【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+
HS
辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺
CH2-Ser-ACP
CoA分子中也有4-磷酸泛酰巯基乙胺
HS
A
4-磷酸泛酰巯基乙胺
反应历程
1) 乙酰基转移(启动）反应
O
O
CH3-C～SCOA 乙酰-CoA：ACP转酰酶 CH3-C～SACP
=
=
= = =
2) 丙二酸单酰基转移(装载）反应
O CH3-C～S-合酶
O
3-磷酸甘油
转酰酶
2 RCOCoA 2 CoA
1，2-甘油二酯磷脂酸
磷酸酯酶
Pi
1，2-甘油二酯
转移酶
CDP-乙醇胺
CMP
CDP-胆碱 CMP
H3N-CH2-CH3-O P
磷脂酰乙醇胺
-甘油二酯 (CH3)3N-CH2-CH3-O P
磷脂酰胆碱
-甘油二酯
CDP-甘油二酯途径 磷脂酰肌醇﹑磷脂酰丝氨酸﹑ 二磷脂酰甘油的合成途径
转运 柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）
线粒体基质
脂肪酸氧化
丙酮酸羧化酶
柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）
2. 丙二酸单酰CoA的形成 （来自乙酰CoA 和碳酸氢盐）
一分子软脂酸合成时，8个2C单位中，1个为乙酰 CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA参与合成。
= =
O
乙酰CoA羧化酶
CH3-C～SCOA+HCO3-+H++ATP
H 10
H
D 16
2 A
9 8 14 15
H
H
3
B
7
5
4
6
固醇共同结构 环戊烷多氢菲
• 胆固醇广泛存在于动物体 内，尤以脑及神经组织中 最为丰富，在肾、脾、皮 肤、肝和胆汁中含量也高。 不溶于水，易溶于乙醚、 氯仿等溶剂。
动物胆固醇(27碳)
二、胆固醇的生理功能
• 生物膜的重要成分，对控制生物膜的流动性有重要作用。 • 是合成胆汁酸、类固醇激素及维生素D等生理活性物质的
=
OO CH3-C-CH2-C～SACP +NADPH+ + H + β-酮酰-ACP还原酶
= =
-
OH O CH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+
D-β-羟丁酰-ACP
5) 脱水反应
- -= --
=
OH O
β-羟酰-ACP脱水酶 CH3 H
=
-
CH3-CH-CH2-C～SACP
C==C
+H2O
乙酰-CoA
乙酰-CoA羧化酶 （限速酶）
丙二酸单酰-CoA
丙酮酸脱氢 酶复合体
丙酮酸
胰高血糖素、肾上腺素（引发 磷酸化(抑制)
反馈
软脂酰-CoA
脊椎动物细胞中的调控
代表活化
代表抑制
Pi
P
蛋白质磷酸酶
乙酰-CoA羧化酶
乙酰-CoA羧化酶多聚体
（无活性）
（有活性）
cAMP-依赖蛋白激酶
ADP
ATP
第三节 三酰甘油的生物合成
大肠杆菌和植物中: 7条多肽链组成聚合体（ACP+6种酶）
动物中: 以含相同亚基的二聚体存在，每个亚基上都含有 ACP和7种酶功能区。
酵母中：两条多肽链，一条含ACP和两种酶活性，另一 条含4种酶活性，两条链组成二聚体，6个二 聚体组成大的复合体。
动物细胞脂肪酸合成酶的结构
脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构
2. 合成的原料及辅助因子： 甘油 脂肪酸 磷酸盐 胆碱 丝氨酸
ATP CTP
肌醇
合成的基体过程
（1） 甘油二酯途径: 磷脂酰胆碱﹑磷脂酰乙醇胺 合成的主要途径
（2） CDP-甘油二酯途径: 磷脂酰肌醇﹑磷脂酰丝氨酸﹑ 二磷脂酰甘油的合成途径
甘油二酯途径 磷脂酰胆碱﹑磷脂酰乙醇胺合成的主要途径 葡萄糖
原料: 甘油-3-磷酸+脂酰-CoA
1. 甘油-3-磷酸的来源有两个
1）来自EMP途径 CH2OH C=O CH2O-P
---
CH2OH HO-CH
3-磷酸甘油脱氢酶
CH2O-P
3-磷酸甘油
2）来自脂肪的水解
甘油+ATP
甘油激酶
3-磷酸甘油
2. 脂酰-CoA的来源
RCH2CH2CH2COOH 脂酰-CoA合成酶RCH2CH2CH2CO～SCoA
2H+ +O2
植物体或低等的需氧生物中
NADPH 2e- 黄素蛋白2e- 铁硫蛋白2eO2+2H+
酶-O2
饱和脂酰ACP
酶
不饱和脂酰ACP
2H2O
上述反应中共形成2个分子水，，也就是共转移了4对 电子：2个来源NADPH,2个来源于脂肪酸，实际上是 同时对两个底物进行双对电子氧化
2.多烯不饱和脂肪酸的合成
CoASH+ATP AMP+PPi
3. 合成过程
1) 磷脂酸的生成
=
=
--
=
--
=
=
--
O
CH2OH R1-C～SCOA HO-CH
O CH2O-C-R1
甘油磷酸酰基转移酶 HO-CH （溶血磷脂酸）
CH2O-P
O
O CH2O-C-R1
CH2O-P
O
R2-C-OCH
R2-C～SCOA 酰基转移酶
（磷脂酸） CH2O-P
ACP
HOOCCH3COACP
CO2 + ACP
C2 C2 C2 C2 C2 C2
CH3βCO-C酮H丁2C酰o-SAACPCP
CH3(CH2)14CO-SACP
NADPH+H+
CH3CH2CH2Co-SACP
丁酰ACP
NADP+
NAD P+
CH3CH(OH) CH2Co-SACP
β -羟丁酰ACP
HOOC-CH2-C～SCoA +ACP-SH O
丙二酸单酰COA：ACP转酰酶
HOOC-CH2-C～SACP+COA-SH
3) 缩合反应
== =
=
O
O
CH3-C～S-合酶+ HOOC-CH2-C～SACP
β-酮酰-ACP合酶
OO
CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
4) 还原反应
NADPH+H+
CH3CH= CH2Co-SACP
β -烯丁酰ACP
H2O
脂肪酸生物合成的反应历程
=
总反应式
O 8CH3-C～SCOA +7ATP+14NADPH++14H +
CH3 ( CH2)14COOH +14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2O
NADPH+H+从哪来？ 反应中所需的NADPH++H+约有40%来自PPP途径， 其余的60%可由苹果酸酶反应或从EMP中生成的 NADH+H+间接转化中获得。
2) 二酰甘油的生成
H2O
磷脂酸
磷脂酸磷酸酶
=
3) 三酰甘油的生成
O R3-C～SCOA
二酰甘油
二酰甘油酰基转移酶
=
--
= -=
O O CH2O-C-R1 R2-C-O-CH
CH2OH 二酰甘油
O O CH2O-C-R1 R2-C-O-CH
CH2O-C-R3
O
=
=
三酰甘油
第四节 磷脂的合成
1. 合成部位： 全身各组织， 肝﹑肾﹑肠最为活跃。 细胞内定位：内质网
第四节 胆固醇的生物合成