脂类的生物合成

1、脂类的生物合成脂类的生物合成脂类的合成脂类的合成（一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成）（一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成） 场所：细胞溶胶场所：细胞溶胶 原料：丙二酸单酰原料：丙二酸单酰CoACoA（源于乙酰源于乙酰CoACoA） 还原力：还原力：NADPHNADPH乙酰乙酰CoACoA的来源的来源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系氨基酸代谢氨基酸代谢线粒体线粒体线粒体线粒体三羧酸转运体系三羧酸转运体系柠檬酸穿梭系统柠檬酸穿梭系统1 1、乙酰、乙酰CoACoA的转运的转运2 2、丙二酸单酰、丙二酸单酰CoACoA的形成的形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=

2、OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶生物素羧化酶（生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）羧基转移酶（羧基转移酶（trans carboxylase，CT ）生物素羧基生物素羧基载体蛋白载体蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）大肠杆菌乙酰大肠杆菌乙酰CoACoA羧化酶（别构酶）羧化酶（别构酶）组组 成成生物素羧化酶羧基转移酶作用调节作用调节（柠檬酸柠檬酸正调节，正调节，软脂酰软脂酰CoACoA变构抑制）变构抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2 +ADP

3、BCCP-CO2 +CH3-CSCOA=O羧基转移酶羧基转移酶HOOC-CH2-CSCOA +BCCPOCO2CO2哺乳动物、鸟类的乙酰哺乳动物、鸟类的乙酰CoACoA羧化酶为相同亚单位二聚体羧化酶为相同亚单位二聚体3 3、脂肪酸合酶复合体（大肠杆菌、脂肪酸合酶复合体（大肠杆菌FASFAS）组成组成v酰基载体蛋白酰基载体蛋白（ACP-SHACP-SH）乙酰乙酰CoACoA-ACP-ACP酰基转移酶酰基转移酶丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA-ACP-ACP酰基转移酶酰基转移酶-酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP合酶合酶-酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP还原酶还原酶-羟脂酰羟脂酰- ACP- ACP

4、脱水酶脱水酶烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶软脂酰软脂酰-ACP-ACP硫酯酶硫酯酶ACPSH磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺与脂酰基形成硫酯键与脂酰基形成硫酯键ACPACP：转移脂酰基：转移脂酰基磷酯键相连磷酯键相连启动启动/ /进位进位哺乳动物不经过哺乳动物不经过乙酰乙酰ACPACP中间体中间体乙酰乙酰CoA：ACP转移酶，转移酶，AT反应历程反应历程装载装载丙二酸单酰丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，转移酶，MT 酮酰酮酰ACP合酶合酶， KS缩合缩合乙酰乙酰乙酰乙酰ACPACP还原还原 酮酰酮酰ACP还原酶，还原酶，KRD-D- 羟丁酰羟丁酰ACPACP脱水脱水-羟脂酰羟脂酰-A

5、CP-ACP脱水酶，脱水酶，HDHD反式丁烯酰反式丁烯酰ACPACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶，还原酶，ERER还原还原丁酰丁酰ACPACPAT软脂酸的生物合成软脂酸的生物合成释放释放动物细胞：终产物是软脂酰软脂酰-ACP-ACP软脂酰软脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶ACP、软脂酸v一分子软脂酸合成时，一分子软脂酸合成时，8 8个个2C2C单位中，单位中， 第第1 1个为乙酰个为乙酰H2O（棕榈酸前体）CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2缩合反应中，缩合反应中， -酮脂酰酮脂酰-ACP-AC

6、P合酶合酶对链长有专一性，对链长有专一性，仅对仅对14C14C及以下脂酰及以下脂酰-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故从头合成只，故从头合成只能合成能合成16C16C及以下饱和脂酰及以下饱和脂酰-ACP-ACP。软脂酰软脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+软脂酸（棕榈酸）软脂酸（棕榈酸）释放释放H2Ov 乙酰基转移反应乙酰基转移反应CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=Ov 丙二酸单酰基转移反应丙二酸单酰基转移反应CoA-SHACP-SHACP脂酰基转移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸单酰转移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH

7、v缩合反应缩合反应CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2v还原反应还原反应 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP还原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+ D-羟丁酰-ACP选择丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的意义？的意义？v脱水反应脱水反应 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羟脂酰-ACP脱水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）v再还原反应再还原反应- C=CO-C

8、H3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP还原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+（丁酰-ACP）丁酰丁酰-ACP-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-ACPv总反应式总反应式8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH +14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2Ov脂肪酸合成与糖代谢的联系：脂肪酸合成与糖代谢的联系：原料（原料（乙酰辅酶乙酰辅酶A A ）羧化反应中消耗的羧化反应中消耗的ATPATP由由EMPEMP途径提供途径提供部分由磷

9、酸戊糖途径提供部分由磷酸戊糖途径提供部分由部分由EMPEMP中中NADHNADH间接转化间接转化还原力还原力NADPHNADPH柠檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体基质线粒体基质胞液胞液三羧酸载体三羧酸载体柠檬酸草酰乙酸乙酰乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi柠檬酸裂解酶苹果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+（8个）个）CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸代谢氨基酸代谢苹果酸脂肪酸合成脂肪酸合成苹果酸酶苹果酸酶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+

10、CO2+NADPH+H +奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起为起始物，逐步加入丙二酸单酰始物，逐步加入丙二酸单酰ACP5 5、饱和脂肪酸从头合成与、饱和脂肪酸从头合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 细胞内发生场所细胞内发生场所 胞液胞液 线粒线粒 体体酰基载体酰基载体 ACP-SH CoA-SH电子供体或受体电子供体或受体 NADP FADNADP FAD、NADNAD转运体系转运体系 三羧酸系统三羧酸系统 肉碱转运肉碱转运二碳单位参与二碳单位参与/ /断裂形式断裂形式 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP ACP 乙酰乙酰CO

11、ACOA对对HCOHCO3 3- -和柠檬酸的需求和柠檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 - -羟酰基中间物立体构型羟酰基中间物立体构型 D D型型 L L型型能量能量 耗能及耗能及NADPH NADPH 产生产生ATPATP（二）脂肪酸碳链的加长与去饱和（二）脂肪酸碳链的加长与去饱和1 1、碳链的加长、碳链的加长 线粒体延长系统线粒体延长系统 内质网延长系统内质网延长系统 线粒体内线粒体内-氧化的逆转氧化的逆转NADPHNADPH为氢供体为氢供体二碳片段供体二碳片段供体乙酰乙酰COACOA烯脂酰光面内质网膜上的延长光面内质网膜上的延长NADPHNADPH为氢供体为氢供体丙二酸单酰丙二酸单酰C

12、oACoA为碳的供体为碳的供体CoACoA代替代替ACPACP为脂酰基载体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）（缩合、脱水、还原、再还原）2 2、不饱和脂肪酸的合成、不饱和脂肪酸的合成（1 1）单不饱和脂肪酸的合成）单不饱和脂肪酸的合成单烯不饱和脂肪酸单烯不饱和脂肪酸v大多为大多为顺式顺式v双键多在双键多在C9-C10C9-C10之间（棕榈酸和油酸）之间（棕榈酸和油酸）需氧途径需氧途径( (真核生物真核生物) ) 动物体内（肝或脂肪组织）动物体内（肝或脂肪组织）NADH+H+NAD+FADFADH2NA

13、DHCytb5还原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去饱和酶去饱和酶不饱和脂酰CoA 饱和脂酰CoA2H+ +O22H2O位于光面内质网位于光面内质网混合功能氧化酶混合功能氧化酶脂酰脂酰CoACoA去饱和酶去饱和酶 （2 2）多烯不饱和脂肪酸的合成）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。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 必需脂肪酸必需脂肪酸（essential fatty acid

14、，EFA） 哺乳动物缺乏在哺乳动物缺乏在C9位以外引入双位以外引入双键的酶，亚油酸（键的酶，亚油酸（18：2）、亚麻酸）、亚麻酸（18：3）和花生四烯酸（）和花生四烯酸（20：4）只能由外界摄入而得，称为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（三）脂酰甘油的生物合成 原料原料: : 3- - 3- -甘油和脂酰甘油和脂酰-CoA-CoAv 3- 甘油甘油P PCH2OH C=OCH2O-P-CH2OH HO-CHCH2O-P-CH2OH C=OCH2O-P-3-磷酸脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-ATPADP甘油激酶 3

15、- p 甘油EMP脂肪降解脂肪降解P P原料之一：原料之一：3-P-3-P-甘油甘油原料之二：脂酰原料之二：脂酰CoACoA磷脂酸磷脂酸v 脂酰脂酰-CoA-CoARCH2CH2CH2COOH脂酰-CoA合成酶RCH2CH2CH2COSCoA（二）合成过程（二）合成过程CH2OH HO-CHCH2O-P-=CoA-SH R1-CSCOAO磷酸甘油脂酰转移酶CH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-O=CH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-=O=OCH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P- R2-CSCOAO=COA-SH（溶血磷脂酸）（磷脂酸磷脂酸）合成磷脂酸合成磷脂酸二酰

16、甘油的生成二酰甘油的生成-磷脂酸磷脂酸磷酸酶Pi H2O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2OH- O= O=三酰甘油的生成三酰甘油的生成二酰甘油COA-SH R3-CSCOA二酰甘油脂酰转移酶= O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-C-R3- O= O=O=-磷脂类的合成磷脂类的合成甘油磷脂的生物合成甘油磷脂的生物合成1 1、甘油磷脂在大肠杆菌中的合成、甘油磷脂在大肠杆菌中的合成二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰甘油以磷脂酸作以磷脂酸作 前体前体 以以CDPCDP衍生物形式作活化载体衍生物形式作活化载体2 2、甘油磷脂在真核生物中的合成

17、、甘油磷脂在真核生物中的合成 两条途径两条途径 磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺（六）胆固醇的合成（六）胆固醇的合成1、Step1：甲羟戊酸的形成甲羟戊酸的形成HMG-CoA还原酶还原酶HMG-CoAHMG-CoA还原酶还原酶的的调控调控位于光面内质网位于光面内质网 表达水平表达水平：胆固醇：胆固醇 酶表达量酶表达量 降解速度降解速度：胆固醇：胆固醇 酶降解速度酶降解速度 共价修饰调节共价修饰调节： 磷酸化失活磷酸化失活 去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）2、Step2：自甲羟戊酸到自甲羟戊酸到异戊酰焦磷酸和异戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸甲羟戊酸激酶甲羟戊酸激酶磷酸甲羟戊酸激酶磷酸甲羟戊酸激酶5焦磷酸甲羟戊酸焦磷酸甲羟戊酸异戊酰焦磷酸异戊酰焦磷酸55焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸3、Step3：三十碳鲨烯合成三十碳鲨烯合成 6个异戊二烯焦磷酸衍生物参个异戊二烯焦磷酸衍生物参与与10C10C法尼焦磷酸，15C法尼焦磷酸，15C形成鲨烯，形成鲨烯，30C4 4、鲨烯环合形