脂类的生物合成.ppt

,二、脂肪酸的生物合成,(Fattyacidsynthesis),长链脂肪酸的合成脂肪酸碳链的延长和脱饱和甘油三酯的合成,教学内容,饱和脂肪酸:,饱和脂肪酸的从头合成（丙二酸单酰CoA途径）,软脂酸（C16）中碳原子的来源：,（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,酶：胞液中的乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合成酶系直接产物：软脂酸（C16）,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,柠檬酸穿梭系统（三羧酸转运体系）,1、乙酰CoA的转运,线粒体基质细胞溶胶,柠檬酸穿梭（citriateshuttle）,指线粒体内的乙酰CoA与草酰乙酸在柠檬酸合酶的催化下缩合生成柠檬酸，然后经内膜上的三羧酸转运蛋白运至胞液中，在柠檬酸裂解酶的催化下再重新生成乙酰CoA，这过程需消耗ATP将柠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，而草酰乙酸经还原成苹果酸，再氧化脱羧成丙酮酸，苹果酸和丙酮酸经内膜载体运回线粒体，丙酮酸在丙酮酸羧化酶作用下重新生成草酰乙酸，这样就可以又一次参与转运乙酰CoA的循环。,柠檬酸穿梭柠檬酸循环磷酸甘油穿梭苹果酸-天冬氨酸穿梭,磷酸甘油穿梭,苹果酸-天冬氨酸穿梭,2、丙二酸单酰CoA(malonylCoA)的形成,+ADP+Pi,乙酰CoA羧化酶,丙二酰CoA,乙酰CoA,胞液中进行,乙酰CoA是引物，丙二酸单酰CoA(丙二酰CoA)是合成用的底物。,生物素Mn2+,乙酰CoA羧化酶(acetyl-CoAcarboxylase)：以生物素为辅基，是脂肪酸合成的限速酶。,大肠杆菌(E.coli):乙酰CoA羧化酶多酶复合物，含有三个蛋白：生物素羧基载体蛋白(biotincarboxyl-carrierprotein,BCCP)：结合生物素辅基生物素羧化酶(biotincarboxylase,BC)：催化生物素羧化羧基转移酶(carboxyltransferase,CT)：催化生物素上的活性羧基转移，合成丙二酸单酰CoA哺乳类和鱼类的三种酶活性都在一条肽链上。,生物素羧化酶,羧基转移酶,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,大肠肝菌脂肪酸合成酶系结构模式,ACP,乙酰CoA:ACP转移酶丙二酸单酰CoA:ACP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,与脂酰基形成硫酯键,ACP：转移脂酰基,磷酯键相连,脂肪酸链的形成过程（重点、难点）,在脂肪酸合酶系统中，以乙酰CoA为引物，以丙二酸单酰CoA为二碳单位的直接供体，在羧基端逐步添加二碳单位，合成出不超过16碳的脂酰基，最后脂酰基被水解成游离的脂肪酸(软脂酸)。,软脂酸（palmiticacid）是脂肪酸从头合成的终产物，是其它脂肪酸合成的前体。,乙酰基和丙二酸单酰基进位（第一阶段）,第一步、乙酰基进位：乙酰CoA在转移酶催化下，乙酰基被转移到中央巯基上。第二步、乙酰基移位：乙酰基再转移到外围巯基上。第三步、丙二酸单酰基进位：丙二酸单酰CoA在转移酶催化下，转移到中央巯基上，生成丙二酸单酰-SACP。,进位,乙酰基进位,乙酰基移位,丙二酸单酰基进位,丙二酸单酰CoA,乙酰CoA,脂肪酸链延伸（第二阶段）,第一步、缩合：在-酮脂酰-ACP合酶催化下外围巯基上的乙酰基与中央巯基上的丙二酸单酰基缩合成-酮丁酰基连接在中央巯基上，生成-酮丁酰-S-ACP（乙酰乙酰-SACP），同时释放出一分子CO2。,第一步、缩合,-酮丁酰-S-ACP,第二步、还原：在-酮脂酰-ACP还原酶催化下，-酮丁酰基位羰基被NADPH还原成羟基，生成-羟丁酰基。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,（-酮丁酰-S-ACP）,第二步、还原,-羟丁酰-S-ACP,（-酮丁酰-S-ACP）,第三步、脱水：在-羟脂酰-ACP脱水酶催化下-羟丁酰-S-ACP的、碳原子间脱水生成反式2-烯丁酰-S-ACP。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,-羟丁酰-S-ACP,反式2-烯丁酰-S-ACP,第三步、脱水,-羟丁酰-S-ACP,反式2-烯丁酰-S-ACP,第四步、还原：在烯脂酰-ACP还原酶催化下反式2-烯丁酰-S-ACP的双键被NADPH还原，生成延长了2个碳单位的丁酰-S-ACP。,脂肪酸链延伸（第二阶段）,反式2-烯丁酰-S-ACP,第四步、还原,反式2-烯丁酰-S-ACP,丁酰-S-ACP,生成的丁酰基再与新进位的丙二酸单酰基重复缩合、还原、脱水、再还原的循环反应，又延长两个碳片段，生成己酯酰基，如此反复进行，直到生成软脂酰基为止。,脂肪酸链的形成过程：(进位、缩合、还原、脱水、还原),进位、缩和,软脂酸的合成(经过7轮的进位、缩合、还原、脱水、还原),软脂酸的合成(经过7轮的进位、缩合、还原、脱水、还原),每延长2碳单位消耗1个ATP和2个NADPH,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）,柠檬酸穿梭磷酸戊糖途径光合作用,NADPH的来源？,（3个）,软脂酸合成的反应流程,进位,链的延伸,水解,37,软脂酸合成的总反应式：,脂肪酸合成的特点：合成所需原料为乙酰CoA，二碳单位的直接供体是丙二酸单酰CoA，生成的直接产物是软脂酸，合成一分子软脂酸，需七分子丙二酸单酰CoA和一分子乙酰CoA；在胞液中进行，关键酶是乙酰CoA羧化酶；合成为一耗能过程，每合成一分子软脂酸(C16)，需消耗14NADPH+H+，7分子ATP（活化）需NADPH作为供氢体，对糖的磷酸戊糖途径有依赖性。,脂肪酸从头合成与-氧化的比较,脂肪酸从头合成与-氧化决不是简单的逆转关系。它们在细胞定位，转移载体，酰基载体，供氢体和受氢体以及反应底物与产物等方面均不相同。,脂肪酸的从头合成与-氧化比较,（二）脂肪酸碳链的延长,（三）脂肪酸碳链的去饱和,人体内有4,5,8,9去饱和酶，催化饱和脂肪酸引入双键，使之转化为不饱和脂肪酸；至今在体内尚未发现9以上的去饱和酶，即在第10C与碳原子之间不能形成双键。软脂酸脂酰CoA去饱和酶系棕榈油酸(16,9)硬脂酸油酸（18,9),Cytb5还原酶,脂肪酸去饱和酶,植物和动物体内的去饱和反应,三、脂肪酸代谢的调节,脂肪代谢调节于人类健康密切相关，许多疾病如心血管疾病、高血脂和肥胖等都与脂肪代谢的失调有关。对植物来说，油料作物的出油量与脂肪代谢的调节有关。,1、脂肪酸分解的调节,-氧化过程的限速酶是肉毒碱脂酰转移酶I，丙二酸单酰CoA是其抑制剂。当细胞中能荷较高时，丙二酸单酰CoA含量丰富，使肉毒碱脂酰转移酶I活性降低，脂酰CoA不能穿膜进入线粒体，因而无法氧化放能。,另外，当细胞处于高能荷状态时，参与-氧化作用的-羟脂酰CoA脱氢酶被NADH抑制，硫解酶被乙酰CoA抑制。从而保证细胞在高能荷状态时，抑制脂肪酸分解，促进脂质合成。,2、脂肪酸合成的调节,单体(无活性),多聚体(有活性),乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。乙酰CoA羧化酶受柠檬酸和异柠檬酸的变构激活，受长链脂酰CoA的变构抑制。,乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节,Pi,乙酰-CoA羧化酶单体,乙酰-CoA羧化酶多聚体,（无活性）,（有活性）,蛋白质磷酸酶,cAMP依赖蛋白质激酶,ATP,ADP,P,脂肪酸合成的调节,乙酰-CoA,丙二酸单酰-CoA,软脂酸-CoA,丙酮酸,柠檬酸,胰高血糖素、肾上腺素（引发磷酸化/失活）,柠檬酸裂解酶,丙酮酸脱氢酶复合体