脂類的生物合成

脂類的生物合成第25章

脂質(zhì)代謝

LIPIDMETABOLISM第2頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、脂肪酸的生物合成(Fattyacidsynthesis)長(zhǎng)鏈脂肪酸的合成脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng)和脫飽和甘油三酯的合成教學(xué)內(nèi)容第3頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙酰CoA軟脂酸（從頭合成途徑，胞漿）2C單位飽和脂肪酸:已合成的脂肪酸（C12～C16脂肪酸）碳鏈的延長(zhǎng)（線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等）2C單位第4頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天飽和脂肪酸的從頭合成

（丙二酸單酰CoA途徑）軟脂酸（C16）中碳原子的來(lái)源：

CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH

來(lái)源于乙酰CoA

來(lái)源于丙二酸單酰CoA

起始物（引物）

第5頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）場(chǎng)所：細(xì)胞溶膠原料：丙二酸單酰CoA（源于乙酰CoA）還原力：NADPH酶：胞液中的乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶系直接產(chǎn)物：軟脂酸（C16）第6頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙酰CoA的來(lái)源脂肪酸β-氧化丙酮酸丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝線粒體線粒體檸檬酸穿梭系統(tǒng)（三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系）1、乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)線粒體基質(zhì)

細(xì)胞溶膠第7頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天檸檬酸穿梭（citriateshuttle）指線粒體內(nèi)的乙酰CoA與草酰乙酸在檸檬酸合酶的催化下縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)內(nèi)膜上的三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)至胞液中，在檸檬酸裂解酶的催化下再重新生成乙酰CoA，這過(guò)程需消耗ATP將檸檬酸裂解回草酰乙酸和乙酰CoA，后者就可以用于脂肪酸合成，而草酰乙酸經(jīng)還原成蘋(píng)果酸，再氧化脫羧成丙酮酸，蘋(píng)果酸和丙酮酸經(jīng)內(nèi)膜載體運(yùn)回線粒體，丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下重新生成草酰乙酸，這樣就可以又一次參與轉(zhuǎn)運(yùn)乙酰CoA的循環(huán)。第8頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第9頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天檸檬酸穿梭檸檬酸循環(huán)磷酸甘油穿梭蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭第10頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天磷酸甘油穿梭第11頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天蘋(píng)果酸-天冬氨酸穿梭第12頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、丙二酸單酰CoA(malonylCoA)的形成CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-C～SCOAO=+ADP+Pi乙酰CoA羧化酶丙二酰CoA乙酰CoA胞液中進(jìn)行乙酰CoA是引物，丙二酸單酰CoA(丙二酰CoA)是合成用的底物。生物素Mn2+第13頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙酰CoA羧化酶

(acetyl-CoAcarboxylase)：

以生物素為輔基，是脂肪酸合成的限速酶。

大腸桿菌(E.coli):乙酰CoA羧化酶多酶復(fù)合物，含有三個(gè)蛋白：

生物素羧基載體蛋白(biotincarboxyl-carrierprotein,

BCCP)：結(jié)合生物素輔基

生物素羧化酶(biotincarboxylase,BC)：催化生物素羧化

羧基轉(zhuǎn)移酶(carboxyltransferase,CT)：催化生物素上的活性羧基轉(zhuǎn)移，合成丙二酸單酰CoA哺乳類和魚(yú)類的三種酶活性都在一條肽鏈上。第14頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第15頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天生物素羧化酶羧基轉(zhuǎn)移酶第16頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、脂肪酸合酶復(fù)合體（大腸桿菌FAS）⑴組成?；d體蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP酰基轉(zhuǎn)移酶丙二酸單酰CoA-ACP?；D(zhuǎn)移酶β-酮脂酰-ACP合酶β-酮脂酰-ACP還原酶β-羥脂酰-ACP脫水酶烯脂酰-ACP還原酶ACPSH磷酸泛酰巰基乙胺第17頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天大腸肝菌脂肪酸合成酶系結(jié)構(gòu)模式①②③④⑤⑥中央巰基SH外圍巰基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶②丙二酸單酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶③β-酮脂酰-ACP合酶④β-酮脂酰-ACP還原酶

⑤β-羥脂酰-ACP脫水酶⑥烯脂酰-ACP還原酶

第18頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天與脂?；纬闪蝓ユIACP：轉(zhuǎn)移脂酰基磷酯鍵相連第19頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑷脂肪酸鏈的形成過(guò)程

（重點(diǎn)、難點(diǎn)）在脂肪酸合酶系統(tǒng)中，以乙酰CoA為引物，以丙二酸單酰CoA為二碳單位的直接供體，在羧基端逐步添加二碳單位，合成出不超過(guò)16碳的脂?；?，最后脂酰基被水解成游離的脂肪酸(軟脂酸)。軟脂酸（palmiticacid）是脂肪酸從頭合成的終產(chǎn)物，是其它脂肪酸合成的前體。第20頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天①乙?；捅釂熙；M(jìn)位（第一階段）第一步、乙?；M(jìn)位：乙酰CoA在轉(zhuǎn)移酶催化下，乙?；晦D(zhuǎn)移到中央巰基上。第二步、乙?；莆唬阂阴；俎D(zhuǎn)移到外圍巰基上。第三步、丙二酸單?；M(jìn)位：丙二酸單酰CoA在轉(zhuǎn)移酶催化下，轉(zhuǎn)移到中央巰基上，生成丙二酸單酰-SACP。進(jìn)位第21頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙?；M(jìn)位乙?；莆槐釂熙；M(jìn)位丙二酸單酰CoA乙酰CoA第23頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天②脂肪酸鏈延伸（第二階段）第一步、縮合：在β-酮脂酰-ACP合酶催化下外圍巰基上的乙?；c中央巰基上的丙二酸單酰基縮合成

-酮丁?；B接在中央巰基上，生成

-酮丁酰-S-ACP（乙酰乙酰-SACP），同時(shí)釋放出一分子CO2。αβ第24頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一步、縮合

-酮丁酰-S-ACPαβ第25頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二步、還原：在β-酮脂酰-ACP還原酶催化下，

-酮丁?；?/p>

位羰基被NADPH還原成羥基，生成

-羥丁?；?。②脂肪酸鏈延伸（第二階段）βα（-酮丁酰-S-ACP）βα第26頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第二步、還原

-羥丁酰-S-ACPαβ（-酮丁酰-S-ACP）βα第27頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三步、脫水：在β-羥脂酰-ACP脫水酶催化下

-羥丁酰-S-ACP的

、

碳原子間脫水生成反式

2-烯丁酰-S-ACP。②脂肪酸鏈延伸（第二階段）

-羥丁酰-S-ACPαβαβ反式

2-烯丁酰-S-ACP第28頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三步、脫水

-羥丁酰-S-ACPαβ反式

2-烯丁酰-S-ACPαβ第29頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四步、還原：在烯脂酰-ACP還原酶催化下反式

2-烯丁酰-S-ACP的雙鍵被NADPH還原，生成延長(zhǎng)了2個(gè)碳單位的丁酰-S-ACP。②脂肪酸鏈延伸（第二階段）反式

2-烯丁酰-S-ACPαβ第30頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第四步、還原反式

2-烯丁酰-S-ACP丁酰-S-ACP第31頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天生成的丁?；倥c新進(jìn)位的丙二酸單?；貜?fù)縮合、還原、脫水、再還原的循環(huán)反應(yīng)，又延長(zhǎng)兩個(gè)碳片段，生成己酯?；?，如此反復(fù)進(jìn)行，直到生成軟脂?；鶠橹埂５?2頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸鏈的形成過(guò)程：(進(jìn)位、縮合、還原、脫水、還原)

進(jìn)位、縮和第33頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟脂酸的合成(經(jīng)過(guò)7輪的進(jìn)位、縮合、還原、脫水、還原)第34頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟脂酸的合成(經(jīng)過(guò)7輪的進(jìn)位、縮合、還原、脫水、還原)每延長(zhǎng)2碳單位消耗1個(gè)ATP和2個(gè)NADPH第35頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天③釋放

動(dòng)物細(xì)胞：終產(chǎn)物是軟脂酰-ACP軟脂酰-ACP硫酯酶ACP、軟脂酸一分子軟脂酸合成時(shí)，8個(gè)2C單位中，第1個(gè)為乙酰CoA，其它7個(gè)為丙二酸單酰CoAH2O（棕櫚酸前體）第36頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天檸檬酸穿梭磷酸戊糖途徑光合作用NADPH的來(lái)源？（3個(gè)）第37頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第38頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天軟脂酸合成的反應(yīng)流程CH3CO-SHOOCCH2CO-SCH3CHCH2CO-SSHOHSHSHCH3CH=CHCO-SSHSHSH

OCH3C-S||SHNADP+NADPH⑥HSCoA乙酰S~CoA

①丙二單酰-SCoACoASH②NADP+NADPH④H2O⑤③CO2軟脂酸H2O進(jìn)位鏈的延伸水解

OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH39第39頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天

軟脂酸合成的總反應(yīng)式：第40頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸合成的特點(diǎn)：

①合成所需原料為乙酰CoA，二碳單位的直接供體是丙二酸單酰CoA，生成的直接產(chǎn)物是軟脂酸，合成一分子軟脂酸，需七分子丙二酸單酰CoA和一分子乙酰CoA；②在胞液中進(jìn)行，關(guān)鍵酶是乙酰CoA羧化酶；③合成為一耗能過(guò)程，每合成一分子軟脂酸(C16)，需消耗14NADPH+H+，7分子ATP（活化）④需NADPH作為供氫體，對(duì)糖的磷酸戊糖途徑有依賴性。第41頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑸脂肪酸從頭合成與

-氧化的比較脂肪酸從頭合成與

-氧化決不是簡(jiǎn)單的逆轉(zhuǎn)關(guān)系。它們?cè)诩?xì)胞定位，轉(zhuǎn)移載體，?；d體，供氫體和受氫體以及反應(yīng)底物與產(chǎn)物等方面均不相同。第42頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸的從頭合成與β-氧化比較區(qū)別點(diǎn)從頭合成β-氧化細(xì)胞中發(fā)生部位細(xì)胞溶膠線粒體?；d體ACP-SHCOA-SH二碳片段的加入與裂解方式丙二酰單酰COA乙酰COA電子供體或受體NADPHFAD、NAD+酶系七種酶和一個(gè)蛋白質(zhì)組成復(fù)合物四種酶原料轉(zhuǎn)運(yùn)方式檸檬酸穿梭系統(tǒng)肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)反應(yīng)方向從ω位到羧基從羧基端開(kāi)始能量變化消耗7個(gè)ATP和14NADPH產(chǎn)生106個(gè)ATP第43頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第44頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng)第45頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第46頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天第47頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸碳鏈延長(zhǎng)的不同方式細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行部位動(dòng)物植物線粒體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)葉綠體、前質(zhì)體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)二碳單位供體脂?；d體電子供體乙酰CoA丙二酸單酰CoA

丙二酸單酰ACPCoACoAACPNAD(P)HNADPHNADPH不明確第48頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）脂肪酸碳鏈的去飽和人體內(nèi)有

4,

5,

8,

9去飽和酶，催化飽和脂肪酸引入雙鍵，使之轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪酸；至今在體內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)

9以上的去飽和酶，即在第10C與碳原子之間不能形成雙鍵。軟脂酸脂酰CoA去飽和酶系

棕櫚油酸(16,

9)硬脂酸油酸（18,

9)第49頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天Cytb5還原酶脂肪酸去飽和酶第50頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物和動(dòng)物體內(nèi)的去飽和反應(yīng)第51頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、脂肪酸代謝的調(diào)節(jié)脂肪代謝調(diào)節(jié)于人類健康密切相關(guān)，許多疾病如心血管疾病、高血脂和肥胖等都與脂肪代謝的失調(diào)有關(guān)。對(duì)植物來(lái)說(shuō)，油料作物的出油量與脂肪代謝的調(diào)節(jié)有關(guān)。第52頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、脂肪酸分解的調(diào)節(jié)

-氧化過(guò)程的限速酶是肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I，丙二酸單酰CoA是其抑制劑。當(dāng)細(xì)胞中能荷較高時(shí)，丙二酸單酰CoA含量豐富，使肉毒堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I活性降低，脂酰CoA不能穿膜進(jìn)入線粒體，因而無(wú)法氧化放能。第53頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天另外，當(dāng)細(xì)胞處于高能荷狀態(tài)時(shí)，參與

-氧化作用的

-羥脂酰CoA脫氫酶被NADH抑制，硫解酶被乙酰CoA抑制。從而保證細(xì)胞在高能荷狀態(tài)時(shí)，抑制脂肪酸分解，促進(jìn)脂質(zhì)合成。第54頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、脂肪酸合成的調(diào)節(jié)單體(無(wú)活性)多聚體(有活性)檸檬酸、異檸檬酸長(zhǎng)鏈脂酰CoA

乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。乙酰CoA羧化酶受檸檬酸和異檸檬酸的變構(gòu)激活，受長(zhǎng)鏈脂酰CoA的變構(gòu)抑制。＋——第55頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化調(diào)節(jié)

Pi乙酰-CoA羧化酶單體乙酰-CoA羧化酶多聚體（無(wú)活性）（有活性）蛋白質(zhì)磷酸酶cAMP—依賴蛋白質(zhì)激酶

ATP

ADPP第56頁(yè),共61頁(yè)，2024年2月25日，星期天脂肪酸合成的調(diào)節(jié)乙酰-CoA丙二酸單酰-CoA軟脂酸-CoA丙酮酸檸檬酸胰高血糖素、腎上腺素（引發(fā)磷酸化/失活）檸檬酸裂解酶丙酮酸脫氫酶復(fù)合