脂類的生物合成.

1、脂類的生物合成脂類的生物合成Southern elephant seal, Mirounga leonina. (Gerald Lacz/Peter Arnold, Inc.) 一、甘油代謝一、甘油代謝甘油三酯 甘油二酯 甘油單酯HSL脂肪酸脂肪酶脂肪酸脂肪酶脂肪酸甘油貯存脂肪的動員貯存脂肪的動員:脂肪倉庫中貯存的脂肪脂肪倉庫中貯存的脂肪釋出游離脂肪酸，并轉移到肝臟的過程釋出游離脂肪酸，并轉移到肝臟的過程稱為動員。稱為動員。HSL: 激素敏感脂肪酶甘油的來源甘油的來源CH2OH C=OCH2O-P-3磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2O-P-Pi磷酸

2、酶CH2OH HO-CHCH2OH-2 2、來自脂肪的水解、來自脂肪的水解1 1、 來自來自EMPEMP途徑途徑二、脂類的合成二、脂類的合成（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成）（一）飽和脂肪酸的生物合成（從頭合成） 場所：細胞溶膠場所：細胞溶膠 原料：乙酰原料：乙酰CoACoA和丙二酸單酰和丙二酸單酰CoACoA（源于乙酰源于乙酰CoACoA） 還原力：還原力：NADPHNADPH乙酰乙酰CoACoA的來源的來源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝氨基酸代謝線粒體線粒體線粒體線粒體三羧酸轉運體系三羧酸轉運體系檸檬酸穿梭系統(tǒng)檸檬酸穿梭系統(tǒng)1 1、乙酰、乙酰C

3、oACoA的轉運的轉運2 2、丙二酸單酰、丙二酸單酰CoACoA的形成的形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶生物素羧化酶（生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）羧基轉移酶（羧基轉移酶（trans carboxylase，CT ）生物素羧基生物素羧基載體蛋白載體蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）大腸桿菌乙酰大腸桿菌乙酰CoACoA羧化酶（別構酶）羧化酶（別構酶）組組 成成生物素羧化酶羧基轉移酶作用調節(jié)作用調節(jié)（檸檬酸檸檬酸正調節(jié)，正調節(jié)，軟脂酰

4、軟脂酰CoACoA變構抑制）變構抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2 +ADPBCCP-CO2 +CH3-CSCOA=O羧基轉移酶羧基轉移酶HOOC-CH2-CSCOA +BCCPOCO2CO2哺乳動物、鳥類的乙酰哺乳動物、鳥類的乙酰CoACoA羧化酶為相同亞單位二聚體羧化酶為相同亞單位二聚體3 3、脂肪酸合酶復合體、脂肪酸合酶復合體組成組成 ?；d體蛋白酰基載體蛋白（ACP-SHACP-SH） 乙酰乙酰CoA-ACPCoA-ACP酰基轉移酶（?；D移酶（AT)AT) 丙二酸單酰丙二酸單酰CoA-ACPCoA-ACP酰基轉酰酶酰基轉酰酶(MT)(MT) -

5、酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP合酶合酶(KS)(KS) -酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP還原酶還原酶(KR)(KR) -羥脂酰羥脂酰- ACP- ACP脫水酶脫水酶(HD)(HD) 烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶還原酶(ER)(ER) 軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP硫脂酶（只存在動物中）硫脂酶（只存在動物中）ACPSH磷酸泛酰巰基乙胺磷酸泛酰巰基乙胺乙酰CoA和丙二酸單酰CoA準備好后，脂肪酸合成的下一步反應就是脂肪酸合酶復合體的酶促反應。與脂酰基形成硫酯鍵與脂酰基形成硫酯鍵ACPACP：轉移脂?；恨D移脂?；柞ユI相連磷酯鍵相連啟動啟動/ /進位進位哺乳動物不經過哺乳動物不經過乙酰乙酰

6、ACPACP中間體中間體乙酰乙酰CoA：ACP轉移酶轉移酶反應歷程反應歷程乙酰CoA-ACP?；D移酶（AT)丙二酸單酰CoA-ACP酰基轉酰酶(MT)-酮脂酰- ACP合酶(KS)-酮脂酰- ACP還原酶(KR)-羥脂酰- ACP脫水酶(HD)烯脂酰-ACP還原酶(ER)裝載裝載丙二酸單酰丙二酸單酰CoA：ACP轉移酶，轉移酶，MT-酮脂酰- ACP合酶(KS) 酮酰酮酰ACP合酶，合酶， KS縮合縮合乙酰乙酰ACP還原還原 酮酰酮酰ACP還原酶，還原酶，KRD- 羥丁酰ACP脫水脫水-羥脂酰羥脂酰-ACP-ACP脫水酶，脫水酶，HDHD反式丁烯酰ACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP還原酶，還

7、原酶，ERER還原還原丁酰ACPAT乙酰乙酰CoA：ACP轉移酶轉移酶軟脂酸的生物合成軟脂酸的生物合成釋放釋放動物細胞：終產物是軟脂酰軟脂酰-ACP-ACP軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶ACP、軟脂酸v一分子軟脂酸合成時，一分子軟脂酸合成時，8 8個個2C2C單位中，單位中， 第第1 1個為乙酰個為乙酰H2O（棕櫚酸前體）CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2縮合反應中，縮合反應中， -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶對鏈長有專一性，對鏈長有專一性，僅對僅對14C14C及以下脂酰及以下脂酰

8、-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故從頭合成只，故從頭合成只能合成能合成16C16C及以下飽和脂酰及以下飽和脂酰-ACP-ACP。軟脂酰軟脂酰-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）軟脂酸（棕櫚酸）釋放釋放H2Ov 乙?；D移反應乙?；D移反應CH3-CSCoA=OCH3-CSACP=Ov 丙二酸單?；D移反應丙二酸單?；D移反應CoA-SHACP-SHACP脂酰基轉移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸單酰轉移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SHv縮合反應縮合反應CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂

9、酰-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2v還原反應還原反應 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+ D-羥丁酰-ACP選擇丙二酸單酰丙二酸單酰CoA的意義？的意義？v脫水反應脫水反應 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羥脂酰-ACP脫水酶+H2O（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）v再還原反應再還原反應- C=CO-CH3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP還原酶 CH

10、3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+（丁酰-ACP）丁酰丁酰-ACP-ACP與丙二酸單酰-ACP重復縮合、還原、脫水、再還原的過程，直至生成軟脂酰-ACPv總反應式總反應式8CH3-CSCoA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH +14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2Ov脂肪酸合成與糖代謝的聯系：脂肪酸合成與糖代謝的聯系：原料（原料（乙酰輔酶乙酰輔酶A A ）羧化反應中消耗的羧化反應中消耗的ATPATP由糖代謝途徑提供由糖代謝途徑提供部分由磷酸戊糖途徑提供部分由磷酸戊糖途徑提供部分由部分由EMPEMP中中NADHNADH間

11、接轉化間接轉化還原力還原力NADPHNADPH檸檬酸草酰乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙酰輔酶乙酰輔酶A A丙酮酸羧化酶線粒體內膜線粒體基質線粒體基質胞液胞液三羧酸載體三羧酸載體檸檬酸草酰乙酸乙酰乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi檸檬酸裂解酶蘋果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+（8個）個）CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸代謝氨基酸代謝蘋果酸脂肪酸合成脂肪酸合成蘋果酸酶蘋果酸酶NADH+H +草酰乙酸蘋果酸脫氫酶蘋果酸+NAD+蘋果酸+NADP+蘋果酸酶丙酮酸+CO2+NADPH+H +奇數碳原子飽和脂肪酸合成以丙二酸單酰奇數碳原子飽和脂肪酸

12、合成以丙二酸單酰ACP為起為起始物，逐步加入丙二酸單酰始物，逐步加入丙二酸單酰ACP4 4、不同生物的脂肪酸合成酶、不同生物的脂肪酸合成酶5 5、飽和脂肪酸從頭合成與、飽和脂肪酸從頭合成與-氧化的比較氧化的比較區(qū)別要點區(qū)別要點 從頭合成從頭合成 細胞內發(fā)生場所細胞內發(fā)生場所 胞液胞液 線粒體線粒體酰基載體酰基載體 ACP-SH CoA-SH電子供體或受體電子供體或受體 NADP FADNADP FAD、NADNAD轉運體系轉運體系 三羧酸系統(tǒng)三羧酸系統(tǒng) 肉堿轉運肉堿轉運二碳單位參與二碳單位參與/ /斷裂形式斷裂形式 丙二酸單酰丙二酸單酰ACP ACP 乙酰乙酰COACOA對對HCOHCO3 3

13、- -和檸檬酸的需求和檸檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 - -羥酰基中間物立體構型羥酰基中間物立體構型 D D型型 L L型型能量能量 耗能及耗能及NADPH NADPH 產生產生ATPATP（二）脂肪酸碳鏈的延長與去飽和（二）脂肪酸碳鏈的延長與去飽和1 1、碳鏈的延長、碳鏈的延長 線粒體延長系統(tǒng)線粒體延長系統(tǒng) 內質網延長系統(tǒng)內質網延長系統(tǒng) 線粒體內線粒體內-氧化的逆轉氧化的逆轉NADPHNADPH代替代替FADFAD成為第成為第二步加氫的氫供體二步加氫的氫供體二碳片段供體二碳片段供體乙酰乙酰COACOA烯脂酰光面內質網膜上的延長（更活躍）光面內質網膜上的延長（更活躍）NADPHNADPH

14、為氫供體為氫供體丙二酸單酰丙二酸單酰CoACoA為碳的供體為碳的供體CoACoA代替代替ACPACP為脂酰基載體為脂?；d體從羧基末端延長，中間過程與脂肪合成酶體系相似從羧基末端延長，中間過程與脂肪合成酶體系相似（縮合、還原、脫水、再還原）（縮合、還原、脫水、再還原）2 2、不飽和脂肪酸的合成、不飽和脂肪酸的合成（1 1）單不飽和脂肪酸的合成）單不飽和脂肪酸的合成單烯不飽和脂肪酸單烯不飽和脂肪酸v大多為大多為順式順式v雙鍵多在雙鍵多在C9-C10C9-C10之間（棕櫚酸和油酸）之間（棕櫚酸和油酸）需氧途徑需氧途徑( (真核生物真核生物) ) 動物體內（肝或脂肪組織）動物體內（肝或脂肪組織）NA

15、DH+H+NAD+FADFADH2NADHCytb5還原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去飽和酶不飽和脂酰CoA 飽和脂酰CoA2H+ +O22H2O位于光面內質網位于光面內質網混合功能氧化酶混合功能氧化酶脂酰CoA去飽和酶 （2 2）多烯不飽和脂肪酸的合成）多烯不飽和脂肪酸的合成厭氧細菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸厭氧細菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸高等植物體內含量豐富，是由單烯脂肪酸高等植物體內含量豐富，是由單烯脂肪酸繼續(xù)去飽和而產生的。繼續(xù)去飽和而產生的。軟脂酸棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸花生四烯酸僅在植物中發(fā)生二十碳三烯酸 必需脂肪酸必需脂肪酸（essential

16、fatty acid，EFA）哺乳動物缺乏在哺乳動物缺乏在C9位以外引入雙鍵的酶，位以外引入雙鍵的酶，亞油酸（亞油酸（18：2）、亞麻酸（）、亞麻酸（18：3）和）和花生四烯酸（花生四烯酸（20：4）只能由外界攝入而得，）只能由外界攝入而得，稱為稱為。植物中去飽和酶作用于磷脂中的FA（三）脂酰甘油的生物合成（三）脂酰甘油的生物合成 原料原料: : 3- - 3- -甘油和脂酰甘油和脂酰-CoA-CoAv 3- 甘油甘油P PCH2OH C=OCH2O-P-CH2OH HO-CHCH2O-P-CH2OH C=OCH2O-P-3-磷酸脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-A

17、TPADP甘油激酶 3- p 甘油EMP脂肪降解脂肪降解P Pv 脂酰脂酰-CoA-CoARCH2CH2CH2COOH脂酰-CoA合成酶RCH2CH2CH2COSCoA 合成過程合成過程CH2OH HO-CHCH2O-P-=CoA-SH R1-CSCOAO磷酸甘油脂酰轉移酶CH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-O=CH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-=O=OCH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P- R2-CSCOAO=COA-SH（溶血磷脂酸）（磷脂酸磷脂酸）合成磷脂酸合成磷脂酸二酰甘油的生成二酰甘油的生成-磷脂酸磷脂酸磷酸酶Pi H2O CH2O-C-R1R2-C

18、-O-CH CH2OH- O= O=三酰甘油的生成三酰甘油的生成二酰甘油COA-SH R3-CSCOA二酰甘油脂酰轉移酶= O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-C-R3- O= O=O=-甘油磷脂的生甘油磷脂的生物合成物合成三脂酰甘油三脂酰甘油甘油磷脂甘油磷脂（四）磷脂類的合成（四）磷脂類的合成1 1、甘油磷脂在大腸桿菌中的合成、甘油磷脂在大腸桿菌中的合成二磷脂酰甘油二磷脂酰甘油磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰甘油以磷脂酸作前體以磷脂酸作前體 以以CDP衍生物形式作活化載體衍生物形式作活化載體磷脂酸胞苷轉移酶磷脂酸胞苷轉移酶磷脂酰絲氨酸，PS磷脂酰甘油磷酸合酶合酶合酶合

19、酶磷脂酰甘油磷酸合酶磷脂酰甘油磷酸合酶磷脂酰絲氨酸合酶磷脂酰絲氨酸合酶磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰甘油磷脂酰甘油磷脂酰絲氨酸脫羧酶磷脂酰絲氨酸脫羧酶磷脂酰甘油磷酸磷酸酶磷脂酰甘油磷酸磷酸酶2 2、甘油磷脂在真核生物中的合成、甘油磷脂在真核生物中的合成 比原核生物更為復雜。由甘油比原核生物更為復雜。由甘油-3-3-磷酸形成磷脂磷酸形成磷脂酸的反應與大腸桿菌相似，最后由酸的反應與大腸桿菌相似，最后由磷脂酸磷脂酸形成形成二脂酰甘油二脂酰甘油或或CDP-CDP-二脂酰甘油二脂酰甘油。通過兩條不同途徑分別由通過兩條不同途徑分別由CDP-CDP-二脂酰甘油二脂酰甘油形成形成心心磷脂（磷脂（二磷脂酰甘油二

20、磷脂酰甘油）和和磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇以及由以及由二二脂酰甘油脂酰甘油形成形成磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿( (卵磷脂卵磷脂) )和和磷脂酰乙磷脂酰乙醇胺醇胺( (腦磷脂腦磷脂) ) 途徑一：途徑一：心磷脂磷脂酰肌醇磷脂酰甘油磷脂酰甘油肌醇途徑二：途徑二：膽堿激酶膽堿激酶胞苷轉移酶胞苷轉移酶位于細胞質限速酶胞質中無活性進入內質網激活磷脂酰乙醇胺的合成途徑類似磷脂酰乙醇胺的合成途徑類似磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿S-腺苷甲硫氨酸提供甲基酵母、肝臟、細菌中的支路酵母、肝臟、細菌中的支路磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿（五）膽固醇的合成（五）膽固醇的合成1、Step1：甲羥戊酸的形成甲羥戊酸的形成HMG-CoA還原酶還原酶甲羥戊酸甲羥戊酸HMG-CoAHMG-CoA還原酶的還原酶的調控調控位于光面內質網位于光面內質網 表達水平表達水平：膽固醇：膽固醇 酶表達量酶表達量