6-2 脂肪酸的生物合成及
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---脂肪酸的生物合成及 磷脂和胆固醇代谢
主要内容
第六章 脂代谢
第一节 脂类的消化吸收和转运
第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成 第四节 磷脂代谢 第五节 鞘脂类代谢 第六节 胆固醇代谢 第七节 脂类代谢的调节 第八节 脂肪代谢紊乱
第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成
一 脂肪酸的生物合成 二 脂肪(三酰甘油)的生物合成
消耗1分子NADH, 产生1分子NADPH。
2 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成 (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 底物。
●奇数碳脂肪酸合成的引物：
丙二酸单酰CoA
CO2 + H2O
HCO3- + H +
CH3COSCoA ＋ HCO3- ＋ ATP
脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 • 酶以二聚体形式存在，反平行配置。P261
软脂酰-ACP硫酯酶
脂肪酸合酶系结构模式
③
④
②
ACP
⑤
①
⑥
中央巯基 SH
外围巯基 SH
③
④
② ①
⑤ ⑥
①乙酰CoA:ACP转酰酶,AT ② 丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶,MT ③β-酮（脂）酰-ACP合酶,KS ④ β-酮（脂）酰-ACP还原酶,KR ⑤β-羟（脂）酰-ACP脱水酶,HD ⑥ 烯（脂）酰-ACP还原酶,ER
脂肪酸合酶
（3）缩合
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP还原酶 （KR）
脂肪酸合酶
D-
（4）还原
脂肪酸合酶
羟
（3）缩合反应（condensation）：E3： - 酮酰-ACP合酶（KS）
O E2 – S – C - CH3 + -OOC - CH2 – C – S - ACP
O
CO2 E2-SH
CH3 – C - CH2 – C – S - ACP
4 由脂肪酸合酶催化的各步反应 ——软脂酸的合成（ E. coli ）
脂酸的合成：
启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 缩合、还原、脱水、还原
软脂酸的合成步骤（ E. coli ）：
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： E1：乙酰CoA:ACP转酰酶（AT）
乙酰CoA + ACP-SH 乙酰- S- ACP + CoASH 乙酰- S- ACP + E2-SH ACP -SH +乙酰- S- E2
乙酰CoA羧化酶是共价调节酶：磷酸化后失活
❖植物和细菌乙酰CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化调节
3 脂肪酸合酶
• 软脂酸（palmitic acid）是脂肪酸从头合成的终产物， 是其它脂肪酸合成的前体。
• E. coli和植物中，脂肪酸合酶为多酶复合体.
包括： 6个酶
酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)
一 脂肪酸的生物合成
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。
从头合成：细胞溶胶。
碳链的延长：线粒体和内质网
饱和脂酸:
2C单位 乙酰CoA
棕榈酸（从头合成途径，胞浆）
2C单位 已合成的FA
（C12～C16FA）
碳链的延长（线粒体、内质网等）
合成原料:
一 脂肪酸的生物合成
乙酰CoA羧化酶 生物素、M n2+
HOOCCH2COSCoA＋ADP＋Pi
丙二酰CoA
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
（2）装载（loading）——丙二酸单酰基转移反应： E2：丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶（MT）
丙二酸单酰CoA + ACP-SH E2 丙二酸单酰-S-ACP + CoASH
（2）装载（loading）
（1）启动（priming）
乙酰CoA:ACP转酰酶
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP合酶 （KS）
•
ACP辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺；摆臂
结合并转运脂酰基
脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构
HS -
O-CH2-Ser-ACP
辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺
பைடு நூலகம்
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: 脂肪酸合酶是单一肽链，由一个基因编码,
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
▲ 碳源:乙酰CoA。
柠檬酸-丙酮酸循环(三羧酸转运体系) 线粒体基质→细胞溶胶
▲ATP, HCO3-(CO2) , NADPH及Mn2+等。 NADPH:戊糖磷酸途径
柠檬酸─丙酮酸循环 光反应
一 脂肪酸的生物合成
1 脂肪酸合成的碳源 —— 乙酰CoA的转运 2 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成(乙
酰CoA和碳酸氢盐) 3 脂肪酸合酶 4 由脂肪酸合酶催化的各步反应——软脂酸的
合成 5 软脂酸合成与分解的区别 6 脂肪酸碳链的延长及去饱和
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CoA途径 棕榈酸中碳原子的来源：
乙酰CoA 丙二酸单酰CoA CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH 起始物（引物）
• 哺乳类和鱼类的三种酶活性都在一条肽链上。
乙酰CoA羧化酶活性的调节
别构调节 共价调节
乙酰CoA羧化酶是别构酶：
底物结合位：结合HCO3- , 结合在生物素上， 结合乙酰CoA
效应物结合位：结合 柠檬酸(+)
• 无活性乙酰CoA羧化酶
活性酶
（平行单体形式）
（纤维状聚合体长丝）
长链脂酰CoA
软脂酰CoA（-）
1 脂肪酸合成的碳源 ——乙酰CoA的转运 • 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
丙酮酸 羧化酶
三羧酸转运体系 (柠檬酸-丙酮酸循环)
三羧酸转运体系：每 Co经A由柠线檬粒酸体-丙进酮入酸胞循液环，一同次时，消可耗使21分分子子A乙TP酰，
主要内容
第六章 脂代谢
第一节 脂类的消化吸收和转运
第二节 脂肪的分解代谢 第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成 第四节 磷脂代谢 第五节 鞘脂类代谢 第六节 胆固醇代谢 第七节 脂类代谢的调节 第八节 脂肪代谢紊乱
第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合成
一 脂肪酸的生物合成 二 脂肪(三酰甘油)的生物合成
消耗1分子NADH, 产生1分子NADPH。
2 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成 (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 底物。
●奇数碳脂肪酸合成的引物：
丙二酸单酰CoA
CO2 + H2O
HCO3- + H +
CH3COSCoA ＋ HCO3- ＋ ATP
脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 • 酶以二聚体形式存在，反平行配置。P261
软脂酰-ACP硫酯酶
脂肪酸合酶系结构模式
③
④
②
ACP
⑤
①
⑥
中央巯基 SH
外围巯基 SH
③
④
② ①
⑤ ⑥
①乙酰CoA:ACP转酰酶,AT ② 丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶,MT ③β-酮（脂）酰-ACP合酶,KS ④ β-酮（脂）酰-ACP还原酶,KR ⑤β-羟（脂）酰-ACP脱水酶,HD ⑥ 烯（脂）酰-ACP还原酶,ER
脂肪酸合酶
（3）缩合
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP还原酶 （KR）
脂肪酸合酶
D-
（4）还原
脂肪酸合酶
羟
（3）缩合反应（condensation）：E3： - 酮酰-ACP合酶（KS）
O E2 – S – C - CH3 + -OOC - CH2 – C – S - ACP
O
CO2 E2-SH
CH3 – C - CH2 – C – S - ACP
4 由脂肪酸合酶催化的各步反应 ——软脂酸的合成（ E. coli ）
脂酸的合成：
启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 缩合、还原、脱水、还原
软脂酸的合成步骤（ E. coli ）：
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： E1：乙酰CoA:ACP转酰酶（AT）
乙酰CoA + ACP-SH 乙酰- S- ACP + CoASH 乙酰- S- ACP + E2-SH ACP -SH +乙酰- S- E2
乙酰CoA羧化酶是共价调节酶：磷酸化后失活
❖植物和细菌乙酰CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化调节
3 脂肪酸合酶
• 软脂酸（palmitic acid）是脂肪酸从头合成的终产物， 是其它脂肪酸合成的前体。
• E. coli和植物中，脂肪酸合酶为多酶复合体.
包括： 6个酶
酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)
一 脂肪酸的生物合成
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。
从头合成：细胞溶胶。
碳链的延长：线粒体和内质网
饱和脂酸:
2C单位 乙酰CoA
棕榈酸（从头合成途径，胞浆）
2C单位 已合成的FA
（C12～C16FA）
碳链的延长（线粒体、内质网等）
合成原料:
一 脂肪酸的生物合成
乙酰CoA羧化酶 生物素、M n2+
HOOCCH2COSCoA＋ADP＋Pi
丙二酰CoA
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
（2）装载（loading）——丙二酸单酰基转移反应： E2：丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶（MT）
丙二酸单酰CoA + ACP-SH E2 丙二酸单酰-S-ACP + CoASH
（2）装载（loading）
（1）启动（priming）
乙酰CoA:ACP转酰酶
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP合酶 （KS）
•
ACP辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺；摆臂
结合并转运脂酰基
脂酰基载体蛋白(ACP)的辅基结构
HS -
O-CH2-Ser-ACP
辅基：4-磷酸泛酰巯基乙胺
பைடு நூலகம்
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: 脂肪酸合酶是单一肽链，由一个基因编码,
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
▲ 碳源:乙酰CoA。
柠檬酸-丙酮酸循环(三羧酸转运体系) 线粒体基质→细胞溶胶
▲ATP, HCO3-(CO2) , NADPH及Mn2+等。 NADPH:戊糖磷酸途径
柠檬酸─丙酮酸循环 光反应
一 脂肪酸的生物合成
1 脂肪酸合成的碳源 —— 乙酰CoA的转运 2 丙二酸单酰CoA(malonyl CoA)的形成(乙
酰CoA和碳酸氢盐) 3 脂肪酸合酶 4 由脂肪酸合酶催化的各步反应——软脂酸的
合成 5 软脂酸合成与分解的区别 6 脂肪酸碳链的延长及去饱和
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CoA途径 棕榈酸中碳原子的来源：
乙酰CoA 丙二酸单酰CoA CH3CH2(CH2CH2)6CH2COOH 起始物（引物）
• 哺乳类和鱼类的三种酶活性都在一条肽链上。
乙酰CoA羧化酶活性的调节
别构调节 共价调节
乙酰CoA羧化酶是别构酶：
底物结合位：结合HCO3- , 结合在生物素上， 结合乙酰CoA
效应物结合位：结合 柠檬酸(+)
• 无活性乙酰CoA羧化酶
活性酶
（平行单体形式）
（纤维状聚合体长丝）
长链脂酰CoA
软脂酰CoA（-）
1 脂肪酸合成的碳源 ——乙酰CoA的转运 • 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
丙酮酸 羧化酶
三羧酸转运体系 (柠檬酸-丙酮酸循环)
三羧酸转运体系：每 Co经A由柠线檬粒酸体-丙进酮入酸胞循液环，一同次时，消可耗使21分分子子A乙TP酰，