第二十章脂类合成代谢

2011-5-22
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3. 脂肪酸合酶与合成过程
催化脂肪酸的合成,至少具有六种酶活性和一 个酰基载体蛋白;因有机体的种类不同存在不 同的结构和装配差异. ⑴ 酰基载体蛋白(ACP):辅基为磷酸泛酰巯基 乙胺,末端巯基与反应中间物酯化,将中间物从 一个反应中心转移到另一个反应中心
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合成脂酸途径
丙二酸单酰CoA途 径 线粒体酶系延长脂 酸途径 内质网酶系延长脂 酸途径
起始物
2C单位供体
不是β-OX的逆转， 丙二酸单酰 CoA 需柠檬酸-丙酮酸循 环将乙酰基转运， 需二个多酶复合物 基本上是β-OX的逆 转，惟（4）不同 和丙二酸单酰CoA 途径相似，但不以 ACP为载体，而以 CoA为载体。
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软脂酰合成中能 量消耗
ATP NADPH 7 14
比较真核生物软 脂酸降解与软脂 酸合成的异同?
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脂酸合成和脂酸降解的比较
区别点
亚细胞部位 酰基载体 二碳片段 还原当量 HCO3-和柠檬酸 能量变化
合成
胞液 ACP 丙二酰CoA NADPH 需要 消耗7ATP＋14NADPH
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脂肪酸合成的调节
动物 柠檬酸,乙酰CoA 软脂酰-CoA 胰岛素 胰高血糖素,肾上腺素 酶量调控
（1）乙酰CoA+草酰乙酸→柠檬酸→胞浆
脂肪酸合成的第一个关键反应
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乙酰CoA羧化酶的别构调节和激素调节
真核生物:
乙酰CoA羧化酶：
乙酰CoA
C12～C16脂 酰CoA C10orC10以 上的脂酸
乙酰CoA
丙二酸单酰 CoA
叶绿体、前质体
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软脂酰ACP
丙二酸单酰
ACP
ACP
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㈢. 碳链的去饱和
脂肪酰-CoA去饱和 酶,哺乳动物体内缺 少在C9位以上引进 双键的酶 软脂酸→棕榈油酸 硬脂酸→油酸
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⑺ 烯脂酰ACP还原酶
二次还原： 催化双键还原.
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NADP+
烯脂酰-ACP还原酶
E ACP
SH S
O C CH2 CH2 CH3
NADPH+H+
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转酰基酶
加氢
E SH
1b
E S COCH 3 SH
E
SH S
O C CH CH CH3
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脂酰肉碱穿梭
柠檬酸穿梭
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⒈ 柠檬酸穿梭
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• 脂肪酸的合成通过连续添加2碳单位进行合成
–合成和分解是两条不同的代谢途径 –使用不同的酶系和辅酶催化
• 脂肪酸合成的原料:
–乙酰CoA NADPH为还原力
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㈣. 脂肪酸降解和合成的调节
代谢途径自身调控(别构调控,竞争) 激素调控(共价修饰) 基因表达调控(酶量)
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脂肪酸降解的调节
• 丙二酰-CoA
• 别构调节肉碱酰 基转移酶I,浓度 高抑制酶活性,抑
制脂肪酸的分解
代谢;促进脂肪酸 的合成代谢
甘油3-磷酸脱氢酶 甘油激酶
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⒉ 甘油三脂的 合成过程
酰基转移酶
酰基CoA合酶
酰基转移酶 酰基CoA合酶
磷脂酸
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磷脂酸磷酸酶
酰基转移酶
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四. 磷脂类的生物合成
磷脂生物合成的前体
单体 (无活性)
柠檬酸、异柠檬酸 长链脂酰CoA
多聚体 (有活性)
Pi 胰岛素 (+) 蛋白磷酸酶 H2O
乙酰CoA羧化酶 （有活性） 乙酰CoA羧化酶 P （无活性）
ATP 蛋白激酶 ADP
(+)
胰高血糖素
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三. 甘油三脂的合成
⒈ 合成前体:脂酰CoA和3-P-甘油及磷酸二羟丙酮 动物肝脏,脂肪组织;植物造油体 甘油磷酸的合成
第二十章 脂类的合成代谢
甘油三脂和磷脂合成，主要 是脂肪酸的合成 一、脂肪酸的来源
食物来源 脂类分解生成脂肪酸 脂肪酸合成
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二. 脂肪酸的合成
㈠. 软脂酸的生物合成
脂肪酸的合成不是降解的逆过程 脂肪酸合成主要场所:细胞溶胶；肝脏组织, 脂肪组织和乳腺组织为主;植物种子和果实 等器官 合成的原料: 脂肪酸氧化,丙酮酸氧化脱羧 等生成的乙酰CoA(线粒体),不能透过线粒 体内膜进入细胞溶胶,柠檬酸穿梭途径。
• 脂肪酸合成的中间物—丙二酸单酰CoA • 脂肪酸合成的装置：
–乙酰CoA羧化酶 –脂肪酸合酶复合体含有6个活性部位 和1个ACP（酰基载体蛋白）
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⒉ 丙二酸单酰CoA的形成
乙酰CoA羧化酶 CH3COSCoA ＋ HCO 3- ＋ ATP Mn 生物素、
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⑵ 乙酰CoA-ACP转乙酰(脂酰基)酶
将乙酰基转移到β-酮脂酰-ACP合成酶Cys残基上.脂肪酸 合成的启动
乙酰基
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⑶ 丙二酸酰基CoA-ACP转移酶
催化将丙二酸酰基转移到ACP的巯基,形成酯键. 脂肪酸 合成的装载
乙酰CoA
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磷脂酸,胆碱,乙醇胺,丝氨酸,肌醇和CTP参与
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高等动植物多以CDP-醇基参与
CTP+磷酸胆碱(乙醇胺)→CDP-胆碱(乙醇胺)+PPi
但磷脂酰肌醇和线粒体中某些磷脂合成以CDP-
二脂酰甘油 某些细菌以CDP-二脂酰甘油参与 CTP+磷脂酸→CDP-二脂酰甘油+PPi CTP主要起到活化载体的作用 磷脂的合成部位:内质网的细胞溶胶面,再输 送到膜系统的其他部位
分解(β-OX）
线粒体 CoA 乙酰CoA FAD、NAD+ 不需要 产生108ATP
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㈡. 脂肪酸碳链的延长
脂肪酸的合成只能到16C软脂酸,继续延长碳链由 两个酶系经两条途径在不同细胞部位完成 1、线粒体脂肪酸延长酶系: 脂肪酸降解的逆反 硫解酶 应,最后一步使用了还原剂NADPH L-羟酯酰CoA 脱氢酶
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• 心脏脂肪酸氧化的 调节:
• 乙酰CoA抑制硫解 酶的活性; • NADH影响3-羟脂 酰-CoA脱氢酶活性, 降低氧化
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激素:胰高血糖素和肾上腺素,磷酸化激活三酯酰 甘油脂肪酶活性,促进分解,游离脂肪酸浓度升 高;胰岛素引起去磷酸化,降低游离脂肪酸的浓 度
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⑷ β-酮脂酰ACP合酶
催化乙酰基(脂酰基)与丙二酸酰基缩合.缩合
形成β-酮脂酰ACP
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⑸ β-酮脂酰ACP还原酶
还原： 还原β-酮基为 β-羟基. β-羟丁酰ACP
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⑹ β-羟脂酰ACP脱水酶
脱水： 催化β-脂酰ACP脱 水,产生双键.
去磷酸化
胰高血糖素 和肾上腺素
磷酸化促 进分解
胰岛素
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脂肪酸合成的调节
限速酶：乙酰CoA羧化酶
受变构酶和激素
双重调节
乙酰CoA羧化酶 CH3COSCoA ＋ HCO 3- ＋ ATP Mn 生物素、
2+
ADP ＋Pi HOOCCH2COSCoA ＋ 丙二酰CoA
ACP
ACP
S
COCH 3
ACP
HO H
脱水
启动
1a
E
HSCoA
乙酰CoA-ACP转酰基酶 CH3COSCoA
装载
HOOCCH2CO-SCoA 丙二酰CoA-ACP转酰基酶 CoASH
5
E SH S O C CH2 OH CH CH3
SH SH
2
E S
ACP
COCH 3 S COCH 2COOH
ACP
ACP
加氢 NADP+
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缩合
E SH S O C CH2 O C CH3
3
β-酮脂酰-ACP合酶 CO2
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4
NADPH+H+
ACP
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经7轮cycle合成了棕榈酰-S-ACP
CH3（CH2）14COOH+ACP-SH
CH3(CH2)14CO-S-ACP
CH3(CH2)14COSCoA+ACP-SH
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β-OX
脂酰CoA 脱氢 加水 脱氢 硫解
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加氢
烯酯酰CoA 脱水酶 脱水 加氢 缩合 烯酰还原酶
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2、内质网脂肪酸延长酶系: 软脂酰-CoA以丙二酸单酰-CoA为二碳单 位的供体,可合成硬脂酸
可延长饱和FA，也可延长不饱和FA。 引物：脂酰CoA 2C单位：来自丙二酸单酰CoA 载体：CoA
2+
ADP ＋Pi HOOCCH2COSCoA ＋ 丙二酰CoA
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⑴ 原核生物
生物素羧基载体蛋白(BCCP),生物素的载体,生 物素与该蛋白的赖氨酸残基的ε-氨基共价相连, 形成生物胞素 生物素羧化酶(BC),催化形成羧基生物素 转羧酶(CT),催化将羧化生物素的活性羧基转移 给乙酰-CoA 生物素羧基 载体蛋白 ⑵ 真核生物哺乳类和鱼类:二聚体 转羧酶 生物素,生物素羧化 羧化酶 酶,转羧酶和生物素羧基载体在同一条多肽链上.