第29章 脂类的生物合成
第29章 脂类的生物合成精品PPT课件
（1）乙酰COA从线粒体内转运至胞液：“三羧酸转运系统”
二、脂类的合成
（一）脂肪酸的生物合成 1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
（2）丙二酸单酰COA的形成 一分子乙酰COA是合成脂肪酸 的引物，其它乙酰COA均以丙二酸 单酰COA的形式参与合成
（3）脂酰基载体蛋白（ACP）
β-酮脂酰ACP合成酶
乙酰乙酰-S- ACP + 合成酶-SH + CO2
二、脂类的合成
（一）脂肪酸的生物合成 1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
（4）脂肪酸生物合成的过程
④第一次还原反应（还原）
乙酰乙酰-S- ACP + NADPH + H+ β-酮脂酰ACP还原酶 D-β-羟丁酰-S- ACP + NADP+
的程序在到达16个碳原子时即行停止，即最终产物形成软脂酰-ACP， 硫酯酶开始作用，软脂酸释放出来。
（请看脂肪酸合成全过程262页）
二、脂类的合成
（途径的区别
（1）发生部位不同：
细胞液
线粒体
（2）酰基载体不同：
ACP
辅酶A
（3）二碳单位的加入和减去的方式不同；？ 乙酰辅酶A
因哺乳动物缺乏在C-9位上引进双键的酶，因此，亚油酸和亚麻酸是 必需脂肪酸。此外，花生四烯酸也是一种重要的多烯脂肪酸。
不饱和脂肪酸的形成
多烯脂肪酸的形成
二、脂类的合成
（二）其他脂类的生物合成 （267页）
1、脂酰甘油的生物合成
2、磷脂类的生物合成 3、鞘磷脂和鞘糖脂
三、脂类代谢的调节
（一）激素对脂类代谢的调节
②丙二酸酰基的转移反应（装载） 丙二酸单酰-S-COA + ACP-SH
脂类的生物合成
• 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 (malonyl CoA)的形成
乙酰CoA是引物，丙二酸单酰CoA(丙二酰CoA)是合成用的底物。
O
CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP
乙酰CoA
乙酰CoA羧化酶
生物素 Mn2+
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
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）
⑴组成
磷酸泛酰巯基乙胺
SH
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 • β-酮脂酰- ACP合酶 • β-酮脂酰- ACP还原酶 • β-羟脂酰- ACP脱水酶 • 烯脂酰-ACP还原酶
成延长了2个碳单位的丁酰-S-ACP。
α β
反式2-烯丁酰-S-ACP源自第四步、还原丁酰-S-ACP
反式2-烯丁酰-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：
丙二酰CoA
=
=
胞液中进行
乙酰CoA羧化酶 (acetyl- CoA carboxylase)：
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(biotin carboxyl-carrier protein , BCCP) ：结合生物素辅基 生物素羧化酶(biotin carboxylase, BC)：催化生物素羧化 羧基转移酶(carboxyl transferase, 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。
脂类生物合成
不饱和脂肪酸的形成
脂类的生物合成 （267页）
1、脂酰甘油的生物合成
2、磷脂类的生物合成 3、鞘磷脂和鞘糖脂
三、脂类代谢的调节
（一）激素对脂类代谢的调节
如胰岛素、肾上腺素、生长激素、高血糖素、促肾上腺皮质激素、甲状 腺素、前列腺素等。
共价修饰调控和级联放大机制 （二）脂肪酸代谢的调节控制
（4）脂肪酸生物合成的过程 ⑥第二次还原反应（还原） 巴豆酰-S- ACP + NADPH + H+ 还原酶
丁酰-S- ACP + NADP+
⑦释放：每完成一次循环，脂肪酸延伸两个碳原子，动物细胞中延伸的
程序在到达16个碳原子时即行停止，即最终产物形成软脂酰-ACP，硫酯 酶开始作用，软脂酸释放出来。
（2）丙二酸单酰COA的形成 一分子乙酰COA是合成脂肪酸的引物，其 它乙酰COA均以丙二酸单酰COA的形式参与合 成
（3）脂酰基载体蛋白（ACP） 脂肪酸合成过程中的中间产物以共价键与载 体蛋白结合
二、脂类的合成
（一）脂肪酸的生物合成 1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
（4）脂肪酸生物合成的过程 ①原初反应（启动）
（4）脂肪酸生物合成的过程 ④第一次还原反应（还原） 乙酰乙酰-S- ACP + NADPH + H+ β-酮脂酰ACP还原酶 D-β-羟丁酰-S- ACP + NADP+
⑤脱水反应（脱水）
D-β-羟丁酰-S- ACP 脱水酶 巴豆酰-S- ACP + H2O
二、脂类的合成
（一）脂肪酸的生物合成 1、十六碳饱和脂肪酸（软脂酸）的合成
脂类生物合成
一、脂类的储存
●储存脂肪：动物的体脂分两大类，一类是细胞结构的组成成分称组织脂，
生物化学 第29章 脂肪酸的生物合成
不饱和脂酸的合成
人和动物组织含有的不饱和脂肪酸主要为软油酸 （16：1Δ9）、油酸（18：1Δ9）、亚油酸（18： 2Δ9,12）、亚麻酸（18：3Δ9,12,15）、花生四烯 酸（20：4Δ5,8.,11,14）等。
• 若合成奇数碳脂肪酸，应以丙酰CoA为引 物。 • 若合成支链脂肪酸，应以异丁酰CoA为引 物。
脂酸合成总结：
脂酸合成和脂酸降解的比较
区别点
合成
分解(β-OX）
亚细胞部位
胞液
线粒体
酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酰CoA
乙酰CoA
还原当量
NADPH
FAD、NAD+
HCO3-和柠檬 酸
需要
不需要
能量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
磷酸甘油激酶
甘油 + ATP
α-磷酸甘油 + ADP
3.脂肪的合成
1.合成部位 肝、肠、脂肪组织
2.合成原料
脂肪合成的直接原料是甘油（α-磷酸甘油）和脂肪酸 （脂酰CoA)，它们主要来自糖代谢。
1. 糖酵解途径
+2H
糖
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
2. 有氧氧化
合成
软油酸和油酸可由相应的脂肪酸活化后经去饱和酶 催化脱氢生成。这类酶存在于滑面内质网。
亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸在体内不能合成或合 成不足,但又是机体不可缺少的,所以必需由食物供 给,因此称为必需脂肪酸。p265
2.甘油磷酸的合成
（一）由糖代谢途径产生
第二十九章脂类的生物合成
O
O
缩合酶 CoASH
NADPH NAD P+
O || CH3COCH2C-SACP
β -酮丁酰ACP
OH
||
O
||
β -酮丁酰ACP 还原酶
CH3-CH-CH2-C-S-ACP
β -羟丁酰-ACP β -羟丁酰 ACP脱水酶
Ｏ CH3 CH2CH2C-SACP
丁酰CoA
H2 O β -烯丁酰ACP还原酶
+
酰基载体 蛋白ACP
乙酰ACP 丙二酰ACP
+ 辅酶A
2、缩合反应
乙酰ACP+丙二酰ACP 乙酰乙酰ACP+CO2+ACP
3、第一次还原反应 4、脱水反应
5、第二次还原反应 （形成丁酰ACP） 6、软脂酸的形成
由丁酰ACP形成软脂酸需经过7 轮循环
丙二酸单酰-ACP
O || || || HO-C-CH2C-S-ACP + CH3C~SACP
第29章 脂类 的生物合成
一、储存脂肪
• 储存脂肪： • 动员：脂库中贮存的脂肪经常有一部分
经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出类的合成
一、胞浆中饱和脂肪酸的“从头合 成” 1、乙酰辅酶A的转运
乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转
NADPH的来源
2、丙二酰辅酶A的形成 乙酰辅酶A
（黄素蛋白） 2e
2H2O
2e
RCH2-CH2RCH＝CH-
2Fe
2e
4e
去饱和酶
动：细胞色素b5zh 植：铁硫蛋白
（2）厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在 脂肪酸从头合成的过程中,当生成、 -羟葵酰-ACP 时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、 -稀葵酰ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单 不饱和脂肪酸。
生物化学第章 脂类的生物合成
生物化学第章脂类的生物合成生物合成是生物化学的核心之一，它描述了生物体如何从食物或其他物质中提取能量并用于生命活动。
脂类的合成是生物合成中一个非常重要的过程，脂类不仅在能量存储和利用上起着关键作用，还是生物膜的主要成分之一。
本文将从脂类的结构和功能入手，讨论脂类的生物合成路径及其调节机制。
脂类的结构和功能脂类分为简单脂类、复合脂类和衍生脂类三种，它们的基本结构单元是甘油三酯、磷脂和鞘脂等。
甘油三酯是由甘油和三分子脂肪酸酸酯化而成的紫色液体，它在机体内可以被储存为能量主要来源。
磷脂和鞘脂则由甘油、脂肪酸以及磷酸或胆碱等电离性的物质组成，它们则在细胞膜和神经细胞髓鞘中发挥着重要作用。
脂类的功能非常多样，它们不仅可以储存能量和形成细胞膜，还可以调节细胞信号传递、参与免疫反应和维持正常的生理功能。
脂类的代谢失调和合成异常会导致许多疾病的发生，如高脂血症、心血管疾病、代谢疾病和某些神经系统疾病等。
脂类的生物合成路径脂类的生物合成可以分为两个过程，即酯化过程和磷脂酰化过程。
酯化过程指的是甘油和脂肪酸通过合成酯基键形成甘油三酯，磷脂酰化过程则指的是磷酸和甘油三酯通过合成酯基键形成磷脂或鞘脂。
酯化过程在酯化过程中，脂肪酸被逐渐连接到甘油分子上，形成甘油三酯。
这一过程需要三个不同的酰化反应，包括初级酯化反应、次级酯化反应和三级酯化反应。
在初级酯化反应中，一个脂肪酸被连接到甘油的位点1和2处，形成1-和2-脂肪酸甘油分子；在次级酯化反应中，另一个脂肪酸连接到位点3和1或2的其中一个上，形成二酰甘油分子；在三级酯化反应中，第三个脂肪酸连接到最后一个可用位点上，形成甘油三酯分子。
磷脂酰化过程磷脂酰化过程指的是将磷酸和甘油三酯反应，形成磷脂或鞘脂。
在磷脂合成的过程中，鞘磷酯的合成相对比较简单，它由磷酸、胆碱、脂肪酸和甘油三酯组成。
在鞘磷酯分子的合成过程中，胆碱的存在可以极大地促进反应速度。
相比之下，磷脂的生物合成过程稍微复杂些，它需要通过多个酰化和甲基化反应来完成。
生物化学第29章脂类的生物合成
脂类生物合成的主要途径
脂肪酸合成途径
以乙酰辅酶A为原料，通过一系列的缩合、还原、脱 水等反应，合成不同链长的脂肪酸。
甘油磷脂合成途径
以甘油和脂肪酸为原料，通过磷酸化和酯化反应， 合成甘油磷脂。
含有两个或两个以上双键的脂 肪酸，如亚麻酸（C18:3）和花 生四烯酸（C20:4）。
脂肪酸的生物合成过程
乙酰CoA的羧化
在乙酰CoA羧化酶的催化下，乙酰CoA与CO2反 应生成丙二酸下被还原成β-羟脂 酰CoA，然后脱水生成烯脂酰CoA。
缩合反应
固醇类的结构与功能
01
02
03
胆固醇
是动物细胞膜的重要组成 成分，参与细胞信号传导 和激素合成。
胆汁酸
由胆固醇转化而来，帮助 消化脂肪和吸收脂溶性维 生素。
维生素D
胆固醇经紫外线照射转化 而成，参与钙磷代谢和骨 骼健康。
固醇类的生物合成过程
01
02
03
04
05
乙酰CoA的缩合：两分子 乙酰CoA在硫解酶的作用 下缩合成乙酰乙酰CoA。
动脉粥样硬化是一种由于动脉内壁 脂质沉积过多而导致的疾病。患者 的脂类代谢异常表现为血液中脂质 水平升高，尤其是低密度脂蛋白胆 固醇（LDL-C）水平升高。
脂肪肝
脂肪肝是一种由于肝脏内脂肪堆 积过多而导致的疾病。患者的脂 类代谢异常表现为肝脏内脂肪合 成增加、脂肪分解减少等。
脂类生物合成在医学领域的应用
生物化学第29章脂类的生物合 成
目
CONTENCT
录
第29章脂类的生物合成
（二）其它脂类的生物合成
1、甘油三脂
(1)原料: 3- -P甘油和脂酰-CoA
3- P –甘油
CH2OH NADH+H+ NAD+
--
C=O CH2O-P
3-磷酸脱氢酶
--
CH2OH
HO-CH EMP
CH2O-P
CH2OH ATP
ADP
--
HO-CH
3- p –甘油
CH2OH
甘油激酶
脂肪降解
脂酰-CoA
腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶（有活性）
脂
（无活性）
抑制脂肪 酸合成
代
ATP
cAMP （第二信使）
谢 的
蛋白质激酶 （无活性）
蛋白质激酶 （有活性）
乙酰-CoA 羧化酶
调
节
激素敏感性脂酶 （无活性）
激素敏感性脂酶 （有活性）
甘油三脂
脂肪酸+甘油
大鼠给无脂肪食物，会使脂肪酸合酶的活 性增加。
禁食后，脂肪酸合酶和乙酰CoA羧化酶的 活性都降低。（？）
厌氧细菌中基本不存在多烯不饱和脂肪酸 高等植物体内含量丰富，是由单烯脂肪酸 继续去饱和而产生的。
必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA）
脱饱和酶作用
第一个双键：C9－C10 第二个双键： 植物：第一个双键至甲基端 动物：第一个双键至羧基端 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， 称为必需脂肪酸。
软脂酰-ACP 硫酯酶水解 ACP+软脂酸（棕榈酸）
H2O
释放
=
总反应式 O
第29章脂类的生物合成
CH2OH
R3CO~SCoA CoA-SH
CH2OCOR1 R2CO-O— C CH2O- P CH2OCOR1 磷脂酸 R2CO-O— C TG CH2OCOR3
脂肪合成的两条途径
注意:脂肪中的甘油来源于糖的分解代谢
在脂肪组织合成内源TG 甘油二脂途径
在小肠黏膜中合成外源TG
甘油一脂途径
（三）脂肪酸合成的调节 柠檬酸
+
柠檬酸裂解酶
+
胰岛素
+
乙酰-CoA
乙酰-CoA羧化酶
丙酮酸脱氢酶系 -
丙酮酸
胰高血糖素、肾上腺素
丙二酸单酰-CoA
肉碱脂酰转移酶Ⅰ (CAT-Ⅰ)
脂酰-CoA
β-氧化关闭
三、甘油磷脂的合成
1.合成部位： 全身各组织，肝、肾、肠最活跃 2.原料： 甘油、脂肪酸、磷酸盐、胆碱、乙醇胺 食物或脂肪分解 丝氨酸、食物
外围巯基SH
③ ④ ⑤ ① ⑥
ACP
②
①ACP－脂酰基转移酶 ③β-酮脂酰-ACP合成酶
② ACP－丙二酰转移酶 ④ β-酮脂酰-ACP还原酶
⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶
7 长链脂酰基硫解酶
⑥ 烯脂酰-ACP还原酶
脂酰基载体蛋白ACP（-SH）
O H O H OH CH3 HS CH2 CH2 N C CH2 CH2 N C C C CH2 O P CH2 Ser ACP O H CH3 O
①乙酰CoA-ACP酰基转移酶 ②丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶 ③β-酮脂酰-ACP合成酶(缩合酶) ④β-酮脂酰-ACP还原酶 ⑤β-羟脂酰-ACP脱水酶 ⑥烯脂酰-ACP还原酶
脂肪酸的合成总结
合成起始物：乙酰CoA，与丙二酸单酰CoA（3C单 位）
(生物科技行业类)脂类的生物合成
第29章脂类的生物合成29.1 本章主要内容1）脂肪酸的生物合成2）其他脂类的合成29.2 教学目的和要求：通过本章学习，使学生掌握脂肪酸的从头合成途径和甘油三酯的合成，了解重要脂类物质的合成。
29.3 重点难点1.脂肪酸的从头合成2.甘油三酯的合成29.4 教学方法与手段讲授与交流互动相结合，采用多媒体教学。
29.5 授课内容所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。
A. 从头合成（乙酰CoA）——在胞液中（16碳以下）B. 延长途径——在线粒体或微粒体中高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。
一、饱和脂肪酸的从头合成1.合成部位：细胞质中2.合成的原料：乙酰CoA（主要来自Glc酵解）；NADPH （磷酸戊糖途径）；ATP；HCO3—二、乙酰CoA的转运细胞内的乙酰CoA几乎全部在线粒体中产生，而合成脂肪酸的酶系在胞质中，乙酰CoA必须转运出来。
转运方式：柠檬酸-丙酮酸循环。
三、丙二酸单酰CoA 的生成（限速步骤）脂肪合成时，乙酰CoA 是脂肪酸的起始物质（引物），其余链的延长都以丙二酸单酰CoA 的形式参与合成。
所用的碳来自HCO 3—（比CO 2活泼），形成的羧基是丙二酸单酰CoA 的远端羧基乙酰CoA 羧化酶：（辅酶是生物素）为别构酶，是脂肪酸合成的限速酶，柠檬酸可激活此酶，脂肪酸可抑制此酶。
1.脂酰基载体蛋白（ACP ）脂肪酸合成酶系有7种蛋白质，其中6种是酶，1种是脂酰基载体蛋白（ACP ），它们组成了脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成过程中的中间产物，以共价键与ACP 辅基上的-SH 基相连，ACP 辅基就象一个摇臂，携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位置上。
2.脂肪酸的生物合成步骤 第一阶段：缩合 第二阶段：还原 第三阶段：释放1）原初反应：乙酰基连到β-酮脂酰ACP 合成酶上2）丙二酸酰基转移反应：生成丙二酸单酰-S-ACP乙酰CoA + ACP-SH ACP-酰基转移酶乙酰-S-ACP + CoA-SHβ-酮脂酰ACP 合成酶乙酰-S-ACP乙酰-S-合成酶 + ACP-SH丙二酸单酰CoA + ACP-SH丙二酸单酰-S-ACP + CoA-SHACP 丙二酸单酰转移酶此时一个丙二酸单酰基与ACP 相连,另一个脂酰基(乙酰基)与β-酮脂酰-ACP 合成酶相连。
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第二十九章脂类的生物合成
第一节脂肪酸的生物合成
一、乙酰辅酶A的转运
二、乙酰辅酶A羧化酶催化的反应
乙酰辅酶A羧化酶催化反应的机制
三、脂肪酸可以与辅酶A或ACP连接
四、软脂酸合成的途径
五、NADPH的来源
六、不同生物脂肪酸合成酶的结构
动物细胞脂肪酸合成酶的结构
七、脂肪酸链在线粒体中的延长
在大肠杆菌中，特定的脱水酶将双键引入延长中的脂肪酸链。
在真核细胞中，将双键引入脂肪酸链的机制。
花生四烯酸合成的机制
九、脂肪酸合成和分解的调控
激素对脂肪酸合成和获取三酰甘油的调控
第二节其他脂类的生物合成
一、三酰甘油的合成
二、真核细胞中磷脂的合成
真核细胞中磷脂的合成（综合1）
真核细胞中磷脂的合成（综合2）
哺乳动物磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇氨的相互转化
真核细胞中CDP–二酰甘油是合成磷脂酰肌醇，磷脂酰甘油，心磷脂的前体。
三、动物细胞中缩醛磷脂的合成
血小板活化因子：1-烷基-2-乙酰甘油磷酸胆碱的合成
四、鞘脂的生物合成由3-酮鞘氨醇合成酶催化的反应开始
动物细胞中糖基神经酰胺，神经节苷脂和鞘磷脂的由神经酰胺合成。
五、花生四烯酸是合成前列腺素，血拴烷和白三烯的前体
前列腺素内过氧化物合成酶催化PGH2的合成
阿斯匹林使环加氧酶失活
六、胆固醇的合成
甲羟戊酸的合成
HMG-CoA还原酶的活力受合成速度、降解速度及磷酸化和脱磷酸调控。
甲羟戊酸合成的机制
甲羟戊酸到鲨烯的转化
由鲨烯转化为胆固醇
胆固醇的合成是一个高度耗能的过程，合成一个胆固醇需18个乙酰辅酶A，36个A TP，16个NADPH。
能源物质过剩时，胆固醇的合成速度加快，午夜时，合成速度较快，膳食固醇类，特别是植物固醇可抑制胆固醇的合成。
载脂蛋白在肝细胞内质网合成，在内质网组装成脂蛋白颗粒，在高尔基体加工，包装成分泌小泡，分泌到肝细胞外。
脂蛋白颗粒的胞吞和降解
LDL受体的结构
动脉斑的照片
胆酸和胆酸盐的合成
降低血清胆固醇的药物
7α-脱氢酶的混合氧化酶活性。