《脂类的生物合成》PPT课件.ppt

第二十九章 脂类的生物合成,一、甘油代谢,甘油三酯 甘油二酯 甘油单酯,HSL,脂肪酸,脂肪酶,脂肪酸,脂肪酶,脂肪酸,甘油,贮存脂肪的动员,甘油的去路,甘油的来源,Pi,磷酸酶,2、来自脂肪的水解,1、 来自EMP途径,二、脂类的合成,（一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成） 场所：细胞溶胶 原料：丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA） 还原力：NADPH,乙酰CoA的来源,脂肪酸氧化,丙酮酸,丙酮酸脱氢酶系,氨基酸代谢,线粒体,线粒体,三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统,1、乙酰CoA的转运,2、丙二酸单酰CoA的形成,+ADP+Pi,乙酰CoA羧化酶,生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC） 羧基转移酶（trans carboxylase，CT ） 生物素羧基载体蛋白 （biotin carboxyl carrier protein，BCCP）,大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶）,组 成,生物素羧化酶,羧基转移酶,作用调节 （柠檬酸正调节，软脂酰CoA变构抑制）,ATP+HCO3-+BCCP,生物素羧化酶,BCCP-CO2 +ADP,BCCP-CO2 +,羧基转移酶,HOOC-CH2-CSCOA +BCCP,O,哺乳动物、鸟类的乙酰CoA羧化酶为相同亚单位二聚体,3、脂肪酸合酶复合体（大肠杆菌FAS）,组成 酰基载体蛋白（ACP-SH） 乙酰CoA-ACP酰基转移酶 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶 -酮脂酰- ACP合酶 -酮脂酰- ACP还原酶 -羟脂酰- ACP脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶,ACP,SH,与脂酰基形成硫酯键,ACP：转移脂酰基,磷酯键相连,启动/进位,哺乳动物不经过 乙酰ACP中间体,乙酰CoA：ACP转移酶，AT,反应历程,装载,丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT, 酮酰ACP合酶， KS,缩合,乙酰乙酰ACP,还原, 酮酰ACP还原酶，KR,D- 羟丁酰ACP,脱水,-羟脂酰-ACP脱水酶，HD,反式丁烯酰ACP,烯脂酰-ACP还原酶，ER,还原,丁酰ACP,AT,软脂酸的生物合成,释放,动物细胞：终产物是软脂酰-ACP,软脂酰-ACP硫酯酶,ACP、软脂酸,一分子软脂酸合成时，8个2C单位中， 第1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA,H2O,（棕榈酸前体）,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,缩合反应中， -酮脂酰-ACP合酶对链长有专一性，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。,软脂酰-ACP,硫酯酶水解,ACP+软脂酸（棕榈酸）,释放,H2O,乙酰基转移反应,CH3-CSACP,=,O,丙二酸单酰基转移反应,CoA-SH,ACP-SH,ACP脂酰基转移酶,缩合反应,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,还原反应,+NADPH+ + H +,-酮脂酰-ACP还原酶,+NADP+,D-羟丁酰-ACP,选择丙二酸单酰CoA的意义？,脱水反应,=,-,C,-,-羟脂酰-ACP脱水酶,+H2O,（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）,再还原反应,-,-,=,-,3 2,+NADPH+H+,-烯脂酰-ACP还原酶,CH3-CH2-CH-CSACP,O,=,+NADP+,（丁酰-ACP）,丁酰-ACP与丙二酸单酰-ACP重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP,总反应式,8CH3-CSCOA,=,O,+7ATP+14NADPH+14H +,CH3 ( CH2)14COOH,+14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2O,脂肪酸合成与糖代谢的联系：,原料（乙酰辅酶A ） 羧化反应中消耗的ATP,由EMP途径提供,部分由磷酸戊糖途径提供,部分由EMP中NADH间接转化,还原力NADPH,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,H2O ATP CO2,乙酰辅酶A,丙酮酸羧化酶,线粒体内膜,线粒体基质,胞液,三羧酸载体,柠檬酸,草酰乙酸,乙酰CoA,ATP,CoASH,ADP+Pi,柠檬酸裂解酶,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,NAD+,NADP+,NADPH+H+（8个）,CO2,丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢,苹果酸,脂肪酸合成,苹果酸酶,NADH+H +草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸+NAD+,苹果酸+NADP+,苹果酸酶,丙酮酸+CO2+NADPH+H +,奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物，逐步加入丙二酸单酰ACP,4、不同生物的脂肪酸合成酶,5、饱和脂肪酸从头合成与-氧化的比较,区别要点 从头合成 -氧化,细胞内发生场所 胞液 线粒 体 酰基载体 ACP-SH CoA-SH 电子供体或受体 NADP FAD、NAD 转运体系 三羧酸系统 肉碱转运 二碳单位参与/断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA 对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 -羟酰基中间物立体构型 D型 L型 能量 耗能及NADPH 产生ATP,（二）脂肪酸碳链的延长与去饱和,1、碳链的延长 线粒体延长系统 内质网延长系统,线粒体内 -氧化的逆转 NADPH为氢供体 二碳片段供体乙酰COA 烯脂酰CoA还原酶代替 脂酰CoA脱氢酶,光面内质网膜上的延长 NADPH为氢供体 丙二酸单酰CoA为碳的供体 CoA代替ACP为脂酰基载体 从羧基末端延长，中间过程与脂肪合成酶体系相似（缩合、脱水、还原、再还原）,2、不饱和脂肪酸的合成,（1）单不饱和脂肪酸的合成,单烯不饱和脂肪酸 大多为顺式 双键多在C9-C10之间（棕榈酸和油酸）,需氧途径(真核生物) 动物体内（肝或脂肪组织）,NADH+H+,NAD+,FAD,FADH2,NADHCytb5还原酶,2Fe2+,2Fe3+,Cytb5,2Fe3+,2Fe2+,去饱和酶,不饱和脂酰CoA,饱和脂酰CoA,2H+ +O2,2H2O,位于光面内质网,混合功能氧化酶,脂酰CoA去饱和酶,（2）多烯不饱和脂肪酸的合成,厌氧细菌中基本不存在多烯不饱和脂肪酸 高等动植物体内含量丰富，是由单烯脂肪酸继续去饱和而产生的。,软脂酸,棕榈酸,硬脂酸,油酸,亚油酸,亚麻酸,花生四烯酸,仅在植物中发生,必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA） 哺乳动物缺乏在C9位以外引入双键的酶， 亚油酸（18：2）、亚麻酸（18：3）和 花生四烯酸（20：4）只能由外界摄入而得， 称为。,植物中去饱和酶作用于磷脂中的FA,（三）脂酰甘油的生物合成,原料: 3- -甘油和脂酰-CoA 3- 甘油,P,3-磷酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,甘油激酶,3- p 甘油,EMP,脂肪降解,P,脂酰-CoA,RCH2CH2CH2COOH,脂酰-CoA合成酶,CoASH+ATP,AMP+PPi,RCH2CH2CH2COSCoA,（二）合成过程,=,CH2O-C-R1,HO-CH,CH2O-P,-,-,O,=,=,O,=,O,R2-CSCOA,O,=,COA-SH,（溶血磷脂酸）,（磷脂酸）,合成磷脂酸,二酰甘油的生成,-,磷脂酸,磷脂酸磷酸酶,三酰甘油的生成,二酰甘油,=,O,O,=,-,原料之一：3-P-甘油,原料之二：脂酰CoA,磷脂酸,三脂酰甘油,甘油磷脂,（四）磷脂类的合成,甘油磷脂的生物合成,1、甘油磷脂在大肠杆菌中的合成,二磷脂酰甘油,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油,以磷脂酸作 前体 以CDP衍生物形式作活化载体,磷脂酸胞苷转移酶,磷脂酰丝氨酸，PS,磷脂酰甘油磷酸,合酶,合酶,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油,二磷脂酰甘油,2、甘油磷脂在真核生物中的合成 两条途径 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺,途径一：,磷脂酸骨架亦可来自 磷酸二羟丙酮,途径二：,胆碱激酶,胞苷转移酶,位于细胞质,限速酶 胞质中无活性 进入内质网激活,磷脂酰乙醇胺的合成途径类似,S-腺苷甲硫氨酸提供甲基,酵母、肝脏、细菌中的支路,（五）鞘磷脂和鞘糖脂的合成,1、鞘磷脂的合成,软脂酰CoA,3酮鞘氨醇,3酮鞘氨醇合酶,二氢鞘氨醇,3酮鞘氨醇还原酶,N-脂酰-二氢鞘氨醇,二氢神经酰胺还原酶（FAD）,神经酰胺,磷酸胆碱转移酶,鞘磷脂,葡糖神经酰胺 葡糖脑苷脂,2、鞘糖脂的合成 始于神经酰胺,（六）胆固醇的合成,1、Step1：甲羟戊酸的形成,HMG-CoA还原酶,HMG-CoA还原酶的调控 位于光面内质网 表达水平：胆固醇 酶表达量 降解速度：胆固醇 酶降解速度 共价修饰调节： 磷酸化失活 去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）,2、Step2： 自甲羟戊酸到 异戊酰焦磷酸和 二甲烯丙基焦磷酸,甲羟戊酸激酶,磷酸甲羟戊酸激酶,5焦磷酸甲羟戊酸,异戊酰焦磷酸,5焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶,二甲烯丙基焦磷酸,3、Step3：三十碳鲨烯合成 6个异戊二烯焦磷酸衍生物参与,10C,法尼焦磷酸，15C,法尼焦磷酸，15C,形成鲨烯，30C,4、鲨烯环合形成羊毛固醇,鲨烯单加氧酶,鲨烯环氧化物,鲨烯环化酶,羊毛固醇,5、Step5：生成胆固醇,胆固醇的生物合成 原料：乙酰COA 步骤 甲羟基戊酸的的生成 异戊烯醇焦磷酸酯的生成 鲨烯的生成 羊毛固醇的生成 胆固醇的生成,一 、 甘油磷脂的降解与生物合成,甘油磷脂的降解,CH2O-C-R1,R2-C-O-CH,CH2O-P-OCH2CH2N+(CH3)3,-,O,=,O,=,-,=,O,-,O-,卵磷脂 (磷脂酰胆碱),磷脂酶,A1、A2、C、D,A1,2-脂酰甘油磷酸胆碱+脂肪酸,A2,1-脂酰甘油磷酸胆碱+脂肪酸,C,二酰甘油+磷酸胆碱,D,磷脂酸 +胆碱,脂酰甘油磷酸胆碱+脂肪酸,A1：动物体中；A2：蛇、蝎、蜂毒和动物胰脏中 C： 蛇、微生物分泌的毒素、动物脑 D：高等植物中,卵磷脂（磷脂酰胆碱PC) 可由脑磷脂的氨基甲基化而来,磷脂酰乙醇胺+3 S-腺苷-甲硫氨酸,3 S-腺苷-同型半胱氨酸,卵磷脂(PC),从头合成途径：,