生物化學(xué)第六章

生物化學(xué)第六章第1頁/共109頁目錄第一節(jié)生物體內(nèi)的脂類第二節(jié)脂肪的分解代謝第三節(jié)脂肪的生物合成第四節(jié)磷脂和糖脂的代謝(自學(xué))第五節(jié)膽固醇的代謝(自學(xué))第2頁/共109頁第一節(jié)生物體內(nèi)的脂類

脂類（lipid）亦譯為脂質(zhì)或類脂，是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子。其化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。脂肪酸多為4碳以上的長鏈一元羧酸醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。脂類的元素組成主要是CHO,有些尚含NSP。脂類的基本概念第3頁/共109頁脂的分類(1)單純脂——是脂肪酸和醇類所形成的酯，其中典型的為甘油三酯(脂肪)。(2)復(fù)合脂——除醇類、脂肪酸外還含有其它物質(zhì)，如磷酸、含氮化合物、糖基及其衍生物、鞘氨醇及其衍生物等。

(3)其它脂——為一類不含有脂肪酸、非皂化的脂，包括萜類、前列腺素類和甾類化合物等。第4頁/共109頁單純脂類

1.概念單純脂類是由脂肪酸和醇形成的酯2.種類(2)蠟（1）酰基甘油酯第5頁/共109頁O=—O=—CH2—O—C—R1R2—C—O—C—HCH2—O—C—R3O=R1、R2、R3可以相同，也可以不全相同甚至完全不同，R2多是不飽和的。重要脂類：甘油三酯甘油三酯第6頁/共109頁

甘油三脂中脂肪酸不飽和的較多時，在室溫下呈液態(tài)，稱為油。反之，則呈固態(tài)，稱為脂。甘油三脂又稱油脂。注意！第7頁/共109頁蠟

主要存在于毛發(fā)、皮膚、葉子、果實以及昆蟲外骨骼等的表面，但也有分散于細(xì)胞中的，如蜂蠟。

主要是含14至36個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸與含16至30個碳原子的一元醇所形成的脂。第8頁/共109頁復(fù)合脂類1.概念2.種類復(fù)合脂是指除脂肪酸與醇組成的酯外,分子內(nèi)還含有其它成分的脂類。(1)磷脂(2)糖脂和硫脂第9頁/共109頁復(fù)合脂

磷酸甘油脂，又稱甘油磷脂，是最具有代表性的復(fù)合脂，廣泛存在于動物、植物和微生物。磷脂甘油脂是細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)重要的組分之一，在動物的腦、心、腎、肝、骨髓、卵以及植物的種子和果實中含量較為豐富。最簡單的磷酸甘油脂結(jié)構(gòu)如圖第10頁/共109頁

磷脂是分子中含有磷酸的復(fù)合脂，由于其所含的醇不同，又可以分為甘油磷脂和鞘氨醇磷脂。磷脂第11頁/共109頁磷脂酰膽堿

磷脂酸磷脂酰乙醇胺磷脂酰肌醇磷脂酰絲氨酸磷脂酰甘油第12頁/共109頁幾種糖脂和硫酯2,3-雙?；?1--D-吡喃-D-甘油6-亞硫酸-6-脫氧--葡萄糖甘油二酯(硫酯)2,3-雙酰基-1-(-D-半乳糖基-1，6--D-半乳糖基）-D-甘油第13頁/共109頁非皂化脂類1.概念2.種類

即異戊二烯脂類,它不含脂肪酸,不能進行皂化（1）甾醇類（固醇）（2）萜類化合物第14頁/共109頁.脂類的生理功能（1）結(jié)構(gòu)組分

其中的磷脂是構(gòu)成細(xì)胞生物膜（Biomembrane）的重要結(jié)構(gòu)物質(zhì)?，F(xiàn)代研究表明，細(xì)胞質(zhì)膜（plasmamembrane）是細(xì)胞的界膜，控制著細(xì)胞內(nèi)外所有物質(zhì)的出入。同時，細(xì)胞質(zhì)膜上各種脂、蛋白質(zhì)、糖等表面復(fù)合物質(zhì)的存在與細(xì)胞的識別、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、種質(zhì)特異性和組織免疫等有密切關(guān)系。因此，生物膜對細(xì)胞的生命活動具有特別重要的作用；

第15頁/共109頁（2）儲存能源

在高等動物體中，甘油三酯主要積累在皮下組織、腸間膜內(nèi)等，動物的血液、淋巴液、肝臟、骨髓等中也都儲藏一定量的脂肪。植物的甘油三酯多存在于種子和果實中，一些油料作物種子的含油量高達(dá)3050%。甘油脂通過氧化可以供給人類及動植物生命過程所需的熱能。1g甘油脂在體內(nèi)氧化可產(chǎn)生39kJ的熱量，比碳水化合物和蛋白質(zhì)在同樣條件下的熱量約高一倍；

第16頁/共109頁(3)許多脂類物質(zhì)行使著各種重要特殊的生理功能。這些物質(zhì)包括某些維生素和激素等。例如，萜類化合物中包含著維生素A、維生素D、維生素E和維生素K，它們是調(diào)節(jié)生理代謝重要的活性物質(zhì)。還有定位在質(zhì)膜上磷脂化合物，如磷脂酰肌醇、N-磷脂酰乙醇胺等是調(diào)節(jié)細(xì)胞生長發(fā)育、抗逆境反應(yīng)的脂質(zhì)信號分子。

第17頁/共109頁第二節(jié)脂肪的分解代謝第18頁/共109頁第19頁/共109頁第20頁/共109頁甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷酸甘油，然后氧化脫氫生成磷酸二羥丙酮。甘油的代謝其反應(yīng)如下：第21頁/共109頁其中第一步反應(yīng)需要消耗ATP，而第二步反應(yīng)可生成還原輔酶Ⅰ。磷酸二羥丙酮為磷酸丙糖，是糖酵解途徑的中間產(chǎn)物，因此既可以繼續(xù)氧化，經(jīng)丙酮酸進入三羧酸循環(huán)徹底氧化成CO2和水，又可經(jīng)糖異生作用合成葡萄糖，乃至合成多糖。第22頁/共109頁

脂肪酸的氧化一、脂肪酸的-氧化途徑二、脂肪酸的a-氧化途徑三.脂肪酸的-氧化途徑第23頁/共109頁

-氧化作用的提出是在十九世紀(jì)初，F(xiàn)ranzKnoop在此方面作出了關(guān)鍵性的貢獻。他將末端甲基上連有苯環(huán)的脂肪酸喂飼狗，然后檢測狗尿中的產(chǎn)物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食用含偶數(shù)碳的脂肪酸的狗的尿中有苯乙酸的衍生物苯乙尿酸，而食用含奇數(shù)碳的脂肪酸的狗的尿中有苯甲酸的衍生物馬尿酸。Knoop由此推測無論脂肪酸鏈的長短，脂肪酸的降解總是每次水解下兩個碳原子。第24頁/共109頁第25頁/共109頁

據(jù)此，Knoop提出脂肪酸的氧化發(fā)生在-碳原子上，而后Ca與Cb之間的鍵發(fā)生斷裂，從而產(chǎn)生二碳單位，此二碳單位Knoop推測是乙酸。

以后的實驗證明Knoop推測的準(zhǔn)確性，由此提出了脂肪酸的

-氧化作用。

-氧化作用是指脂肪酸在-碳原子上進行氧化，然后a-碳原子和

-碳原子之間鍵發(fā)生斷裂。每進行一次-氧化作用，分解出一個二碳片段，生成較原來少兩個碳原子的脂肪酸。第26頁/共109頁b-氧化作用的部位：Localizationof-oxidationoccursinmitochondria,

油料作物種子萌發(fā)時乙醛酸循環(huán)體(glyoxysome，簡稱乙醛酸體)

線粒體基質(zhì)matrix第27頁/共109頁(1)脂肪酸的活化

脂肪酸的活化是指脂肪酸的羧基與CoA酯化成脂酰CoA的過程。反應(yīng)如下：第28頁/共109頁脂肪酸的活化需要ATP的參與。每活化1分子脂肪酸，需要1分子ATP轉(zhuǎn)化為AMP，即要消耗2個高能磷酸鍵。這可以折算成需要2分子ATP水解成ADP。在體內(nèi)，焦磷酸很快被磷酸酶水解，使得反應(yīng)不可逆。第29頁/共109頁(2)Transportintomitochondria

脂肪酸的

-氧化作用通常是在線粒體的基質(zhì)中進行的，中、短鏈脂肪酸可直接穿過線粒體內(nèi)膜，而長鏈脂肪酸需依靠肉堿（也叫肉毒堿，Carnitine）攜帶，以脂酰肉堿的形式跨越內(nèi)膜而進入基質(zhì)，故稱肉堿轉(zhuǎn)運。第30頁/共109頁肉堿（也叫肉毒堿，Carnitine）的結(jié)構(gòu)如下：第31頁/共109頁

肉毒堿是季胺類化合物，是一種人體必需的營養(yǎng)素，有著重要的生物學(xué)功能和臨床應(yīng)用價值。近年來肉毒堿在心腦血管疾病、消化疾病、兒童疾病的預(yù)防和治療，以及血液透析病人的營養(yǎng)支持和運動醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已得到廣泛的研究和應(yīng)用。第32頁/共109頁第33頁/共109頁第34頁/共109頁其中的肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ和Ⅱ是一組同工酶。前者在線粒體外催化脂酰CoA上的脂?；D(zhuǎn)移給肉堿，生成脂酰肉堿；后者則在線粒體內(nèi)將運入的脂酰肉堿上的脂?；匦罗D(zhuǎn)移至CoA，游離的肉堿被運回內(nèi)膜外側(cè)循環(huán)使用。第35頁/共109頁(3)β-氧化的歷程脂酰CoA進入線粒體后，經(jīng)歷多次b-氧化作用而逐步降解成多個二碳單位——

乙酰CoA。每次b-氧化作用包括四個步驟。第36頁/共109頁（1）脫氫脂酰CoA經(jīng)脂酰CoA脫氫酶催化，在其α和β碳原子上脫氫，生成△2反烯脂酰CoA，該脫氫反應(yīng)的輔基為FAD。（2）加水（水合反應(yīng)）△2反烯脂酰CoA在△2反烯脂酰CoA水合酶催化下，在雙鍵上加水生成L-β-羥脂酰CoA。第37頁/共109頁（3）脫氫L-β-羥脂酰CoA在L-β-羥脂酰CoA脫氫酶催化下，脫去β碳原子與羥基上的氫原子生成β-酮脂酰CoA，該反應(yīng)的輔酶為NAD+。（4）硫解在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，β-酮脂酰CoA與CoA作用，硫解產(chǎn)生1分子乙酰CoA和比原來少兩個碳原子的脂酰CoA。第38頁/共109頁第39頁/共109頁對于長鏈脂肪酸，需要經(jīng)過多次β-氧化作用，每次降解下一個二碳單位，直至成為二碳（當(dāng)脂肪酸含偶數(shù)碳時）或三碳（當(dāng)脂肪酸含奇數(shù)碳時）的脂酰CoA。第40頁/共109頁下圖是軟脂酸（棕櫚酸C15H31COOH）的b-氧化過程，它需經(jīng)歷七輪b-氧化作用而生成8分子乙酰CoA。

2.偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化第41頁/共109頁對于偶數(shù)碳飽和脂肪酸，b-氧化過程的化學(xué)計量：脂肪酸在b-氧化作用前的活化作用需消耗能量，即1分子ATP轉(zhuǎn)變成了AMP，消耗了2個高能磷酸鍵，相當(dāng)于2分子ATP。在b-氧化過程中，每進行一輪，使1分子FAD還原成FADH2、1分子NAD+還原成NADH，兩者經(jīng)呼吸鏈可分別生成2分子和3分子ATP，因此每輪b-氧化作用可生成5分子ATP。b-氧化作用的產(chǎn)物乙酰CoA可通過三羧酸循環(huán)而徹底氧化成CO2和水，同時每分子乙酰CoA可生成12分子ATP。第42頁/共109頁在油料種子萌發(fā)時乙醛酸體中通過b-氧化產(chǎn)生的乙酰CoA一般不用作產(chǎn)能形成ATP，而是通過乙醛酸循環(huán)（見后）轉(zhuǎn)變成琥珀酸，再經(jīng)糖的異生作用轉(zhuǎn)化成糖。1分子軟脂酸徹底氧化生成ATP的分子數(shù)一次活化作用-27輪b-氧化作用+5×7=+358分子乙酰CoA的氧化+12×8=+96總計+1292.偶數(shù)碳飽和脂肪酸的氧化第43頁/共109頁生物體中的不飽和脂肪酸的雙鍵都是順式構(gòu)型，而且位置也相當(dāng)有規(guī)律——

第一個雙鍵都是在C9和C10之間（寫作D9），以后每隔三個碳原子出現(xiàn)一個。例如，亞油酸18:2D9，12；-亞油酸18:3D9,12,15。3.不飽和脂肪酸的氧化

不飽和脂肪酸的氧化與飽和脂肪酸基本相同，只是某些步驟還需其它酶的參與，現(xiàn)以油酸為例加以說明。第44頁/共109頁第45頁/共109頁它經(jīng)歷了三輪b-氧化作用后，產(chǎn)物在b,g位有一順式雙鍵，因此接下來的反應(yīng)不是脫氫，而是雙鍵的異構(gòu)化，生成反式的a,b雙鍵，然后b-氧化作用繼續(xù)正常進行。因此油酸的氧化與相同碳的飽和脂肪酸（硬脂酸）相比，只是以一次雙鍵異構(gòu)化反應(yīng)取代了一次脫氫反應(yīng)，所以少產(chǎn)生一分子FADH2。不僅是單不飽和脂肪酸，所有的多不飽和脂肪酸的前四輪b-氧化作用都與油酸相類同，都在第四輪時需要一種異構(gòu)酶的參與。第46頁/共109頁大多數(shù)脂肪酸含偶數(shù)碳原子，它們通過b-氧化可全部轉(zhuǎn)變成乙酰CoA，但一些植物和海洋生物能合成奇數(shù)碳脂肪酸，它們在最后一輪b-氧化作用后，產(chǎn)生丙酰CoA。4.奇數(shù)碳鏈脂肪酸的氧化丙酰CoA的代謝在動物體內(nèi)依照如下圖所示的途徑進行，先進行羧化，然后經(jīng)過兩次異構(gòu)化，形成琥珀酰CoA。第47頁/共109頁油酰CoA的氧化第48頁/共109頁脂肪酸在一些酶的催化下，在a-碳原子上發(fā)生氧化作用，分解出一個一碳單位CO2，生成縮短了一個碳原子的脂肪酸。這種氧化作用稱為脂肪酸的a-氧化作用。二.脂肪酸的a-氧化途徑a-氧化作用是1956年由P.K.Stumpf首先在植物種子和葉片中發(fā)現(xiàn)的，后來在動物腦和肝細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了脂肪酸的這種氧化作用。第49頁/共109頁該途徑以游離脂肪酸作為底物，在a-碳原子上發(fā)生羥化（-OH）或氫過氧化（-OOH），然后進一步氧化脫羧，其可能的機理下圖所示。第50頁/共109頁a-氧化作用對于生物體內(nèi)

奇數(shù)碳脂肪酸的形成；含甲基的支鏈脂肪酸的降解；過長的脂肪酸（如C22、C24）的降解起著重要的作用哺乳動物將綠色蔬菜中植醇降解就是通過這種途徑而實現(xiàn)的第51頁/共109頁脂肪酸的-氧化是指脂肪酸的末端（-端）甲基發(fā)生氧化，先轉(zhuǎn)變成羥甲基，繼而再氧化成羧基，從而形成a,-二羧酸的過程。三.脂肪酸的-氧化途徑第52頁/共109頁生成的,-二羧酸可從兩端進行β

-氧化作用而降解。第53頁/共109頁動物體內(nèi)的十二碳以下的脂肪酸常常通過w-氧化途徑進行降解。植物體內(nèi)的在w-端具有含氧基團（羥基、醛基或羧基）的脂肪酸大多也是通過w-氧化作用生成的，這些脂肪酸常常是角質(zhì)層或細(xì)胞壁的組成成分。一些需氧微生物能將烴或脂肪酸迅速降解成水溶性產(chǎn)物，這種降解過程首先要進行w-氧化作用，生成二羧基脂肪酸后再通過b-氧化作用降解，如海洋中的某些浮游細(xì)菌可降解海面上的浮油，其氧化速率可高達(dá)0.5克/天/平方米。第54頁/共109頁脂肪酸降解的主要產(chǎn)物乙酰CoA的去路？第55頁/共109頁有不少的細(xì)菌、藻類或處于一定生長階段的高等植物（如正在萌發(fā)的油料種子），脂肪酸降解的主要產(chǎn)物乙酰CoA還可以通過另外一條途徑——乙醛酸循環(huán)（glyoxylatecycle），將2分子乙酰CoA合成1分子四碳化合物琥珀酸。1乙醛酸循環(huán)第56頁/共109頁CoASH檸檬酸合成酶順烏頭酸酶乙醛酸循環(huán)反應(yīng)歷程NAD+NADH蘋果酸脫氫酶草酰乙酸

OCH3-C~SCoACoASH

OCH3-C~SCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸異檸檬酸裂解酶蘋果酸合成酶

O

OH-C-C~OH乙醛酸第57頁/共109頁乙醛酸循環(huán)的凈結(jié)果是把兩分子乙酰CoA轉(zhuǎn)變成一分子琥珀酸。其總反應(yīng)為：第58頁/共109頁乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)相比，可以看成是三羧酸循環(huán)的一個支路，它在異檸檬酸處分支，繞過了三羧酸循環(huán)的兩步脫羧反應(yīng)，因而不發(fā)生氧化降解。參與乙醛酸循環(huán)的酶除了異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶外，其余的酶都與三羧酸循環(huán)的酶相同。異檸檬酸裂解酶和蘋果酸合酶是乙醛酸循環(huán)的關(guān)鍵酶。第59頁/共109頁

乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義乙醛酸循環(huán)不存在于動物及高等植物的營養(yǎng)器官內(nèi)，它存在于一些細(xì)菌、藻類和油料植物的種子的乙醛酸體中。油料植物的種子中主要的貯藏物質(zhì)是脂肪，在種子萌發(fā)時乙醛酸體大量出現(xiàn)，由于它含有脂肪分解和乙醛酸循環(huán)的整套酶系，因此可以將脂肪分解，并將分解產(chǎn)物乙酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁帷５?0頁/共109頁由乙醛酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成的琥珀酸，需要在線粒體中通過三羧酸循環(huán)的部分反應(yīng)轉(zhuǎn)化為蘋果酸，然后進入細(xì)胞質(zhì)，沿糖異生途徑轉(zhuǎn)變成糖類。乙醛酸循環(huán)中有蘋果酸中間體，它也可以到細(xì)胞質(zhì)中異生成糖，但它需要及時回補，以保證循環(huán)的正常進行，這仍來自循環(huán)的產(chǎn)物琥珀酸在線粒體中的轉(zhuǎn)變。

第61頁/共109頁琥珀酸可異生成糖并以蔗糖的形式運至種苗的其它組織供給它們生長所需的能源和碳源；而當(dāng)種子萌發(fā)終止、貯脂耗盡，同時葉片能進行光合作用時，植物的能源和碳源可以由太陽光和CO2獲得時，乙醛酸體的數(shù)量迅速下降以至完全消失。對于一些細(xì)菌和藻類，乙醛酸循環(huán)使它們能以乙酸鹽為能源和碳源生長。第62頁/共109頁由脂肪酸的-氧化及其它代謝所產(chǎn)生的乙酰CoA，在一般的細(xì)胞中可進入三羧酸循環(huán)進行氧化分解；但在動物的肝臟、腎臟、腦等組織中，尤其在饑餓、禁食、糖尿病等情形下，乙酰CoA還有另一條代謝去路，最終生成乙酰乙酸、-羥丁酸和丙酮，這三種產(chǎn)物統(tǒng)稱為酮體（ketonebodies）。2酮體代謝第63頁/共109頁1.酮體的合成

(1)

兩分子乙酰CoA縮合成乙酰乙酰CoA，反應(yīng)由硫解酶催化。此外，脂肪酸b-氧化作用的最后一輪也能產(chǎn)生乙酰乙酰CoA。

第64頁/共109頁(2)

又一分子乙酰CoA與乙酰乙酰CoA縮合，生成-羥--甲基戊二酸單酰CoA（HMG-CoA），反應(yīng)由HMG-CoA合成酶催化。3-Hydroxy-3methylglutaryl-CoA(HMG-CoA)第65頁/共109頁

(3)MG-CoA分解成乙酰乙酸和乙酰CoA，反應(yīng)由HMG-CoA裂解酶催化。

第66頁/共109頁(4)生成的乙酰乙酸一部分可還原成-羥丁酸，反應(yīng)由-羥丁酸脫氫酶催化；也有極少一部分可脫羧形成丙酮，反應(yīng)可自發(fā)進行，也可由乙酰乙酸脫羧酶催化。第67頁/共109頁第68頁/共109頁第69頁/共109頁第三節(jié)脂肪的生物合成第70頁/共109頁一.甘油的合成由糖酵解的中間產(chǎn)物磷酸二羥丙酮還原而成。甘油的合成在細(xì)胞質(zhì)中進行。

第71頁/共109頁二.脂肪酸的合成

飽和脂肪酸的從頭合成脂肪酸碳鏈的延長不飽和鍵的形成第72頁/共109頁(一)脂肪酸的從頭合成原料：乙酰CoA

產(chǎn)物：不超過16碳的飽和脂肪酸部位：動物體——

細(xì)胞質(zhì)植物體——

葉綠體和前質(zhì)體

第73頁/共109頁1.脂肪酸從頭合成的過程(1)乙酰CoA的來源和轉(zhuǎn)運

乙酰CoA在線粒體產(chǎn)生，來自丙酮酸氧化脫羧及氨基酸的氧化。乙酰CoA不能直接穿過線粒體內(nèi)膜，需要通過“檸檬酸穿梭”的方式從線粒體基質(zhì)到達(dá)細(xì)胞質(zhì)，才能用于合成脂肪酸。第74頁/共109頁(1)乙酰CoA的來源和轉(zhuǎn)運第75頁/共109頁

循環(huán)的凈結(jié)果是將乙酰CoA從線粒體轉(zhuǎn)運到了細(xì)胞質(zhì)，同時也消耗了化學(xué)能ATP。

在植物體中，線粒體內(nèi)產(chǎn)生的乙酰CoA先脫去CoA以乙酸的形式運出線粒體，再在線粒體外由脂酰CoA合成酶催化重新形成乙酰CoA。第76頁/共109頁(2)丙二酸單酰CoA的形成

在脂肪酸的從頭合成過程中，參入脂肪酸鏈的二碳單位的直接提供者并不是乙酰CoA，而是乙酰CoA的羧化產(chǎn)物——丙二酸單酰CoA（malonyl-CoA）。第77頁/共109頁乙酰CoA羧化酶的組成

在原核生物中，由兩種酶和一種蛋白質(zhì)組成三元多酶復(fù)合體—

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

生物素羧化酶

羧基轉(zhuǎn)移酶

在動物及高等植物體內(nèi)，乙酰CoA羧化酶是由多個亞基組成的寡聚酶，每個亞基兼具上述的三種催化活性，但只有當(dāng)它們聚合成完整的寡聚酶后才有活性。

第78頁/共109頁

乙酰CoA的羧化為不可逆反應(yīng)，是脂肪酸合成的限速步驟，故乙酰CoA羧化酶的活性高低控制著脂肪酸合成的速度。

影響乙酰CoA羧化酶活性的因素：（在動物體中）

檸檬酸：促進無活性的單體聚合成有活性的全酶，從而加速脂肪酸的合成；

軟脂酰CoA：促使全酶的解體，因而抑制脂肪酸的合成。第79頁/共109頁脂肪酸合酶系統(tǒng)（fattyacidsynthasesystem，F(xiàn)AS）FAS的組成①乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶②丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)移酶③-酮脂酰-ACP合酶④-酮脂酰-ACP還原酶⑤-羥脂酰-ACP脫水酶⑥烯脂酰-ACP還原酶⑦硫酯酶ACP——脂酰基載體蛋白第80頁/共109頁脂肪酸合酶系統(tǒng)（fattyacidsynthasesystem，F(xiàn)AS）含兩個相同亞基的二聚體第81頁/共109頁ACP：不同生物體中的ACP十分相似：大腸桿菌中的ACP是一個由77個氨基酸殘基組成的熱穩(wěn)定蛋白質(zhì)，在它的第36位絲氨酸殘基的側(cè)鏈上，連有輔基4'-磷酸泛酰巰基乙胺。第82頁/共109頁

ACP輔基猶如一個轉(zhuǎn)動的手臂，以其末端的巰基攜帶著脂?；来无D(zhuǎn)到各酶的活性中心，從而發(fā)生各種反應(yīng)，如下圖所示。第83頁/共109頁FAS上的活性巰基：（用于運載脂?；┲醒霂€基

—ACP上的巰基；外圍巰基

—

b-酮脂酰-ACP合酶上的巰基，由該酶的一個Cys殘基提供。第84頁/共109頁軟脂酸合成的反應(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進位鏈的延伸水解

OCH3C-S||SHCH3COCH2CO-SSHCH3CH2CH2CO-SSH第85頁/共109頁(3)脂肪酸鏈的形成過程：第一階段乙?；捅釂熙；M位（1）轉(zhuǎn)?；磻?yīng)：乙酰-CoA與ACP作用，生成乙酰ACP：該反應(yīng)是一個起始反應(yīng)，由乙酰轉(zhuǎn)酰酶催化，將乙酰-CoA先轉(zhuǎn)運至ACP，再轉(zhuǎn)運至β-酮脂酰-ACP合成酶的巰基上。第86頁/共109頁（2）轉(zhuǎn)?；磻?yīng)：丙二酸單酰-CoA與ACP作用，生成丙二酸單酰ACP：丙二酸單酰轉(zhuǎn)酰酶催化丙二酸加載到ACP上，為β-酮脂酰-ACP合成酶提供第二底物。在此反應(yīng)中，ACP的自由巰基攻擊丙二酸單酰-CoA的羰基，形成丙二酸單酰ACP。這樣的起始反應(yīng)與負(fù)載反應(yīng)，為下一步縮合反應(yīng)分別生成了所需的兩種底物。第87頁/共109頁（3）縮合反應(yīng)：此步反應(yīng)為乙酰基和丙二酸單?；目s合反應(yīng)。脫羧反應(yīng)激活了丙二酸單酰-CoA的甲烯基碳，使之成為一個好的親核基團，可攻擊乙?；鶊F的羰基碳原子，形成的產(chǎn)物含有連在ACP上的乙酰乙?；鶊F。第二階段脂肪酸鏈延伸第88頁/共109頁（4）還原反應(yīng)：由β-酮脂酰-ACP還原酶催化的反應(yīng)是脂肪酸合成中的第一個還原反應(yīng)。此還原反應(yīng)類似于β-氧化中發(fā)生在β-碳原子上的氧化反應(yīng)，NADPH作為還原劑，產(chǎn)物為D-構(gòu)型的β-羥丁酰ACP。第89頁/共109頁（5）脫水反應(yīng):β-羥丁酰ACP脫水生成相應(yīng)的α，β-烯丁酰ACP（巴豆酰ACP）：第90頁/共109頁（6）再還原反應(yīng)：α,β-烯丁酰ACP再由NADPH還原為丁酰ACP。

這步還原反應(yīng)由NADPH作為電子供體，在β-碳原子上發(fā)生反應(yīng)，由烯脂酰ACP還原酶催化，產(chǎn)生一個連接ACP的四碳脂肪酸，這是一個完整的脂肪酸合成的最后一步。第91頁/共109頁第三階段脂酰基水解以上合成的軟脂?！狝CP可由硫脂酶水解去掉ACP，從而生成軟脂酸。第92頁/共109頁

這樣由乙酰ACP作為二碳受體．丙二酸單酰ACP作為二碳供體，經(jīng)過縮合、還原、脫水、再還原幾個反應(yīng)步驟，即生成含4個碳原子的丁酰ACP。如果丁酰ACP再與丙二酸單酰ACP反應(yīng)，經(jīng)過上述重復(fù)的反應(yīng)步驟，即可得到己酰ACP。如此不斷地進行循環(huán)，最終得到軟脂酰ACP。整個脂肪酸從頭合成過程可簡示如下：第93頁/共109頁第94頁/共109頁從乙酰CoA的穿梭、丙二酸單酰CoA的生成，到脂肪酸鏈的形成，需要消耗化學(xué)能ATP及還原劑NADPH。整個合成的碳源來自乙酰CoA，盡管CO2參與了合成，但沒有被消耗，其作用是乙酰CoA通過羧化將ATP的能量貯存在丙二酸單酰CoA中，從而在縮合反應(yīng)中通過脫羧放能而使反應(yīng)向正方向即合成的方向進行，這要比兩分子的乙酰CoA進行的縮合反應(yīng)更易進行。

2.脂肪酸從頭合成的化學(xué)計量第95頁/共109頁

由此可見，由脂肪酸合酶系統(tǒng)形成1分子軟脂酸需要消耗1分子乙酰CoA、7分子丙二酸單酰CoA以及14分子還原輔酶Ⅱ，同時釋放出7分子CO2。第96頁/共109頁1.延長發(fā)生的部位內(nèi)質(zhì)網(wǎng)動物體線粒體植物體葉綠體或前質(zhì)體(二)脂肪酸碳鏈的延長第97頁/共109頁2.延長過程該過程是以脂酰CoA（不是脂肪酸）作為起點(引物)，通過與從頭合成相似的步驟，即縮合→還原→脫水→再還原，逐步在羧基端增加二碳單位。

至于延長的具體方式，在細(xì)胞的不同部位都不相同。第98頁/共109頁線粒體中的延長過程：相當(dāng)于脂肪酸b-氧化過程的逆轉(zhuǎn)，只是第二次還原反應(yīng)由還原酶而不是脫氫酶催化，電子載體為NADPH而不是FADH2；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的延長過程：與從頭合成過程相似，只是脂?；妮d體為CoA而不是ACP。1)動物體中脂肪酸鏈的延長第99頁/共109頁植物的脂肪酸延長系統(tǒng)有兩個——葉綠體或前質(zhì)體中的只負(fù)責(zé)將軟脂酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛仓幔?8:0），這一過程類似于從頭合成途徑；碳鏈