脂类的生物合成
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生物化学第25章 脂类的生物合成
脂酰甘油是由二个前体物质合成的，它们是脂 酰CoA和甘油-3-磷酸。脂酰CoA来自于脂肪酸 的活化。甘油-3-磷酸则来自于糖酵解中的磷酸 二羟丙酮或甘油的磷酸化。
NADH NAD+
P O CH2 C CH2OH O
甘油-3-磷酸脱氢酶 ADP 甘油激酶
H P O CH2 C CH2OH OH
ATP
HO-CH2-CH-CH2OH
H P O CH2 C CH2OH OH
OH
脂酰甘油的生物合成
三酰甘油的合成
酰基转移酶
酰基转移酶
磷脂酸磷脂酶
酰基转移酶
Questions
• 业已提出，丙二酸单酰CoA可能是向大 脑发送减少胃口效应的一种信号。当喂 给老鼠一种浅蓝菌素（cerulenin）的衍生 物（称为C75）时，它们的胃口受到抑制， 并且迅速失重。已知浅蓝菌素及其衍生 物是脂肪酸合酶的有效抑制剂。为什么 C75可作为一种潜在的减肥药物?
-氨基以共价键相连形成生物胞素（biocytin）。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
转羧酶
3 1
生物素羧化酶
2
BCCP-生物素
乙酰CoA的羧化
• 乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACC） （EC 6.4.1.2）是催化脂肪酸合成代谢第一步反应的限速 酶，在ATP供能、Mg2+存在下，以HCO3-为羧基供体，将 乙酰辅酶A羧化生成丙二酰单酰辅酶A，是生物素依赖性 酶。 • 在人类和其它哺乳动物中该酶属于组织特异性酶，存在两 种基因形式ACC1和ACC2，ACC因具有阻断治疗肥胖症、 糖尿病和其它代谢病的活性位点受到广泛关注。 • 在禾本科植物中ACC被发现是几类化学除草剂作用于植物 的靶蛋白，因此对植物ACC的研究大多数集中在除草剂筛 选和作用机理研究方面。 • 此外，ACC基因在逐渐兴起的转基因油料作物和生物柴油 的研究中也处于重要地位，但由于ACC分布和基因组织形 式的复杂性，目前这方面的研究仍处于瓶颈阶段。
NADH NAD+
P O CH2 C CH2OH O
甘油-3-磷酸脱氢酶 ADP 甘油激酶
H P O CH2 C CH2OH OH
ATP
HO-CH2-CH-CH2OH
H P O CH2 C CH2OH OH
OH
脂酰甘油的生物合成
三酰甘油的合成
酰基转移酶
酰基转移酶
磷脂酸磷脂酶
酰基转移酶
Questions
• 业已提出，丙二酸单酰CoA可能是向大 脑发送减少胃口效应的一种信号。当喂 给老鼠一种浅蓝菌素（cerulenin）的衍生 物（称为C75）时，它们的胃口受到抑制， 并且迅速失重。已知浅蓝菌素及其衍生 物是脂肪酸合酶的有效抑制剂。为什么 C75可作为一种潜在的减肥药物?
-氨基以共价键相连形成生物胞素（biocytin）。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
转羧酶
3 1
生物素羧化酶
2
BCCP-生物素
乙酰CoA的羧化
• 乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACC） （EC 6.4.1.2）是催化脂肪酸合成代谢第一步反应的限速 酶，在ATP供能、Mg2+存在下，以HCO3-为羧基供体，将 乙酰辅酶A羧化生成丙二酰单酰辅酶A，是生物素依赖性 酶。 • 在人类和其它哺乳动物中该酶属于组织特异性酶，存在两 种基因形式ACC1和ACC2，ACC因具有阻断治疗肥胖症、 糖尿病和其它代谢病的活性位点受到广泛关注。 • 在禾本科植物中ACC被发现是几类化学除草剂作用于植物 的靶蛋白，因此对植物ACC的研究大多数集中在除草剂筛 选和作用机理研究方面。 • 此外，ACC基因在逐渐兴起的转基因油料作物和生物柴油 的研究中也处于重要地位，但由于ACC分布和基因组织形 式的复杂性，目前这方面的研究仍处于瓶颈阶段。
脂类代谢的合成与分解
1分子软脂酸彻底氧化共生成: (1.5×7)+(2.5×7)+(10×8)=108分子ATP
减去脂肪酸活化时消耗 ATP 的 2 个高能磷酸键 净生成 106 分子ATP。
45
.
β- 氧化小结
1. 脂肪酸的β-氧化主要在线粒体中进行。 2. 脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗2分子ATP。（活化在线
磷酸甘油的生物合成 脂肪酸的生物合成 脂肪的生物合成
14
.
一、磷酸甘油的生物合成
15
.
二、脂肪酸的生物合成
饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸碳链延长 去饱和生成不饱和脂肪酸
16
.
（一）饱和脂肪酸的从头合成
脂肪酸合成的原料：乙酰CoA（主要来自线粒体内的丙 酮酸氧化脱羧、脂肪酸β-氧化和氨基酸氧化等反应）；
粒体外） 3. 除脂酰CoA合成酶外，其余所有酶都属于线粒体酶（即β-氧化
的酶系存在于线粒体）。 4. β-氧化起始于脂酰CoA，包括氧化（脱氢）、水化、氧化（脱
氢）、硫解等重要步骤。 5. 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙
酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。
46
.
生物素在羧化反应中起固定CO2 （以HCO3-形式） 和转移羧基的作用。
20
.
3. 脂肪酸合成循环
脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反 应过程。每经过一次循环反应（缩合、还原、 脱水、再还原），延长两个碳原子。合成反应 由脂肪酸合成酶系催化。
21
.
• 在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子酰基载体蛋 白（acyl carrier protein, ACP）和6种酶单体所构成的多酶 复合体。
减去脂肪酸活化时消耗 ATP 的 2 个高能磷酸键 净生成 106 分子ATP。
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β- 氧化小结
1. 脂肪酸的β-氧化主要在线粒体中进行。 2. 脂肪酸仅需一次活化，其代价是消耗2分子ATP。（活化在线
磷酸甘油的生物合成 脂肪酸的生物合成 脂肪的生物合成
14
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一、磷酸甘油的生物合成
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二、脂肪酸的生物合成
饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸碳链延长 去饱和生成不饱和脂肪酸
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（一）饱和脂肪酸的从头合成
脂肪酸合成的原料：乙酰CoA（主要来自线粒体内的丙 酮酸氧化脱羧、脂肪酸β-氧化和氨基酸氧化等反应）；
粒体外） 3. 除脂酰CoA合成酶外，其余所有酶都属于线粒体酶（即β-氧化
的酶系存在于线粒体）。 4. β-氧化起始于脂酰CoA，包括氧化（脱氢）、水化、氧化（脱
氢）、硫解等重要步骤。 5. 每循环一次，生成一分子FADH2，一分子NADH，一分子乙
酰CoA和一分子减少两个碳原子的脂酰CoA。
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生物素在羧化反应中起固定CO2 （以HCO3-形式） 和转移羧基的作用。
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3. 脂肪酸合成循环
脂肪酸合成时碳链的缩合延长过程是一循环反 应过程。每经过一次循环反应（缩合、还原、 脱水、再还原），延长两个碳原子。合成反应 由脂肪酸合成酶系催化。
21
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• 在低等生物中，脂肪酸合成酶系是一种由1分子酰基载体蛋 白（acyl carrier protein, ACP）和6种酶单体所构成的多酶 复合体。
【生物化学】脂类的生物合成
多烯不饱和脂肪酸在厌氧细菌中基本不存在， 但在高等动植物体内含量丰富，他们是由单烯脂 肪酸继续去饱和而产生的。
由单烯脂肪酸（△9）去饱和产生的
C16:0
软脂酸 +C2延长
பைடு நூலகம்
去饱和 -2H
△9-C16:1
C18:0
硬脂酸
棕榈油酸
去饱和 -2H
+C2延长
神经酸 二十四碳烯-15-酸
△15-C24:1
+C2延长
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
乙酰-CoA羧化酶（别构酶）
生物素羧化酶 羧基转移酶（转羧酶） 生物素羧基载体蛋白（BCCP）
原核生物乙酰-CoA羧化酶：上述三种蛋 白质组成复合体。
真核生物乙酰-CoA羧化酶：由两个相 同亚基组成，上述三种蛋白质位于同一 条多肽链上。
作用机制
生物素羧化酶
生物素-酶
Lys-e氨基
CO2-生物素-酶
3. 脂肪酸合酶系统
组成：
脂酰基载体蛋白（ACP-SH） 1) 乙酰-CoA：ACP转酰酶 2) 丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶 3) β-酮酰-ACP合酶 4) β-酮酰-ACP还原酶 5) β-羟酰-ACP脱水酶 6) 烯脂酰-ACP还原酶 7) 软脂酰-ACP硫酯酶
4. 饱和脂肪酸的从头合成与β-氧化的比较
区别要点
从头合成
β-氧化
细胞内进行部位 酰基载体 转运机制 二碳单位参与或断裂形式 电子供体或受体 -羟酰基中间物的立体构型不同 对HCO3-和柠檬酸的需求 所需酶 能量需求或放出 消耗
细胞质 ACP-SH 三羧酸转运机制
丙二酸单酰ACP
NADPH+H+ D型 需要 7种 7ATP及14NADPH+H+
由单烯脂肪酸（△9）去饱和产生的
C16:0
软脂酸 +C2延长
பைடு நூலகம்
去饱和 -2H
△9-C16:1
C18:0
硬脂酸
棕榈油酸
去饱和 -2H
+C2延长
神经酸 二十四碳烯-15-酸
△15-C24:1
+C2延长
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
乙酰-CoA羧化酶（别构酶）
生物素羧化酶 羧基转移酶（转羧酶） 生物素羧基载体蛋白（BCCP）
原核生物乙酰-CoA羧化酶：上述三种蛋 白质组成复合体。
真核生物乙酰-CoA羧化酶：由两个相 同亚基组成，上述三种蛋白质位于同一 条多肽链上。
作用机制
生物素羧化酶
生物素-酶
Lys-e氨基
CO2-生物素-酶
3. 脂肪酸合酶系统
组成：
脂酰基载体蛋白（ACP-SH） 1) 乙酰-CoA：ACP转酰酶 2) 丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶 3) β-酮酰-ACP合酶 4) β-酮酰-ACP还原酶 5) β-羟酰-ACP脱水酶 6) 烯脂酰-ACP还原酶 7) 软脂酰-ACP硫酯酶
4. 饱和脂肪酸的从头合成与β-氧化的比较
区别要点
从头合成
β-氧化
细胞内进行部位 酰基载体 转运机制 二碳单位参与或断裂形式 电子供体或受体 -羟酰基中间物的立体构型不同 对HCO3-和柠檬酸的需求 所需酶 能量需求或放出 消耗
细胞质 ACP-SH 三羧酸转运机制
丙二酸单酰ACP
NADPH+H+ D型 需要 7种 7ATP及14NADPH+H+
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，
第二十九章脂类的生物合成
乙酰ACP
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。
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
脂类是生物体的重要组成成分，参与细胞膜的构建、能量储存、 信号传导等多种生理功能。脂类生物合成对于维持生物体的正常 生理功能和代谢活动具有重要意义。
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
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
脂类的生物合成-2011
顺式
10 碳水平
反式
2，多烯脂酸的合成
人和其他动物含有△4， △5， △6， △9去饱和酶， 可以通过去饱和及碳链延长交替反应合成棕榈油酸和 油酸 人和其他动物不能在C10至末端甲基之间的碳原子上引 入双键，如C12，C15等 人类不能自身合成亚油酸和α -亚麻酸，必须从食物中 获得 其他多不饱和脂肪酸都是由以上4种不饱和脂肪酸衍生 而来，通过碳链延长和去饱和交替反应来完成。
生物素羧基载体蛋白结合的生物素臂长而有弹性， 可将被激活的CO2从生物素羧化酶的活性位点转移 到转羧基酶的活性位点。
3、脂肪酸合酶复合体
•大肠杆菌和一些植物中：包括六种酶和一种酰 基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP)
•酵母：7个活性部位分布于两条多肽链上
•脊椎动物：一条多肽链含有7个酶活性部位和 1个水解活性部位（棕榈酰-ACP硫解酶），两 条多肽链形成二聚体
丙二酸单酰-CoA-ACP转移酶（malonyl-CoA-ACP transferase, MT） β-酮脂酰ACP还原酶（β-ketoacyl-ACP reductase, KR） β-羟脂酰ACP脱水酶（β- hydroxyacyl-ACP dehydrase, HD） 烯脂酰ACP还原酶（enoyl-ACP reductase, ER）
甘油磷酸转酰酶
甘油磷酸转酰酶
二酰甘油酰基转移酶
磷脂酰胆碱的生物合成
1.节约利用途径（二酰甘油途径）
动物细胞合成卵磷脂的主要途径
NH2
转胞苷酶
（胞苷二磷酸胆碱）
CDP-胆碱 + 二酰甘油
磷酸胆碱转移酶
卵磷脂 + CMP
2.从头合成途径：
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）
脂肪酸的生物合成
氨基直接甲基化（加上三个甲基）。甲基的供体 是S－腺苷甲硫氨酸。全部合成共经三个步骤，全 过程如下：
（2）节约利用途径
节约利用途径是动物细胞中的主要合成卵磷脂的途径。 由胆碱开始，胆碱直接来源于食物或由磷脂酰胆碱酶促 降解产生。这一途径与形成磷脂酰乙醇胺的途径类似。
3.磷脂酰丝氨酸的合成
磷脂酰丝氨酸是由丝氨酸与磷脂酰乙醇胺的醇基酶促交换而成
饱和脂肪酸碳链的延长途径
1.碳链的延长主要在线粒体中完成，部分存在于 哺乳动物的内质网膜 2.与-氧化相似的逆向过程 3.所有的代谢中间物是CoA的衍生物，直接以乙酰 CoA为二碳片段的供体，NADPH是氢的供体 4.碳链的延长从脂肪酸的羧基端开始进行
7.不饱和脂肪酸的合成
1.不饱和脂肪酸的生物合成是经饱和脂肪 酸去饱和作用开成；去饱和作用在微粒体 中进行 2.真核生物去饱和作用需要在有氧条件及 NADPH的参与
肌醇三磷酸
二脂酰甘油
5. 胆固醇的代谢
(1) 胆固醇的功能： 胆固醇(cholesterol)是类固醇家族中最突出的成
员，它是真核生物膜的一个重要组成分，此外，它 又是类固醇的重要的另外两类：类固醇激素 (steroid hormones)和胆汁酸(bile acids)的前体。
(2) 胆固醇可从膳食获得，也可在体内合成。
6 血浆脂蛋白
一.脂蛋白的结构与分类
三酰甘油、磷脂及胆固醇较不易溶于水溶液。它们 作为血液中脂蛋白的组成成分在血液中被转运环行 于体内。这些球状的、微团 (胶束)样的颗粒是由三 酰甘油和胆固醇酯的疏水核心及包裹在外围的蛋白 质、磷脂和胆固醇所构成。脂蛋白的蛋白质部分称 为载脂蛋白(或脱辅基蛋白，apoproteins)，在不同 人的脂蛋白中已发现至少有10种不同的脱辅基蛋白。 它们的功能是帮助疏水性的脂质溶解并起着细胞靶 标的作用。根据其物理和功能性质可将脂蛋白分为5 类(P292)
（2）节约利用途径
节约利用途径是动物细胞中的主要合成卵磷脂的途径。 由胆碱开始，胆碱直接来源于食物或由磷脂酰胆碱酶促 降解产生。这一途径与形成磷脂酰乙醇胺的途径类似。
3.磷脂酰丝氨酸的合成
磷脂酰丝氨酸是由丝氨酸与磷脂酰乙醇胺的醇基酶促交换而成
饱和脂肪酸碳链的延长途径
1.碳链的延长主要在线粒体中完成，部分存在于 哺乳动物的内质网膜 2.与-氧化相似的逆向过程 3.所有的代谢中间物是CoA的衍生物，直接以乙酰 CoA为二碳片段的供体，NADPH是氢的供体 4.碳链的延长从脂肪酸的羧基端开始进行
7.不饱和脂肪酸的合成
1.不饱和脂肪酸的生物合成是经饱和脂肪 酸去饱和作用开成；去饱和作用在微粒体 中进行 2.真核生物去饱和作用需要在有氧条件及 NADPH的参与
肌醇三磷酸
二脂酰甘油
5. 胆固醇的代谢
(1) 胆固醇的功能： 胆固醇(cholesterol)是类固醇家族中最突出的成
员，它是真核生物膜的一个重要组成分，此外，它 又是类固醇的重要的另外两类：类固醇激素 (steroid hormones)和胆汁酸(bile acids)的前体。
(2) 胆固醇可从膳食获得，也可在体内合成。
6 血浆脂蛋白
一.脂蛋白的结构与分类
三酰甘油、磷脂及胆固醇较不易溶于水溶液。它们 作为血液中脂蛋白的组成成分在血液中被转运环行 于体内。这些球状的、微团 (胶束)样的颗粒是由三 酰甘油和胆固醇酯的疏水核心及包裹在外围的蛋白 质、磷脂和胆固醇所构成。脂蛋白的蛋白质部分称 为载脂蛋白(或脱辅基蛋白，apoproteins)，在不同 人的脂蛋白中已发现至少有10种不同的脱辅基蛋白。 它们的功能是帮助疏水性的脂质溶解并起着细胞靶 标的作用。根据其物理和功能性质可将脂蛋白分为5 类(P292)
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
生物化学第29章脂类的生物合成
50nm
脂肪酸合成Ⅰ
KSase: β-酮酰ACP合酶
ACP： 酰基载体蛋成到
脂 16 碳 脂 肪 酸 即 肪 棕 榈 酸 （ 软 脂
酸）为止。
酸 合 成
Ⅲ
脂肪酸合成碳链延伸的方向
KSase
ACP
脂肪酸合酶
脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）是 含有多种酶活性的复合体，它可以催化从丙二酰 CoA到脂肪酸的全部反应。脂肪酸合酶一般是由 酰基载体蛋白（acyl carrier protein，ACP）及6 种酶活性组成，脂肪酸合成期间就是通过其羧基 固定在酰基载体蛋白的辅基上。这个辅基是CoA 的一部分，即磷酸泛酰巯基乙胺。
α－亚麻酸合成）
多不饱和脂肪酸中 双键的排列
大多数多不饱和脂肪酸中的双键是非共轭的， 少数属于共轭系统，如乌桕酸（10:2Δ 2t,4C）和 α -桐油酸（18:3Δ 9C,11t,13t）。含有共轭双键的脂 肪酸很容易发生聚合作用。
乙酰CoA羧化酶的 共价修饰调节
乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。
1.5 19.0 18.0 8.0 1.0
0 0 17.5 10.0 25.0
人髓磷脂
0.5 10.0 20.0 8.0 1.0
0 0 8.5 26.0 26.0
牛心 线粒体
0 39.0 27.0 0.5 7.0
0 22.5
0 0 3.0
大肠杆菌 细胞膜
0 0 65.0 0 0 18.0 12.0 0 0 0
戊
酸
HMG-CoA还原酶
的
合
成
Ⅱ
甲羟戊酸
HMG-CoA的去向
HMG-CoA
HMG-CoA 裂解酶
脂肪酸合成Ⅰ
KSase: β-酮酰ACP合酶
ACP： 酰基载体蛋成到
脂 16 碳 脂 肪 酸 即 肪 棕 榈 酸 （ 软 脂
酸）为止。
酸 合 成
Ⅲ
脂肪酸合成碳链延伸的方向
KSase
ACP
脂肪酸合酶
脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）是 含有多种酶活性的复合体，它可以催化从丙二酰 CoA到脂肪酸的全部反应。脂肪酸合酶一般是由 酰基载体蛋白（acyl carrier protein，ACP）及6 种酶活性组成，脂肪酸合成期间就是通过其羧基 固定在酰基载体蛋白的辅基上。这个辅基是CoA 的一部分，即磷酸泛酰巯基乙胺。
α－亚麻酸合成）
多不饱和脂肪酸中 双键的排列
大多数多不饱和脂肪酸中的双键是非共轭的， 少数属于共轭系统，如乌桕酸（10:2Δ 2t,4C）和 α -桐油酸（18:3Δ 9C,11t,13t）。含有共轭双键的脂 肪酸很容易发生聚合作用。
乙酰CoA羧化酶的 共价修饰调节
乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶。
1.5 19.0 18.0 8.0 1.0
0 0 17.5 10.0 25.0
人髓磷脂
0.5 10.0 20.0 8.0 1.0
0 0 8.5 26.0 26.0
牛心 线粒体
0 39.0 27.0 0.5 7.0
0 22.5
0 0 3.0
大肠杆菌 细胞膜
0 0 65.0 0 0 18.0 12.0 0 0 0
戊
酸
HMG-CoA还原酶
的
合
成
Ⅱ
甲羟戊酸
HMG-CoA的去向
HMG-CoA
HMG-CoA 裂解酶
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HSL: 激素敏感脂肪酶
甘油
甘油的来源
1、 来自EMP途径
CH2OH C=O CH2O-P HO-CH CH2OH 3磷酸甘油脱氢酶
CH2OH HO-CH CH2O-P
Pi
-
2、来自脂肪的水解
-
-
CH2OH
磷酸酶
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：乙酰CoA和丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA） 还原力：NADPH
乙酰CoA：ACP转移酶
AT
软脂酸的生物合成
⑦释放
动物细胞：终产物是软脂酰-ACP
H2O 软脂酰-ACP硫酯酶
（棕榈酸前体） 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
O
O =
CH3-C～S-合酶+ HOOC-CH2-C～SACP O O = =
1、乙酰CoA的转运
脂肪酸β氧化 乙酰CoA的来源 氨基酸代谢 丙酮酸
线粒体
丙酮酸脱氢酶系
线粒体
三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统
2、丙二酸单酰CoA的形成
O
乙酰CoA羧化酶
CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP =
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
=
大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶）
途径一：
磷脂酰甘油 肌醇
心磷脂 磷脂酰肌醇
途径二：
胆碱激酶 位于细胞质
胞苷转移酶
限速酶 胞质中无活性 进入内质网激活
磷脂酰胆碱
磷脂酰乙醇胺的合成途径类似
酵母、肝脏、细菌中的支路
S-腺苷甲硫氨酸提供甲基
磷脂酰胆碱
磷脂酰乙醇胺
（五）胆固醇的合成
1、Step1：甲羟戊酸的形成
HMG-CoA 还原酶
需要
D型 耗能及NADPH
不需要
L型 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 在动物体内，软脂酸是合成16C以上更长碳链脂肪酸
的前体，需活化成脂酰CoA
软脂酸+CoASH+ATP 软脂酰-SCoA +AMP+PPi
线粒体内 β-氧化的逆转 NADPH代替FAD成为第 二步加氢的氢供体
2H+ +O2
脂酰CoA去饱和酶
混合功能氧化酶
（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
仅在植物中发生
亚油酸
亚麻酸
二十碳三烯酸
花生四烯酸
• 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∽。
磷脂酰甘油磷酸
磷脂酰丝氨酸，PS
磷脂酰甘油磷酸磷酸酶
磷脂酰丝氨酸脱羧酶
磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺
2、甘油磷脂在真核生物中的合成
比原核生物更为复杂。由甘油-3-磷酸形成磷脂 酸的反应与大肠杆菌相似，最后由磷脂酸形成 二脂酰甘油或CDP-二脂酰甘油。 通过两条不同途径分别由CDP-二脂酰甘油形成心 磷脂（二磷脂酰甘油）和磷脂酰肌醇以及由二 脂酰甘油形成磷脂酰胆碱(卵磷脂)和磷脂酰乙 醇胺(脑磷脂)
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（更活跃）
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、还原、脱水、再还原）
2、不饱和脂肪酸的合成
（1）单不饱和脂肪酸的合成
CH3-CH-CH2-C～SACP
再还原反应
-
CH3 H β-烯脂酰-ACP还原酶 + +NADPH+H C==C O H C ～SACP CH3-CH2-CH-C～SACP +NADP+ O
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
-
=
C==C
羧化反应中消耗的ATP
还原力NADPH
=
部分由磷酸戊糖途径提供
部分由EMP中NADH间接转化
线粒体基质
三羧酸载体
胞液 ATP,CoASH
柠檬酸
柠檬酸
柠檬酸裂解酶
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢
草酰乙酸
丙 酮 酸 羧 化 酶
H2O
ATP CO2
线 乙酰CoA 粒 草酰乙酸 NADH+H+ 体 内 膜 NAD+
=
二酰甘油
二酰甘油脂酰转移酶
R2-C-O-CH
（四）磷脂类的合成
甘油磷脂的生 物合成 甘 油 磷 脂 三 脂 酰 甘 油
1、甘油磷脂在大肠杆菌中的合成
磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺 二磷脂酰甘油 •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
磷脂酰甘油磷酸合酶 磷脂酰丝氨酸合酶
合酶
合酶
第二节
脂类的生物合成
Southern elephant seal, Mirounga leonina. (Gerald Lacz/Peter Arnold, Inc.)
一、甘油代谢
甘油三酯
HSL 脂肪酸
甘油二酯
脂肪酶 脂肪酸
甘油单酯
脂 肪 酶
脂肪酸
贮存脂肪的动员:脂肪仓库中贮存的脂肪 释出游离脂肪酸，并转移到肝脏的过程 称为动员。
SH
ACP
ACP：转移脂酰基
与脂酰基形成硫酯键
磷酯键相连
⑵反应历程
①启动/进位
①
乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT) 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰 酶(MT)
乙酰CoA：ACP转移酶
β-酮脂酰- ACP合酶(KS)
β-酮脂酰- ACP还原酶(KR) β-羟脂酰- ACP脱水酶(HD) 烯脂酰-ACP还原酶(ER)
⑴组成
磷酸泛酰巯基乙胺 ☆ 酰基载体蛋白（ACP-SH） • 乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT) • 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰酶(MT) • β-酮脂酰- ACP合酶(KS) • β-酮脂酰- ACP还原酶(KR) • β-羟脂酰- ACP脱水酶(HD) • 烯脂酰-ACP还原酶(ER) • 软脂酰-ACP硫脂酶（只存在动物中）
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
胆固醇的转化
转化为胆酸及其衍生物 转化为类固醇激素 转化为VD
7-脱氢胆固醇 麦角固醇
脂酰-CoA
脂酰-CoA合成酶 RCH2CH2CH2COOH RCH2CH2CH2CO～SCoA
CoASH+ATP AMP+PPi
合成过程 ①合成磷脂酸
CH2OH HO-CH CH2O-P
O R1-C～SCOA =
O CH2O-C-R1 CH2O-P
O
=
-
O O CH2O-C-R1 R2-C-OCH
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） 位于光面内质网
NADH+H+ FAD 2H2O 2Fe2+ 2Fe3+ 去饱和酶 2Fe2+
饱和脂酰CoA 不饱和脂酰CoA
NAD+
NADHCytb5 Cytb5 还原酶 2Fe3+ FADH2
4、不同生物的脂肪酸合成酶
5、饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较
区别要点
细胞内发生场所
酰基载体 电子供体或受体
从头合成
胞液
ACP-SH NADP
β-氧化
线粒体
CoA-SH FAD、NAD
转运体系
二碳单位参与/断裂形式
三羧酸系统
丙二酸单酰ACP
肉碱转运
乙酰COA
对HCO3-和柠檬酸的需求
-羟酰基中间物立体构型 能量
5’焦磷酸 甲羟戊酸 脱羧酶
异戊酰焦磷酸
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
二甲烯丙基焦磷酸 异戊酰焦磷酸
法尼酰转移酶 龙牛儿焦磷酸
10C
法尼酰转移酶
异戊酰焦磷酸 法尼焦磷酸，15C
鲨烯合酶
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
β-酮脂酰-ACP合酶
还原反应
O O = OH =
CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
CH3-C-CH2-C～SACP O =
+NADPH+ + H +
β-酮脂酰-ACP还原酶
CH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+
D-β-羟丁酰-ACP
脱水反应
OH
3 2
O
β-羟脂酰-ACP脱水酶 CH3 H
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 P –甘油
CH2OH C=O CH2O-P
CH2OH HO-CH CH2OH
甘油
甘油的来源
1、 来自EMP途径
CH2OH C=O CH2O-P HO-CH CH2OH 3磷酸甘油脱氢酶
CH2OH HO-CH CH2O-P
Pi
-
2、来自脂肪的水解
-
-
CH2OH
磷酸酶
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：乙酰CoA和丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA） 还原力：NADPH
乙酰CoA：ACP转移酶
AT
软脂酸的生物合成
⑦释放
动物细胞：终产物是软脂酰-ACP
H2O 软脂酰-ACP硫酯酶
（棕榈酸前体） 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
O
O =
CH3-C～S-合酶+ HOOC-CH2-C～SACP O O = =
1、乙酰CoA的转运
脂肪酸β氧化 乙酰CoA的来源 氨基酸代谢 丙酮酸
线粒体
丙酮酸脱氢酶系
线粒体
三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统
2、丙二酸单酰CoA的形成
O
乙酰CoA羧化酶
CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP =
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
=
大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶）
途径一：
磷脂酰甘油 肌醇
心磷脂 磷脂酰肌醇
途径二：
胆碱激酶 位于细胞质
胞苷转移酶
限速酶 胞质中无活性 进入内质网激活
磷脂酰胆碱
磷脂酰乙醇胺的合成途径类似
酵母、肝脏、细菌中的支路
S-腺苷甲硫氨酸提供甲基
磷脂酰胆碱
磷脂酰乙醇胺
（五）胆固醇的合成
1、Step1：甲羟戊酸的形成
HMG-CoA 还原酶
需要
D型 耗能及NADPH
不需要
L型 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 在动物体内，软脂酸是合成16C以上更长碳链脂肪酸
的前体，需活化成脂酰CoA
软脂酸+CoASH+ATP 软脂酰-SCoA +AMP+PPi
线粒体内 β-氧化的逆转 NADPH代替FAD成为第 二步加氢的氢供体
2H+ +O2
脂酰CoA去饱和酶
混合功能氧化酶
（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
仅在植物中发生
亚油酸
亚麻酸
二十碳三烯酸
花生四烯酸
• 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∽。
磷脂酰甘油磷酸
磷脂酰丝氨酸，PS
磷脂酰甘油磷酸磷酸酶
磷脂酰丝氨酸脱羧酶
磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺
2、甘油磷脂在真核生物中的合成
比原核生物更为复杂。由甘油-3-磷酸形成磷脂 酸的反应与大肠杆菌相似，最后由磷脂酸形成 二脂酰甘油或CDP-二脂酰甘油。 通过两条不同途径分别由CDP-二脂酰甘油形成心 磷脂（二磷脂酰甘油）和磷脂酰肌醇以及由二 脂酰甘油形成磷脂酰胆碱(卵磷脂)和磷脂酰乙 醇胺(脑磷脂)
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（更活跃）
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、还原、脱水、再还原）
2、不饱和脂肪酸的合成
（1）单不饱和脂肪酸的合成
CH3-CH-CH2-C～SACP
再还原反应
-
CH3 H β-烯脂酰-ACP还原酶 + +NADPH+H C==C O H C ～SACP CH3-CH2-CH-C～SACP +NADP+ O
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
-
=
C==C
羧化反应中消耗的ATP
还原力NADPH
=
部分由磷酸戊糖途径提供
部分由EMP中NADH间接转化
线粒体基质
三羧酸载体
胞液 ATP,CoASH
柠檬酸
柠檬酸
柠檬酸裂解酶
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢
草酰乙酸
丙 酮 酸 羧 化 酶
H2O
ATP CO2
线 乙酰CoA 粒 草酰乙酸 NADH+H+ 体 内 膜 NAD+
=
二酰甘油
二酰甘油脂酰转移酶
R2-C-O-CH
（四）磷脂类的合成
甘油磷脂的生 物合成 甘 油 磷 脂 三 脂 酰 甘 油
1、甘油磷脂在大肠杆菌中的合成
磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺 二磷脂酰甘油 •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
磷脂酰甘油磷酸合酶 磷脂酰丝氨酸合酶
合酶
合酶
第二节
脂类的生物合成
Southern elephant seal, Mirounga leonina. (Gerald Lacz/Peter Arnold, Inc.)
一、甘油代谢
甘油三酯
HSL 脂肪酸
甘油二酯
脂肪酶 脂肪酸
甘油单酯
脂 肪 酶
脂肪酸
贮存脂肪的动员:脂肪仓库中贮存的脂肪 释出游离脂肪酸，并转移到肝脏的过程 称为动员。
SH
ACP
ACP：转移脂酰基
与脂酰基形成硫酯键
磷酯键相连
⑵反应历程
①启动/进位
①
乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT) 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰 酶(MT)
乙酰CoA：ACP转移酶
β-酮脂酰- ACP合酶(KS)
β-酮脂酰- ACP还原酶(KR) β-羟脂酰- ACP脱水酶(HD) 烯脂酰-ACP还原酶(ER)
⑴组成
磷酸泛酰巯基乙胺 ☆ 酰基载体蛋白（ACP-SH） • 乙酰CoA-ACP酰基转移酶（AT) • 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转酰酶(MT) • β-酮脂酰- ACP合酶(KS) • β-酮脂酰- ACP还原酶(KR) • β-羟脂酰- ACP脱水酶(HD) • 烯脂酰-ACP还原酶(ER) • 软脂酰-ACP硫脂酶（只存在动物中）
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
胆固醇的转化
转化为胆酸及其衍生物 转化为类固醇激素 转化为VD
7-脱氢胆固醇 麦角固醇
脂酰-CoA
脂酰-CoA合成酶 RCH2CH2CH2COOH RCH2CH2CH2CO～SCoA
CoASH+ATP AMP+PPi
合成过程 ①合成磷脂酸
CH2OH HO-CH CH2O-P
O R1-C～SCOA =
O CH2O-C-R1 CH2O-P
O
=
-
O O CH2O-C-R1 R2-C-OCH
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） 位于光面内质网
NADH+H+ FAD 2H2O 2Fe2+ 2Fe3+ 去饱和酶 2Fe2+
饱和脂酰CoA 不饱和脂酰CoA
NAD+
NADHCytb5 Cytb5 还原酶 2Fe3+ FADH2
4、不同生物的脂肪酸合成酶
5、饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较
区别要点
细胞内发生场所
酰基载体 电子供体或受体
从头合成
胞液
ACP-SH NADP
β-氧化
线粒体
CoA-SH FAD、NAD
转运体系
二碳单位参与/断裂形式
三羧酸系统
丙二酸单酰ACP
肉碱转运
乙酰COA
对HCO3-和柠檬酸的需求
-羟酰基中间物立体构型 能量
5’焦磷酸 甲羟戊酸 脱羧酶
异戊酰焦磷酸
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
二甲烯丙基焦磷酸 异戊酰焦磷酸
法尼酰转移酶 龙牛儿焦磷酸
10C
法尼酰转移酶
异戊酰焦磷酸 法尼焦磷酸，15C
鲨烯合酶
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
β-酮脂酰-ACP合酶
还原反应
O O = OH =
CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
CH3-C-CH2-C～SACP O =
+NADPH+ + H +
β-酮脂酰-ACP还原酶
CH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+
D-β-羟丁酰-ACP
脱水反应
OH
3 2
O
β-羟脂酰-ACP脱水酶 CH3 H
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 P –甘油
CH2OH C=O CH2O-P
CH2OH HO-CH CH2OH