脂類的生物合成

1、脂類的生物合成脂類的生物合成脂類的合成脂類的合成（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成） 場(chǎng)所：細(xì)胞溶膠場(chǎng)所：細(xì)胞溶膠 原料：丙二酸單酰原料：丙二酸單酰CoACoA（源于乙酰源于乙酰CoACoA） 還原力：還原力：NADPHNADPH乙酰乙酰CoACoA的來(lái)源的來(lái)源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝氨基酸代謝線粒體線粒體線粒體線粒體三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系檸檬酸穿梭系統(tǒng)檸檬酸穿梭系統(tǒng)1 1、乙酰、乙酰CoACoA的轉(zhuǎn)運(yùn)的轉(zhuǎn)運(yùn)2 2、丙二酸單酰、丙二酸單酰CoACoA的形成的形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=

2、OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶生物素羧化酶（生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）羧基轉(zhuǎn)移酶（羧基轉(zhuǎn)移酶（trans carboxylase，CT ）生物素羧基生物素羧基載體蛋白載體蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）大腸桿菌乙酰大腸桿菌乙酰CoACoA羧化酶（別構(gòu)酶）羧化酶（別構(gòu)酶）組組 成成生物素羧化酶羧基轉(zhuǎn)移酶作用調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)（檸檬酸檸檬酸正調(diào)節(jié)，正調(diào)節(jié)，軟脂酰軟脂酰CoACoA變構(gòu)抑制）變構(gòu)抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2 +ADP

3、BCCP-CO2 +CH3-CSCOA=O羧基轉(zhuǎn)移酶羧基轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCOA +BCCPOCO2CO2哺乳動(dòng)物、鳥類的乙酰哺乳動(dòng)物、鳥類的乙酰CoACoA羧化酶為相同亞單位二聚體羧化酶為相同亞單位二聚體3 3、脂肪酸合酶復(fù)合體（大腸桿菌、脂肪酸合酶復(fù)合體（大腸桿菌FASFAS）組成組成v酰基載體蛋白?；d體蛋白（ACP-SHACP-SH）乙酰乙酰CoACoA-ACP-ACP?；D(zhuǎn)移酶酰基轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA-ACP-ACP?；D(zhuǎn)移酶?；D(zhuǎn)移酶-酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP合酶合酶-酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP還原酶還原酶-羥脂酰羥脂酰- ACP- ACP

4、脫水酶脫水酶烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶還原酶軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP硫酯酶硫酯酶ACPSH磷酸泛酰巰基乙胺磷酸泛酰巰基乙胺與脂?；纬闪蝓ユI與脂?；纬闪蝓ユIACPACP：轉(zhuǎn)移脂酰基：轉(zhuǎn)移脂?；柞ユI相連磷酯鍵相連啟動(dòng)啟動(dòng)/ /進(jìn)位進(jìn)位哺乳動(dòng)物不經(jīng)過(guò)哺乳動(dòng)物不經(jīng)過(guò)乙酰乙酰ACPACP中間體中間體乙酰乙酰CoA：ACP轉(zhuǎn)移酶，轉(zhuǎn)移酶，AT反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程裝載裝載丙二酸單酰丙二酸單酰CoA：ACP轉(zhuǎn)移酶，轉(zhuǎn)移酶，MT 酮酰酮酰ACP合酶合酶， KS縮合縮合乙酰乙酰乙酰乙酰ACPACP還原還原 酮酰酮酰ACP還原酶，還原酶，KRD-D- 羥丁酰羥丁酰ACPACP脫水脫水-羥脂酰羥脂酰-A

5、CP-ACP脫水酶，脫水酶，HDHD反式丁烯酰反式丁烯酰ACPACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶，還原酶，ERER還原還原丁酰丁酰ACPACPAT軟脂酸的生物合成軟脂酸的生物合成釋放釋放動(dòng)物細(xì)胞：終產(chǎn)物是軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶ACP、軟脂酸v一分子軟脂酸合成時(shí)，一分子軟脂酸合成時(shí)，8 8個(gè)個(gè)2C2C單位中，單位中， 第第1 1個(gè)為乙酰個(gè)為乙酰H2O（棕櫚酸前體）CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2縮合反應(yīng)中，縮合反應(yīng)中， -酮脂酰酮脂酰-ACP-AC

6、P合酶合酶對(duì)鏈長(zhǎng)有專一性，對(duì)鏈長(zhǎng)有專一性，僅對(duì)僅對(duì)14C14C及以下脂酰及以下脂酰-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故從頭合成只，故從頭合成只能合成能合成16C16C及以下飽和脂酰及以下飽和脂酰-ACP-ACP。軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）軟脂酸（棕櫚酸）釋放釋放H2Ov 乙?；D(zhuǎn)移反應(yīng)乙?；D(zhuǎn)移反應(yīng)CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=Ov 丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)丙二酸單?；D(zhuǎn)移反應(yīng)CoA-SHACP-SHACP脂?；D(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸單酰轉(zhuǎn)移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH

7、v縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2v還原反應(yīng)還原反應(yīng) CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+ D-羥丁酰-ACP選擇丙二酸單酰丙二酸單酰CoA的意義？的意義？v脫水反應(yīng)脫水反應(yīng) CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）v再還原反應(yīng)再還原反應(yīng)- C=CO-C

8、H3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP還原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+（丁酰-ACP）丁酰丁酰-ACP-ACP與丙二酸單酰-ACP重復(fù)縮合、還原、脫水、再還原的過(guò)程，直至生成軟脂酰-ACPv總反應(yīng)式總反應(yīng)式8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH +14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2Ov脂肪酸合成與糖代謝的聯(lián)系：脂肪酸合成與糖代謝的聯(lián)系：原料（原料（乙酰輔酶乙酰輔酶A A ）羧化反應(yīng)中消耗的羧化反應(yīng)中消耗的ATPATP由由EMPEMP途徑提供途徑提供部分由磷

9、酸戊糖途徑提供部分由磷酸戊糖途徑提供部分由部分由EMPEMP中中NADHNADH間接轉(zhuǎn)化間接轉(zhuǎn)化還原力還原力NADPHNADPH檸檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰輔酶乙酰輔酶A A丙酮酸羧化酶線粒體內(nèi)膜線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)胞液胞液三羧酸載體三羧酸載體檸檬酸草酰乙酸乙酰乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi檸檬酸裂解酶蘋果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+（8個(gè)）個(gè)）CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸代謝氨基酸代謝蘋果酸脂肪酸合成脂肪酸合成蘋果酸酶蘋果酸酶NADH+H +草酰乙酸蘋果酸脫氫酶蘋果酸+NAD+蘋果酸+NADP+蘋果酸酶丙酮酸+

10、CO2+NADPH+H +奇數(shù)碳原子飽和脂肪酸合成以丙二酸單酰奇數(shù)碳原子飽和脂肪酸合成以丙二酸單酰ACP為起為起始物，逐步加入丙二酸單酰始物，逐步加入丙二酸單酰ACP5 5、飽和脂肪酸從頭合成與、飽和脂肪酸從頭合成與-氧化的比較氧化的比較區(qū)別要點(diǎn)區(qū)別要點(diǎn) 從頭合成從頭合成 細(xì)胞內(nèi)發(fā)生場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)發(fā)生場(chǎng)所 胞液胞液 線粒線粒 體體?；d體酰基載體 ACP-SH CoA-SH電子供體或受體電子供體或受體 NADP FADNADP FAD、NADNAD轉(zhuǎn)運(yùn)體系轉(zhuǎn)運(yùn)體系 三羧酸系統(tǒng)三羧酸系統(tǒng) 肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)二碳單位參與二碳單位參與/ /斷裂形式斷裂形式 丙二酸單酰丙二酸單酰ACP ACP 乙酰乙酰CO

11、ACOA對(duì)對(duì)HCOHCO3 3- -和檸檬酸的需求和檸檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 - -羥酰基中間物立體構(gòu)型羥?；虚g物立體構(gòu)型 D D型型 L L型型能量能量 耗能及耗能及NADPH NADPH 產(chǎn)生產(chǎn)生ATPATP（二）脂肪酸碳鏈的加長(zhǎng)與去飽和（二）脂肪酸碳鏈的加長(zhǎng)與去飽和1 1、碳鏈的加長(zhǎng)、碳鏈的加長(zhǎng) 線粒體延長(zhǎng)系統(tǒng)線粒體延長(zhǎng)系統(tǒng) 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)延長(zhǎng)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)延長(zhǎng)系統(tǒng) 線粒體內(nèi)線粒體內(nèi)-氧化的逆轉(zhuǎn)氧化的逆轉(zhuǎn)NADPHNADPH為氫供體為氫供體二碳片段供體二碳片段供體乙酰乙酰COACOA烯脂酰光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的延長(zhǎng)光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的延長(zhǎng)NADPHNADPH為氫供體為氫供體丙二酸單酰丙二酸單酰C

12、oACoA為碳的供體為碳的供體CoACoA代替代替ACPACP為脂?；d體為脂酰基載體從羧基末端延長(zhǎng)，中間過(guò)程與脂肪合成酶體系相似從羧基末端延長(zhǎng)，中間過(guò)程與脂肪合成酶體系相似（縮合、脫水、還原、再還原）（縮合、脫水、還原、再還原）2 2、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成（1 1）單不飽和脂肪酸的合成）單不飽和脂肪酸的合成單烯不飽和脂肪酸單烯不飽和脂肪酸v大多為大多為順式順式v雙鍵多在雙鍵多在C9-C10C9-C10之間（棕櫚酸和油酸）之間（棕櫚酸和油酸）需氧途徑需氧途徑( (真核生物真核生物) ) 動(dòng)物體內(nèi)（肝或脂肪組織）動(dòng)物體內(nèi)（肝或脂肪組織）NADH+H+NAD+FADFADH2NA

13、DHCytb5還原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去飽和酶去飽和酶不飽和脂酰CoA 飽和脂酰CoA2H+ +O22H2O位于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)位于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)混合功能氧化酶混合功能氧化酶脂酰脂酰CoACoA去飽和酶去飽和酶 （2 2）多烯不飽和脂肪酸的合成）多烯不飽和脂肪酸的合成厭氧細(xì)菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸厭氧細(xì)菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸高等動(dòng)植物體內(nèi)含量豐富，是由單烯脂肪高等動(dòng)植物體內(nèi)含量豐富，是由單烯脂肪酸繼續(xù)去飽和而產(chǎn)生的。酸繼續(xù)去飽和而產(chǎn)生的。軟脂酸棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸花生四烯酸僅在植物中發(fā)生 必需脂肪酸必需脂肪酸（essential fatty acid

14、，EFA） 哺乳動(dòng)物缺乏在哺乳動(dòng)物缺乏在C9位以外引入雙位以外引入雙鍵的酶，亞油酸（鍵的酶，亞油酸（18：2）、亞麻酸）、亞麻酸（18：3）和花生四烯酸（）和花生四烯酸（20：4）只能由外界攝入而得，稱為只能由外界攝入而得，稱為。植物中去飽和酶作用于磷脂中的FA（三）脂酰甘油的生物合成（三）脂酰甘油的生物合成 原料原料: : 3- - 3- -甘油和脂酰甘油和脂酰-CoA-CoAv 3- 甘油甘油P PCH2OH C=OCH2O-P-CH2OH HO-CHCH2O-P-CH2OH C=OCH2O-P-3-磷酸脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-ATPADP甘油激酶 3

15、- p 甘油EMP脂肪降解脂肪降解P P原料之一：原料之一：3-P-3-P-甘油甘油原料之二：脂酰原料之二：脂酰CoACoA磷脂酸磷脂酸v 脂酰脂酰-CoA-CoARCH2CH2CH2COOH脂酰-CoA合成酶RCH2CH2CH2COSCoA（二）合成過(guò)程（二）合成過(guò)程CH2OH HO-CHCH2O-P-=CoA-SH R1-CSCOAO磷酸甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶CH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-O=CH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-=O=OCH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P- R2-CSCOAO=COA-SH（溶血磷脂酸）（磷脂酸磷脂酸）合成磷脂酸合成磷脂酸二酰

16、甘油的生成二酰甘油的生成-磷脂酸磷脂酸磷酸酶Pi H2O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2OH- O= O=三酰甘油的生成三酰甘油的生成二酰甘油COA-SH R3-CSCOA二酰甘油脂酰轉(zhuǎn)移酶= O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-C-R3- O= O=O=-磷脂類的合成磷脂類的合成甘油磷脂的生物合成甘油磷脂的生物合成1 1、甘油磷脂在大腸桿菌中的合成、甘油磷脂在大腸桿菌中的合成二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰甘油以磷脂酸作以磷脂酸作 前體前體 以以CDPCDP衍生物形式作活化載體衍生物形式作活化載體2 2、甘油磷脂在真核生物中的合成

17、、甘油磷脂在真核生物中的合成 兩條途徑兩條途徑 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（六）膽固醇的合成（六）膽固醇的合成1、Step1：甲羥戊酸的形成甲羥戊酸的形成HMG-CoA還原酶還原酶HMG-CoAHMG-CoA還原酶還原酶的的調(diào)控調(diào)控位于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)位于光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 表達(dá)水平表達(dá)水平：膽固醇：膽固醇 酶表達(dá)量酶表達(dá)量 降解速度降解速度：膽固醇：膽固醇 酶降解速度酶降解速度 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)： 磷酸化失活磷酸化失活 去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）2、Step2：自甲羥戊酸到自甲羥戊酸到異戊酰焦磷酸和異戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸甲羥戊酸激酶甲羥戊酸激酶磷酸甲羥戊酸激酶磷酸甲羥戊酸激酶5焦磷酸甲羥戊酸焦磷酸甲羥戊酸異戊酰焦磷酸異戊酰焦磷酸55焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸3、Step3：三十碳鯊烯合成三十碳鯊烯合成 6個(gè)異戊二烯焦磷酸衍生物參個(gè)異戊二烯焦磷酸衍生物參與與10C10C法尼焦磷酸，15C法尼焦磷酸，15C形成鯊烯，形成鯊烯，30C4 4、鯊烯環(huán)合形