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：
磷脂酰乙醇胺的氨基甲基化 甲基供体：Ｓ-腺苷甲硫氨酸
◆乙酰CoA的转运：柠檬酸－丙酮酸穿梭 ◆二碳单位的直接供体:丙二酸单酰CoA
乙酰CoA →丙二酰CoA/丙二酸单酰CoA （二碳单位供体的活化形式）
（一）饱和脂肪酸的从头合成 （16C棕榈酸的合成途径）
1 、乙酰-CoA的转运 2、丙二酸单酰CoA的合成 3、脂肪酸合酶复合体 4、软脂酸的合成历程 5、脂肪酸合成的调节 6、与脂肪酸β- 氧化的比较
↗
丙二酸单酰CoA
乙酰CoA羧化酶


BCCP（biotin carboxyl carrier protein): 生 物素羧基载体蛋白 BC(biotin carboxylase):生物素羧化酶 CT(transcarboxylase):转羧基酶 大肠杆菌中乙酰CoA羧化酶是由上述3种不同亚 基组成的复合物 动物中，这3种活性都位于单一的肽链上 植物细胞中含有上述两种形式的乙酰CoA羧化酶
L-
-磷酸甘油
磷脂酶
→
甘油 （细胞质）
在甘油和脂肪酸缩合成脂肪时，需 要的是3-磷酸甘油，而不是游离的甘油.
二、 脂肪酸的生物合成
★ （一）饱和脂肪酸的从头合成
（二）饱和脂肪酸碳链的延长 （三）不饱和脂肪酸的合成 ● 需氧途径（氧化脱氢途径） ● 厌氧途径
脂肪酸从头合成的二碳单位：乙酰CoA 定位：细胞质
乙酰-CoA的来源
糖酵解产物丙酮酸氧化脱羧 某些氨基酸氧化 脂肪酸β -氧化等

1 .乙酰CoA从线粒体向胞液的运送：
柠檬酸－丙酮酸穿梭
线粒体基质
柠檬酸合酶
丙 酮 酸 羧 化 酶
细胞质
柠檬酸裂解酶
苹果酸脱氢酶
苹果酸酶
2 .丙二酸单酰CoA的合成
BCCP; BC; CT 乙酰CoA羧化酶
ACP: 其Ser残基上连有: 4’-磷酸泛酰巯基乙胺基团 （“摇臂”的作用）
酰基载体蛋白(ACP)：运载脂酰基
催化反应的酶：
乙酰-CoA-ACP酰基转移酶（Acetyl-CoA-ACP acyltransferase, AT）
β-酮脂酰ACP合酶（β- ketoacyl-ACP synthase, KS）
乙酰乙酰-ACP
④第一次还原反应：
-酮脂酰-ACP还原酶（KR）
乙酰乙酰ACP
D-β-羟丁酰-ACP
⑤脱水反应：
-羟脂酰-ACP脱水酶（HD）
反-丁烯酰ACP（巴豆酰ACP）
D-β-羟丁酰ACP
丁酰ACP
⑥第二次还原反应：
β-烯脂酰-ACP还原酶（ER）
巴豆酰ACP
酰基转移酶（AT）
丁酰ACP
①酰基转移反应
乙酰-CoA-ACP酰基转移酶（AT）
乙酰辅酶Ａ 乙酰-CoA ↓ AT 乙酰-ACP ↓ AT 乙酰-KS
（或正在延长的脂酰基）
②丙二酸单酰转移反应
丙二酸单酰-CoA-ACP转移酶 （MT）
丙二酸单酰-CoA
丙二酸单酰ACP
③缩合反应
丙二酸单酰ACP
-酮脂酰ACP合酶（KS）
缩合 →



生物素（维生素Ｈ或Ｂ７）
尿素环
生物素+赖氨酸
带戊酸侧链的噻吩环
生物素是许多羧化酶的辅基
乙酰CoA羧化酶催化的反应分成2步：
ATP+HCO3-+BCCP-生物素 生物素羧化酶 BCCP-羧基生物素+ADP+Pi
பைடு நூலகம்
BCCP-羧基生物素+乙酰CoA BCCP-生物素+丙二酸单酰CoA
转羧基酶
缩合
循环过程， 每次循环增 加一个二碳 单位.
缩合 → 还原 →
β -酮脂酰ACP合酶（KS）
β -酮脂酰-ACP还原酶（KR）
脱水 →
还原 →
β -羟脂酰-ACP脱水酶（HD） 烯脂酰-ACP还原酶（ER）
KS对2C至14C的酰基ACP均有很高活性， 而对16C的棕榈酰ACP活性很低。
8乙酰-CoA +7ATP +
5 、脂肪酸合成的调节
关键酶——乙酰-CoA羧化酶的调节 别构调节 柠檬酸、异柠檬酸是变构激活剂； 棕榈酰-CoA以及其他的长链脂酰-CoA是别构抑制剂 共价修饰调节 胰高血糖素、肾上腺素使乙酰-CoA羧化酶磷酸化而 抑制其活性（酶由丝状解聚成单体）。
植物和细菌中的乙酰-CoA羧化酶不受柠檬酸和磷酸化/去磷 酸化循环调控； 植物的乙酰-CoA羧化酶随着基质中的pH和Mg2+的浓度增加而 激活。
β -酮脂酰ACP合酶
乙酰-CoA-ACP酰基转移酶
↙ ↙
酰基载体蛋白
丙二酸单酰-CoA-ACP转移酶
β -酮脂酰ACP还原酶
烯脂酰ACP还原酶
β -羟脂酰ACP脱水酶
脂肪酸合酶复合体的组成
SH (-Cys) ∣
∣
SH
脂肪酸合成过程中，中间产物与复合体上的2个-SH共价连接
4.软脂酸的合成历程
(二）饱和脂肪酸碳链的延长
细胞质
≤C26
≤C26
C18和C20
植物体内脂肪酸合酶系统至少有三个类型：
从头合成
延长系统
延长系统
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
（三）不饱和脂肪酸的合成
1，单烯脂酸的合成
◆ 氧化脱氢途径（需氧途径）
◆ 厌氧途径
脊椎动物的脱饱和酶系的电子传递途径
电子的最终受体是分子氧
脂酰-CoA（底物）
第二节
脂类的生物合成
一、甘油的生物合成 二、脂肪酸的生物合成★ 三、三酰甘油和甘油磷脂的生物合成 四、胆固醇的生物合成
磷酸甘油的两个来源：磷酸二羟丙酮
甘油三酯水解
1.EMP → 磷酸二羟丙酮 L- -磷酸甘油
→
-磷酸甘油脱氢酶
2.甘油酯→甘油 → L- -磷酸甘油
脂肪酶
甘油激酶
甘油的生物合成

在C12，C15位置上引入双键的植物去饱和酶 位于内质网和叶绿体上。
三、三酰甘油和磷脂的生物合成
三酰甘油的生物合成

前体：α-磷酸甘油和脂酰-CoA α-磷酸甘油的两个来源：

磷酸甘油的两个来源：磷酸二羟丙酮
甘油三酯水解
1.EMP → 磷酸二羟丙酮
→
-磷酸甘油脱氢酶
L- -磷酸甘油（主要） 2.甘油酯→甘油 → L- -磷酸甘油
Cyt b5
Cyt b5还原酶
电子供体
脂酰-CoA脱饱和酶
脊椎动物的脱饱和酶系结合在内质网膜上
植物及微生物的脱饱和酶系的电子传递途径
植物及微生物的脱饱和酶系结合在叶绿体和细胞质体中， 以脂酰-ACP为底物， 以还原铁作为电子供体， 电子传递体为黄素蛋白和铁硫蛋白。 +
NADPH+
微生物不饱和脂肪酸形成的厌氧途径
14 (NADPH +H + ) 乙酰CoA羧化酶 脂肪酸合酶复合体
棕榈酸+7ADP + 7Pi +14NADP+ + 8CoA-SH +7H2O
饱和脂肪酸从头合成的特点
（1）二碳单位供体; （2）二氧化碳的加入与释放; （3）大量消耗还原力（NADPH）; （4）饱和脂肪酸的从头合成过程是一个 缩合、还原、脱水、再还原的循环过程， 每次循环增加一个二碳单位.
☆脂肪酸代谢的调节
1.乙酰CoA羧化酶是脂肪酸合成的限速酶； 2.柠檬酸是乙酰CoA羧化酶的别构激活剂； 3.丙二酰CoA的有效浓度对脂肪酸的合成与降 解具决定作用； 4.辅因子的供应：NADPH、ATP、生物素、泛 酰巯基乙胺。
6.与脂肪酸β- 氧化的比较（以棕榈酸为例）
106
柠檬酸-丙酮酸穿梭
磷脂酰乙醇胺的生物合成

乙醇胺
激酶
磷酸乙醇胺
转胞苷酶

磷酸乙醇胺 + CTP （CDP-乙醇胺）
胞苷二磷酸乙醇胺

CDP-乙醇胺 +甘油二酯
转移酶
磷酸乙醇胺（脑磷脂）
甘油磷脂的合成 前体：磷脂酸 关键物质：胞嘧啶衍生物CTP和CDP

四，胆固醇的合成



胞液及内质网中进行 胆固醇的碳原子来自乙酰辅酶A（来自线粒体中糖的 氧化，经柠檬酸-丙酮酸穿梭） 需要大量NADPH + H+ （主要来自胞液中的磷酸戊糖 途径） 需要大量ATP （来自线粒体中糖的氧化）
脂肪酶
甘油激酶
三酰甘油和甘油磷脂的生物合成
α-磷酸甘油
甘油磷酸 转酰酶 脂酰甘油- α-磷酸 （溶血磷脂酸）
甘油磷酸转酰酶
磷脂酸
磷脂酸 磷脂酸磷酸酶
二酰甘油
二酰甘油酰基转移酶
磷酸乙醇胺转移酶
磷酸胆碱 转移酶
三酰甘油
甲基化
磷脂酰乙醇胺 （脑磷脂）
磷脂酰胆碱（卵磷脂）
三 酰 甘 油 的 生 物 合 成