脂肪酸的生物合成及
生物化学第25章 脂类的生物合成
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。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸的生物合成
合成脂肪酸的原料有乙酰辅酶a、hco3-（c02）、nadph和atp，mn2+可作为酶的激活剂。
生物体内由乙酰coa合成脂肪酸的有：①非线粒体酶系合成途径，又称为软脂酸合成
途径，它是脂肪酸合成的主要途径。
②线粒体酶系合成途径：又称饱和脂肪酸碳链延长途径。
合成脂肪酸的直接原料是乙酰coa，消耗atp和nadph，首先生成十六碳的软脂酸，
经过加工生成机体各种脂肪酸，合成在细胞质中进行。
机体内的脂肪酸大部分来源于食物，为外源性脂肪酸，在体内可通过改造加工被机体利用。
同时机体还可以利用糖和蛋白转变
为脂肪酸称为内源性脂肪酸，用于甘油三酯的生成，贮存能量。
开拓资料
脂肪酸主要用于制造日用化妆品、洗涤剂、工业脂肪酸盐、涂料、油漆、橡胶、肥皂等。
非必需脂肪酸就是机体可以自行制备，不必靠食物供应的脂肪酸，它包含饱和脂肪酸
和一些单不饱和脂肪酸。
而必需脂肪酸为人体健康和生命所必需，但机体自己不能合成，必须依赖食物供应，
它们都是不饱和脂肪酸，均属于ω－3族和ω－6族多不饱和脂肪酸。
脂肪酸的合成途径和生物活性研究
脂肪酸的合成途径和生物活性研究脂肪酸是一类重要的生物分子，它们在生物体内发挥着多种重要的生理功能。
脂肪酸的合成途径和生物活性一直是科学家们关注的热点研究领域。
本文将就脂肪酸的合成途径和生物活性展开探讨。
脂肪酸的合成途径主要发生在细胞质中的胞质基质。
在这个过程中，乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）作为起始物质，通过一系列酶催化反应，逐步合成出长链脂肪酸。
这些酶包括乙酰辅酶A羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶、3-酮基辅酶A合成酶等。
这些酶的活性和调控对脂肪酸的合成过程起着至关重要的作用。
脂肪酸的生物活性主要表现在它们对细胞膜的组成和功能的影响上。
脂肪酸的饱和度和链长决定了细胞膜的流动性和稳定性。
饱和脂肪酸会增加细胞膜的稳定性，而不饱和脂肪酸则会增加细胞膜的流动性。
这种调节细胞膜性质的机制对于维持细胞的正常生理功能至关重要。
此外，脂肪酸还参与调节细胞信号传导和基因表达。
脂肪酸通过与细胞膜上的受体结合，影响细胞内的信号传导通路，从而调节细胞的生理反应。
此外，脂肪酸还可以通过调节转录因子的活性，影响基因的表达。
这些基因可能涉及到细胞的增殖、分化和凋亡等重要生理过程。
脂肪酸的合成途径和生物活性研究对于人类健康和疾病的研究具有重要意义。
例如，脂肪酸合成途径的异常可能导致脂肪代谢紊乱，进而引发肥胖和代谢性疾病。
因此，深入研究脂肪酸的合成途径和调控机制，有助于揭示肥胖和代谢性疾病的发病机制，并为相关疾病的治疗提供新的思路和靶点。
此外，脂肪酸的生物活性研究也对药物研发具有重要意义。
脂肪酸作为细胞膜的重要组成部分，对于药物的吸收和转运起着重要作用。
因此，研究脂肪酸对药物的转运和代谢的影响，有助于优化药物的给药途径和提高药物的疗效。
总之，脂肪酸的合成途径和生物活性研究是一个重要的科学领域。
深入研究脂肪酸的合成途径和调控机制，有助于揭示脂肪代谢的调控机制，为肥胖和代谢性疾病的治疗提供新的思路和靶点。
同时，研究脂肪酸对药物的转运和代谢的影响，有助于优化药物的给药途径和提高药物的疗效。
脂肪酸的生物合成与代谢
脂肪酸的生物合成与代谢脂肪酸是一类重要的生物分子，它们在生物体内起着能量储存、细胞膜结构和信号传导等关键作用。
脂肪酸的生物合成和代谢过程复杂而精密，能够为生物体提供所需的能量和物质基础。
本文将重点介绍脂肪酸的生物合成和代谢机制。
一、脂肪酸的生物合成脂肪酸的生物合成主要发生在细胞质中的细胞质环状结构――脂肪体中。
脂肪体是一种细胞内的细胞器，其主要功能是储存和合成脂肪酸。
脂肪酸的合成主要经过如下几个步骤：1. 乙酰辅酶A的生成：乙酰辅酶A是脂肪酸生物合成的起始物质。
其生成需要经过葡萄糖代谢、氧化反应等多个步骤。
2. 乙酰辅酶A的转运：乙酰辅酶A会通过胞质和线粒体之间的乙酰辅酶A转隔膜转运进入线粒体内。
3. 乙酰辅酶A的羧化：乙酰辅酶A在线粒体内发生羧化反应，生成乙酰辅酶A羧。
4. 乙酰辅酶A羧的合成：乙酰辅酶A羧在线粒体内被转化为丙酮酸，随后与新的乙酰辅酶A羧进行反应，最终生成脂肪酸。
以上是脂肪酸的主要合成过程，各个步骤由不同的酶催化，其中乙酰辅酶A羧化酶和乙酰辅酶A羧还原酶是两个关键的调节酶。
二、脂肪酸的代谢脂肪酸的代谢主要包括β-氧化和合成过程。
脂肪酸在细胞质中经过一系列酶的作用，逐步被切断成较短的脂肪酸链，释放出大量的能量和还原能，最终产生丙酮酸、乙酰辅酶A等代谢产物。
脂肪酸的代谢主要发生在线粒体中，其中β-氧化反应是脂肪酸代谢的关键步骤。
脂肪酸的β-氧化主要包括如下几个步骤：1. 脂肪酸的β-氧化：脂肪酸经过一系列酶的催化，逐渐被切断成较短的脂肪酸链，同时产生丙酮酸和较长的脂肪酰辅酶A。
2. 丙酮酸代谢：丙酮酸进入线粒体，经过一系列反应，生成乙酰辅酶A，最终进入三羧酸循环，参与能量产生。
通过β-氧化，脂肪酸能够被分解为较短的链状物，并转化为能量和其他代谢产物。
三、脂肪酸的调节脂肪酸的生物合成与代谢受到多种调节机制的影响，以维持机体内脂肪酸的稳定水平。
其中，脂肪酸合成调节主要通过以下两个途径进行：1. 营养调节：食物中的碳水化合物和脂肪是生物体脂肪酸生物合成的重要物质基础。
植物脂肪酸的生物合成与基因工程
植物脂肪酸的生物合成与基因工程
卢善发
（中国科学院植物研究所 北京 !"""#$）
摘要 植物脂肪酸既具重要生理功能，又有巨大食用和工业价值。其生物合成途径较为复杂，涉及乙酰 %&’( 羧化酶、脂肪酸合成酶、脂肪酸去饱和酶和脂肪酸延长酶等一系列酶。近年来，对脂肪酸生物合成 途径进行了大量研究，克隆出许多相关基因，初步阐明了脂肪酸合成规律，并在此基础上开展了利用基 因工程技术调控脂肪酸合成研究，取得可喜进展。本文详细介绍了植物饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸和超 长链脂肪酸的生物合成与基因工程研究的新结果。 关键词 植物代谢，脂肪酸，基因工程，生物合成
脂肪酸是生物体基本组成之一，具重要生理功能。它们既是细胞膜脂的主要成分，又 是重要的能源物质，还是一些信号分子的前体。可与其它物质一起，分布于机体表面，防 止机械损伤和热量散发等。此外它还与细胞识别、种特异性和组织免疫等有密切关系。 !"""! 脂肪酸与植物抗寒性
甘油脂中的不饱和脂肪酸是生物膜功能所必需的。在生理温度下，仅含饱和脂肪酸 的极性甘油脂不能在生物膜中形成双分子层排列。在饱和脂肪酸的适当位置引入一定数 目的双键，可增加膜的流动性，这对激活一些结合在膜上的酶是非常重要的，反应了不同 温度下生物膜流动性的维持能力。当催化不饱和脂肪酸合成的酶发生突变时，植物体内 不饱和脂肪酸减少，抗寒性减弱。如拟南芥叶绿体 !"#$#棕榈酰去饱和酶和!!&0去饱和 酶基因的突变体 %&’( 和 %&’)，在 低 温 下 叶 片 黄 化、生 长 变 缓、叶 绿 体 形 成 也 发 生 改 变 （#123456773 和 8419:3，!;;!）。同样，其微粒体!!&0去饱和酶基因突变体 %&’$ 的耐低温能 力也减弱（8419:3 等，!;;)；’6<=37 和 8419:3，!;;&）。 !"""" 脂肪酸与植物抗病性
脂肪酸的生物合成
6 血浆脂蛋白
一.脂蛋白的结构与分类
三酰甘油、磷脂及胆固醇较不易溶于水溶液。它们 作为血液中脂蛋白的组成成分在血液中被转运环行 于体内。这些球状的、微团 (胶束)样的颗粒是由三 酰甘油和胆固醇酯的疏水核心及包裹在外围的蛋白 质、磷脂和胆固醇所构成。脂蛋白的蛋白质部分称 为载脂蛋白(或脱辅基蛋白，apoproteins)，在不同 人的脂蛋白中已发现至少有10种不同的脱辅基蛋白。 它们的功能是帮助疏水性的脂质溶解并起着细胞靶 标的作用。根据其物理和功能性质可将脂蛋白分为5 类(P292)
6. 胆固醇及其转化产物
• 虽然机体各组织都能合成胆固醇但绝大部分是在胆 脏中合成，或自膳食摄取。 • 由小肠黏膜细胞吸收的胆固醇会同三脂酰甘油、磷 脂及在细胞内新合成的某些载脂蛋白(apoprotein， apo)共同形成乳糜微粒(chylomicron，CM)，CM 经淋巴进入血浆。 • 这个颗粒迅速地受脂蛋白脂酶(lipoprotein lipase)作 用而降解，未被降解的残迹又回到肝脏。
饱和脂肪酸碳链的延长途径
1.碳链的延长主要在线粒体中完成，部分存在于 哺乳动物的内质网膜 2.与-氧化相似的逆向过程 3.所有的代谢中间物是CoA的衍生物，直接以乙酰 CoA为二碳片段的供体，NADPH是氢的供体 4.碳链的延长从脂肪酸的羧基端开始进行
7.不饱和脂肪酸的合成
1.不饱和脂肪酸的生物合成是经饱和脂肪 酸去饱和作用开成；去饱和作用在微粒体 中进行 2.真核生物去饱和作用需要在有氧条件及 NADPH的参与
肝脏中生成的胆固醇的作用
• a．作为血浆脂蛋白，乳糜微粒，高密度脂蛋 白(HDL)和极低密度脂蛋白(VLDL,)的组成分 分泌进入血浆； • b．以胆固醇酯的形式贮存在小滴(droplets)中 • c．用于细胞膜的结构组成。 • d．转化为胆(汁)酸或胆汁盐。 • e．在肾上腺或性腺中转化为多种类固醇激素
脂肪酸合成途径
脂肪酸合成途径
脂肪酸合成途径，也称为脂肪酸生物合成，是细胞中产生脂肪酸的过程。
脂肪酸是一种重要的生物分子，它们是细胞膜的主要组成成分，还作为能量储存的形式存在。
脂肪酸合成途径主要发生在细胞质中，而不是线粒体中的脂肪酸β氧化途径。
下面是脂肪酸合成的主要步骤：
1. 脂肪酸起始物质：脂肪酸合成的起点是乙酰辅酶A（Acetyl-CoA），它是细胞内能量代谢的关键分子。
乙酰辅酶A经过
一系列酶催化反应转化为脂肪酸。
2. 羧化反应：乙酰辅酶A首先被羧化为酮酸（Malonyl-CoA），这是脂肪酸合成中的第一步。
该反应由酮酸羧化酶催化，在细胞质中进行。
3. 合成反应：酮酸和乙酰辅酶A通过羧化酶途径催化，逐步
添加两个碳原子，并反复进行羧化和还原反应，形成长链脂肪酸。
在每个循环中，一个碳单位是来自酮酸，而另一个碳单位来自乙酰辅酶A。
4. 糖酵解逆反应：脂肪酸合成需要大量的NADPH，这是一种
还原型辅酶，细胞酵解途径通过糖酵解产生的一系列代谢步骤可生成NADPH。
脂肪酸合成途径中涉及的酶有很多，如酮酸羧化酶、还原酶、酮酸合酶等，这些酶的活性和底物浓度受各种内外因素的调控。
脂肪酸合成途径在细胞中扮演着重要的生理和病理功能，其异常调节与一些代谢性疾病，如肥胖症、糖尿病等相关。
脂肪酸生物合成及
脂肪酸生物合成步骤：乙酰CoA缩合、还原、脱水、还原，生成脂肪酸
脂肪酸生物合成酶：乙酰CoA羧化酶、丙二酸单酰CoA合成酶等
脂肪酸生物合成产物：脂肪酸和CoA
脂肪酸生物合成与分解代谢的平衡
脂肪酸生物合成：由乙酰CoA和丙二酸单酰CoA缩合生成乙酰乙酰CoA，再与乙酰CoA缩合生成3-羟基-3-甲基戊二酸甲酰CoA，最后合成脂肪酸。
乙酰CoA与CoA结合生成乙酰CoA，为脂肪酸合成提供能量
乙酰CoA是脂肪酸生物合成的起始原料
丙二酸单酰CoA的生成
丙二酸单酰CoA是由乙酰CoA和丙二酸在丙二酸单酰CoA合成酶的催化下合成的。
丙二酸单酰CoA是脂肪酸生物合成的重要中间产物，可以进一步合成脂肪酸。
丙二酸单酰CoA的生成需要消耗ATP，是耗能过程。
丙二酸单酰CoA的生成过程中，乙酰CoA是乙酰CoA羧化酶的底物，该酶是脂肪酸合成的关键酶。
脂肪酸的合成
乙酰CoA的来源
脂肪酸合成的酶类
脂肪酸合成的起始原料
脂肪酸合成的关键步骤
脂肪酸合成的调控
酶的活性调节：通过调节脂肪酸合成酶的活性来控制脂肪酸的合成速度。
代谢物调节：通过调节脂肪酸合成过程中的代谢物浓度来控制脂肪酸的合成。
作用机制：乙酰CoA羧化酶通过将乙酰CoA的乙酰基转移到生物素上，生成高能化合物，再将其转移给丙二酸单酰CoA，完成反应。
调节：乙酰CoA羧化酶的活性受到多种因素的调节，包括磷酸化、去磷酸化、别构效应等。
丙二酸单酰CoA合成酶
定义：丙二酸单酰CoA合成酶是脂肪酸生物合成过程中重要的酶，负责催化丙二酸单酰CoA的合成。
定义：由多个酶组成的复合体，参与脂肪酸的生物合成
组成：乙酰CoA羧化酶、丙二酸单酰CoA转移酶等
生物化学脂肪酸的合成
生物化学脂肪酸的合成脂肪酸是生物体体内重要的有机化合物，它们在维持生命功能和能量供应方面发挥着重要作用。
脂肪酸的合成是一个复杂的过程，需要通过一系列酶的作用来完成。
本文将介绍生物化学脂肪酸的合成过程及其调节机制。
一、脂肪酸合成的总体过程生物体合成脂肪酸的主要途径是通过乙醛—辅酶A途径进行。
具体而言，脂肪酸的合成可以分为以下几个步骤：1. 乙醛的生成：在细胞质中，由于乙醛-3-磷酸途径，丙酮酸经过一系列酶促反应生成乙醛。
乙醛是脂肪酸合成的起始物质。
2. 乙醛的羧化：乙醛进入线粒体通过羧化反应转化为乙酰辅酶A。
3. 乙酰辅酶A的合成：乙酰辅酶A是脂肪酸合成过程中的一个重要中间产物，它可以通过线粒体呼吸链和丙酮酸途径合成。
4. 乙酰辅酶A的转运：乙酰辅酶A通过脂肪酸合成酶复合物（FAS）转运到细胞质中。
5. 脂肪酸的合成：乙酰辅酶A在细胞质中被FAS作用下，通过一系列加成反应生成长链脂肪酸。
二、脂肪酸合成的酶及其调节机制1. 乙酰辅酶A羧化酶：乙酰辅酶A羧化酶（ACC）是脂肪酸合成的关键酶，它可以将乙醛羧化为乙酰辅酶A。
该酶受多种因子的调节，包括营养状况、激素水平和代谢产物水平等。
2. FAS：FAS是脂肪酸合成的重要酶复合物，它由多个功能酶单元组成。
FAS的活性受到通过磷酸化和脱磷酸化调节。
当细胞内能量充足时，FAS被磷酸化，从而降低其活性；而当能量不足时，FAS则被脱磷酸化，增强其活性。
3. 转运蛋白：乙酰辅酶A的转运过程中，转运蛋白也发挥着重要作用。
转运蛋白的表达水平和功能可以受到营养调节、激素调节和细胞信号传导等因素的影响。
三、脂肪酸合成与疾病脂肪酸合成过程的紊乱与多种疾病的发展密切相关。
例如，脂肪酸合成过程中的酶ACC和FAS的异常表达与肥胖、糖尿病和某些肿瘤的发生发展有关。
对于这些疾病的研究有助于深入了解脂肪酸生物合成的调节机制，为相关疾病的预防和治疗提供理论基础。
四、脂肪酸合成的应用脂肪酸合成在工业和医学领域有着广泛的应用。
生物化学 第29章 脂肪酸的生物合成
不饱和脂酸的合成
人和动物组织含有的不饱和脂肪酸主要为软油酸 （16：1Δ9）、油酸（18：1Δ9）、亚油酸（18： 2Δ9,12）、亚麻酸（18：3Δ9,12,15）、花生四烯 酸（20：4Δ5,8.,11,14）等。
• 若合成奇数碳脂肪酸，应以丙酰CoA为引 物。 • 若合成支链脂肪酸，应以异丁酰CoA为引 物。
脂酸合成总结：
脂酸合成和脂酸降解的比较
区别点
合成
分解(β-OX）
亚细胞部位
胞液
线粒体
酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酰CoA
乙酰CoA
还原当量
NADPH
FAD、NAD+
HCO3-和柠檬 酸
需要
不需要
能量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
磷酸甘油激酶
甘油 + ATP
α-磷酸甘油 + ADP
3.脂肪的合成
1.合成部位 肝、肠、脂肪组织
2.合成原料
脂肪合成的直接原料是甘油（α-磷酸甘油）和脂肪酸 （脂酰CoA)，它们主要来自糖代谢。
1. 糖酵解途径
+2H
糖
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
2. 有氧氧化
合成
软油酸和油酸可由相应的脂肪酸活化后经去饱和酶 催化脱氢生成。这类酶存在于滑面内质网。
亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸在体内不能合成或合 成不足,但又是机体不可缺少的,所以必需由食物供 给,因此称为必需脂肪酸。p265
2.甘油磷酸的合成
（一）由糖代谢途径产生
08-脂肪酸的生物合成
脂肪酸的生物合成饱和脂肪酸的“从头合成”•软脂酸的合成合成的原料和部位•原料：乙酰CoA、NADPH、ATP•部位：胞液•柠檬酸-丙酮酸循环：线粒体：乙酰CoA（三羧酸转运系统）胞液：乙酰CoA1.乙酰辅酶A的转运柠檬酸-丙酮酸循环CH 3-Co ～SCoA + CO 2乙酰CoA 羧化酶生物素Mn 2+HOOC-CH 2-CO ～SCoA ATP ADP+Pi key enzyme乙酰CoA丙二酰CoA2.乙酰CoA 的活化有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）➢脂肪酸合酶复合体——是由一条多肽链构成的多功能酶，通常以二聚体形式存在，每个亚基都含有一个脂酰基载体蛋白（ACP）和7个活性酶的催化部位。
➢一个多肽链上具有7种酶活性，依次重复进行缩合、还原、脱水、再还原的过程合成软脂酸。
乙酰辅酶A+酰基载体蛋白ACP 乙酰ACP丙二酰ACP+辅酶A丙二酰辅酶A3.软脂酸（16C）生物合成软脂酸合成过程缩合还原脱水再还原乙酰乙酰ACP丙二酰ACP乙酰ACP β-羟丁酰-ACPα,β-烯丁酰ACP丁酰ACP软脂酸合成的总反应7HOOCCH2CO～SCoA + CH3CO～SCoA + 14NADPH + 14H+丙二酰CoA(乙酰CoA)脂肪酸合酶复合体CH3（CH2）14COOH + 7CO2+ 14NADP++ 8HSCoA + 6H2O 软脂酸能量变化：需消耗23分子ATP（16分子用于转运，7分子用于活化）。
还原力：需14分子NADPH作为供氢体，6分子NADPH来自于葡萄糖分解的磷酸戊糖途径，8分子NADPH来自于柠檬酸－丙酮酸转运脂肪酸的合成对糖的磷酸戊糖旁路有依赖性。
脂肪酸的β－氧化和从头合成的异同有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）不饱和脂肪酸的合成•动物组织很容易在脂肪酸的△9部位引入双键，但不能在脂肪酸链的△9双键与末端甲基间再引入双键，因此不能合成具有多个双键的脂肪酸（必须脂肪酸）。
脂肪酸的生物合成
O C S ACP
-hydroxyacyl-ACP
-hydroxyacyl-ACP dehydrase
H20
H H3C C H C
O C S ACP
trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
③ FabI: Enoyl-ACP Reductase （烯基还原酶, ER）
H H3C C H C
NADP+
O C S ACP
acetoacetyl-ACP
NADPH + H+
OH H H3C C H C H
O C S ACP
-hydroxybutyryl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
②FabA/Z: 3(R)-Hydroxyacyl-ACP Dehydratase（脱水酶, DH）
OH H H3C C H C H
O C S ACP
trans-enoyl-ACP NADPH + H+
enoyl-ACP reductase NADP+
H H3C C H
H C H
O C S ACP
trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的最后一步：产物的释放 Thioesterase 硫酯酶: TE TesA
H O H3C C C S ACP H
大肠杆菌II型脂肪酸合成系统的延伸步骤
脂肪酸合成前的准备工作：Acyl Carrier Protein的活化修饰
ACP: 体内数量最多的蛋白之一，活性位点为丝氨酸
Phosphopantetheinyl arm 20Å from CoA and ACP
AcpS 属于phosphopantetheinyl transferase protein superfamily 它是以三聚体的形式工作，同时它的催化需要镁离子做为辅助, 将apoACP变为holo-ACP
脂肪酸生物合成过程中所需的还原
脂肪酸生物合成过程中所需的还原
脂肪酸生物合成是生物最为重要的重要过程之一，而其中所涉及的还原也十分重要。
在脂肪酸生物合成过程中，细胞使用了多种代谢注释，包括脂质氧化、加氢和糖基化等，以及还原反应。
还原反应主要包括酶促还原和不酶促还原两种形式。
在酶促还原中，细胞利用酶的活性氧物质来促进多羟基团的消去，从而形成二氢化合物。
所使用的活性氧物质都是从ATP中提供的。
而在不酶促还原中，细胞利用共价结合的NADH或NADPH作为氢提供者，来达成激发还原反应。
其中很多正在研究的生物过程都需要还原，包括酸、糖、脂肪和氨基酸，细胞也需要NAD+和NADP+来执行这些还原反应。
NAD+主要被用来调节葡萄糖代谢，根据需要，它与NADH和NADPH结合，以便还原活性氧物质，使葡萄糖氧化反
应可以正常进行，并完成反应。
在脂肪酸生物合成过程中，NADPH是还原反应的一种形式，可以与脂肪酸的
合酶与脂肪酸的脱氢酶结合，起把脂肪酸开始还原的作用。
它在核囊体和细胞质中高度替代，以完成脂肪酸的还原反应。
从而使得脂肪酸的生物合成能够顺利进行。
因此可以清楚地看出，还原反应对脂肪酸生物合成是十分必要的，它不仅可以催化脂肪酸的合成，也是实现生物过程均衡性和正确表达所必不可少的条件。
生物体内脂肪酸合成途径的研究与进展
生物体内脂肪酸合成途径的研究与进展脂肪酸是生物体内重要的建筑块，它们是合成磷脂、甘油三脂和其他生物活性分子的关键分子。
生物体内的脂肪酸分为外来和内源性两种，其中外来脂肪酸是通过食物摄入进入生物体的，而内源性脂肪酸则是在生物体内部自行合成的。
近些年来，生物体内脂肪酸合成途径的研究受到了广泛关注。
本文将介绍生物体内脂肪酸合成途径的重要研究成果以及未来的发展方向。
1. 脂肪酸合成途径简介生物体内脂肪酸的合成是一个复杂的过程，它由一系列酶催化的反应组成，并涉及到多个途径，其中最具代表性的是脂肪酸合成途径。
在脂肪酸合成途径中，内源性脂肪酸的合成是通过在细胞质中进行酶催化反应来完成的。
在这个过程中，脂肪酸合成通常发生在脂肪酸合成酶复合物（FAS）上，该酶复合物由七种不同的酶组成，包括FAS、酰基载体蛋白、酮酸载体蛋白等。
这些酶分别在不同的生理条件下调控着整个脂肪酸合成途径的进行。
2. 新的研究进展在过去的几年里，研究人员对生物体内的脂肪酸合成途径进行了深入的研究，不断挖掘新的机制和调节因子。
我们将在下面探讨最新的研究进展。
（1）甘油三酯的合成途径生物体内甘油三酯的合成是一个复杂的过程，其中一个重要的步骤是甘油酯化反应。
最近，研究人员发现，脂蛋白酯酶如何在细胞内催化甘油三酯合成的问题一直没有得到解决。
最新的研究表明，甘油三酯合成是由一种酶催化的反应完成的，这种酶叫做甘油三脂合成酶（GPAT）。
其主要功能是在膜上转移酰基，并将酰基转移至甘油分子上。
这项研究对于解决甘油三酯代谢和调节方面的问题有着重要的意义。
（2）微生物合成脂肪酸的途径微生物合成脂肪酸是一种新途径，近年来受到了广泛关注。
它涉及到6个酶和12个底物，是生物合成中最复杂的代谢途径之一。
最近的研究表明，微生物合成脂肪酸的过程中存在一个新的酶，它叫做β-酮酸合成酶（KAS），该酶的作用是促进乙酰辅酶A从C3-C6底物的转化，并合成β-酮烷基。
该项研究为探究微生物合成脂肪酸的新机制提供了重要参考。
脂肪酸生物合成过程
脂肪酸生物合成过程
脂肪酸生物合成是一个重要的生物过程，是由一组有机反应组成的集合，它包括激活甘油，合成放射酸，脂肪缩合，脂肪酯合成和构象调控，它们都与脂肪酸生物合成相关。
激活甘油，通过将乙酰辅酶A（CoA）与甘油结合的方式，形成反应中间体ACYLA——COA（醛脂肪酰辅酶A），这是脂肪酸合成的第一步，它反应后，释放了一个砜和一个辅
酶A。
接下来，反应中间体ACYLA-COA通过一系列反应，形成合物ACP（脂肪酰辅酶），它正
好与每一个脂肪酸链结合在一起，而每一个脂肪酸链前都会有一个砜，脂肪缩合反应时，还会释放出一个烟酸和一个辅酶A。
脂肪缩合反应后，产物变成了反应中间体acyl-ACP，它是一个二聚体，每一个分子中存在
两个不同的脂肪酸，就像短链脂肪酸一样。
最后，由acyl-ACP反应形式，形成了一个新的化合物叫脂肪酯，它含有两个不同脂肪酸，同时也含有一个甘油分子，经过构象调控反应后，它和原有每一个脂肪酸链结合在一起，
形成了一根规则的脂肪酸链，最终脂肪酸就生物合成了。
脂肪酸生物合成反应将甘油与脂肪酸结合，形成多肽酯，它扮演着多种重要物质之间的中介，在多种物质之间来回转换，这就是脂肪酸生物合成的过程。
有机化学基础知识脂肪酸的合成和反应
有机化学基础知识脂肪酸的合成和反应脂肪酸是一类重要的有机化合物，广泛存在于动植物体内。
它们是生命体内不可或缺的能量源，并参与到许多生物过程中。
在有机化学领域，脂肪酸的合成和反应是基础知识，对于深入理解有机化学的原理和应用具有重要意义。
一、脂肪酸的结构和分类脂肪酸是由长链羧酸组成的，通常由偶数个碳原子和一个羧基所构成。
根据碳链的长度和不饱和程度的不同，脂肪酸可以分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。
饱和脂肪酸的碳链上所有的碳原子均以单键相连，没有不饱和键。
常见的饱和脂肪酸有硬脂酸、棕榈酸等。
不饱和脂肪酸则含有一个或多个不饱和键，常见的有油酸、亚油酸等。
二、脂肪酸的合成脂肪酸的合成可以通过多种方法实现。
其中，最常用的方法是卡尔·费舍尔酯合成法和格利格纳德试剂反应法。
卡尔·费舍尔酯合成法是通过酯化反应将醇和羧酸进行缩合，生成酯的过程。
该方法需要在酸性条件下进行，并加入酸催化剂。
例如，乙醇和硬脂酸在硫酸存在下反应，可以得到乙硬酸乙酯。
这种方法适用于合成饱和脂肪酸。
格利格纳德试剂反应法是通过格利格纳德试剂和羰基化合物发生取代反应，生成醇的过程。
在有机化学中，格利格纳德试剂是一类带有负离荷的有机锂或有机镁化合物，具有强还原性和亲核性。
例如，格利格纳德试剂可以与醛或酮反应生成次级醇或三级醇，进而通过酸催化水解得到脂肪酸。
三、脂肪酸的重要反应1. 酯化反应：脂肪酸可以与醇反应生成酯。
这种反应常见于食品工业中，用于合成食品添加剂和香精香料。
2. 硝化反应：脂肪酸可以与硝酸反应生成硝酸脂肪酯。
硝酸脂肪酯是一类重要的功能性有机化合物，常用于制备甘油硝酸酯等炸药。
3. 氢化反应：不饱和脂肪酸可以与氢气在催化剂的作用下发生加氢反应，生成饱和脂肪酸。
这种反应常见于油脂加工工业中，用于去除油脂中的不饱和键，提高油脂的稳定性和储存期限。
4. 氧化反应：脂肪酸可以与氧气或过氧化物反应生成过氧化脂肪酸。
过氧化脂肪酸是一类具有强氧化性的有机化合物，常用作发泡剂、漂白剂和消毒剂。
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O
CO2 E2-SH
CH3 – C - CH2 – C – S - ACP
O
O
（4）第一次还原（reduction）： E4： - 酮酰-ACP还原酶（KR）
CH3–C-CH2–C–S-ACP
E4
C–S-ACP
精品课件
CH3–CH-CH2–
（5）脱水反应（dehydration）：
E5：羟酰-ACP脱水酶（HD）
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
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软脂酰-ACP硫酯酶
脂肪酸合Байду номын сангаас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,H精D品课件⑥ 烯（脂）酰-ACP还原酶,ER
经酰胺 + 磷酸胆碱。
至今在动物体内尚未发现有 9 以上的去饱和 酶
必需脂肪酸
亚油酸（18, 9,12) (linoleic acid)
-亚麻酸（18, 9,12,15)
(linolenic acid)
花生四烯酸（20, 5,8,11,13) （半必需）是含量最丰富的多烯脂酸
精品课件
精品课件
DHA
二 脂肪(三酰甘油)的生物合成
脂肪酸合酶
（5）脱水
脂肪酸合酶 精品课件
（6）还原
脂肪酸合酶
1 启动 2 装载 3 缩合
4 还原
每延长2碳单位消 耗1个ATP和 2个NADPH
精品课件
6 还原 5 脱水
（7）软脂酸合成的延伸和释放
软脂酰-ACP硫酯酶
精品课件
软脂酸合成的延伸和释放：
• 延伸：ACP手臂将丁酰基转移到 -酮酰ACP合 酶的-SH上，并重复（2）-（6）的反应过程。 直至合成16个C原子为止。
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
精品课件
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 + E2-SH
素上的
精品课件
活性羧基转移，合
精品课件
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
酶
（平行单体形式） 聚合体长丝）
长链脂酰CoA 软脂酰CoA（-）
转运载体和 被转运物
4. FA合成/分解过程酰基载体 5.二碳供体/产物
6. 对HCO3- 和柠檬酸的需求 7. 酶系
8. 电子供(受)体/ 氧化还原辅因子
脂肪酸合成
细胞溶胶 肝脏为主 三羧酸转运机制 柠檬酸（线粒体到 胞浆） 乙酰基
ACP 丙二酸单酰CoA； 酰基供体
要求 多酶复合体/单一 多肽链的二聚体
• 肝脏、脂肪组织最活跃, 小肠粘膜，内质网(SER)
1 甘油三酯合成的前体：
脂酰CoA：来自脂肪酸的活化
甘油-3-P：来自磷酸二羟丙酮 (脂肪组 织)
脏）
或甘油磷酸化(肝
2 三脂酰甘油的生物合成途径：
脂酰CoA
酰基转移酶
酸 甘油-3-P
酰基转移酶
精品课件
磷脂酸
溶血磷脂
溶血磷脂酸
二脂酰甘油
精品课件 三脂酰甘油
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
精品课件
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）
---脂肪酸的生物合成及 磷脂和胆固醇代谢
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主要内容
第六章 脂代谢
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
精品课件
第三节 脂肪酸和甘油三酯的生物合 成
精品课件
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
精品课件
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2分1分子子AT乙P，酰消
一 脂肪酸的生物合成 二 脂肪(三酰甘油)的生物合成
精品课件
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）
（2）光滑型内质网：延长饱和或不饱和长链脂肪
酸
以CoA代替ACP为脂酰基载体，沿着脂肪 酸合成方式延长；丙二酸单酰CoA是二碳片段的供体， 供氢体为NADPH。除脑组织外一般合成C18（硬脂 酸）,脑可延长至24碳F精A品.课件
动物FA碳链的延长： 脂酰基载体是CoA 供氢体是NADPH
细胞内进行部位
乙酰- S- ACP + CoASH ACP -SH +乙酰- S- E2
（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
精品课件
（2）装载（loading）
（1）启动（priming）
• 释放：
经7轮cycle合成了棕榈酰-S-ACP
CH3(CH2)14CO-S-ACP
CH3（CH2）14COOH+ACP-SH
CH3(CH2)14COSCoA+ACP-SH
精品课件
软脂酸合成的总反应式：
精品课件
丙二酸单酰CoA
精品课件
5 软脂酸合成与分解的区别 I
区别 1. 亚细胞定位（合成场所） 2. 主要组织定位 3. 转运机制、
乙酰CoA:ACP转酰酶
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脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP合酶 （KS）
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP还原酶 （KR）
脂肪酸合酶
D-
（3）缩合
脂肪酸合酶
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（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
第四节 甘油磷脂代谢
一 甘油磷脂（phosphoglycerides)的分解代谢
甘油磷脂经磷脂 酶水解生成甘油、 脂肪酸和各种氨 基醇（胆碱、乙 醇胺和Ser等）
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磷脂酶 A1
广泛分布于动物 细胞细胞器、微
B B1
A1 O
=
B2
O
CH2—O——C—R1
=
粒体内，产物为 R2—C——O—CH
脂肪酸碳链延长的不同方式
动物
植物
线粒体
内质网
叶绿体、前质体 内质网
二碳单位供体 脂酰基载体 电子供体
乙酰CoA 丙二酸单酰CoA 丙二酸单酰ACP
CoA
CoA
ACP
不明确
NAD(P)H
NADPH
NADPH
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II 脂肪酸的去饱和：
氧化脱氢途径；光滑型内质网
（1 ）单烯脂酸(monoenoic acid)的合成：
缩合,还原,脱水,还原
氧化,水合,氧化,硫解
12. 激活剂 抑制剂
柠檬酸 软脂酰CoA（抑制乙酰CoA 羧化酶）
丙二酰CoA（抑制肉毒 碱酰基转移酶I）
13反应最活跃时期 高糖膳食后
饥饿
14. 刺激激素
胰岛素/胰高血糖素高比值
胰岛素／胰高血糖素低 比值
15.反应产物
软脂酸
乙酰辅酶A
16. 能量变化（软 消耗7个ATP和14个
碳链的延长（线粒体、内质网等）
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合成原料:
一 脂肪酸的生物合成
▲ 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
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一 脂肪酸的生物合成
• 乙胺；摆臂
ACP辅基：4-磷酸泛酰巯基
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