脂類的生物合成

第25章

脂質代謝

LIPIDMETABOLISM當前第1頁\共有60頁\編于星期四\11點二、脂肪酸的生物合成(Fattyacidsynthesis)長鏈脂肪酸的合成脂肪酸碳鏈的延長和脫飽和甘油三酯的合成教學內容當前第2頁\共有60頁\編于星期四\11點乙酰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（線粒體、內質網等）2C單位當前第3頁\共有60頁\編于星期四\11點飽和脂肪酸的從頭合成

（丙二酸單酰CoA途徑）軟脂酸（C16）中碳原子的來源：

CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH

來源于乙酰CoA

來源于丙二酸單酰CoA

起始物（引物）

當前第4頁\共有60頁\編于星期四\11點（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）場所：細胞溶膠原料：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物：軟脂酸（C16）當前第5頁\共有60頁\編于星期四\11點乙酰CoA的來源脂肪酸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（三羧酸轉運體系）1、乙酰CoA的轉運線粒體基質細胞溶膠當前第6頁\共有60頁\編于星期四\11點檸檬酸穿梭（citriateshuttle）指線粒體內的乙酰CoA與草酰乙酸在檸檬酸合酶的催化下縮合生成檸檬酸，然后經內膜上的三羧酸轉運蛋白運至胞液中，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，而草酰乙酸經還原成蘋果酸，再氧化脫羧成丙酮酸，蘋果酸和丙酮酸經內膜載體運回線粒體，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運乙酰CoA的循環(huán)。當前第7頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第8頁\共有60頁\編于星期四\11點檸檬酸穿梭檸檬酸循環(huán)磷酸甘油穿梭蘋果酸-天冬氨酸穿梭當前第9頁\共有60頁\編于星期四\11點磷酸甘油穿梭當前第10頁\共有60頁\編于星期四\11點蘋果酸-天冬氨酸穿梭當前第11頁\共有60頁\編于星期四\11點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+當前第12頁\共有60頁\編于星期四\11點乙酰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羧化酶多酶復合物，含有三個蛋白：

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

BCCP)：結合生物素輔基

生物素羧化酶(biotincarboxylase,BC)：催化生物素羧化

羧基轉移酶(carboxyltransferase,CT)：催化生物素上的活性羧基轉移，合成丙二酸單酰CoA哺乳類和魚類的三種酶活性都在一條肽鏈上。當前第13頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第14頁\共有60頁\編于星期四\11點生物素羧化酶羧基轉移酶當前第15頁\共有60頁\編于星期四\11點3、脂肪酸合酶復合體（大腸桿菌FAS）⑴組成?；d體蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP?；D移酶丙二酸單酰CoA-ACP?；D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磷酸泛酰巰基乙胺當前第16頁\共有60頁\編于星期四\11點大腸肝菌脂肪酸合成酶系結構模式①②③④⑤⑥中央巰基SH外圍巰基SH⑥①②③④⑤ACP①乙酰CoA:ACP轉移酶②丙二酸單酰CoA:ACP轉移酶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

當前第17頁\共有60頁\編于星期四\11點與脂?；纬闪蝓ユIACP：轉移脂?；柞ユI相連當前第18頁\共有60頁\編于星期四\11點⑷脂肪酸鏈的形成過程

（重點、難點）在脂肪酸合酶系統中，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16碳的脂?；?，最后脂?；凰獬捎坞x的脂肪酸(軟脂酸)。軟脂酸（palmiticacid）是脂肪酸從頭合成的終產物，是其它脂肪酸合成的前體。當前第19頁\共有60頁\編于星期四\11點①乙酰基和丙二酸單?；M位（第一階段）第一步、乙?；M位：乙酰CoA在轉移酶催化下，乙?；晦D移到中央巰基上。第二步、乙酰基移位：乙?；俎D移到外圍巰基上。第三步、丙二酸單?；M位：丙二酸單酰CoA在轉移酶催化下，轉移到中央巰基上，生成丙二酸單酰-SACP。進位當前第20頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第21頁\共有60頁\編于星期四\11點乙?；M位乙酰基移位丙二酸單?；M位丙二酸單酰CoA乙酰CoA當前第22頁\共有60頁\編于星期四\11點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?；s合成-酮丁?；B接在中央巰基上，生成-酮丁酰-S-ACP（乙酰乙酰-SACP），同時釋放出一分子CO2。αβ當前第23頁\共有60頁\編于星期四\11點第一步、縮合-酮丁酰-S-ACPαβ當前第24頁\共有60頁\編于星期四\11點第二步、還原：在β-酮脂酰-ACP還原酶催化下，-酮丁?；霍驶籒ADPH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當前第25頁\共有60頁\編于星期四\11點

第二步、還原-羥丁酰-S-ACPαβ（-酮丁酰-S-ACP）βα當前第26頁\共有60頁\編于星期四\11點第三步、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當前第27頁\共有60頁\編于星期四\11點第三步、脫水-羥丁酰-S-ACPαβ反式2-烯丁酰-S-ACPαβ當前第28頁\共有60頁\編于星期四\11點第四步、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，生成延長了2個碳單位的丁酰-S-ACP。②脂肪酸鏈延伸（第二階段）反式2-烯丁酰-S-ACPαβ當前第29頁\共有60頁\編于星期四\11點第四步、還原反式2-烯丁酰-S-ACP丁酰-S-ACP當前第30頁\共有60頁\編于星期四\11點生成的丁?；倥c新進位的丙二酸單?；貜涂s合、還原、脫水、再還原的循環(huán)反應，又延長兩個碳片段，生成己酯?；绱朔磸瓦M行，直到生成軟脂酰基為止。當前第31頁\共有60頁\編于星期四\11點脂肪酸鏈的形成過程：(進位、縮合、還原、脫水、還原)

進位、縮和當前第32頁\共有60頁\編于星期四\11點軟脂酸的合成(經過7輪的進位、縮合、還原、脫水、還原)當前第33頁\共有60頁\編于星期四\11點軟脂酸的合成(經過7輪的進位、縮合、還原、脫水、還原)每延長2碳單位消耗1個ATP和2個NADPH當前第34頁\共有60頁\編于星期四\11點③釋放

動物細胞：終產物是軟脂酰-ACP軟脂酰-ACP硫酯酶ACP、軟脂酸一分子軟脂酸合成時，8個2C單位中，第1個為乙酰CoA，其它7個為丙二酸單酰CoAH2O（棕櫚酸前體）當前第35頁\共有60頁\編于星期四\11點檸檬酸穿梭磷酸戊糖途徑光合作用NADPH的來源？（3個）當前第36頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第37頁\共有60頁\編于星期四\11點軟脂酸合成的反應流程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-SSH38當前第38頁\共有60頁\編于星期四\11點

軟脂酸合成的總反應式：當前第39頁\共有60頁\編于星期四\11點脂肪酸合成的特點：

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在胞液中進行，關鍵酶是乙酰CoA羧化酶；③合成為一耗能過程，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，對糖的磷酸戊糖途徑有依賴性。當前第40頁\共有60頁\編于星期四\11點⑸脂肪酸從頭合成與-氧化的比較脂肪酸從頭合成與-氧化決不是簡單的逆轉關系。它們在細胞定位，轉移載體，酰基載體，供氫體和受氫體以及反應底物與產物等方面均不相同。當前第41頁\共有60頁\編于星期四\11點脂肪酸的從頭合成與β-氧化比較區(qū)別點從頭合成β-氧化細胞中發(fā)生部位細胞溶膠線粒體?；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+酶系七種酶和一個蛋白質組成復合物四種酶原料轉運方式檸檬酸穿梭系統肉堿轉運反應方向從ω位到羧基從羧基端開始能量變化消耗7個ATP和14NADPH產生106個ATP當前第42頁\共有60頁\編于星期四\11點

當前第43頁\共有60頁\編于星期四\11點（二）脂肪酸碳鏈的延長當前第44頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第45頁\共有60頁\編于星期四\11點當前第46頁\共有60頁\編于星期四\11點脂肪酸碳鏈延長的不同方式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不明確當前第47頁\共有60頁\編于星期四\11點（三）脂肪酸碳鏈的去飽和人體內有

4,

5,

8,

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

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)當前第48頁\共有60頁\編于星期四\11點Cytb5還原酶脂肪酸去飽和酶當前第49頁\共有60頁\編于星期四\11點植物和動物體內的去飽和反應當前第50頁\共有60頁\編于星期四\11點三、脂肪酸代謝的調節(jié)脂肪代謝調節(jié)于人類健康密切相關，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有關。對植物來說，油料作物的出油量與脂肪代謝的調節(jié)有關。當前第51頁\共有60頁\編于星期四\11點1、脂肪酸分解的調節(jié)-氧化過程的限速酶是肉毒堿脂酰轉移酶I，丙二酸單酰CoA是其抑制劑。當細胞中能荷較高時，丙二酸單酰CoA含量豐富，使肉毒堿脂酰轉移酶I活性降低，脂酰CoA不能穿膜進入線粒體，因而無法氧化放能。當前第52頁\共有60頁\編于星期四\11點另外，當細胞處于高能荷狀態(tài)時，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。從而保證細胞在高能荷狀態(tài)時，抑制脂肪酸分解，促進脂質合成。當前第53頁\共有60頁\編于星期四\11點2、脂肪酸合成的調節(jié)單體(無活性)多聚體(有活性)檸檬酸、異檸檬酸長鏈脂酰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激活，受長鏈脂酰CoA的變構抑制。＋——當前第54頁\共有60頁\編于星期四\11點乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化調節(jié)

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

ATP

ADPP當前第55頁\共有60頁\編于星期四\11點脂肪酸合成的調節(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合體胰島素(引發(fā)去磷