第二节脂肪酸的合成代谢5-11-2讲义教材.ppt

第二节第二节 脂肪酸的合成代谢脂肪酸的合成代谢一一. 甘油的合成甘油的合成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甘油的合成在甘油的合成在细胞质细胞质中进行 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，所需要的是所需要的是3-3-磷酸甘油，而不是游离的甘油磷酸甘油，而不是游离的甘油 (一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成原料：乙酰乙酰CoACoA产物：不超过不超过1616碳的饱和脂肪酸碳的饱和脂肪酸部位：动物体动物体 细胞质细胞质植物体植物体 叶绿体叶绿体和和前质体前质体1.fattyacidsynthesisoccursinthecytosolofbothprokaryotes and eukaryotes whereas their degradationoccursinthemitochondriaofeukaryotes;2.fattyacidsynthesisusesNADPHasthereductantwhereasNADHisproducedin-oxidation;3.during their synthesis, fatty acids are covalentlylinked to an acyl carrier protein (ACP), as opposed toCoAintheirdegradation;4.the enzyme activities of fatty acid synthesis inhigherorganismsarepresentinasinglepolypeptidechaincalled fatty acid synthase, whereas in -oxidation theindividualactivitiesarepresentonseparateenzymes.(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 TransportintothecytosolFattyacidsaresynthesizedinthecytosol,butacetylCoAisproducedfrompyruvateinthemitochondria.ThustheacetylCoAmustbetransferredfromthemitochondriainto the cytosol to allow fatty acid synthesis to occur.However, the inner mitochondrial membrane is notreadily permeable to this molecule. This problem isovercome by the condensation of acetyl CoA withoxaloacetatetoformcitrate. 1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 因因为为乙乙酰酰CoACoA在线粒粒体体产产生生，乙乙酰酰CoACoA不不能能直直接接穿穿过过线线粒粒体体内内膜膜，需需要要通通过过“柠柠檬檬酸酸穿穿梭梭”的的方方式式从从线线粒粒体体基基质质到到达达细细胞胞质质，才才能能用用于于合合成成脂脂肪酸。

肪酸一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(1) (1) 乙酰乙酰CoACoA的来源和转运的来源和转运 循循环环的的净净结结果果是是将将乙乙酰酰CoACoA从从线线粒粒体体转转运运到到了了细细胞质，同时也胞质，同时也消耗了化学能消耗了化学能ATPATP 在在植植物物体体中中，线线粒粒体体内内产产生生的的乙乙酰酰CoACoA先先脱脱去去CoACoA以以乙乙酸酸的的形形式式运运出出线线粒粒体体，再再在线粒粒体体外外由由脂脂酰酰CoACoA合成酶催化重新形成乙酰合成酶催化重新形成乙酰CoACoA1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成 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. 1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成 在在脂脂肪肪酸酸的的从从头头合合成成过过程程中中，参参入入脂脂肪肪酸酸链链的的二二碳碳单单位位的的直直接接提提供供者者并并不不是是乙乙酰酰CoA，而而是是乙乙酰酰CoA的的羧羧化化产产物物 丙丙二二酸酸单单酰酰CoA（malonyl-CoA）。

1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成乙酰乙酰CoACoA羧化酶的组成羧化酶的组成 在在原原核核生生物物中中，由由两两种种酶酶和和一一种种蛋蛋白白质质组组成成三三元元多酶复合体多酶复合体 生物素羧基载体蛋白生物素羧基载体蛋白（biotin carboxyl-carrierbiotin carboxyl-carrier protein protein，BCCPBCCP） 生物素羧化酶生物素羧化酶 羧基转移酶羧基转移酶 在在动动物物及及高高等等植植物物体体内内，乙乙酰酰CoACoA羧羧化化酶酶是是由由多多个个亚亚基基组组成成的的寡寡聚聚酶酶，每每个个亚亚基基兼兼具具上上述述的的三三种种催催化化活活性，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1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成 乙乙酰酰CoACoA的的羧羧化化为为不不可可逆逆反反应应，是是脂脂肪肪酸酸合合成成的的限限速速步步骤骤，故故乙乙酰酰CoACoA羧羧化化酶酶的的活活性性高高低低控控制制着脂肪酸合成的速度。

着脂肪酸合成的速度1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(2) (2) 丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA的形成的形成 影响乙酰影响乙酰CoACoA羧化酶活性的因素：（在动物体中）羧化酶活性的因素：（在动物体中） 柠柠檬檬酸酸：促促进进无无活活性性的的单单体体聚聚合合成成有有活活性性的的全全酶酶，从从而加速脂肪酸的合成；而加速脂肪酸的合成； 软脂酰软脂酰CoACoA：促使全酶的解体，因而抑制脂肪酸的合成促使全酶的解体，因而抑制脂肪酸的合成1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成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）FA的的组组成成 乙酰乙酰CoA-ACP转移酶转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA-ACP转移酶转移酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶 -羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶 烯脂酰烯脂酰-ACP还原酶还原酶 硫酯酶硫酯酶ACP 脂酰基载体蛋白脂酰基载体蛋白1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成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）1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(3) (3) 脂肪酸链的合成脂肪酸链的合成ACPACP：不不同同生生物物体体中中的的ACPACP十十分分相相似似：大大肠肠杆杆菌菌中中的的ACPACP是是一一个个由由7777个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成的的热热稳稳定定蛋蛋白白质质，在在它它的的第第3636位位丝丝氨氨酸酸残残基基的的侧侧链链上上，连连有有辅辅基基4-4-磷酸泛酰巯基乙胺。

磷酸泛酰巯基乙胺1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(3) (3) 脂肪酸链的合成脂肪酸链的合成 ACPACP辅辅基基犹犹如如一一个个转转动动的的手手臂臂，以以其其末末端端的的巯巯基基携携带带着着脂脂酰酰基基依依次次转转到到各各酶酶的的活活性性中中心心，从从而而发发生生各各种反应，如下图所示种反应，如下图所示一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成FASFAS上上的的活活性性巯巯基基：（用用于于运运载载脂脂酰基）酰基）中中央央巯巯基基 ACPACP上上的的巯巯基；基；外外围围巯巯基基 - -酮酮脂脂酰酰- -ACPACP合合酶酶上上的的巯巯基基，由由该该酶酶的的一一个个CysCys残残基提供1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成乙酰乙酰CoA:ACP转移酶转移酶丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACP转移酶转移酶 -酮脂酮脂酰酰ACP合酶合酶 -酮脂酮脂酰酰ACP还原酶还原酶 -羟脂羟脂酰酰ACP脱水酶脱水酶烯脂烯脂酰酰ACP还原酶还原酶1. 1. 脂肪酸从头合成的过程脂肪酸从头合成的过程(一) 脂肪酸的从头合成二二. 脂肪酸的合成脂肪酸的合成(3) (3) 脂肪酸链的合成脂肪酸链的合成整个过程都是在整个过程都是在脂肪酸合酶系统脂肪酸合酶系统中进行。

中进行 这这一一阶阶段段包包含含有有多多轮轮酶酶促促反反应应，每每经经历历一一轮轮可可以以使使脂脂肪肪酸酸链链在在羧羧基基端端延延长长一一个个二二碳碳单单位位，同同时时消消耗耗2 2分子还原剂分子还原剂NADPHNADPH从从乙乙酰酰CoACoA的的穿穿梭梭、丙丙二二酸酸单单酰酰CoACoA的的生生成成，到到脂脂肪肪酸酸链链的的形形成成，需需要要消消耗耗化化学学能能ATPATP及及还还原原剂剂NADPHNADPH整整个个合合成成的的碳碳源源来来自自乙乙酰酰CoACoA，尽尽管管COCO2 2参参与与了了合合成成，但但没没有有被被消消耗耗，其其作作用用是是乙乙酰酰CoACoA通通过过羧羧化化将将ATPATP的的能能量量贮贮存存在在丙丙二二酸酸单单酰酰CoACoA中中，从从而而在在缩缩合合反反应应中中通通过过脱脱羧羧放放能能而而使使反反应应向向正正方方向向即即合合成成的的方方向向进进行行，这这要要比比两两分分子子的的乙乙酰酰CoACo。