生物化学第25章 脂类的生物合成
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生物化学--脂类
CM的生理功能 运输外源性TG及胆固醇酯。
LPL（脂蛋白脂肪酶） • 存在于组织毛细血管内皮细胞表面 • 使CM中的TG、磷脂逐步水解，产生甘油、
FA及溶血磷脂等。
2020/6/16
极低密度脂蛋白 来源
VLDL的合成以肝脏为主，小肠亦可合成少量。
代谢
LPL VLDL
VLDL LPL、HL LDL 残粒
1.含14～20个C，偶数 2.饱和：软脂酸和硬脂酸，不饱和：油酸 3.植、低温生活的动物中 不饱和 >饱和 4.熔点：饱和 >不饱和 5.不饱和双键：C9和C10之间 6.双键多顺式 7.细菌多是饱和脂肪酸，种类少 ▪人体不能合成亚油酸和亚麻酸，只能从植物中获 得
2020/6/16
2020/6/16
（一）脑苷脂类 葡萄糖——糖—苷键————鞘氨醇—酰胺—键 脂肪酸 半乳糖 岩藻糖 N-乙酰葡萄糖胺 N-乙酰半乳糖胺
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占脑干重的11%
（二）神经节苷脂
含有唾液酸的糖鞘脂
结构：
神经酰胺
半乳糖-N –乙酰葡萄糖胺-半乳酸-葡萄糖-鞘氨醇
2020/6/16
唾液酸
脂肪酸
在脑灰质和胸腺中含量丰富，是某些神经元膜 的特征脂组分。
胆酸的反应： 胆酸+甘氨酸或牛磺氨酸甘氨胆酸或牛磺胆 酸 胆酸+脂类（胆固醇；胡萝卜素）盐类乳化 剂
2020/6/16
2.强心苷及蟾毒 可使心博率减慢，强度增加。 强心苷基本结构：
R：甲基或醛基 洋地黄苷 蟾毒：酯 3.性激素 4.维生素D3、D2
2020/6/16
三、前列腺素（prostaglandins，PG） 基本结构：五元环和20个碳原子的脂肪酸，
脂类-生物化学 PPT
鞘磷脂
• 鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰胆碱（少数是磷酰乙醇 胺）组成。
• 鞘氨醇 至今已经发现60多种，哺乳动物的鞘氨醇主要 是18碳不饱和的4－烯鞘氨醇（4－sphinganine），称 为D－鞘氨醇（D－sphingosine），其次是二氢鞘氨醇 （dihydrosphingosine）和4－羟二氢鞘氨醇（又叫植 物鞘氨醇phytosphingosine）。
• 必需脂肪酸：维持生长所需的，体内又不能合成的 脂肪酸。如油酸；亚麻酸；EPA（二十碳五烯酸）； DHA(二十二碳六烯酸)
五、脂肪酸的主要化学反应
• （1）机体代谢中，在脂肪酸酶催化下，活化硫酰化， 形成脂酰CoA。
• （2）不饱和脂肪酸的双键极易为强氧化剂，如H2O2 、超氧化物阴离子自由基（O2·-)或羟自由基（·OH）所 氧化。
胆固醇的 结构
脂蛋白
• 脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的 复合物，其中的蛋白部分称载脂蛋白。
• 脂蛋白广泛存在于血浆中，因此也称血浆脂蛋白 。细胞膜中与脂质融合的蛋白质也可看成是脂蛋 白，并称为细胞脂蛋白。
• 血浆脂蛋白依据密度增加为序可分为乳糜微粒、 极低密度脂蛋白、中间密度脂蛋白、低密度脂蛋 白和高密度脂蛋白五类，五类脂蛋白中有的还存 在亚类。
• Ⅰ类极性脂质：具有界面可溶性，但是不具有容积可 溶性，能渗入膜，但是自身不能成膜。如三酰甘油脂
• Ⅱ类极性脂质：它是成膜分子，如磷脂类、单酰基甘 油等
• Ⅲ类极性脂质：可溶性脂质，如去污剂
三 脂质的生物学作用
1、储存脂质，作为能源物质和碳源 2、结构脂质，构成生物膜、 3、活性脂质，具有特殊的生理作用 4、作为溶剂
• 立体结构：环与环稠合构型顺式，两个基角处在环面的同 侧；环与环稠合构型反式，两个基角处在环面的异侧。
【生物化学】脂类的生物合成
多烯不饱和脂肪酸在厌氧细菌中基本不存在， 但在高等动植物体内含量丰富，他们是由单烯脂 肪酸继续去饱和而产生的。
由单烯脂肪酸（△9）去饱和产生的
C16:0
软脂酸 +C2延长
பைடு நூலகம்
去饱和 -2H
△9-C16:1
C18:0
硬脂酸
棕榈油酸
去饱和 -2H
+C2延长
神经酸 二十四碳烯-15-酸
△15-C24:1
+C2延长
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
乙酰-CoA羧化酶（别构酶）
生物素羧化酶 羧基转移酶（转羧酶） 生物素羧基载体蛋白（BCCP）
原核生物乙酰-CoA羧化酶：上述三种蛋 白质组成复合体。
真核生物乙酰-CoA羧化酶：由两个相 同亚基组成，上述三种蛋白质位于同一 条多肽链上。
作用机制
生物素羧化酶
生物素-酶
Lys-e氨基
CO2-生物素-酶
3. 脂肪酸合酶系统
组成：
脂酰基载体蛋白（ACP-SH） 1) 乙酰-CoA：ACP转酰酶 2) 丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶 3) β-酮酰-ACP合酶 4) β-酮酰-ACP还原酶 5) β-羟酰-ACP脱水酶 6) 烯脂酰-ACP还原酶 7) 软脂酰-ACP硫酯酶
4. 饱和脂肪酸的从头合成与β-氧化的比较
区别要点
从头合成
β-氧化
细胞内进行部位 酰基载体 转运机制 二碳单位参与或断裂形式 电子供体或受体 -羟酰基中间物的立体构型不同 对HCO3-和柠檬酸的需求 所需酶 能量需求或放出 消耗
细胞质 ACP-SH 三羧酸转运机制
丙二酸单酰ACP
NADPH+H+ D型 需要 7种 7ATP及14NADPH+H+
由单烯脂肪酸（△9）去饱和产生的
C16:0
软脂酸 +C2延长
பைடு நூலகம்
去饱和 -2H
△9-C16:1
C18:0
硬脂酸
棕榈油酸
去饱和 -2H
+C2延长
神经酸 二十四碳烯-15-酸
△15-C24:1
+C2延长
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+Pi
乙酰-CoA羧化酶（别构酶）
生物素羧化酶 羧基转移酶（转羧酶） 生物素羧基载体蛋白（BCCP）
原核生物乙酰-CoA羧化酶：上述三种蛋 白质组成复合体。
真核生物乙酰-CoA羧化酶：由两个相 同亚基组成，上述三种蛋白质位于同一 条多肽链上。
作用机制
生物素羧化酶
生物素-酶
Lys-e氨基
CO2-生物素-酶
3. 脂肪酸合酶系统
组成：
脂酰基载体蛋白（ACP-SH） 1) 乙酰-CoA：ACP转酰酶 2) 丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶 3) β-酮酰-ACP合酶 4) β-酮酰-ACP还原酶 5) β-羟酰-ACP脱水酶 6) 烯脂酰-ACP还原酶 7) 软脂酰-ACP硫酯酶
4. 饱和脂肪酸的从头合成与β-氧化的比较
区别要点
从头合成
β-氧化
细胞内进行部位 酰基载体 转运机制 二碳单位参与或断裂形式 电子供体或受体 -羟酰基中间物的立体构型不同 对HCO3-和柠檬酸的需求 所需酶 能量需求或放出 消耗
细胞质 ACP-SH 三羧酸转运机制
丙二酸单酰ACP
NADPH+H+ D型 需要 7种 7ATP及14NADPH+H+
生物化学 脂类代谢
脂类代谢Metabolism of lipids概论脂类（lipid）是脂肪(fat)及类脂(lipoid)的总称，是一类不溶于水而易溶于有机溶剂，并能为机体利用的有机化合物。
主要生理功能是储存能量及氧化供能。
基本特点不溶于水能溶解于一种或一种以上的有机溶剂分子中常含有脂肪酸或能与脂肪酸起酯化反应能被生物体所利用分类：脂肪（甘油三酯），类脂（固醇，固醇脂，磷脂，糖脂）脂肪酸（fatty acids）：包括饱和脂酸(saturated fatty acid)和不饱和脂酸(unsaturated fatty acid)，其中多不饱和脂酸多为营养必须脂酸（亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸）。
基本构成：甘油磷脂（两个羟基接脂肪酸，一个接磷酸，磷酸一个羟基被X取代，如胆碱，水，乙醇胺，丝氨酸etc）胆固醇脂（胆固醇羟基接脂肪酸）鞘脂（鞘氨醇接一个脂肪酸）鞘磷脂（鞘脂下在一个羟基接取代磷酸基）鞘糖脂（鞘脂下一个羟基接糖）脂蛋白：脂质基本转运形式，分为细胞内脂蛋白和血浆脂蛋白第一节脂质的消化吸收Digestion and absorption of lipids人体内脂类来源自身合成饱和脂肪酸或单不饱和脂肪酸食物供给各种，特别是不饱和脂酸维持机体脂质平衡小肠：介于机体内外脂质间的选择性屏障，通过过多体内脂质堆积，通过过少会有营养障碍。
消化吸收能力有可塑性，脂质介导小肠脂质消化吸收能力增加脂消化酶及胆汁酸盐脂类在小肠上段，被乳化剂（胆汁酸盐，甘油一脂，甘油二脂）乳化成微团（micelles）再经酶催化消化。
甘油三酯被胰脂酶和辅酯酶消化成2-甘油一脂，磷脂被磷脂酶A2分解为溶血磷脂+1FFA，胆固醇脂被胆固醇酯酶分解成胆固醇脂肪与类脂的消化产物形成混合微团(mixed micelles)，被肠粘膜细胞吸收。
胆汁酸盐：强乳化作用脂质消化酶：◆胰脂酶（pancreatic lipase）：特异水解甘油三酯1位及3位酯键◆辅脂酶（colipase）：胰脂酶发挥脂肪消化作用的蛋白质辅因子◆磷脂酶A2（phospholipase A2）水解磷脂◆胆固醇酯酶（cholesteryl esterase）水解胆固醇辅酯酶进入肠腔后酶原激活，它有与脂肪及酯酶结合的结构域，与胰脂酶结合是通过氢键进行的；它与脂肪通过疏水键进行结合。
生物化学--脂类
两条烃链是非极性的，所以完全不溶于水。 很多动植物表面覆盖蜡，可将细胞与外界隔离，并防止细胞失水。
（二）复合脂
除含有脂肪酸和醇以外，还有其他非脂分子参与合成的酯，如 • 磷脂 • 糖脂 • 鞘糖脂
1.磷脂类
磷脂几乎全部存在于细胞的膜系统中，在脑、肾、心、骨
髓、卵及大豆细胞中含量最高。 （1）磷脂类分子的结构
功能： 1.能量来源：脂肪储能量是糖的两倍，脂肪高度不溶于水。 2.组成生物膜：磷脂，胆固醇 3.细胞识别：糖脂 4.保护层：蜡 5.绝缘保温：脂肪层 6.其他生理功能：维生素ADEK，类胡萝卜素；性激素、肾上腺皮质激素；酶辅助因子； 信使（亲脂性/亲水性信号分子）
的酯，如磷脂、糖脂和鞘糖脂等。
• （三）异戊二烯系统脂质：一般不含有脂肪酸，包括类固醇和萜类及其
衍生物。
• （一）单纯脂质 脂肪酸的羧基与醇的羟基之间脱水，通过酯键相连的酯分子。
油脂
蜡：长链脂肪酸和长链一元醇 或固醇形成的酯。
油脂（甘油三酯、中性脂肪）
1.油脂 （1）脂肪酸：具有长CH链，和一个羧基末端的有机化合物的总称。
脂类
• 绝大多数脂类是脂肪酸和醇所形成的酯类及衍生物。不溶于水， 能溶于非极性溶剂（如：乙醚，氯仿，苯中）的一类化合物。
• 组成元素：CHO
• H：O比和C：O比远大于2。
一、脂类物质的分类
• （一）单纯脂质：脂肪酸的羧基与醇的羟基之间脱水，通过酯键相连的
酯分子。
• （二）复合脂质：除含有脂肪酸和醇以外，还有其他非脂分子参与合成
（四）衍生脂 • 衍生脂主要指脂类的水解产物，如脂肪酸及氧化产物脂肪醛等。 （五）结合脂类
革兰氏阴性菌细胞壁的成分
脂多糖：脂质A+杂多糖（共价连接）
（二）复合脂
除含有脂肪酸和醇以外，还有其他非脂分子参与合成的酯，如 • 磷脂 • 糖脂 • 鞘糖脂
1.磷脂类
磷脂几乎全部存在于细胞的膜系统中，在脑、肾、心、骨
髓、卵及大豆细胞中含量最高。 （1）磷脂类分子的结构
功能： 1.能量来源：脂肪储能量是糖的两倍，脂肪高度不溶于水。 2.组成生物膜：磷脂，胆固醇 3.细胞识别：糖脂 4.保护层：蜡 5.绝缘保温：脂肪层 6.其他生理功能：维生素ADEK，类胡萝卜素；性激素、肾上腺皮质激素；酶辅助因子； 信使（亲脂性/亲水性信号分子）
的酯，如磷脂、糖脂和鞘糖脂等。
• （三）异戊二烯系统脂质：一般不含有脂肪酸，包括类固醇和萜类及其
衍生物。
• （一）单纯脂质 脂肪酸的羧基与醇的羟基之间脱水，通过酯键相连的酯分子。
油脂
蜡：长链脂肪酸和长链一元醇 或固醇形成的酯。
油脂（甘油三酯、中性脂肪）
1.油脂 （1）脂肪酸：具有长CH链，和一个羧基末端的有机化合物的总称。
脂类
• 绝大多数脂类是脂肪酸和醇所形成的酯类及衍生物。不溶于水， 能溶于非极性溶剂（如：乙醚，氯仿，苯中）的一类化合物。
• 组成元素：CHO
• H：O比和C：O比远大于2。
一、脂类物质的分类
• （一）单纯脂质：脂肪酸的羧基与醇的羟基之间脱水，通过酯键相连的
酯分子。
• （二）复合脂质：除含有脂肪酸和醇以外，还有其他非脂分子参与合成
（四）衍生脂 • 衍生脂主要指脂类的水解产物，如脂肪酸及氧化产物脂肪醛等。 （五）结合脂类
革兰氏阴性菌细胞壁的成分
脂多糖：脂质A+杂多糖（共价连接）
生物化学3脂类
又可分为
甘油三酯 蜡
复合脂质(compound lipid)：除脂肪酸和醇外,含其他 非脂分子。
又可分为 磷脂
糖脂
衍生脂质(derived lipid)：由单纯脂肪酸和复合脂质衍 生而来或关系密切。 取代烃
固醇类
萜
其他脂质
2.按脂质在水中和水界面上的行为不同：
非极性脂质：不具有溶剂可溶性，也不具有界面 可溶性。
• (5)蜡 蜡：长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯。 分为：蜂蜡、白蜡、鲸蜡、羊毛脂、巴西棕榈蜡。
四、脂质过氧化作用
• 脂质的过氧化作用：多不饱和脂肪酸或脂质的氧化变质 (oxidation deterioration)。
• 自由基、活性氧和自由基链反应
1.自由基（free radical, radical）
3.活性脂质(active lipid)：包括数百种类固醇 和萜(类异戊二烯)。
二、 脂肪酸
• 脂肪酸的种类
脂肪酸(fatty acid, FA)：由一条长的烃链（“尾”） 和一个 末端羟基（“头”）组成的羧酸。
饱和脂肪酸(saturated FA)：烃链不含双键（和三键）。
不饱和脂肪酸(polyunsaturated FA)：含一个或多个双键。 不同脂肪酸之间的主要区别在于烃链的长度（碳原子数 目）、双键的数目和位置。
普通氧 超氧阴离子自由基 羟基自由基 过氧化氢 单线态氧。
3.自由基链反应（chain reaction）
包括3个阶段：引发、增长、终止。 (详见下图…)
(1)引发(initiation)
LH hv L. + .H
当脂质分子LH被抽去一个氢 原子则生成起始脂质自由基L·。
(2)增长(propagation)
脂类的生物化学
大多数的类二十烷酸是花生四烯酸的衍生物。
前列腺素类(prostaglandin)，
凝血恶烷类(thromboxane) 白细胞三烯类(leucotriene)
阿司匹林（乙酰水杨酸）
天然油脂的组分
天然油脂并非一种物质组成，而是三酰甘油的混合物。
不同种类的油脂所含的脂肪酸是不相同的。
油脂的形成
• 油脂的形成：油脂由一分子甘油和三分子脂肪 酸经过逐步反应得到。反应如下：
都是由生物体产生，并能由生物体所利用（矿物油？）
例外：卵磷脂（溶于乙醚）、鞘磷脂和脑苷脂类。
四、脂类的生物学功能
1. 结构组分 2. 储存能源 3. 溶剂 4. 保温和保护 5. 其他 ——磷脂是生物膜的主要成分 ——机体的储存燃料 ——一些活性物质的溶剂 ——防寒剂和润滑剂 ——参与机体代谢调节
• 植物固醇：
谷固醇、豆固醇，比胆固醇侧链上多一个—C2H5
• 酵母固醇：
麦角固醇，紫外线照射下，可转变为维生素D2
二、类固醇
• 胆酸和胆汁酸：胆汁的重要成分，作用于脂肪代谢
胆汁酸盐，可使脂肪乳化，促进肠壁细胞对脂肪的消化吸收。
• 固醇类激素：包括肾上腺皮质激素和性激素 • 植物类固醇：强心苷（寡糖和固醇所成的糖苷）、皂素
3、氧化作用： 油脂的不饱和脂肪酸的双键氧化分解，或油脂经微生物分解 成的脂肪酸，氧化分解形成系列产物的变质过程。 • 酸败：天然油脂长期暴露在空气中，会产生酸臭味
原因是：1、油脂受空气和光照作用，不饱和脂肪酸被氧化成过氧化 物，继续分解为低级醛、酮以及羧酸，产生酸臭味。2、霉菌或脂肪酶将 油脂水解成低级脂肪酸，再生成-酮酸，其脱羧后而成低级酮类。
油 脂 的 消 化
油脂的化学性质
生物化学 脂代谢
(奇数、偶数碳)
ω
β
分别喂犬
检测尿液中代谢物
31
* 喂标记偶数碳脂酸的犬: 苯环- CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 尿中的代谢物均为苯乙酸
苯环- CH3-COOH
β
β
* 喂标记奇数碳脂酸的犬:
尿中的代谢物均为苯甲酸
苯环- CH3-CH2-COOH
苯环-COOH
结论：脂酸在体内的氧化分解每次断裂2个碳原子
8
第一节 不饱和脂酸的命名及分类
不饱和脂酸： 单不饱脂酸、多不饱脂酸
(≥2个双键)
系统命名法： (可表明碳链长度和双键位置)
△编码体系：从脂酸的羧基碳起计算碳原子 ω/n编码体系：从脂酸的甲基碳起计算其碳原子 CH3-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-COOH
(体积更小, 极性更大)
13
胰磷脂酶A2
胆固醇酯
胆固醇酯酶
(胰)
胆固醇 + 脂酸
胆汁及胰液 胆汁酸盐:
分泌
十二指肠
乳化
强乳化剂, 脂质
微团
增加消化酶的作用面积 胰液中消化脂类的酶： * 胰脂酶(pancreatic lipase) 辅脂酶(colipase) * 胰磷脂酶A2(phospholipase A2) * 胆固醇酯酶(cholesteryl esterase)
VLDL形成障碍
(必需脂酸/胆碱/载脂蛋白缺乏)
脂肪肝
24
2. 脂肪组织: 大量储存脂肪,在脂肪代谢上具重要地位 (1) 脂酸
(CM/VLDL)
合成
脂肪
(2) 葡萄糖
(主要)
合成
脂肪
3. 小肠粘膜细胞:
ω
β
分别喂犬
检测尿液中代谢物
31
* 喂标记偶数碳脂酸的犬: 苯环- CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 尿中的代谢物均为苯乙酸
苯环- CH3-COOH
β
β
* 喂标记奇数碳脂酸的犬:
尿中的代谢物均为苯甲酸
苯环- CH3-CH2-COOH
苯环-COOH
结论：脂酸在体内的氧化分解每次断裂2个碳原子
8
第一节 不饱和脂酸的命名及分类
不饱和脂酸： 单不饱脂酸、多不饱脂酸
(≥2个双键)
系统命名法： (可表明碳链长度和双键位置)
△编码体系：从脂酸的羧基碳起计算碳原子 ω/n编码体系：从脂酸的甲基碳起计算其碳原子 CH3-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-COOH
(体积更小, 极性更大)
13
胰磷脂酶A2
胆固醇酯
胆固醇酯酶
(胰)
胆固醇 + 脂酸
胆汁及胰液 胆汁酸盐:
分泌
十二指肠
乳化
强乳化剂, 脂质
微团
增加消化酶的作用面积 胰液中消化脂类的酶： * 胰脂酶(pancreatic lipase) 辅脂酶(colipase) * 胰磷脂酶A2(phospholipase A2) * 胆固醇酯酶(cholesteryl esterase)
VLDL形成障碍
(必需脂酸/胆碱/载脂蛋白缺乏)
脂肪肝
24
2. 脂肪组织: 大量储存脂肪,在脂肪代谢上具重要地位 (1) 脂酸
(CM/VLDL)
合成
脂肪
(2) 葡萄糖
(主要)
合成
脂肪
3. 小肠粘膜细胞:
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脂酰甘油是由二个前体物质合成的，它们是脂 酰CoA和甘油-3-磷酸。脂酰CoA来自于脂肪酸 的活化。甘油-3-磷酸则来自于糖酵解中的磷酸 二羟丙酮或甘油的磷酸化。
NADH NAD+
P O CH2 C CH2OH O
甘油-3-磷酸脱氢酶 ADP 甘油激酶
H P O CH2 C CH2OH OH
ATP
HO-CH2-CH-CH2OH
H P O CH2 C CH2OH OH
OH
脂酰甘油的生物合成
三酰甘油的合成
酰基转移酶
酰基转移酶
磷脂酸磷脂酶
酰基转移酶
Questions
• 业已提出，丙二酸单酰CoA可能是向大 脑发送减少胃口效应的一种信号。当喂 给老鼠一种浅蓝菌素（cerulenin）的衍生 物（称为C75）时，它们的胃口受到抑制， 并且迅速失重。已知浅蓝菌素及其衍生 物是脂肪酸合酶的有效抑制剂。为什么 C75可作为一种潜在的减肥药物?
-氨基以共价键相连形成生物胞素（biocytin）。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
转羧酶
3 1
生物素羧化酶
2
BCCP-生物素
乙酰CoA的羧化
• 乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACC） （EC 6.4.1.2）是催化脂肪酸合成代谢第一步反应的限速 酶，在ATP供能、Mg2+存在下，以HCO3-为羧基供体，将 乙酰辅酶A羧化生成丙二酰单酰辅酶A，是生物素依赖性 酶。 • 在人类和其它哺乳动物中该酶属于组织特异性酶，存在两 种基因形式ACC1和ACC2，ACC因具有阻断治疗肥胖症、 糖尿病和其它代谢病的活性位点受到广泛关注。 • 在禾本科植物中ACC被发现是几类化学除草剂作用于植物 的靶蛋白，因此对植物ACC的研究大多数集中在除草剂筛 选和作用机理研究方面。 • 此外，ACC基因在逐渐兴起的转基因油料作物和生物柴油 的研究中也处于重要地位，但由于ACC分布和基因组织形 式的复杂性，目前这方面的研究仍处于瓶颈阶段。
脂肪酸的生物合成
Step 1:启动
催化该反应的酶是乙酰CoA:ACP转移酶催化下进行的， 该反应分二步进行，先将乙酰基转到ACP上，随后移到 脂肪酸合酶（HS-合酶）上形成乙酰合酶。
脂肪酸的生物合成
Step 2:装载
催化该反应的酶是丙二酸单酰CoA转酰酶催化下进行的， 此反应中ACP的游离SH基向丙二酸单酰CoA的羧基进攻， 形成丙二酸单酰ACP。
cyt b5 reductase FADH2
NADH + H+
NAD+
哺乳动物体内脂肪酸去饱和的电子传递系统
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
当机体能量足够时，一般会把脂肪酸转化为脂 肪，即三酰甘油加以贮存。这个反应是由乙酰 辅酶A羧化酶催化生成丙二酸单酰辅酶A，这是 脂肪酸合成的起始，也是合成的限速步骤，即 是合成的调控关键所在。在脊椎动物中脂肪酸 合成的主要产物软脂酰CoA对该酶起反馈抑制 的作用。
脂肪酸的生物合成
Step 3:缩合
催化该反应的酶是-酮酰-ACP合酶催化下进行的，丙二酸 单酰ACP的脱羧活化了它的次甲基，反应产物是乙酰乙酰 ACP。
脂肪酸的生物合成
Step 4:还原
催化该反应的酶是-酮酰-ACP还原酶催化下进行的，它是 脂肪酸合成中的第一步还原反应，NADPH作为还原剂参加 反应，最终生成D--羟丁酰ACP。
(essential fatty acid)。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸碳链的去饱和
C18-stearoly-CoA C18 9-oleyl-CoA + O2 + 2H+ + 2H2O Desaturase
2 cyt b5 Fe2+
2 cyt b5 Fe3+
2H+ + cyt b5 reductase FAD
ACP的辅基磷酸泛酰巯基乙胺也是辅酶A的组成部分。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
在动物体中脂肪酸合酶催化形成脂肪酸的反应共有7步。 分别为： 1、启动：乙酰-CoA：ACP转酰酶
2、装载：丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶
3、缩合：-酮酰-ACP合酶
4、还原：-酮酰-ACP还原酶
比较：脂肪酸的-氧化（3）
3-L-羟脂酰-CoA
3-L-羟脂酰-CoA还原酶
-酮脂酰-CoA
脂肪酸的生物合成
Step 5:脱水
催化该反应的酶是-羟酰-ACP脱水酶催化下进行的，产物 是,-不饱和化合物，即,-反式-丁烯酰-ACP。
比较：脂肪酸的-氧化（2）
反式-△2-烯酰CoA
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
酰基载体蛋白ACP是相对分子量较低的蛋白质，
它在脂肪酸的合成中相当于脂肪酸降解中乙酰辅
酶A的作用。它的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺，后者 与ACP的Ser残基相连，另一端的SH基与脂酰基形 成硫酯键。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
烯酰-CoA水合酶
3-L-羟脂酰-CoA
脂肪酸的生物合成
Step 6:还原
催化该反应的酶是烯酰-ACP还原酶催化下进行的，该反应 是脂肪酸合成第一循环的最后一步，反应生成的丁酰ACP 在下一步中充当循环开始中的乙酰ACP的作用。
比较：脂肪酸的-氧化（2）
脂肪酸的生物合成
Step 7:释放
在脂肪酸合成的每一循环中延长了二个碳原子，动物细胞中 延伸到16个碳为止，最终产物是软脂酰ACP，它在软脂酰ACP硫酯酶作用下，软脂酸从脂肪酸合酶复合体中被释放。
8乙酰CoA + 7ATP + 14NADPH + 6H+ 软脂酸 + 14NADP+ + 8CoA~SH + 6H2O + 7ADP + 7Pi
其中的NADPH来自于三羧酸转运体系和戌糖磷酸途径。
脂肪酸的生物合成
软脂酸合成简图
脂肪酸的生物合成
脂肪酸的合成与降解比较 生物合成 细胞溶胶cytosol 中间体载体蛋白ACP 氧化降解 线粒体Mitochondria 辅酶A
• CO2在脂肪酸的生物合成中是一种必不可 少的参加者。CO2的特殊作用是什么？如 果把可溶性的肝细胞抽提液与14CO2以及 脂肪酸合成中所需要的其他组分一起保 温，所合成的软脂酸含有14C标记吗?为什 么?
• 对于软脂酸的生物合成，必须有胞液NADPH的来 源。大约一半的NADPH来自胞液中磷酸戊糖支路， 其余者主要来自(肝脏或脂肪组织)胞液苹果酸酶的 作用。苹果酸酶催化下面的反应： 苹果酸 + NADP+ → 丙酮酸 + CO2 + NADPH + H+ 应用该反应和柠檬酸-丙酮酸穿梭证明糖酵解产生 的NADH推动脂肪酸的生物合成。
第25章 脂类的生物合成
主要内容
脂肪酸的生物合成 脂酰甘油的生物合成
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成需要 三种化合物：乙 酰CoA，丙二酰 CoA，NADPH. 来源？
脂肪酸的生物合成
因为脂肪酸合成在细胞溶胶中进行，因此线粒体产生
的乙酰CoA必需转移到细胞溶胶中才能参与脂肪酸合
成。然而，线粒体内膜对乙酰CoA不能透过，必需使 用柠檬酸作为乙酰基的载体，这称为“三羧酸转运体 系”。
5、脱水：-羟酰-ACP脱水酶 6、还原：烯酰-ACP还原酶
7、释放：软脂酰-ACP硫酯酶
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
软脂酸的合成实际 上是一个重复循环 的过程，由1分子乙 酰CoA与7分子丙二 酰CoA经转移、缩 合、加氢、脱水和 再加氢重复过程， 每一次使碳链延长 两个碳，共7次重复， 最终生成含十六碳 的软脂酸
脂肪酸的生物合成
三羧酸转运体系
NADH Malate dehydrogenase
Malate
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
丙二酸单酰CoA
催化该反应的酶称为乙酰CoA羧化酶，该酶是３种
蛋白质的复合体，其一是生物素羧基载体蛋白BCCP
，它是生物素的载体。生物素的羧基与BCCP的Lys的
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
柠檬酸
柠檬酸 裂解酶
胰岛素（磷酸化/活化）
乙酰CoA
乙酰CoA 羧化酶
丙酮酸脱氢酶 复合体
丙酮酸
胰高血糖素、肾上腺素 （磷酸化/活化）
丙二酸单酰CoA
活化
软脂酰CoA
抑制
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
无活性的单体和活性的多聚体之间乙酰CoA羧化酶的平衡
脂酰甘油的生物合成
第二大类ACC为多功能型ACC，即同质型，人类和大多数 真核生物的ACC属于这一类。此类ACC单体的相对分子质量 在200×103以上，BC、BCCP、CT 功能域依次存在于一条多 肽链上，此外在各个功能域之间还存在一些真核生物特有的 肽段，占总肽链长约1/3，功能尚不清楚。人类有两类ACC： 相对分子质量为265×103的ACC1，存在于大多数脂肪组织 （肝脏、脂肪质）中，催化长链脂肪酸合成的限速反应；相 对分子质量为280×103的ACC2，分布在心脏、肌肉组织中， 对脂肪酸的氧化产生影响。两类酶由独立的基因编码。 化合物CP-640186能抑制ACC活性，从而降低组织中丙二 酰单酰辅酶A的水平，在抑制了脂肪酸的合成同时促进了脂肪 酸的氧化。在兔子、老鼠等被试的动物中CP-640186可以降低 脂肪酸总量和体重，并提高胰岛素的敏感性，因此这类抑制 剂可以用来治疗肥胖、糖尿病及其他代谢病。
过程中需要的酶不一样 沟通体系为三羧酸转运体系 肉碱载体体系
NADH NAD+
P O CH2 C CH2OH O
甘油-3-磷酸脱氢酶 ADP 甘油激酶
H P O CH2 C CH2OH OH
ATP
HO-CH2-CH-CH2OH
H P O CH2 C CH2OH OH
OH
脂酰甘油的生物合成
三酰甘油的合成
酰基转移酶
酰基转移酶
磷脂酸磷脂酶
酰基转移酶
Questions
• 业已提出，丙二酸单酰CoA可能是向大 脑发送减少胃口效应的一种信号。当喂 给老鼠一种浅蓝菌素（cerulenin）的衍生 物（称为C75）时，它们的胃口受到抑制， 并且迅速失重。已知浅蓝菌素及其衍生 物是脂肪酸合酶的有效抑制剂。为什么 C75可作为一种潜在的减肥药物?
-氨基以共价键相连形成生物胞素（biocytin）。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
转羧酶
3 1
生物素羧化酶
2
BCCP-生物素
乙酰CoA的羧化
• 乙酰辅酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase，ACC） （EC 6.4.1.2）是催化脂肪酸合成代谢第一步反应的限速 酶，在ATP供能、Mg2+存在下，以HCO3-为羧基供体，将 乙酰辅酶A羧化生成丙二酰单酰辅酶A，是生物素依赖性 酶。 • 在人类和其它哺乳动物中该酶属于组织特异性酶，存在两 种基因形式ACC1和ACC2，ACC因具有阻断治疗肥胖症、 糖尿病和其它代谢病的活性位点受到广泛关注。 • 在禾本科植物中ACC被发现是几类化学除草剂作用于植物 的靶蛋白，因此对植物ACC的研究大多数集中在除草剂筛 选和作用机理研究方面。 • 此外，ACC基因在逐渐兴起的转基因油料作物和生物柴油 的研究中也处于重要地位，但由于ACC分布和基因组织形 式的复杂性，目前这方面的研究仍处于瓶颈阶段。
脂肪酸的生物合成
Step 1:启动
催化该反应的酶是乙酰CoA:ACP转移酶催化下进行的， 该反应分二步进行，先将乙酰基转到ACP上，随后移到 脂肪酸合酶（HS-合酶）上形成乙酰合酶。
脂肪酸的生物合成
Step 2:装载
催化该反应的酶是丙二酸单酰CoA转酰酶催化下进行的， 此反应中ACP的游离SH基向丙二酸单酰CoA的羧基进攻， 形成丙二酸单酰ACP。
cyt b5 reductase FADH2
NADH + H+
NAD+
哺乳动物体内脂肪酸去饱和的电子传递系统
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
当机体能量足够时，一般会把脂肪酸转化为脂 肪，即三酰甘油加以贮存。这个反应是由乙酰 辅酶A羧化酶催化生成丙二酸单酰辅酶A，这是 脂肪酸合成的起始，也是合成的限速步骤，即 是合成的调控关键所在。在脊椎动物中脂肪酸 合成的主要产物软脂酰CoA对该酶起反馈抑制 的作用。
脂肪酸的生物合成
Step 3:缩合
催化该反应的酶是-酮酰-ACP合酶催化下进行的，丙二酸 单酰ACP的脱羧活化了它的次甲基，反应产物是乙酰乙酰 ACP。
脂肪酸的生物合成
Step 4:还原
催化该反应的酶是-酮酰-ACP还原酶催化下进行的，它是 脂肪酸合成中的第一步还原反应，NADPH作为还原剂参加 反应，最终生成D--羟丁酰ACP。
(essential fatty acid)。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸碳链的去饱和
C18-stearoly-CoA C18 9-oleyl-CoA + O2 + 2H+ + 2H2O Desaturase
2 cyt b5 Fe2+
2 cyt b5 Fe3+
2H+ + cyt b5 reductase FAD
ACP的辅基磷酸泛酰巯基乙胺也是辅酶A的组成部分。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
在动物体中脂肪酸合酶催化形成脂肪酸的反应共有7步。 分别为： 1、启动：乙酰-CoA：ACP转酰酶
2、装载：丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶
3、缩合：-酮酰-ACP合酶
4、还原：-酮酰-ACP还原酶
比较：脂肪酸的-氧化（3）
3-L-羟脂酰-CoA
3-L-羟脂酰-CoA还原酶
-酮脂酰-CoA
脂肪酸的生物合成
Step 5:脱水
催化该反应的酶是-羟酰-ACP脱水酶催化下进行的，产物 是,-不饱和化合物，即,-反式-丁烯酰-ACP。
比较：脂肪酸的-氧化（2）
反式-△2-烯酰CoA
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
酰基载体蛋白ACP是相对分子量较低的蛋白质，
它在脂肪酸的合成中相当于脂肪酸降解中乙酰辅
酶A的作用。它的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺，后者 与ACP的Ser残基相连，另一端的SH基与脂酰基形 成硫酯键。
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
烯酰-CoA水合酶
3-L-羟脂酰-CoA
脂肪酸的生物合成
Step 6:还原
催化该反应的酶是烯酰-ACP还原酶催化下进行的，该反应 是脂肪酸合成第一循环的最后一步，反应生成的丁酰ACP 在下一步中充当循环开始中的乙酰ACP的作用。
比较：脂肪酸的-氧化（2）
脂肪酸的生物合成
Step 7:释放
在脂肪酸合成的每一循环中延长了二个碳原子，动物细胞中 延伸到16个碳为止，最终产物是软脂酰ACP，它在软脂酰ACP硫酯酶作用下，软脂酸从脂肪酸合酶复合体中被释放。
8乙酰CoA + 7ATP + 14NADPH + 6H+ 软脂酸 + 14NADP+ + 8CoA~SH + 6H2O + 7ADP + 7Pi
其中的NADPH来自于三羧酸转运体系和戌糖磷酸途径。
脂肪酸的生物合成
软脂酸合成简图
脂肪酸的生物合成
脂肪酸的合成与降解比较 生物合成 细胞溶胶cytosol 中间体载体蛋白ACP 氧化降解 线粒体Mitochondria 辅酶A
• CO2在脂肪酸的生物合成中是一种必不可 少的参加者。CO2的特殊作用是什么？如 果把可溶性的肝细胞抽提液与14CO2以及 脂肪酸合成中所需要的其他组分一起保 温，所合成的软脂酸含有14C标记吗?为什 么?
• 对于软脂酸的生物合成，必须有胞液NADPH的来 源。大约一半的NADPH来自胞液中磷酸戊糖支路， 其余者主要来自(肝脏或脂肪组织)胞液苹果酸酶的 作用。苹果酸酶催化下面的反应： 苹果酸 + NADP+ → 丙酮酸 + CO2 + NADPH + H+ 应用该反应和柠檬酸-丙酮酸穿梭证明糖酵解产生 的NADH推动脂肪酸的生物合成。
第25章 脂类的生物合成
主要内容
脂肪酸的生物合成 脂酰甘油的生物合成
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成需要 三种化合物：乙 酰CoA，丙二酰 CoA，NADPH. 来源？
脂肪酸的生物合成
因为脂肪酸合成在细胞溶胶中进行，因此线粒体产生
的乙酰CoA必需转移到细胞溶胶中才能参与脂肪酸合
成。然而，线粒体内膜对乙酰CoA不能透过，必需使 用柠檬酸作为乙酰基的载体，这称为“三羧酸转运体 系”。
5、脱水：-羟酰-ACP脱水酶 6、还原：烯酰-ACP还原酶
7、释放：软脂酰-ACP硫酯酶
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的Step 2： 脂肪酸合酶
软脂酸的合成实际 上是一个重复循环 的过程，由1分子乙 酰CoA与7分子丙二 酰CoA经转移、缩 合、加氢、脱水和 再加氢重复过程， 每一次使碳链延长 两个碳，共7次重复， 最终生成含十六碳 的软脂酸
脂肪酸的生物合成
三羧酸转运体系
NADH Malate dehydrogenase
Malate
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的起始：乙酰CoA的羧化
丙二酸单酰CoA
催化该反应的酶称为乙酰CoA羧化酶，该酶是３种
蛋白质的复合体，其一是生物素羧基载体蛋白BCCP
，它是生物素的载体。生物素的羧基与BCCP的Lys的
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
柠檬酸
柠檬酸 裂解酶
胰岛素（磷酸化/活化）
乙酰CoA
乙酰CoA 羧化酶
丙酮酸脱氢酶 复合体
丙酮酸
胰高血糖素、肾上腺素 （磷酸化/活化）
丙二酸单酰CoA
活化
软脂酰CoA
抑制
脂肪酸的生物合成
脂肪酸合成的调节
无活性的单体和活性的多聚体之间乙酰CoA羧化酶的平衡
脂酰甘油的生物合成
第二大类ACC为多功能型ACC，即同质型，人类和大多数 真核生物的ACC属于这一类。此类ACC单体的相对分子质量 在200×103以上，BC、BCCP、CT 功能域依次存在于一条多 肽链上，此外在各个功能域之间还存在一些真核生物特有的 肽段，占总肽链长约1/3，功能尚不清楚。人类有两类ACC： 相对分子质量为265×103的ACC1，存在于大多数脂肪组织 （肝脏、脂肪质）中，催化长链脂肪酸合成的限速反应；相 对分子质量为280×103的ACC2，分布在心脏、肌肉组织中， 对脂肪酸的氧化产生影响。两类酶由独立的基因编码。 化合物CP-640186能抑制ACC活性，从而降低组织中丙二 酰单酰辅酶A的水平，在抑制了脂肪酸的合成同时促进了脂肪 酸的氧化。在兔子、老鼠等被试的动物中CP-640186可以降低 脂肪酸总量和体重，并提高胰岛素的敏感性，因此这类抑制 剂可以用来治疗肥胖、糖尿病及其他代谢病。
过程中需要的酶不一样 沟通体系为三羧酸转运体系 肉碱载体体系