脂类的生物合成(1)
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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。
生物化学第九章脂类物质的合成与分解
第九章 脂类物质的合成与分解
点击此处添加副标题
贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。
结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。
活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；
是激素、维生素前体。
按其生物学功能分为：
第一节 生物体内的脂类物质
按其化学组成与结构分为： 单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。 复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。 异戊二烯脂：萜类、类固醇。
01
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
02
4.能量计算
8 CH3CO-SCoA 10×8＝ 80 ATP 7 FAD 1.5×7＝10.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5×7＝17.5 ATP 活化消耗：-2个高能磷酸键
缩合、还原、脱水、还原
脱氢、水化、脱氢、硫解
β-羟脂酰基构型
D型
L型
底物穿梭机制
柠檬酸穿梭
肉碱穿梭
方向
甲基到羧基
羧基到甲基
总反应
8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NADPH + H+ ) + H2O C15H31COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+
单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。
必需脂肪酸：由于动物机体缺乏△9 以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类
点击此处添加副标题
贮存脂质：酯酰甘油、蜡等；是能源物质。
结构脂质：磷脂等；生物膜的骨架成分。
活性脂质：萜类化合物、甾醇类化合物；
是激素、维生素前体。
按其生物学功能分为：
第一节 生物体内的脂类物质
按其化学组成与结构分为： 单纯脂类：酯酰甘油、蜡等。 复合脂类：磷脂、糖脂、硫脂等。 异戊二烯脂：萜类、类固醇。
01
C15H31COOH + 8 CoA-SH + ATP + 7 FAD + 7 NAD+ +7 H2O 8 CH3CO-SCoA + AMP +PPi+ 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+
02
4.能量计算
8 CH3CO-SCoA 10×8＝ 80 ATP 7 FAD 1.5×7＝10.5 ATP 7 NADH + 7 H+ 2.5×7＝17.5 ATP 活化消耗：-2个高能磷酸键
缩合、还原、脱水、还原
脱氢、水化、脱氢、硫解
β-羟脂酰基构型
D型
L型
底物穿梭机制
柠檬酸穿梭
肉碱穿梭
方向
甲基到羧基
羧基到甲基
总反应
8 CH3CO-SCoA + 7 ATP + 14 ( NADPH + H+ ) + H2O C15H31COOH + 8 CoA-SH + 7 ADP + 7 Pi + 14 NADP+
单不饱和脂肪酸的合成需要O2和NADPH的参与。
必需脂肪酸：由于动物机体缺乏△9 以上的脱饱和酶，不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸，如亚油酸、亚麻油酸和花生四烯酸，它们必须从食物中获得。这类
【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。
脂类的生物合成详解
5、饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较
区别要点 从头合成 β-氧化
细胞内发生场所
胞液
酰基载体
ACP-SH
电子供体或受体
NADP
转运体系
三羧酸系统
二碳单位参与/断裂形式 丙二酸单酰ACP
对HCO3-和柠檬酸的需求 -羟酰基中间物立体构型
需要 D型
能量
耗能及NADPH
线粒 体 CoA-SH FAD、NAD 肉碱转运 乙酰COA 不需要
CH3-C～S-合酶+HOOC-CH2-C～SACP β-酮脂酰-ACP合酶
OO
❖还原反应 CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
=
=
OO CH3-C-CH2-C～SACP +NADPH+ + H + β-酮脂酰-ACP还原酶
OH O CH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+
D-β-羟丁酰-ACP
❖脂肪酸合成与糖代谢的联系：
原料（乙酰辅酶A ） 由EMP途径提供
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
柠檬酸
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢
苹果酸
草酰乙酸
丙 酮 H2O
酸 羧
ATP
化 酶
CO2
丙酮酸
三羧酸载体 胞液
柠檬酸
β-羟脂酰-ACP脱水酶，HD
⑥还原
丁酰ACP 烯脂酰-ACP还原酶，ER
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
脂类的生物化学
大多数的类二十烷酸是花生四烯酸的衍生物。
前列腺素类(prostaglandin)，
凝血恶烷类(thromboxane) 白细胞三烯类(leucotriene)
阿司匹林（乙酰水杨酸）
天然油脂的组分
天然油脂并非一种物质组成，而是三酰甘油的混合物。
不同种类的油脂所含的脂肪酸是不相同的。
油脂的形成
• 油脂的形成：油脂由一分子甘油和三分子脂肪 酸经过逐步反应得到。反应如下：
都是由生物体产生，并能由生物体所利用（矿物油？）
例外：卵磷脂（溶于乙醚）、鞘磷脂和脑苷脂类。
四、脂类的生物学功能
1. 结构组分 2. 储存能源 3. 溶剂 4. 保温和保护 5. 其他 ——磷脂是生物膜的主要成分 ——机体的储存燃料 ——一些活性物质的溶剂 ——防寒剂和润滑剂 ——参与机体代谢调节
• 植物固醇：
谷固醇、豆固醇，比胆固醇侧链上多一个—C2H5
• 酵母固醇：
麦角固醇，紫外线照射下，可转变为维生素D2
二、类固醇
• 胆酸和胆汁酸：胆汁的重要成分，作用于脂肪代谢
胆汁酸盐，可使脂肪乳化，促进肠壁细胞对脂肪的消化吸收。
• 固醇类激素：包括肾上腺皮质激素和性激素 • 植物类固醇：强心苷（寡糖和固醇所成的糖苷）、皂素
3、氧化作用： 油脂的不饱和脂肪酸的双键氧化分解，或油脂经微生物分解 成的脂肪酸，氧化分解形成系列产物的变质过程。 • 酸败：天然油脂长期暴露在空气中，会产生酸臭味
原因是：1、油脂受空气和光照作用，不饱和脂肪酸被氧化成过氧化 物，继续分解为低级醛、酮以及羧酸，产生酸臭味。2、霉菌或脂肪酶将 油脂水解成低级脂肪酸，再生成-酮酸，其脱羧后而成低级酮类。
油 脂 的 消 化
油脂的化学性质
脂类代谢生物化学
不饱和脂肪酸的合成 不饱和脂肪酸中的不饱和键由去饱和酶催化形成。人体内含有的不饱和脂肪酸主要有棕榈油酸（16C，一个不饱和键）、油酸（18C，一个不饱和键）、亚油酸（18C，两个不饱和键）、亚麻酸（18C，三个不饱和键）以及花生四烯酸（20C，四个不饱和键）等，前两种单不饱和脂肪酸可由人体自己合成，后三种为多不饱和脂肪酸，必须从食物中摄取，因为哺乳动物体内没有△9以上的去饱和酶。
脂类概述 脂肪的分解代谢 脂肪的生物合成
第六章 脂类代谢
一、脂类概述
概念 脂类是脂肪和类脂的总称，它是有脂肪酸与醇作用生成的酯及其衍生物，统称为脂质或脂类，是动物和植物体的重要组成成分。脂类是广泛存在与自然界的一大类物质，它们的化学组成、结构理化性质以及生物功能存在着很大的差异，但它们都有一个共同的特性，即可用非极性有机溶剂从细胞和组织中提取出来。
乙酰乙酰CoA被β氧化酶系中的硫解酶裂解成乙酰CoA进入三羧酸循环。
丙酮可在一系列酶作用下转变成丙酮酸或乳酸，进而异生成糖。
乙酰乙酸在肌肉线粒体中经3-酮脂酰CoA转移酶催化，能被琥珀酰CoA活化成乙酰乙酰CoA。
ห้องสมุดไป่ตู้
β-羟丁酸在β-羟丁酸脱氢酶作用下，脱氢生成乙酰乙酸，然后再转变成乙酰CoA而被氧化。
以软脂酸（18C）为例计算其完全氧化所生成的ATP分子数：
脂肪酸的其它氧化分解方式
奇数碳原子脂肪酸的分解 羧化 ② 脱羧
脂肪酸的α-氧化
脂肪酸的-ω氧化
不饱和脂肪酸的分解
进入TCA循环最终氧化生成二氧化碳和水以及大量的ATP。
生成酮体参与代谢（动物体内） 脂肪酸β氧化产生的乙酰CoA，在肌肉细胞中可进入TCA循环进行彻底氧化分解；但在肝脏及肾脏细胞中还有另外一条去路，即形成乙酰乙酸、D-β-羟丁酸和丙酮，这三者统称为酮体。
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）
脂质的生物合成和代谢
脂质的生物合成和代谢脂质是一类在生物体内广泛存在的重要生物分子，包括脂肪酸、甘油、胆固醇等。
它们在生物体内扮演着能量存储、结构支持以及信号传导等多种重要生理功能。
本文将探讨脂质的生物合成和代谢过程。
一、脂质生物合成脂质的生物合成包括脂肪酸、甘油三酯和胆固醇等物质的合成过程。
这些物质是由生物体内一系列酶的催化下，从简单的前体分子合成而来。
1. 脂肪酸的合成脂肪酸是构成脂质的基本组成部分，也是能量的重要来源之一。
在生物体内，脂肪酸是通过脂肪酸合成途径合成的。
脂肪酸合成途径主要发生在细胞质中的细胞器――线粒体和内质网上。
具体而言，脂肪酸的合成过程包括如下几个步骤：首先，乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）与二氧化碳（CO2）通过羧化酶的催化反应形成酮戊二酸；然后，酮戊二酸被还原成羟基戊酸，再经过酮戊烃酮衍生物的转化，最终在醋酸二酰辅酶A的参与下形成脂肪酸。
2. 甘油三酯的合成甘油三酯是一种重要的脂类物质，主要用于能量的储存和释放。
与脂肪酸的合成类似，甘油三酯的生物合成也是通过一系列酶催化反应进行的。
甘油三酯的合成过程主要涉及三个步骤：首先，甘油磷酸（glycerol phosphate）与脂肪酸酰基辅酶A经磷酸甘油转化酶反应形成甘油二酰磷酸；然后，甘油二酰磷酸被甘油磷酸酰胆固醇转化酶催化成为甘油三酰磷酸；最后，甘油三酰磷酸通过酯化反应，与脂肪酸酰基辅酶A 反应形成甘油三酯。
3. 胆固醇的合成胆固醇是一种重要的脂质成分，除了作为构成生物膜的组分外，还是许多生物活性物质的原料。
胆固醇的合成主要发生在内质网和线粒体中。
胆固醇的生物合成过程相对复杂，主要包括如下几个步骤：首先，乙酰辅酶A通过一系列酶的催化转化成为异戊醛；然后，异戊醛发生一系列反应，形成10个碳的形成物；接下来，这个10个碳的形成物通过重复反应形成脱氢胆甾醇；最后，脱氢胆甾醇通过脱氧反应，形成胆固醇。
二、脂质的代谢脂质的代谢是指生物体内脂质物质经过一系列酶的作用，转化成其他物质的过程。
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苹果酸
苹
NADP+
脂肪酸合成
果
酸
NADPH+H+（8个）
酶丙酮酸 CO2
教学ppt
31
NADH+H ++草酰乙酸 苹果酸脱氢酶 苹果酸+NAD+
｛ 苹果酸+NADP+ 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
教学ppt
=
= = =
❖ 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～SAC教P学+ppCt OA-SH
27
❖缩合反应
选择丙二酸单酰CoA的意义？
== =
=
O
O
CH3-C～S-合酶+HOOC-CH2-C～SACP β-酮脂酰-ACP合酶
OO
❖还原反应 CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
17
④还原
D-αβ 羟丁酰ACP
β 酮酰ACP还原酶，KR
教学ppt
18
⑤脱水
反式丁烯酰ACP
β-羟脂酰-ACP脱水酶，HD
教学ppt
19
⑥还原
丁酰ACP
烯脂酰-ACP还原酶，ER
教学ppt
20
AT
教学ppt
21
教学ppt
22
教学ppt
23
软脂酸的生物合成
教学ppt
24
⑦释放
动物细胞：终产物是软脂酰-ACP
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 硫酯酶水解 ACP+软脂酸（棕榈酸）
H2O 教学ppt
释放 26
❖ 乙酰基转移反应
O
ACP-SH CoA-SH
O
CH3-C～SCOA ACP脂酰基转移酶 CH3-C～SACP
32
4、不同生物的脂肪酸合成酶
教学ppt
33
5、饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较
磷酸酶
CH2OH
CH2O-P
Pi
HO-CH
--
CH2OH
2、来自脂肪的水解
教学ppt
4
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：丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA） 还原力：NADPH
教学ppt
5
1、乙酰CoA的转运
乙酰CoA的来 源
脂肪酸β氧化 线粒体
氨基酸代谢
（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）
教学ppt
9
教学ppt
10
生物素羧化酶
羧基转移酶
教学ppt
11
作用调节
（柠檬酸正调节，软脂酰CoA变构抑制）
CO2 生物素羧化酶 CO2
ATP+HCO3-+BCCP
BCCP-CO2 +ADP
O
羧基转移酶
=
BCCP-CO2 +CH3-C～SCOA
C==C
+H2O
32
H C～SACP
❖再还原反应
O
（△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）
-
CH3 H C==C
+NADPH+H+ β-烯脂酰-ACP还原酶
H C～SACP
O
O
CH3-CH2-CH-C～SACP +NADP+
（丁酰-ACP）
➢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
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸
线粒体
三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统
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6
教学ppt
7
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
教学ppt
8
大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶）
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
第二十九章
脂类的生物合成
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1
一、甘油代谢
甘油三酯 HSL 甘油二酯 脂肪酶 甘油单酯
脂肪酸
脂肪酸
脂
肪 脂肪酸 酶
贮存脂肪的动员
甘油
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2
甘油的去路
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3
甘油的来源
1、 来自EMP途径
CH2OH NADH+H+
C=O
NAD+
CH2OH
HO-CH
--
--
CH2O-P
3磷酸甘油脱氢酶
O
HOOC-CH2-C～SCOA +BCCP
哺乳动物、鸟类的乙酰CoA羧化酶为相同亚单位二聚体
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12
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
=
=
OO CH3-C-CH2-C～SACP +NADPH+ + H + β-酮脂酰-ACP还原酶
=
-
OH O CH3-CH-CH2-C～SACP+NADP+
D-β-羟丁酰-ACP
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28
❖脱水反应
- -= --
=
= - -- =
OH O
β-羟脂酰-ACP脱水酶 CH3 H
-
CH3-CH-CH2-C～SACP
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29
=
❖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EMP途径提供
羧化反应中消耗的ATP
还原力NADPH
H2O 软脂酰-ACP硫酯酶
ACP、软脂酸（棕榈酸前体）
❖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
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25
== =
=
O
O
CH3-C～S-合酶+HOOC-CH2-C～SACP β-酮脂酰-ACP合酶
OO
CH3-C-CH2-C～SACP +合酶-SH+CO2
部分由磷酸戊糖途径提供
部分由EMP中NADH间接转化
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30
线粒体基质
三羧酸载体 胞液
柠檬酸
乙酰辅酶A
丙酮酸氧化
草酰乙酸
膜线 粒
脂肪酸氧化
氨基酸代谢 酶 丙 酮
体 H2O 内
苹果酸
酸 ATP
羧 化
CO2丙Βιβλιοθήκη 酸柠檬酸ATP,CoASH
柠檬酸裂解酶
ADP+Pi
草酰乙酸
乙酰CoA
NADH+H+
NAD+
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ACP
13
ACP：转移脂酰基
与脂酰基形成硫酯键 磷酯键相连
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14
⑵反应历程
①
①启动/进位
乙酰CoA：ACP转移酶，AT
哺乳动物不经过
乙酰ACP中间体
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15
②装载
丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT
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16
③缩合
β 酮酰ACP合酶， KS 乙酰乙酰ACP
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