脂类的生物合成

缩合反应中， β-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
= H2O
β-酮脂酰-ACP合酶
CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
硫酯酶水解
ACP+软脂酸（棕榈酸）
释放
乙酰基转移反应
紫外线
VD3
紫外线
VD2
H
（△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）
-
C ～SACP O
- =
+H2 O
- - =
（丁酰-ACP）
=
总反应式
O 8CH3-C～SCoA +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 ） 由糖代谢途径提供
ATP+HCO3-+BCCP O
生物素羧化酶
CO2
BCCP-CO2 +ADP
BCCP-CO2 +CH3-C～SCOA
羧基转移酶
O
哺乳动物、鸟类的乙酰CoA羧化酶为相同亚单位二聚体
=
HOOC-CH2-C～SCOA +BCCP
3、脂肪酸合酶复合体
乙酰CoA和丙二酸单酰CoA准备好后，脂肪酸合成的 下一步反应就是脂肪酸合酶复合体的酶促反应。
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）
ADP+Pi
苹果酸
苹果酸
苹 果 酸 酶
NADP+
脂肪酸合成
丙酮酸
NADPH+H+（8个） 丙酮酸 CO2
｛苹果酸+NADP
NADH+H
++草酰乙酸
苹果酸脱氢酶
苹果酸+NAD+
+ 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
⑴ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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）
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。
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
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- P -甘油和脂酰-CoA 3- P –甘油
CH2OH C=O CH2O-P
CH2OH HO-CH CH2OH
甘油激酶
CH2OH
3-磷酸脱氢酶
HO-CH
-
-
EMP
-
CH2O-P
3- p –甘油
脂肪降解
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
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)
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
生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC） 组 羧基转移酶（trans carboxylase，CT ） 成 生物素羧基载体蛋白 （biotin carboxyl carrier protein，BCCP）
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）
CO2
哺乳动物不经过 乙酰ACP中间体
②装载
丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT
β-酮脂酰- ACP合酶(KS)
③缩合
β 酮酰ACP合酶， KS
乙酰乙酰ACP
④还原
D-αβ 羟丁酰ACP
β 酮酰ACP还原酶，KR
⑤脱水
反式丁烯酰ACP
β -羟脂酰-ACP脱水酶，HD
丁酰ACP
⑥还原
烯脂酰-ACP还原酶，ER
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
=
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
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∽。
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
甲羟戊酸
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
5’磷酸甲羟戊酸
磷酸甲羟戊酸激酶
5’焦磷酸甲羟戊酸
O
CH3-C～SCoA =
ACP脂酰基转移酶
O
CH3-C～SACP =
丙二酸单酰基转移反应
O 丙二酸单酰转移酶 HOOC-CH2-C～SCOA +ACP-SH O = =
HOOC-CH2-C～SACP +COA-SH
缩合反应
O = =
选择丙二酸单酰CoA的意义？
O =
CH3-C～S-合酶+ HOOC-CH2-C～SACP O O =
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
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
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
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)
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
=
磷酸甘油脂酰转移酶
HO-CH （溶血磷脂酸） =
-
-
R2-C～SCOA
（磷脂酸） CH2O-P
=
②二酰甘油的生成
H2O
O
O = CH2O-C-R1 =
-
磷脂酸
磷脂酸磷酸酶
R2-C-O-CH
CH2OH O O = CH2O-C-R1 CH2O-C-R3 O =
③三酰甘油的生成
O R3-C～SCOA =
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 = =
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
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