生物化學(xué)脂類的生物合成

生物化學(xué)脂類的生物合成脂肪酸得生物合成脂肪酸合成需要三種化合物:乙酰CoA,丙二酰CoA,NADPH、來源？脂肪酸得生物合成因?yàn)橹舅岷铣稍诩?xì)胞溶膠中進(jìn)行,因此線粒體產(chǎn)生得乙酰CoA必需轉(zhuǎn)移到細(xì)胞溶膠中才能參與脂肪酸合成。然而,線粒體內(nèi)膜對乙酰CoA不能透過,必需使用檸檬酸作為乙?；幂d體,這稱為“三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系”。脂肪酸得生物合成三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系MalateMalatedehydrogenaseNADH脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得起始:乙酰CoA得羧化丙二酸單酰CoA催化該反應(yīng)得酶稱為乙酰CoA羧化酶,該酶就是３種蛋白質(zhì)得復(fù)合體,其一就是生物素羧基載體蛋白BCCP,她就是生物素得載體。生物素得羧基與BCCP得Lys得

-氨基以共價鍵相連形成生物胞素(biocytin)。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得起始:乙酰CoA得羧化BCCP-生物素123生物素羧化酶轉(zhuǎn)羧酶乙酰CoA得羧化乙酰輔酶A羧化酶(Acetyl-CoA

carboxylase,ACC)(EC

6、4、1、2)就是催化脂肪酸合成代謝第一步反應(yīng)得限速酶,在ATP供能、Mg2+存在下,以HCO3-為羧基供體,將乙酰輔酶A羧化生成丙二酰單酰輔酶A,就是生物素依賴性酶。在人類和其她哺乳動物中該酶屬于組織特異性酶,存在兩種基因形式ACC1和ACC2,ACC因具有阻斷治療肥胖癥、糖尿病和其她代謝病得活性位點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。在禾本科植物中ACC被發(fā)現(xiàn)就是幾類化學(xué)除草劑作用于植物得靶蛋白,因此對植物ACC得研究大多數(shù)集中在除草劑篩選和作用機(jī)理研究方面。此外,ACC基因在逐漸興起得轉(zhuǎn)基因油料作物和生物柴油得研究中也處于重要地位,但由于ACC分布和基因組織形式得復(fù)雜性,目前這方面得研究仍處于瓶頸階段。ACC存在于大多數(shù)生物組織中,包括細(xì)菌、古菌、真菌、酵母、植物、動物和人類。

ACC第一大類為多亞基型ACC,即異質(zhì)型,存在于細(xì)菌、雙子葉植物和非禾本科單子葉植物得質(zhì)體中。Escherichia

coli得ACC就是第一類中得典型代表,由4個亞基組成,即生物素羧化酶(Biotin

carboxylase,BC)、生物素羧基載體蛋白(Biotin

carboxyl

carrier

protein,BCCP)以及羧基轉(zhuǎn)移酶(Carboxyltransferase,CT)得2個亞基α-CT

和β-CT。

這些亞基結(jié)合在一起形成ACC全酶,可能以(BC)2(BCCP)4(CTα,CTβ)2形式存在,但全酶很不穩(wěn)定,易解離成各種不同得形式。10大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流

第二大類ACC為多功能型ACC,即同質(zhì)型,人類和大多數(shù)真核生物得ACC屬于這一類。此類ACC單體得相對分子質(zhì)量在200×103以上,BC、BCCP、CT

功能域依次存在于一條多肽鏈上,此外在各個功能域之間還存在一些真核生物特有得肽段,占總肽鏈長約1/3,功能尚不清楚。人類有兩類ACC:相對分子質(zhì)量為265×103得ACC1,存在于大多數(shù)脂肪組織(肝臟、脂肪質(zhì))中,催化長鏈脂肪酸合成得限速反應(yīng);相對分子質(zhì)量為280×103得ACC2,分布在心臟、肌肉組織中,對脂肪酸得氧化產(chǎn)生影響。兩類酶由獨(dú)立得基因編碼。

化合物CP-640186能抑制ACC活性,從而降低組織中丙二酰單酰輔酶A得水平,在抑制了脂肪酸得合成同時促進(jìn)了脂肪酸得氧化。在兔子、老鼠等被試得動物中CP-640186可以降低脂肪酸總量和體重,并提高胰島素得敏感性,因此這類抑制劑可以用來治療肥胖、糖尿病及其她代謝病。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶在原核生物(如大腸桿菌中)催化脂肪酸生成得酶就是一個由7種不同功能得酶與一種酰基載體蛋白(acylcarrierprotein,ACP)聚合成得復(fù)合體。在真核生物催化此反應(yīng)就是一種含有雙亞基得酶,每個亞基有7個不同催化功能得結(jié)構(gòu)區(qū)和一個相當(dāng)于ACP得結(jié)構(gòu)區(qū),因此這就是一種具有多種功能得酶。不同得生物此酶得結(jié)構(gòu)有差異。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶?；d體蛋白ACP就是相對分子量較低得蛋白質(zhì),她在脂肪酸得合成中相當(dāng)于脂肪酸降解中乙酰輔酶A得作用。她得輔基就是磷酸泛酰巰基乙胺,后者與ACP得Ser殘基相連,另一端得SH基與脂?；纬闪蝓ユI。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶ACP得輔基磷酸泛酰巰基乙胺也就是輔酶A得組成部分。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶在動物體中脂肪酸合酶催化形成脂肪酸得反應(yīng)共有7步。分別為:

1、啟動:乙酰-CoA:ACP轉(zhuǎn)酰酶

2、裝載:丙二酸單酰CoA:ACP轉(zhuǎn)酰酶

3、縮合:

-酮酰-ACP合酶

4、還原:

-酮酰-ACP還原酶

5、脫水:

-羥酰-ACP脫水酶

6、還原:烯酰-ACP還原酶

7、釋放:軟脂酰-ACP硫酯酶脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶軟脂酸得合成實(shí)際上就是一個重復(fù)循環(huán)得過程,由1分子乙酰CoA與7分子丙二酰CoA經(jīng)轉(zhuǎn)移、縮合、加氫、脫水和再加氫重復(fù)過程,每一次使碳鏈延長兩個碳,共7次重復(fù),最終生成含十六碳得軟脂酸脂肪酸得生物合成Step1:啟動催化該反應(yīng)得酶就是乙酰CoA:ACP轉(zhuǎn)移酶催化下進(jìn)行得,該反應(yīng)分二步進(jìn)行,先將乙?；D(zhuǎn)到ACP上,隨后移到脂肪酸合酶(HS-合酶)上形成乙酰合酶。脂肪酸得生物合成Step2:裝載催化該反應(yīng)得酶就是丙二酸單酰CoA轉(zhuǎn)酰酶催化下進(jìn)行得,此反應(yīng)中ACP得游離SH基向丙二酸單酰CoA得羧基進(jìn)攻,形成丙二酸單酰ACP。脂肪酸得生物合成Step3:縮合催化該反應(yīng)得酶就是

-酮酰-ACP合酶催化下進(jìn)行得,丙二酸單酰ACP得脫羧活化了她得次甲基,反應(yīng)產(chǎn)物就是乙酰乙酰ACP。脂肪酸得生物合成Step4:還原催化該反應(yīng)得酶就是

-酮酰-ACP還原酶催化下進(jìn)行得,她就是脂肪酸合成中得第一步還原反應(yīng),NADPH作為還原劑參加反應(yīng),最終生成D--羥丁酰ACP。比較:脂肪酸得

-氧化(3)3-L-羥脂酰-CoA還原酶3-L-羥脂酰-CoA-酮脂酰-CoA脂肪酸得生物合成Step5:脫水催化該反應(yīng)得酶就是

-羥酰-ACP脫水酶催化下進(jìn)行得,產(chǎn)物就是

,-不飽和化合物,即

,-反式-丁烯酰-ACP。比較:脂肪酸得

-氧化(2)反式-△2-烯酰CoA烯酰-CoA水合酶3-L-羥脂酰-CoA脂肪酸得生物合成Step6:還原催化該反應(yīng)得酶就是烯酰-ACP還原酶催化下進(jìn)行得,該反應(yīng)就是脂肪酸合成第一循環(huán)得最后一步,反應(yīng)生成得丁酰ACP在下一步中充當(dāng)循環(huán)開始中得乙酰ACP得作用。比較:脂肪酸得

-氧化(2)脂肪酸得生物合成Step7:釋放在脂肪酸合成得每一循環(huán)中延長了二個碳原子,動物細(xì)胞中延伸到16個碳為止,最終產(chǎn)物就是軟脂酰ACP,她在軟脂酰-ACP硫酯酶作用下,軟脂酸從脂肪酸合酶復(fù)合體中被釋放。8乙酰CoA+7ATP+14NADPH+6H+

軟脂酸+14NADP++8CoA~SH+6H2O+7ADP+7Pi其中得NADPH來自于三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系和戌糖磷酸途徑。脂肪酸得生物合成軟脂酸合成簡圖脂肪酸得生物合成脂肪酸得合成與降解比較生物合成氧化降解細(xì)胞溶膠cytosol線粒體Mitochondria

中間體載體蛋白ACP輔酶A

過程中需要得酶不一樣溝通體系為三羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體系肉堿載體體系需要丙二酸單酰CoA不需要需要NADPH產(chǎn)生NADH、FDAH2

合成中有D-構(gòu)型中間體全部就是L-構(gòu)型脂肪酸碳鏈得加長生物合成硫解酶3-L-羥酰CoA還原酶烯酰CoA脫水酶烯酰CoA還原酶脂酰CoA+乙酰CoA

-酮酰CoAL-

-羥酰-CoA

,

-反式烯酰-CoA脂酰CoA(Cn+2)脂-CoASH硫解酶3-L-羥酰CoA脫氫酶烯酰CoA水合酶脂酰脫氫酶FADH2FAD氧化降解脂肪酸得生物合成脂肪酸碳鏈得去飽和動物體內(nèi)最常見得二個飽和脂肪酸軟脂酸和硬脂酸,就是棕櫚油酸和油酸得前體。這二種不飽和脂肪酸得C9-10雙鍵就是在脂酰-CoA去飽和酶得催化下經(jīng)氧化加入得。由于哺乳動物體內(nèi)不存在C9位以外引入雙鍵得酶,亞油酸(18:2△9,12)和亞麻酸(18:3△9,12)不能經(jīng)生物合成得到,只能從膳食中獲取,故稱必需脂肪酸(essentialfattyacid)。脂肪酸得生物合成脂肪酸碳鏈得去飽和C18-stearoly-CoA+O2+2H+C18

9-oleyl-CoA+2H2O2cytb5Fe2+2cytb5Fe3+2H++cytb5reductase FADcytb5reductaseFADH2NADH+H+NAD+Desaturase哺乳動物體內(nèi)脂肪酸去飽和酶得電子傳遞系統(tǒng)脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得調(diào)節(jié)當(dāng)機(jī)體能量足夠時,一般會把脂肪酸轉(zhuǎn)化為脂肪,即三酰甘油加以貯存。這個反應(yīng)就是由乙酰輔酶A羧化酶催化生成丙二酸單酰輔酶A,這就是脂肪酸