高中生物競(jìng)賽課件【高效備課精研+知識(shí)精講提升】脂肪酸的合成

CH2OHICHOHICH2OH+ATP甘油激酶(非脂肪細(xì)胞)+ADPCH2OHICHOHICH2OPP三酰甘油分解CH2OHIC=OICH2OH3-磷酸甘油脫氫酶+ADPCH2OHICHOHICH2OPP糖酵解P磷酸二羥丙酮NAD+NADH+H+脂肪酸的合成一、3-磷酸甘油的生物合成1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成2、線粒體和微粒體中脂肪酸碳鏈的延長(zhǎng)3、不飽和脂肪酸的合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成合成部位組織：脂肪、肝、乳腺等亞細(xì)胞：胞液(植物在葉綠體中進(jìn)行)1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成材料：乙酰CoA(NADPH、ATP、HCO3﹣)乙酰CoA的主要來源：脂肪酸氧化在線粒體產(chǎn)生乙酰CoA，糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸進(jìn)入線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)變成乙酰CoA乙酰CoA主要在線粒體內(nèi)產(chǎn)生，通過檸檬酸-蘋果酸-丙酮酸循環(huán)(檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng))出線粒體NADPH的主要來源：磷酸戊糖途徑和檸檬酸-蘋果酸-丙酮酸循環(huán)乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)？脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成線粒體膜胞液線粒體基質(zhì)丙酮酸

檸檬酸檸檬酸草酰乙酸CoA乙酰CoAATPADPATP-檸檬酸裂解酶草酰乙酸乙酰CoACoAH2O檸檬酸合酶丙酮酸

NADPH+H+

NADP+蘋果酸酶CO2蘋果酸

蘋果酸脫氫酶NADH+H+NAD+檸檬酸-蘋果酸-丙酮酸循環(huán)(1)乙酰CoA的轉(zhuǎn)運(yùn)CO2，ATP丙酮酸羧化酶1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成蘋果酸

NADH+H+NAD+(2)丙二酸單酰CoA的形成脂肪酸合成的限速反應(yīng)乙酰CoA羧化酶為別構(gòu)酶，檸檬酸和異檸檬酸別構(gòu)激活，軟脂酰CoA和長(zhǎng)鏈脂酰CoA別構(gòu)抑制乙酰CoA羧化酶受磷酸化(失活)和去磷酸化(活化)調(diào)節(jié)丙二酸單酰CoA抑制肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成乙酰CoA(生物素)丙二酸單酰CoA乙酰CoA羧化酶Mg2+(3)脂肪酸的合成從頭合成基本過程：乙酰CoA→軟脂酸→其他脂肪酸從乙酰CoA及丙二酸單酰CoA開始，重復(fù)加成過程，每次延長(zhǎng)2個(gè)碳原子(一分子軟脂酸合成時(shí)，8個(gè)2C單位中，1個(gè)為乙酰CoA，其它7個(gè)為丙二酸單酰CoA參與合成)各種生物合成脂肪酸的過程基本相似：縮合、加氫(還原)、脫水、再加氫酶：脂肪酸合酶復(fù)合體1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成大腸桿菌和植物:7條多肽鏈組成聚合體(酰基載體蛋白+6種酶)酵母：兩條多肽鏈，一條含?；d體蛋白和兩種酶活性，另一條含4種酶活性，兩條鏈組成二聚體，6個(gè)二聚體組成大的復(fù)合體動(dòng)物:以含相同亞基的二聚體存在(頭尾相連)，每個(gè)亞基上都含有酰基載體蛋白和7種酶功能區(qū)(單體無活性)脂肪酸合酶復(fù)合體物種差異性(3)脂肪酸的合成1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成脂肪酸合酶復(fù)合體的組成?；d體蛋白(ACP)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶(AT)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；?MT)β-酮脂酰-ACP合酶(KS)β-酮脂酰-ACP還原酶(KR)β-羥脂酰-ACP脫水酶(DH)烯脂酰-ACP還原酶(ER)軟脂酰-ACP硫酯酶(TE)(3)脂肪酸的合成1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成哺乳動(dòng)物脂肪酸合酶的結(jié)構(gòu)模型KSKSKS

脂酰基載體蛋白(ACP)ACP在脂肪酸合成中作為脂?；妮d體負(fù)責(zé)接受脂酰基部分的結(jié)構(gòu)與乙酰CoA十分相似，由磷酸泛酰巰基乙胺與它的Ser殘基的羥基以磷酸酯鍵相連在功能上，ACP可視為放大的CoA(3)脂肪酸的合成1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成脂肪酸合成的反應(yīng)歷程引發(fā)反應(yīng)活化的“二碳單位”的裝載縮合加氫脫水加氫循環(huán)軟脂酸的釋放脂肪酸的修飾——碳鏈的延伸和去飽和(3)脂肪酸的合成1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶CH3COSCoAHSCoA1a乙酰CoA在乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；复呋?，將乙酰基轉(zhuǎn)到ACP的磷酸泛酰巰基乙胺的-SH上乙酰-ACP啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；窩H3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶乙酰基再轉(zhuǎn)移到β-酮脂酰-ACP合酶Cys的-SH上，形成乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶CH3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶CoASHHOOCCH2CO-SCoA(丙二酸單酰-CoA)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；?裝載丙二酸單酰-ACP丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶催化生成丙二酸單酰-ACP結(jié)合位點(diǎn)為空載ACP的-SH啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；窩H3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶CoASHHOOCCH2CO-SCoA(丙二酸單酰-CoA)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶2裝載丙二酸單酰-ACPCO2β-酮脂酰-ACP合酶3縮合乙酰乙酰-ACP(β-酮丁酰-ACP)β丙二酸單?；ㄟ^ACP的磷酸泛酰巰基乙胺帶到β-酮脂酰-ACP合酶，催化脫去CO2，與β-酮脂酰-ACP合酶結(jié)合的乙?；s合形成乙酰乙酰ACP啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶CH3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶CoASHHOOCCH2CO-SCoA(丙二酸單酰-CoA)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；?裝載丙二酸單酰-ACPCO2β-酮脂酰-ACP合酶3縮合乙酰乙酰-ACP(β-酮丁酰-ACP)ββ-酮脂酰-ACP還原酶NADP+NADPH+H+4加氫D-β-羥丁酰-ACP乙酰乙酰ACP在β-酮脂酰-ACP還原酶催化下加氫還原為D-β-羥丁酰-ACP啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；窩H3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶CoASHHOOCCH2CO-SCoA(丙二酸單酰-CoA)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)酰基酶2裝載丙二酸單酰-ACPCO2β-酮脂酰-ACP合酶3縮合乙酰乙酰-ACP(β-酮丁酰-ACP)ββ-酮脂酰-ACP還原酶NADP+NADPH+H+4加氫D-β-羥丁酰-ACP5HOHβ-羥脂酰-ACP脫水酶脫水Δ2-反烯丁酰-ACPβ-羥脂酰-ACP脫水酶催化D-β-羥丁酰-ACP脫水形成Δ2-反烯丁酰-ACP

啟動(dòng)乙酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；窩H3COSCoAHSCoA1a乙酰-ACP1b乙酰-β-酮脂酰-ACP合酶CoASHHOOCCH2CO-SCoA(丙二酸單酰-CoA)丙二酸單酰CoA-ACP轉(zhuǎn)?；?裝載丙二酸單酰-ACPCO2β-酮脂酰-ACP合酶3縮合乙酰乙酰-ACP(β-酮丁酰-ACP)ββ-酮脂酰-ACP還原酶NADP+NADPH+H+4加氫D-β-羥丁酰-ACP5HOHβ-羥脂酰-ACP脫水酶脫水Δ2-反烯丁酰-ACPNADP+NADPH+H+烯脂酰-ACP還原酶6加氫丁酰-ACP轉(zhuǎn)?；甫?-反烯丁酰-ACP由烯脂酰-ACP還原酶催化還原為丁酰-ACP轉(zhuǎn)酰基酶催化丁?；D(zhuǎn)給β-酮脂酰-ACP合酶的-SH，形成丁酰-β-酮脂酰-ACP合酶，進(jìn)入下一輪循環(huán)，與丙二酸單酰-ACP重復(fù)縮合、加氫、脫水、再加氫的過程，直至生成軟脂酰-ACP脂肪酸的釋放

由于縮合反應(yīng)中，β-酮酰-ACP合酶是對(duì)鏈長(zhǎng)有專一性的酶，僅對(duì)14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故從頭合成只能合成16C及以下飽和脂酰-ACP軟脂酰-ACPACP+軟脂酸(棕櫚酸)軟脂酰-ACP硫酯酶H2O1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成

CH3CO-SCoA

+7HOOCH2CO-SCoA

+

14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH+7CO2

+6H2O+8CoA-HS

+14NADP+軟脂酸(C16)合成的總反應(yīng)經(jīng)過7輪循環(huán)反應(yīng)，每次加上一個(gè)丙二?；?，增加兩個(gè)碳原子，最終釋出軟脂酸7HOOCH2CO-SCoA(丙二酸單酰CoA)：7CH3CO-SCoA+7CO2+7ATP→7HOOCH2COSCoA+7ADP+7Pi總反應(yīng)：8乙酰CoA+7ATP+14NADPH+14H+→

軟脂酸+8CoA-HS+14NADP++7ADP+7Pi+6H2O1、十六碳飽和脂肪酸(軟脂酸)的從頭合成脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成脂肪酸的合成與分解

脂酸β-氧化

脂酸合成酶系定位

線粒體

胞液?；d體CoA-SHACP-SH二碳單位

乙酰CoA丙二酸單酰CoA脫氫輔酶FAD,NAD+NADPH酰基轉(zhuǎn)運(yùn)形式

脂酰肉堿

檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)CO2需要

無

有能量變化

產(chǎn)生106ATP消耗7ATP+14NADPH(1)線粒體脂肪酸延長(zhǎng)酶系：延長(zhǎng)短鏈脂肪酸，其過程是β-氧化逆過程，區(qū)別于氧化的是最后一步由Δ2-反烯脂酰輔酶A還原酶催化，NADPH+H+供氫(延長(zhǎng)至C24)，二碳單位供體為乙酰CoA(2)微粒體脂肪酸延長(zhǎng)酶系：丙二酸單酰CoA為碳的供體，NADPH+H+供氫，中間過程與軟脂酸合成相似，不需要以ACP為核心的多酶復(fù)合體線粒體、微粒體脂肪酸的延長(zhǎng)脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成哺乳動(dòng)物主要有四類不飽和脂肪酸

棕櫚油酸：16:1Δ9(ω-7)油酸：18:1Δ9(ω-9)亞油酸：18:2Δ9,12(ω-6)亞麻酸：18:3Δ9,12,15(ω-3)軟脂酸→棕櫚油酸；硬脂酸→油酸必需脂肪酸：亞油酸，亞麻酸←植物油不飽和脂肪酸的合成脂肪酸的延長(zhǎng)脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成真核生物不飽和脂肪酸合成：在已合成的飽和脂肪酸中引入雙鍵，脂肪酸的單鍵和NADPH+H+兩個(gè)不同基團(tuán)同時(shí)被氧化，屬于混合功能氧化位置：光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜前體：軟脂酸(C16)，硬脂酸(C18)，需NADPH和O2參加酶：脂酰輔酶A加氧酶規(guī)則：動(dòng)物只能在Δ9的部位引入雙鍵，不能在Δ9與ω-甲基之間任何位置引入雙鍵不飽和脂肪酸的合成脂肪酸的延長(zhǎng)脂肪酸的合成二、脂肪酸的生物合成大多合成或攝入的脂肪酸在細(xì)胞中的命運(yùn)：合成甘油三酯；合成膜脂甘油三酯合成部位：肝臟、脂肪組織合成原料：

3-磷酸甘油

脂肪酸(→脂酰CoA)磷脂酸脂肪酸的合成三、三酰甘油的合成磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶3-磷酸甘油酰基轉(zhuǎn)移酶

CoASHR1COCoA1-?；?3-磷酸甘油?；D(zhuǎn)移酶

CoASHR2COCoA二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶

CoASHR3COCoA

溶血磷脂酸磷脂酸磷酸酶PiH2O3-磷酸甘油磷脂酸(重要中間物)二酰甘油三酰甘油磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油脫氫酶磷酸二羥丙酮?；D(zhuǎn)移酶R1COCoA

CoASH脂酰磷酸二羥丙酮脂酰磷酸二羥丙酮還原酶NADPH+H+NADP+脂肪酸合成與分解的協(xié)同調(diào)控1.細(xì)胞水平的區(qū)域化調(diào)控脂肪酸合成不是脂肪酸分解的逆反應(yīng)脂肪酸合成在胞質(zhì)，脂肪酸分解在線粒體中脂肪酸和乙酰CoA分別由不同系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn):脂肪酸：脂酰肉堿轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)乙酰輔酶A：檸檬酸-蘋果酸-丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)脂肪酸的合成2.酶水平的調(diào)節(jié)脂肪酸合成途徑的限速酶：乙酰CoA羧化酶脂肪酸分解途徑的限速酶：肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶I脂肪酸合成旺盛時(shí)，乙酰CoA羧化酶產(chǎn)物丙二酸單酰CoA抑制肉堿?；D(zhuǎn)移酶I的活性，阻斷脂肪酸進(jìn)入線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而阻止脂肪酸的氧化分解，實(shí)現(xiàn)兩條相反途徑的協(xié)同調(diào)控脂肪酸合成與分解的協(xié)同調(diào)控脂肪酸的合成3.激素水平的調(diào)控胰高血糖素、腎上腺素等促脂解激素，抑合成胰島素抗脂解激素，促合成通過可逆磷酸化/脫磷酸化作用對(duì)脂肪酸合成與分解進(jìn)行協(xié)同調(diào)控。胰高血糖素、腎上腺素→磷酸化；胰島素→去磷酸化脂肪酸合成與分解的協(xié)同調(diào)控脂肪酸的合成脂肪代謝和糖代謝的關(guān)系延胡索酸琥珀酸蘋果酸草酰乙酸3-磷酸甘油三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)甘油乙酰CoA三酰甘油脂肪酸氧化

糖原(或淀粉)1，6-二磷酸果糖磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸合成植物和微生物磷脂的合成合成部位：全身各組織，肝、腎、腸最為活躍

細(xì)胞內(nèi)定位：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的原料及輔助因子：脂肪酸、甘油、磷酸鹽、膽堿/絲氨酸/肌醇、ATP、CTP脂肪酸的合成

含磷酸的脂類：

甘油磷脂

——由甘油構(gòu)成的磷酯X

=膽堿、乙醇胺、絲氨酸、甘油、肌醇、磷脂酰甘油等脂肪酸的合成1、乙醇胺和膽堿的活化HOCH2CH2NH2HOCH2CH2N(CH3)3OCH2CH2NH2磷酸乙醇胺CDP-OCH2CH2NH2CDP-乙醇胺乙醇胺激酶CTP:磷酸乙醇胺胞苷轉(zhuǎn)移酶ATPADPCTPPPi膽堿激酶ATPADPOCH2CH2N(CH3)3CDP-OCH2CH2N(CH3)3CDP-膽堿CTP:磷酸膽堿胞苷轉(zhuǎn)移酶CTPPPiPP+乙醇胺膽堿磷酸膽堿脂肪酸的合成磷脂酰乙醇胺和磷脂酰膽堿的合成CDP-乙醇胺CMP葡萄糖3-磷酸甘油1,2-甘油二酯磷脂酸1,2-甘油二酯CDP-膽堿CMP2R’COCoA2CoAPi轉(zhuǎn)酰酶磷酸酯酶轉(zhuǎn)移酶磷脂酰乙醇胺H3N-CH2-CH3-OP-甘油二酯磷脂酰膽堿(CH3)3N-CH2-CH3-OP-甘油二酯甲基轉(zhuǎn)移酶S-腺苷甲硫氨酸磷脂酰絲氨酸乙醇胺堿基交換酶(內(nèi)質(zhì)網(wǎng))SerCO2磷脂酰絲氨酸脫羧酶(線粒體、Ecoli)脂肪酸的合成合成部位：以肝臟為主；小腸、皮膚、腎上腺皮質(zhì)、性腺、動(dòng)脈血管壁合成少量亞細(xì)胞定位：胞液及光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)前體：乙酰CoA需要NADPH和ATP膽固醇的合成脂肪酸的合成膽固醇的合成(4個(gè)階段)1、乙酰CoA(2C)→甲羥戊酸(MVA,6C)2、甲羥戊酸(MVA,6C)→異戊烯醇焦磷酸(IPP,5C)3、異戊烯醇焦磷酸(IPP,5C)→鯊烯(30C)4、鯊烯(30C)→膽固醇(27C)脂肪酸的合成1、乙酰CoA(2C)→甲羥戊酸(MVA,6C)乙酰乙酰CoA硫解酶2乙酰CoAβ-羥基-β-甲基戊二酸單酰CoA合成酶乙酰乙酰CoA乙酰CoAβ-羥基-β-甲基戊二酸單酰CoAβ-羥基-β-甲基戊二酸單酰CoA還原酶甲羥戊酸(MVA,6C)限速酶CoASHCoASH2NADP++CoASHCoASH膽固醇的合成(4個(gè)階段)脂肪酸的合成5-磷酸甲羥戊酸甲羥戊酸激酶磷酸甲羥戊酸激酶5-焦磷酸甲羥戊酸5-焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶異戊二烯焦磷酸異構(gòu)酶甲羥戊酸(MVA,6C)異戊烯醇焦磷酸(IPP)3,3-二甲基丙烯焦磷酸酯(DPP)CO2ATPADPATPADPH2O+ATPPi+ADP膽固醇的合成(4個(gè)階段)2、甲羥戊酸(MVA,6C)→異戊烯醇焦磷酸(IPP,5C)3,3-二甲基丙烯焦磷酸酯(DPP,5C)異戊烯醇焦磷酸(IPP,5C)二甲烯丙基轉(zhuǎn)移酶焦磷酸牻牛兒酯牻牛兒轉(zhuǎn)移酶異戊烯醇焦磷酸(IPP)