以貯存——脂肪酸合成(細胞胞液中)3-磷酸甘油的合成來源有2個途徑脂酰CoA

第29章脂類的生物合成

脂肪合成總覽脂肪酸代謝乙酰CoA的來源有2個途徑②①主要場所：*肝臟、脂肪組織、小腸粘膜直接原料：*α-磷酸甘油*脂酰CoA

機體自膳食獲取能量以貯存——脂肪酸合成(細胞胞液中)線粒體產生的乙酰CoA需要從線粒體轉移到細胞胞液中進行脂肪酸合成。二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸的合成(BiosynthesisofFattyAcids)脂肪酸合成：通過連續(xù)添加2碳單位（乙酰CoA）合成

——合成步驟類似于“β-氧化的逆反應”；

——合成和分解是兩條不同的代謝通路，使用不同的輔助因子和不同的酶系催化；

——脂肪酸合成需要NADPH提供還原動力；

——場所：哺乳動物在細胞溶膠；植物在葉綠體。

脂肪酸合成的“中間物質”——需要3-碳的中間產物丙二酸單酰CoA；

——乙酰CoA羧化酶（催化形成丙二酸單酰CoA，生物素輔基）；

——脂肪酸合酶復合體有7個活性部位和1個?；d體蛋白(ACP)。第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂類代謝的亞細胞定位脂肪酸氧化乙酰CoA產生酮體合成脂肪酸鏈延長

滑面內質網磷脂合成膽固醇合成(后幾步)脂肪酸鏈延長(>16C)脂肪酸去飽和線粒體無脂肪酸氧化細胞胞液

NADPH生成(磷酸戊糖途徑、蘋果酸酶)[NADPH]/[NADP+]高類異戊二烯、膽固醇合成(前幾步)脂肪酸合成過氧化物酶體脂肪酸氧化(→H2O2)

過氧化氫酶過氧化物酶(H2O2→H2O+O2)

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)Animalcells,yeastcellsPlantcells葉綠體

NADPH、ATP生成

[NADPH]/[NADP+]高脂肪酸合成脂肪酸生物合成包括三個過程：①乙酰CoA轉運：線粒體基質→細胞胞液

②合成丙二酸單酰CoA：乙酰CoA

→丙二酸單酰CoA

③脂肪酸鏈合成：脂肪酸合酶(7種酶活性和1個ACP)

肝組織的細胞胞液是人體合成脂肪酸的主要場所，乙酰CoA是合成原料。第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸的合成(BiosynthesisofFattyAcids)脂肪酸的合成----①乙酰CoA轉運

量少，也可用于脂肪酸合成三羧酸轉運體系（檸檬酸-丙酮酸循環(huán)）特點：①轉運乙酰CoA②生成NADPH第29章脂類的生物合成

P258蘋果酸在蘋果酸酶作用下轉化為丙酮酸，在胞液中有NADPH生成。每生成1分子NADPH，就有1分子乙酰CoA被運送到細胞胞液中。二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)

脂肪酸的合成----②合成丙二酸單酰CoA

OHCO3-+CH3C-S-CoA乙酰CoA

乙酰CoA羧化酶

O-OOC-CH2-C-S-CoAATPADP+Pi丙二酸單酰CoA

丙二酸單酰CoA——脂肪酸合成的二碳供體；乙酰CoA羧化酶——脂肪酸合成的限速酶，其輔基是生物素。第29章脂類的生物合成

脂肪酸合成起始于乙酰CoA轉化成丙二酸單酰CoA。二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)乙酰CoA和碳酸氫鹽形成丙二酸單酰CoA

丙二酸單酰CoA

生物素臂賴氨酸側臂生物素載體蛋白(生物胞素)生物素羧化酶生物素載體蛋白生物素羧化酶轉羧酶轉羧酶丙二酸單酰CoA

脂肪酸的合成----②合成丙二酸單酰CoA

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)乙酰CoA羧化酶有三個功能區(qū)域：①生物素載體蛋白②生物素羧化酶③轉羧酶生物素羧化酶：將羧基連接到生物素的N上，反應依賴于ATP。轉羧酶：將生物素上的羧基轉移給乙酰CoA，生成丙二酸單酰CoA。乙酰CoA羧化酶反應：乙酰CoA+HCO3-

+ATP→丙二酸單酰CoA+ADP+Pi脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

脂肪酸合成過程類似于β-氧化逆反應：

縮合還原脫水還原

每循環(huán)一次，延長2個碳原子。第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)丙二酸單酰通過酯鍵連接到SH上泛酸

ACP輔基：4’-磷酸泛酰巰基乙胺Ser側鏈ACP——脂肪酸合成CoA——脂肪酸降解脂肪酸合酶(6種酶活性和1個ACP)KS：β-酮脂酰-ACP合酶AT：乙酰CoA-ACP轉乙酰酶ER：烯脂酰-ACP還原酶HD：β-羥脂酰-ACP脫水酶KR：β-酮脂酰-ACP還原酶MT：丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶動物細胞還有：軟脂酰-ACP硫酯酶(Palmitoyl

thioesterase)?；d體蛋白，ACPAcylcarrierproteinE.Coli

脂肪酸合酶復合體不同物種的脂肪酸合酶細菌、植物(Bacteria,Plants)Sevenactivitiesinsevenseparatepolypeptides.7條肽鏈（1個ACP、6個酶）酵母(Yeast)Sevenactivitiesintwoseparatepolypeptides2條肽鏈（1個ACP和2個酶、4個酶）脊椎動物(Vertebrates)Sevenactivities

inonelarge

polypeptide1條大肽鏈（1個ACP、7個酶）第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

MT(丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶,malonyl-CoA-ACP

transferase)催化將丙二酸單?；虞d于ACP-磷酸泛酰巰基乙胺的-SH上。AT(乙酰CoA-ACP轉乙酰酶,acetyl-CoA-ACPtransacetylase)將乙?；椭；虞d于

-酮脂酰-ACP合酶(KS)的-SH上。第29章脂類的生物合成二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸合酶催化七步反應：①啟動——AT：乙酰CoA-ACP轉乙酰酶②裝載——MT：丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶③縮合——KS：β-酮脂酰-ACP合酶④還原——KR：β-酮脂酰-ACP還原酶⑤脫水——HD：β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥還原——ER：烯脂酰-ACP還原酶⑦釋放——PT：軟脂酰-ACP硫酯酶E.Coli

脂肪酸合酶復合體脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

脂肪酸合成過程類似于β-氧化逆反應：

縮合還原脫水還原

每循環(huán)一次，延長2個碳原子。OCH3C-S-CoA

+HS-ACPOCH3C-S-ACP+HS-CoA

乙酰轉?；敢阴oA

酰基載體蛋白乙酰ACP丙二酸單酰CoA

O-OOC-CH2-C-S-CoA+HS-ACP丙二酰轉?；铬；d體蛋白丙二酸單酰ACPO-OOC-CH2-C-S-ACP+HS-CoA

脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

①啟動——AT：乙酰CoA-ACP轉乙酰酶第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)②裝載——MT：丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶脂肪酸合酶二碳供體：丙二酸單酰CoA

起始物：乙酰CoA

分兩步：乙?；D移到ACP上；乙?；D移到脂肪酸合酶上。①和②步是為合成準備2個底物：乙酰ACP和丙二酸單酰ACP。③縮合——KS：β-酮脂酰-ACP合酶乙酰ACP+丙二酸單酰ACP縮合酶β-酮丁酰ACP（乙酰乙酰ACP）

乙酰CoA和丙二酸單酰CoA加載到脂肪酸合酶上；脫羧并縮合形成β-酮丁酰ACP。脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)D-β-羥丁酰

ACPβ-酮丁酰ACP

還原酶NADP+NADPHβ-酮丁酰ACP加氫還原為

β-羥丁酰ACP脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)④還原——KR：β-酮脂酰-ACP還原酶脫水酶D-β-羥丁酰ACP反式丁烯酰ACPH2O

β-羥丁酰ACP脫水形成

α,β-烯丁酰ACP脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)⑤脫水——HD：β-羥脂酰-ACP脫水酶反式丁烯酰ACP丁酰ACPNADP+NADPH還原酶

α,β-烯丁酰ACP加氫還原為

丁酰ACP脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)⑥還原——ER：烯脂酰-ACP還原酶軟脂酰ACP軟脂酸

H2O硫酯酶

動物細胞中延伸到16個碳原子時停止。終產物為軟脂酰ACP軟脂酰-ACP硫酯酶作用釋放軟脂酸脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)⑦釋放——PT：軟脂酰-ACP硫酯酶水解反應：

軟脂酰ACP+H2O→軟脂酸+ACP-SH脂肪酸的合成----③脂肪酸鏈合成

脂肪酸合成過程類似于β-氧化逆反應:縮合還原脫水還原每循環(huán)一次，延長2個碳原子起始物：乙酰CoA

二碳供體：丙二酸單酰CoA

飽和?；娱L了2個碳原子縮合還原脫水還原第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)1乙酰CoA

1丙二酸單酰CoA2NADPH+2H+丁酰ACP

CoA-SH1CO2

2NADP+

1H2O第一次循環(huán)脂肪酸合成中的反應順序脂肪酸合成循環(huán)第二個循環(huán)開始縮合還原脫水還原丁酰轉移到KS的Cys上第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸合酶催化七步反應：①啟動——AT：乙酰CoA-ACP轉乙酰酶②裝載——MT：丙二酸單酰CoA-ACP轉移酶③縮合——KS：β-酮脂酰-ACP合酶④還原——KR：β-酮脂酰-ACP還原酶⑤脫水——HD：β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥還原——ER：烯脂酰-ACP還原酶⑦釋放——PT：軟脂酰-ACP硫酯酶16碳軟脂酸的合成啟動：乙酰CoA加載到脂肪酸合成酶上加載：丙二酸單酰CoA加載到脂肪酸合成酶上縮合、還原、脫水、再還原循環(huán)，增加2碳原子重復2、3步7次水解釋放出軟脂酸第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)C16C15C14C2C116碳軟脂酸合成反應式乙酰CoA+7丙二酸單酰CoA+14NADPH+14H+軟脂酸+7CO2+8HS-CoA+

14NADP++6H2O第29章脂類的生物合成

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)合成7個丙二酸單酰-CoA

7輪縮合-還原-脫水-還原總反應需要1個乙酰-CoA

二碳供體：丙二酸單酰CoA

起始物：乙酰CoA

最后一步釋放反應消耗1分子水。第29章脂類的生物合成

脂肪酸合成消耗的NADPH來源②少量來源于三羧酸轉運體系(檸檬酸-丙酮酸循環(huán))③來自于光合作用

二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)①來自于磷酸戊糖途徑

脂肪酸氧化脂肪酸合成①發(fā)生場所線粒體細胞胞液②?；d體輔酶A(CoA)?；d體蛋白(ACP)③4步反應氧化→水合→氧化→裂解縮合→還原→脫水→還原④轉運機制轉運物質肉堿載體系統(tǒng)脂?；人徂D運體系（檸檬酸-丙酮酸循環(huán)）乙酰基⑤碳單位降解的是乙酰CoA

合成供體丙二酸單酰CoA

⑥反應方向羧基端→甲基端甲基端→羧基端⑦羥酯基中間體構型L-3-羥脂酰CoAD-β-羥丁酰

ACP⑧氧化劑和還原劑NAD+和FADNADPH⑨酶體系各酶分立一種酶的復合體⑩循環(huán)一次除去2個C：乙酰CoA延伸2個C：丙二酸單酰CoA反應式第29章脂類的生物合成二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸合成與β-氧化的比較C15H31CO～SCoA

＋7CoA+7FAD+7NAD++7H2O→8CH3CO～SCoA

＋7FADH2+7NADH+7H+乙酰CoA+7丙二酸單酰CoA+14NADPH+14H+→軟脂酸+7CO2+8CoA+

14NADP++6H2O脂肪酸碳鏈的延長過程第29章脂類的生物合成二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸碳鏈加長和去飽和細胞內進行部位動物植物線粒體內質網葉綠體、前質體內質網二碳單位的供體乙酰CoA丙二酸單酰CoA丙二酸單酰CoA不明確脂酰基的載體CoACoAACP電子供體NADHNADPHNADPHNADPH第29章脂類的生物合成二、脂類的合成(LipidBiosynthesis)脂肪酸碳鏈加長和去飽和軟脂酸碳鏈延長與去飽和軟脂酸碳鏈延長與去飽和動植物中不飽和脂肪酸合成的比較生物動物植物部位內質網細胞質底物硬脂酰COA硬脂酰ACP電子供體NADPHNADPH電子傳遞體Cytb3鐵氧還蛋白(Fd)酶脫飽和酶脫飽和酶酶的抑制劑氰化物氰化物產物油脂酰COA油脂酰ACP脂肪酸合成與β-氧化

三脂酰甘油的形成21.1脂肪酸和類花生酸的生物合成Shuttlefortransferofacetylgroupsfrommitochondriatothecytosol

第21章脂質的生物合成

脂肪酸合成的調控21.1脂肪酸和類花生酸的生物合成Long-ChainSaturatedFattyAcidsAreSynthesizedfromPalmitateRoutesofsynthesisofotherfattyacids第21章脂質的生物合成

21.1脂肪酸和類花生酸的生物合成TriacylglycerolBiosynthesisinAnimalsIsRegulatedbyHormones第21章脂質的生物合成

21.2三酰甘油的合成(BiosynthesisofTriacylglycerols)Triacylglycerols