6-2 脂肪酸的生物合成及 ppt

一 脂肪酸的生物合成 二 脂肪(三酰甘油)的生物合成 脂肪(三酰甘油)
一 脂肪酸的生物合成
合成部位: 合成部位: 肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等多种组织 肝脏是人体合成脂酸的主要部位。 肝脏是人体合成脂酸的主要部位。 是人体合成脂酸的主要部位 从头合成：细胞溶胶。 从头合成：细胞溶胶。 碳链的延长： 碳链的延长：线粒体和内质网 饱和脂酸: 饱和脂酸
乙酰CoA羧化酶 羧 CH3COSCoA ＋ HCO3- ＋ ATP Mn 生物 素 、
2+
ADP＋Pi HOOCCH2COSCoA＋ 丙二酰CoA
乙酰CoA 乙酰CoA羧化酶 (acetyl- CoA carboxylase)： CoA羧化酶 acetylcarboxylase)： 以生物素为辅基，是脂肪酸合成的限速酶。 生物素为辅基，是脂肪酸合成的限速酶 限速酶。 为辅基
---脂肪酸的生物合成及 ---脂肪酸的生物合成及 磷脂和胆固醇代谢
第六章 脂代谢
主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节
脂类的消化吸收和转运 脂肪的分解代谢 脂肪酸和甘油三酯的生物合成 磷脂代谢 鞘脂类代谢 胆固醇代谢 脂类代谢的调节 脂肪代谢紊乱
第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成
大肠杆菌( coli): 大肠杆菌(E. coli): 乙酰CoA羧化酶多酶复合物，含有三个蛋白： 羧化酶多酶复合物 含有三个蛋白： 乙酰 羧化酶多酶复合物， 生物素羧基载体蛋白( 生物素羧基载体蛋白(biotin carboxyl-carrier protein , carboxylBCCP) BCCP) ：结合生物素辅基 生物素羧化酶( 生物素羧化酶(biotin carboxylase, BC)：催化生物素羧化 BC) 羧基转移酶( 羧基转移酶(carboxyl transferase, CT)：催化生物素上的 CT) 活性羧基转移，合成丙二酸单酰CoA 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。 哺乳类和鱼类的三种酶活性都在一条肽链上。
2C单位 单位 乙酰CoA 乙酰 2C单位 单位 已合成的FA 已合成的 （C12～C16FA） ） 碳链的延长（线粒体、内质网等） 碳链的延长（线粒体、内质网等 棕榈酸（从头合成途径，胞浆） 棕榈酸（从头合成途径，胞浆）
一 脂肪酸的生物合成
合成原料: 合成原料:
▲ 碳源:乙酰CoA。 碳源:乙酰CoA CoA。 柠檬酸-丙酮酸循环(三羧酸转运体系) 柠檬酸-丙酮酸循环(三羧酸转运体系) 线粒体基质→ 线粒体基质→细胞溶胶 ▲ATP, HCO3-(CO2) , NADPH及Mn2+等。 NADPH及 NADPH: NADPH:戊糖磷酸途径 柠檬酸─ 柠檬酸─丙酮酸循环 光反应
脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构 (ACP)的
HS -
O-CH2-Ser-ACP Ser
辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺 辅基：
CoA分子中也有 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
羟
羟
3 脂肪酸合酶
动物体内: 动物体内: 单一肽链， 脂肪酸合酶是单一肽链 脂肪酸合酶是单一肽链，由一个基因编 同时具有ACP 种酶活力。 ACP和 码, 同时具有ACP和7种酶活力。 • 第七种酶为：软脂酰-ACP硫酯酶，催化软 第七种酶为：软脂酰-ACP硫酯酶， 硫酯酶 脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 脱去ACP成为软脂酸 • 酶以二聚体形式存在，反平行配置。P261 酶以二聚体形式存在，反平行配置。 二聚体
• 软脂酸（palmitic acid）是脂肪酸从头合成的终产物， acid）是脂肪酸从头合成的终产物 从头合成的终产物， 是其它脂肪酸合成的前体 是其它脂肪酸合成的前体。 前体。 • E. coli和植物中，脂肪酸合酶为多酶复合体. coli和植物中 脂肪酸合酶为多酶复合体. 和植物中， 包括： 包括： 6个酶 酰基载体蛋白( 酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP) ACP) • ACP辅基： 磷酸泛酰巯基乙胺； ACP辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺；摆臂 辅基 结合并转运脂酰基
一 脂肪酸的生物合成
胞浆中饱和脂酸的生物合成---丙二酸单酰 胞浆中饱和脂酸的生物合成---丙二酸单酰CoA途径 丙二酸单酰CoA途径 棕榈酸中碳原子的来源： 棕榈酸中碳原子的来源： 乙酰CoA 乙酰CoA 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰CoA
CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH 起始物（引物） 起始物（引物）
（7）软脂酸合成的延伸和释放
软脂酰-ACP硫酯酶 硫酯酶 软脂酰
软脂酸合成的延伸和释放： 软脂酸合成的延伸和释放：
• 延伸：ACP手臂将丁酰基转移到β -酮酰ACP合 延伸：ACP手臂将丁酰基转移到 酮酰ACP合 手臂将丁酰基转移到β 酶的-SH上 并重复（ 的反应过程。 酶的-SH上，并重复（2）-（6）的反应过程。 直至合成16个 原子为止。 直至合成16个C原子为止。 • 释放： 释放： 合成了棕榈酰-S-ACP 经7轮cycle合成了棕榈酰 轮 合成了棕榈酰
（2）装载（loading） 装载（loading）
脂肪酸合酶
（1）启动（priming） 启动（priming）
乙酰CoA:ACP转 乙酰CoA:ACP转酰酶
脂肪酸合酶
β- 酮酰-ACP合酶 酮酰-ACP合酶 KS） （KS）
β- 酮酰-ACP还原酶 酮酰-ACP还原酶 β（KR） KR）
脂肪酸合酶
一 脂肪酸的生物合成
1 2 3 4 5 6 脂肪酸合成的碳源 —— 乙酰CoA的转运 乙酰CoA CoA的转运 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成(乙酰 的形成( CoA和碳酸氢盐 和碳酸氢盐) CoA和碳酸氢盐) 脂肪酸合酶 由脂肪酸合酶催化的各步反应——软脂酸的 由脂肪酸合酶催化的各步反应——软脂酸的 合成 软脂酸合成与分解的区别 脂肪酸碳链的延长及去饱和
1 脂肪酸合成的碳源 ——乙酰CoA的转运 ——乙酰 乙酰CoA的转运 • 三羧酸转运体系(tricarboxylate 三羧酸转运体系(tricarboxylate transport system) • 柠檬酸-丙酮酸循环， 柠檬酸是乙酰基的载体 柠檬酸-丙酮酸循环， 柠檬酸是乙酰基的载体
丙酮酸 羧化酶
2 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成 乙酰CoA和碳酸氢盐) CoA和碳酸氢盐 (乙酰CoA和碳酸氢盐)
●乙酰CoA是引物，丙二酸单酰CoA(丙二酰CoA)是合成用的 乙酰CoA 引物，丙二酸单酰CoA(丙二酰CoA) CoA是 CoA(丙二酰CoA)是合成用的 底物。 底物。 ●奇数碳脂肪酸合成的引物： 奇数碳脂肪酸合成的引物： 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰CoA CO2 + H2O HCO3- + H +
长链脂酰CoA 长链脂酰 软脂酰CoA（-） 软脂酰 （）
乙酰CoA羧化酶是共价调节酶 乙酰CoA羧化酶是共价调节酶：磷酸化后失活 CoA羧化酶是共价调节酶： 植物和细菌乙酰CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化调节 植物和细菌乙酰CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化调节 CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化
3 脂肪酸合酶
乙酰CoA羧化酶活性的调节
乙酰CoA羧化酶是别构酶 乙酰CoA羧化酶是别构酶： CoA羧化酶是别构酶：
别构调节 共价调节
底物结合位：结合HCO3- , 结合在生物素上， 底物结合位：结合HCO 结合在生物素上， 结合乙酰CoA 结合乙酰CoA 效应物结合位： 柠檬酸(+) 效应物结合位：结合 柠檬酸 • 无活性乙酰CoA羧化酶 无活性乙酰CoA羧化 乙酰CoA羧化酶 平行单体形式） （平行单体形式） 活性酶 纤维状聚合体长丝） （纤维状聚合体长丝）
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： 启动（priming） 乙酰CoA与ACP作用 作用： E1：乙酰CoA:ACP转酰酶（AT） 乙酰CoA:ACP转 AT） 乙酰CoA ACP乙酰CoA + ACP-SH 乙酰乙酰- S- ACP + E2-SH 乙酰乙酰- S- ACP + CoASH ACP -SH +乙酰- S- E2 +乙酰 乙酰-
CO2 E2-SH
CH3 – C - CH2 – C – S - ACP O O （4）第一次还原（reduction）： 第一次还原（reduction）： E4：β - 酮酰-ACP还原酶（KR） 酮酰-ACP还原酶 KR） 还原酶（ CH3–C-CH2–C–S-ACP E4 CH3–CH-CH2–C–S-ACP CHO O NADPH+H+ NADP+ OH NADPH+H O 乙酰乙酰ACP D- β- 羟丁酰-S-ACP 羟丁酰乙酰乙酰ACP
（5）脱水反应（dehydration）： 脱水反应（dehydration）： E5：羟酰-ACP脱水酶（HD） 羟酰-ACP脱水酶 HD） 脱水酶（ OH O H 2O H O E5 CH3–CH-CH2–C–S-ACP CHCH3–C=C–C–S-ACP C=C– H 巴豆酰巴豆酰-S-ACP （6）第二次还原反应： 第二次还原反应： E6：烯酰-ACP还原酶（ER） 烯酰-ACP还原酶 ER） 还原酶（ H O NADPH+H NADPH+H+ NADP+ O E6 CH3–C=C–C–S-ACP C=C– CH3–CH2- CH2–C–S-ACP H 丁酰丁酰-S-ACP
4 由脂肪酸合酶催化的各步反应 ——软脂酸的合成 ——软脂酸的合成（ E. coli ） 软脂酸的合成（
脂酸的合成： 脂酸的合成： 启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 缩合、还原、脱水、 缩合、还原、脱水、还原