脂肪酸合成代谢

(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
乙酰CoA CoA的来源和转运 (1) 乙酰CoA的来源和转运
二. 脂肪酸的合成
Transport into the cytosol Fatty acids are synthesized in the cytosol, but acetyl CoA is produced from pyruvate in the mitochondria. Thus the acetyl CoA must be transferred from the mitochondria into the cytosol to allow fatty acid synthesis to occur. However, the inner mitochondrial membrane is not readily permeable to this molecule. This problem is overcome by the condensation of acetyl CoA with oxaloacetate to form citrate.
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA的形成 丙二酸单酰CoA的形成 CoA
二. 脂肪酸的合成
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
乙酰CoA羧化酶的组成 乙酰CoA羧化酶的组成 CoA
在原核生物中， 由两种酶和一种蛋白质组成三元 在原核生物中 ， 多酶复合体 — 生物素羧基载体蛋白（biotin carboxyl-carrier 生物素羧基载体蛋白（ carboxylprotein，BCCP） protein，BCCP） 生物素羧化酶 羧基转移酶 在动物及高等植物体内，乙酰CoA CoA羧化酶是由多个 在动物及高等植物体内，乙酰CoA羧化酶是由多个 亚基组成的寡聚酶， 亚基组成的寡聚酶 ， 每个亚基兼具上述的三种催化活 但只有当它们聚合成完整的寡聚酶后才有活性。 性，但只有当它们聚合成完整的寡聚酶后才有活性。
第二节 脂肪酸的合成代谢
一. 甘油的合成 细胞质中进行 甘油的合成在细胞质中进行。 甘油的合成在细胞质中进行。 由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮还原而成。 由糖酵解的中间产物磷酸二羟丙酮还原而成。
事实上，在甘油和脂肪酸缩合连结成脂肪时， 事实上，在甘油和脂肪酸缩合连结成脂肪时， 所需要的是3 磷酸甘油，而不是游离的甘油。 所需要的是3-磷酸甘油，而不是游离的甘油。
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
丙二酸单酰CoA CoA的形成 (2) 丙二酸单酰CoA的形成
二. 脂肪酸的合成
乙酰CoA的羧化为不可逆反应 乙酰CoA的羧化为不可逆反应，是脂肪酸合成 CoA的羧化为不可逆反应， 的限速步骤，故 乙酰 CoA羧化酶 的活性高低控制 CoA羧化酶 的限速步骤 ， 乙酰CoA羧化酶的活性高低控制 着脂肪酸合成的速度。 着脂肪酸合成的速度。
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
二. 脂肪酸的合成
丙二酸单酰CoA:ACP转移酶 转移酶 丙二酸单酰
乙酰CoA:ACP转移酶 转移酶 乙酰
酮脂酰 β-酮脂酰ACP合酶 酮脂 合酶
酮脂酰 β-酮脂酰ACP还原酶 酮脂 还原酶
羟脂酰 β-羟脂酰ACP脱水酶 羟脂 脱水酶
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烯脂酰 烯脂酰ACP还原酶 还原酶
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
(3) 脂肪酸链的合成
二. 脂肪酸的合成
ACP辅基犹如一个 ACP 辅基犹如一个 转动的手臂， 转动的手臂 ， 以其末 端的巯基携带着脂酰 基依次转到各酶的活 性中心， 性中心 ， 从而发生各 种反应， 种反应 ， 如下图所示 。
(一) 脂肪酸的从头合成
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
(3) 脂肪酸链的合成
二. 脂肪酸的合成
整个过程都是在脂肪酸合酶系统中进行。 整个过程都是在脂肪酸合酶系统中进行。 脂肪酸合酶系统中进行 这一阶段包含有多轮酶促反应， 每经历一轮可以 这一阶段包含有多轮酶促反应 ， 使脂肪酸链在羧基端延长一个二碳单位 同时消耗2 延长一个二碳单位， 使脂肪酸链在羧基端 延长一个二碳单位 ， 同时消耗 2 分子还原剂NADPH NADPH。 分子还原剂NADPH。
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
丙二酸单酰CoA CoA的形成 (2) 丙二酸单酰CoA的形成
二. 脂肪酸的合成
The first committed step in fatty acid biosynthesis is the carboxylation of acetyl CoA to form malonyl CoA using CO2 in the form of bicarbonate HCO3-. This reaction is catalyzed by the enzyme acetyl CoA carboxylase which has biotin as a prosthetic group, a common feature in CO2-binding enzymes.
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
乙酰CoA CoA的来源和转运 (1) 乙酰CoA的来源和转运
二. 脂肪酸的合成
因为乙酰CoA在 线粒体产生， 乙酰CoA CoA不能直 因为乙酰 CoA在 线粒体产生 ， 乙酰 CoA 不能直 CoA 接穿过线粒体内膜，需要通过 “ 柠檬酸穿梭 ” 的 接穿过线粒体内膜 ， 需要通过“柠檬酸穿梭” 方式从线粒体基质到达细胞质， 方式从线粒体基质到达细胞质 ， 才能用于合成脂 肪酸。 肪酸。
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
丙二酸单酰CoA CoA的形成 (2) 丙二酸单酰CoA的形成
二. 脂肪酸的合成
在脂肪酸的从头合成过程中， 在脂肪酸的从头合成过程中 ， 参入脂肪酸链的 二碳单位的直接提供者并不是乙酰CoA，而是乙酰 ， 二碳单位的直接提供者并不是乙酰 CoA的羧化产物 —— 丙二酸单酰 的羧化产物 丙二酸单酰CoA（malonyl（ CoA）。 ）
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
1. fatty acid synthesis occurs in the cytosol of both prokaryotes and eukaryotes whereas their degradation occurs in the mitochondria of eukaryotes; 2. fatty acid synthesis uses NADPH as the reductant whereas NADH is produced in β-oxidation; 3. during their synthesis, fatty acids are covalently linked to an acyl carrier protein (ACP), as opposed to CoA in their degradation; 4. the enzyme activities of fatty acid synthesis in higher organisms are present in a single polypeptide chain called fatty acid synthase, whereas in β-oxidation the individual activities are present on separate enzymes.
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
乙酰CoA CoA的来源和转运 (1) 乙酰CoA的来源和转运
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
乙酰CoA CoA的来源和转运 (1) 乙酰CoA的来源和转运
二. 脂肪酸的合成
循环的净结果是将乙酰CoA从线粒体转运到了细 循环的净结果是将乙酰 CoA从线粒体转运到了细 CoA 胞质，同时也消耗了化学能ATP。 胞质，同时也消耗了化学能ATP。 消耗了化学能ATP 在植物体中，线粒体内产生的乙酰CoA先脱去CoA 在植物体中，线粒体内产生的乙酰CoA先脱去CoA CoA先脱去 以乙酸的形式运出线粒体，再在线粒体外由脂酰CoA 以乙酸的形式运出线粒体，再在线粒体外由脂酰CoA 合成酶催化重新形成乙酰CoA。 合成酶催化重新形成乙酰CoA。 CoA
FA 的 组 成
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
二. 脂肪酸的合成
脂肪酸合酶系统（ 脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS） ， ）
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
(3) 脂肪酸链的合成
二. 脂肪酸的合成
ACP： 不同生物体中的ACP 十分相似： ACP十分相似 ACP： 不同生物体中的 ACP 十分相似 ： 大肠杆菌中的 ACP是一个由 77个氨基酸残基组成的热稳定蛋白 是一个由77 ACP 是一个由 77 个氨基酸残基组成的热稳定蛋白 在它的第36位丝氨酸残基的侧链上， 36位丝氨酸残基的侧链上 质，在它的第36位丝氨酸残基的侧链上，连有辅 磷酸泛酰巯基乙胺。 基4'-磷酸泛酰巯基乙胺。
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
二. 脂肪酸的合成
脂肪酸合酶系统（ 脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS） ， ）
乙酰CoA-ACP转移酶 ① 乙酰 转移酶 丙二酸单酰CoA-ACP转移酶 ② 丙二酸单酰 转移酶 ③ β-酮脂酰 酮脂酰-ACP合酶 酮脂酰 合酶 酮脂酰-ACP还原酶 ④ β-酮脂酰 酮脂酰 还原酶 羟脂酰-ACP脱水酶 ⑤ β-羟脂酰 羟脂酰 脱水酶 烯脂酰-ACP还原酶 ⑥ 烯脂酰 还原酶 硫酯酶ACP ⑦ 硫酯酶 —— 脂酰基载体蛋白
二. 脂肪酸的合成
FAS上的活性巯基 ： FAS 上的活性巯基： （ 用 上的活性巯基 于运载脂 酰基） 酰基） ACP上的巯 中央巯基 — ACP 上的巯 基； 酮脂酰外围巯基 — β-酮脂酰 ACP合酶上 ACP 合酶上 的巯基， 由该酶的 一个Cys 残 一个 Cys残 Cys 基提供。 基提供。
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
部位： 动物体 —— 细胞质 叶绿体和 植物体 —— 叶绿体和前质体
原料：乙酰CoA ：乙酰CoA 产物：不超过16碳的饱和脂肪酸 ：不超过16 16碳的饱和脂肪酸
(一) 脂肪酸的从头合成
二. 脂肪酸的合成
Overview Fatty acids are synthesized by the condensation of two-carbon units. However, in terms of the enzymic steps involved, the process is not the reversed of β-oxidation. Fatty acid synthesis involves a separate series of reactions to build up long-chain hydrocarbons from acetyl CoA units. The key differences between fatty acid synthesis and breakdown are:
(一) 脂肪酸的从头合成 1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA的形成 丙二酸单酰CoA的形成 CoA
二. 脂肪酸的合成
影响乙酰CoA羧化酶活性的因素： 在动物体中） 影响乙酰CoA羧化酶活性的因素：（在动物体中） CoA羧化酶活性的因素 柠檬酸：促进无活性的单体聚合成有活性的全酶， 柠檬酸：促进无活性的单体聚合成有活性的全酶 ，从 而加速脂肪酸的合成； 而加速脂肪酸的合成； 软脂酰CoA： 促使全酶的解体， 软脂酰 CoA： 促使全酶的解体 ， 因而抑制脂肪酸的合 CoA 成。