《脂肪酸的生物合成》PPT课件-30页文档资料
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脂肪酸的生物合成ppt课件
C 3 C HO＋ S HC 3 C -＋ o A O A T 生 物 P 素 、 M 2+ n HO C 2 C O HO C ＋ A S＋ D C P i P o
丙 二 酰 C o A
乙酰CoA羧化酶 (acetyl- CoA carboxylase)： 以生物素为辅基，是脂肪酸合成的限速酶。
脂肪酸合酶
（3）缩合
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP还原酶 （KR）
脂肪酸合酶
D-
（4）还原
脂肪酸合酶
羟
（3）缩合反应（condensation）：E3： - 酮酰-ACP合酶（KS）
O E2 – S – C - CH3 + -OOC - CH2 – C – S - ACP
4 由脂肪酸合酶催化的各步反应 ——软脂酸的合成（ E. coli ）
脂酸的合成：
启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 缩合、还原、脱水、还原
软脂酸的合成步骤（ E. coli ）：
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： E1：乙酰CoA:ACP转酰酶（AT）
乙酰CoA + ACP-SH 乙酰- S- ACP + CoASH 乙酰- S- ACP + E2-SH ACP -SH +乙酰- S- E2
脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 • 酶以二聚体形式存在，反平行配置。P261
软脂酰-ACP硫酯酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脂肪酸合酶系结构模式
③
④
②
ACP
⑤
①
⑥
中央巯基 SH
外围巯基 SH
③
④
② ①
⑤ ⑥
①乙酰CoA:ACP转酰酶,AT ② 丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶,MT ③β -酮（脂）酰-ACP合酶,KS ④ β -酮（脂）酰-ACP还原酶,KR ⑤β -羟（脂）酰-ACP脱水酶,HD ⑥ 烯（脂）酰-ACP还原酶,ER
丙 二 酰 C o A
乙酰CoA羧化酶 (acetyl- CoA carboxylase)： 以生物素为辅基，是脂肪酸合成的限速酶。
脂肪酸合酶
（3）缩合
脂肪酸合酶
- 酮酰-ACP还原酶 （KR）
脂肪酸合酶
D-
（4）还原
脂肪酸合酶
羟
（3）缩合反应（condensation）：E3： - 酮酰-ACP合酶（KS）
O E2 – S – C - CH3 + -OOC - CH2 – C – S - ACP
4 由脂肪酸合酶催化的各步反应 ——软脂酸的合成（ E. coli ）
脂酸的合成：
启动、装载（丙二酸单酰基的转移）、 缩合、还原、脱水、还原
软脂酸的合成步骤（ E. coli ）：
（1）启动（priming） —— 乙酰CoA与ACP作用： E1：乙酰CoA:ACP转酰酶（AT）
乙酰CoA + ACP-SH 乙酰- S- ACP + CoASH 乙酰- S- ACP + E2-SH ACP -SH +乙酰- S- E2
脂酰-ACP脱去ACP成为软脂酸。 • 酶以二聚体形式存在，反平行配置。P261
软脂酰-ACP硫酯酶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脂肪酸合酶系结构模式
③
④
②
ACP
⑤
①
⑥
中央巯基 SH
外围巯基 SH
③
④
② ①
⑤ ⑥
①乙酰CoA:ACP转酰酶,AT ② 丙二酸单酰CoA:ACP转酰酶,MT ③β -酮（脂）酰-ACP合酶,KS ④ β -酮（脂）酰-ACP还原酶,KR ⑤β -羟（脂）酰-ACP脱水酶,HD ⑥ 烯（脂）酰-ACP还原酶,ER
脂肪酸的合成代谢课件
丙二酸单酰CoA:ACP转移酶 乙酰CoA:ACP转移酶
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
-酮脂酰ACP合酶 -酮脂酰ACP还原酶 -羟脂酰ACP脱水酶
烯脂酰ACP还原酶
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
1. 脂肪酸从头合成的过程 脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS）
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA的形成
乙酰CoA的羧化为不可逆反应，是脂肪酸合成 的限速步骤，故乙酰CoA羧化酶的活性高低控 制着脂肪酸合成的速度。
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA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.
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-酮脂酰ACP合酶 -酮脂酰ACP还原酶 -羟脂酰ACP脱水酶
烯脂酰ACP还原酶
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1. 脂肪酸从头合成的过程 脂肪酸合酶系统（fatty acid synthase system，FAS）
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
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1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA的形成
乙酰CoA的羧化为不可逆反应，是脂肪酸合成 的限速步骤，故乙酰CoA羧化酶的活性高低控 制着脂肪酸合成的速度。
(一) 脂肪酸的从头合成 二. 脂肪酸的合成 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
1. 脂肪酸从头合成的过程
(2) 丙二酸单酰CoA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.
脂肪酸的生物合成
O C S ACP
-hydroxyacyl-ACP
-hydroxyacyl-ACP dehydrase
H20
H H3C C H C
O C S ACP
trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
③ FabI: Enoyl-ACP Reductase （烯基还原酶, ER）
H H3C C H C
NADP+
O C S ACP
acetoacetyl-ACP
NADPH + H+
OH H H3C C H C H
O C S ACP
-hydroxybutyryl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
②FabA/Z: 3(R)-Hydroxyacyl-ACP Dehydratase（脱水酶, DH）
OH H H3C C H C H
O C S ACP
trans-enoyl-ACP NADPH + H+
enoyl-ACP reductase NADP+
H H3C C H
H C H
O C S ACP
trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的最后一步：产物的释放 Thioesterase 硫酯酶: TE TesA
H O H3C C C S ACP H
大肠杆菌II型脂肪酸合成系统的延伸步骤
脂肪酸合成前的准备工作：Acyl Carrier Protein的活化修饰
ACP: 体内数量最多的蛋白之一，活性位点为丝氨酸
Phosphopantetheinyl arm 20Å from CoA and ACP
AcpS 属于phosphopantetheinyl transferase protein superfamily 它是以三聚体的形式工作，同时它的催化需要镁离子做为辅助, 将apoACP变为holo-ACP
脂肪酸的生物合成PPT课件
第57页/共72页
肝脏中生成的胆固醇的作用
• a．作为血浆脂蛋白，乳糜微粒，高密度脂蛋白(HDL)和极低密 度脂蛋白(VLDL,)的组成分分泌进入血浆；
• b．以胆固醇酯的形式贮存在小滴(droplets)中 • c．用于细胞膜的结构组成。 • d．转化为胆(汁)酸或胆汁盐。 • e．在肾上腺或性腺中转化为多种类固醇激素
第36页/共72页
磷脂酶的种类及水解部位
主要存在部位 磷脂酶 A1 动物细胞器、微粒体 磷脂酶 A2 蛇毒、蝎毒、蜂毒 磷脂酶 C 动物脑、蛇毒
磷脂酶 D 高等植物组织
水解部位 C1 位脂肪酸 C2 位脂肪酸 C3 磷脂酰链
C3 位脂酰链
产物 溶血磷脂酸 L2 溶血磷脂酸 L1 1，2－甘油二脂、磷酸
第6页/共72页
3.脂肪酸合酶
脂肪合成酶系统有7种蛋白参与，以没有酶活性的酰基 载体蛋白（ACP）为中心，另外六个酶蛋白位于外侧， 组成一簇，叫脂肪酸合成酶复合体。脂肪酸合成过程中 的中间产物以共价键与载体蛋白相连。如大肠杆菌的脂 酰基载体蛋白是一个含有77个氨基酸的热稳定蛋白，分 子量为10000。蛋白质中的丝氨酸与4－磷酸泛酰巯基 乙胺上的磷酸基团相连。ACP的脂酰基中间体通过与 ACP辅基上的SH基酯化，使ACP辅基作为一个摇臂携 带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位 置上。大肠杆菌的ACP由77个氨基酸的多肽键构成， 连接辅基的丝氨酸残基位于ACP肽链的中央36位置处。
(二) 其他脂类的生物合成
第27页/共72页
1.三脂酰甘油的生物合成
三脂酰甘油（又名脂肪或甘油三脂），由三个脂肪酸链与一个甘油组 成
第28页/共72页
脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、单脂酰甘油单酯脂肪酶
肝脏中生成的胆固醇的作用
• a．作为血浆脂蛋白，乳糜微粒，高密度脂蛋白(HDL)和极低密 度脂蛋白(VLDL,)的组成分分泌进入血浆；
• b．以胆固醇酯的形式贮存在小滴(droplets)中 • c．用于细胞膜的结构组成。 • d．转化为胆(汁)酸或胆汁盐。 • e．在肾上腺或性腺中转化为多种类固醇激素
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磷脂酶的种类及水解部位
主要存在部位 磷脂酶 A1 动物细胞器、微粒体 磷脂酶 A2 蛇毒、蝎毒、蜂毒 磷脂酶 C 动物脑、蛇毒
磷脂酶 D 高等植物组织
水解部位 C1 位脂肪酸 C2 位脂肪酸 C3 磷脂酰链
C3 位脂酰链
产物 溶血磷脂酸 L2 溶血磷脂酸 L1 1，2－甘油二脂、磷酸
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3.脂肪酸合酶
脂肪合成酶系统有7种蛋白参与，以没有酶活性的酰基 载体蛋白（ACP）为中心，另外六个酶蛋白位于外侧， 组成一簇，叫脂肪酸合成酶复合体。脂肪酸合成过程中 的中间产物以共价键与载体蛋白相连。如大肠杆菌的脂 酰基载体蛋白是一个含有77个氨基酸的热稳定蛋白，分 子量为10000。蛋白质中的丝氨酸与4－磷酸泛酰巯基 乙胺上的磷酸基团相连。ACP的脂酰基中间体通过与 ACP辅基上的SH基酯化，使ACP辅基作为一个摇臂携 带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位 置上。大肠杆菌的ACP由77个氨基酸的多肽键构成， 连接辅基的丝氨酸残基位于ACP肽链的中央36位置处。
(二) 其他脂类的生物合成
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1.三脂酰甘油的生物合成
三脂酰甘油（又名脂肪或甘油三脂），由三个脂肪酸链与一个甘油组 成
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脂肪酶、甘油二酯脂肪酶、单脂酰甘油单酯脂肪酶
脂肪酸的分解和合成 ppt课件
NADPH+H+
混合功能氧化酶
NAPD
+
HOCH2(CH2)n COO醇酸脱氢酶
NAD(P)
+
NAD(P)H+H+
OHC(CH2)n COO醛酸脱氢酶
NAD(P)
2)n
+
NAD(P)H+H+
细菌对石油的氧化
-OOC(CH
COO-
42
三、酮体的生成和利用 1、酮体 脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物
磷脂酶的作用位点
产物：甘油 、脂肪酸、磷脂、含氮碱
54
55
溶血磷脂：磷脂酶A1或A2的水解产物 强表面活性剂，可使RBC破裂溶血 毒蛇咬伤、急性胰腺炎
溶血磷脂的消除----磷脂酶B
56
甘油的代谢
甘油激酶
磷酸甘油 脱氢酶 异构酶
磷酸酶
（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)
57
五、胆固醇代谢
（1）只存在于真核细胞 （2）膜结构的重要成分-----游离胆固醇 细胞内--------------------胆固醇酯 （3）来源 食物 0.5-1g/day
32
苹果酸脱氢酶 （ 8） 乙酰辅酶A 草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸酶 （ 7） 柠檬酸
柠檬酸合成酶 （ 1）
顺乌头酸酶 （ 2） 异柠檬酸 异柠檬酸脱氢酶 （ 3）
延胡索酸
琥珀酸硫激酶 （ 5）
三羧酸 α-酮戊二酸 二羧酸 α-酮戊二酸脱氢酶 （ 4）
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶 （6）
琥珀酸 辅酶A
33
1分子软脂酸彻底氧化: (1.5×7)+(2.5×7)+(10×8) = 108分子ATP
混合功能氧化酶
NAPD
+
HOCH2(CH2)n COO醇酸脱氢酶
NAD(P)
+
NAD(P)H+H+
OHC(CH2)n COO醛酸脱氢酶
NAD(P)
2)n
+
NAD(P)H+H+
细菌对石油的氧化
-OOC(CH
COO-
42
三、酮体的生成和利用 1、酮体 脂肪酸在肝脏中不完全氧化的中间产物
磷脂酶的作用位点
产物：甘油 、脂肪酸、磷脂、含氮碱
54
55
溶血磷脂：磷脂酶A1或A2的水解产物 强表面活性剂，可使RBC破裂溶血 毒蛇咬伤、急性胰腺炎
溶血磷脂的消除----磷脂酶B
56
甘油的代谢
甘油激酶
磷酸甘油 脱氢酶 异构酶
磷酸酶
（实线为甘油的分解，虚线为甘油的合成)
57
五、胆固醇代谢
（1）只存在于真核细胞 （2）膜结构的重要成分-----游离胆固醇 细胞内--------------------胆固醇酯 （3）来源 食物 0.5-1g/day
32
苹果酸脱氢酶 （ 8） 乙酰辅酶A 草酰乙酸 苹果酸 延胡索酸酶 （ 7） 柠檬酸
柠檬酸合成酶 （ 1）
顺乌头酸酶 （ 2） 异柠檬酸 异柠檬酸脱氢酶 （ 3）
延胡索酸
琥珀酸硫激酶 （ 5）
三羧酸 α-酮戊二酸 二羧酸 α-酮戊二酸脱氢酶 （ 4）
琥珀酸
琥珀酸脱氢酶 （6）
琥珀酸 辅酶A
33
1分子软脂酸彻底氧化: (1.5×7)+(2.5×7)+(10×8) = 108分子ATP
脂肪酸及脂肪的合成.ppt
H
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
RCO~SCoA
CoA~SH
鞘氨醇
H CHNH2 CH2OH
脂酰转移酶
H
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
神经酰胺
H CHNHCOR CH2OH
3、 鞘磷脂的合成
H
神经酰胺
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
磷脂酰胆碱
H CHNHCOR
甘油二酯
H
CH2OH 鞘磷脂合酶
R2CO~SC0A 2 CoA-SH
CH2OH
CH2OCOR1
R3CO~SC0A
R2CO-O— C CH2O- P
CoA-SH
CH2OCOR1 磷脂酸 R2CO-O— C
CH2OCOR3 TG
五、 脂肪酸合成的调节
1.
进食糖
糖代谢
NADPH+ 乙酰 CoA+ATP
柠檬酸 、异柠檬酸
(—)
透出线粒体
磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸
二磷脂酰甘油
（三）、甘油磷脂的降解
磷脂酶 A1 :
存在于细胞溶
B B2
A1 O
O B1 CH2—O——=C—R1
酶体、蛇、蜂、
=
蝎毒。产物为溶 R2—C——O—CH
O
血磷脂2。
A2
CH2—O——=p——O—X
磷脂酶 A2 :
C OH D
存在于细胞膜及线粒体膜、蛇、蜂、蝎毒。产物为溶血磷脂1。 急性胰腺炎时，组织中的溶血磷脂A2原被激活。
P —OCH2CH2N+(CH3)3
CTP：磷酸乙醇 CTP
胺胞苷转移酶
PPi
CDP—OCH2CH2NH2
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
RCO~SCoA
CoA~SH
鞘氨醇
H CHNH2 CH2OH
脂酰转移酶
H
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
神经酰胺
H CHNHCOR CH2OH
3、 鞘磷脂的合成
H
神经酰胺
CH3(CH2)12—C=C—CHOH
磷脂酰胆碱
H CHNHCOR
甘油二酯
H
CH2OH 鞘磷脂合酶
R2CO~SC0A 2 CoA-SH
CH2OH
CH2OCOR1
R3CO~SC0A
R2CO-O— C CH2O- P
CoA-SH
CH2OCOR1 磷脂酸 R2CO-O— C
CH2OCOR3 TG
五、 脂肪酸合成的调节
1.
进食糖
糖代谢
NADPH+ 乙酰 CoA+ATP
柠檬酸 、异柠檬酸
(—)
透出线粒体
磷脂酰肌醇 磷脂酰丝氨酸
二磷脂酰甘油
（三）、甘油磷脂的降解
磷脂酶 A1 :
存在于细胞溶
B B2
A1 O
O B1 CH2—O——=C—R1
酶体、蛇、蜂、
=
蝎毒。产物为溶 R2—C——O—CH
O
血磷脂2。
A2
CH2—O——=p——O—X
磷脂酶 A2 :
C OH D
存在于细胞膜及线粒体膜、蛇、蜂、蝎毒。产物为溶血磷脂1。 急性胰腺炎时，组织中的溶血磷脂A2原被激活。
P —OCH2CH2N+(CH3)3
CTP：磷酸乙醇 CTP
胺胞苷转移酶
PPi
CDP—OCH2CH2NH2
【正式版】脂类生物合成PPT文档
(6) 还原(reduction): 烯酰-ACP还原酶(ER) 产物：丁酰-ACP
进入第二次合成轮回，丁酰-ACP取代第一轮回的 乙酰-ACP（转位(translocation):乙酰CoA:ACP转 酰酶(AT) ）
经过７次循环，螺旋式链增长 (8) 释放(release):脂酰-ACP硫酯酶 释放终产物：软脂酸
脂酸碳链的加长
更长碳链的脂酸则是对软脂酸的加工，使其碳链延长。
(6) 还原(reduction): 烯酰-ACP还原酶(ER) ——主要合成部位：肝细胞内质网、脂肪细胞 2)甘油二酯途径：肝细胞和脂肪细胞 (6) 还原(reduction): 烯酰-ACP还原酶(ER) (4) 还原(reduction): -酮酰-ACP还原酶 (KR) ——三脂酰甘油和磷脂的合成 1）合成部位：肝、肾、脑、肺、脂肪线粒体外 (二)Desaturation (去饱和)： 亚油酸（18:2,Δ9,12） 反应部位：线粒体、（光面）内质网 反应部位：线粒体、（光面）内质网 反应部位：线粒体、（光面）内质网 糖酵解 甘油-3-P (6) 还原(reduction): 烯酰-ACP还原酶(ER) 亚油酸（18:2,Δ9,12） 1）单烯脂酸：脂酰-CoA去饱和酶
脂类生物合成
1. 脂肪酸的生物合成
1.1 原料的转运 1.2 原料的合成 1.3 脂肪酸合酶复合体 1.4 各步反应 1.5 合成与分解的比较 1.6 脂肪酸碳链的加长与去饱和
1.1 原料的转运
软脂酸的合成（Ｃ16） 1）合成部位：肝、肾、脑、肺、脂肪线粒体外
2 ）合成原料： 乙酰CoA（主要来自葡萄糖分解 ）、
(6) 还原(reduction): 烯酰-ACP还原酶(ER)
(7) 转位(translocation):乙酰CoA:ACP转酰酶(AT)
《脂类的生物合成》PPT课件
D-β-羟丁酰-ACP
=
-
❖脱水反响
- -=
-=
= - -- =
OH O
β-羟脂酰-ACP脱水酶 CH3 H
-
CH3-CH-CH2-C～SACP
C==C +H2O
32
H C～SACP
❖再复原反响
O
〔△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP〕
-
CCHH=3=HCC～SA++CNPADPH+Hβ-烯脂酰-AOCP复原酶
丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶
β-酮脂酰- ACP合酶
ACP
β-酮脂酰- ACP复原酶
β-羟脂酰- ACP脱水酶
烯脂酰-ACP复原酶
ACP：转移脂酰基
与脂酰基形成硫酯键
磷酯键相连
⑵反响历程
①
①启动/进位
乙酰CoA：ACP转移酶，AT
哺乳动物不经过 乙酰ACP中间体
②装载
丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT
1、乙酰CoA的转运
乙酰CoA的来 源
脂肪酸β氧化 线粒体
氨基酸代谢
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸
线粒体
三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统
2、丙二酸单酰CoA的形成
= =
O
乙酰CoA羧化酶
CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+P
i
大肠杆菌乙酰CoA羧化酶〔别构酶〕
ACP、软脂酸〔棕榈酸前体〕
❖一分子软脂酸合成时，8个2C单位中， 第1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA
== =
=
O
O
=
-
❖脱水反响
- -=
-=
= - -- =
OH O
β-羟脂酰-ACP脱水酶 CH3 H
-
CH3-CH-CH2-C～SACP
C==C +H2O
32
H C～SACP
❖再复原反响
O
〔△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP〕
-
CCHH=3=HCC～SA++CNPADPH+Hβ-烯脂酰-AOCP复原酶
丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶
β-酮脂酰- ACP合酶
ACP
β-酮脂酰- ACP复原酶
β-羟脂酰- ACP脱水酶
烯脂酰-ACP复原酶
ACP：转移脂酰基
与脂酰基形成硫酯键
磷酯键相连
⑵反响历程
①
①启动/进位
乙酰CoA：ACP转移酶，AT
哺乳动物不经过 乙酰ACP中间体
②装载
丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT
1、乙酰CoA的转运
乙酰CoA的来 源
脂肪酸β氧化 线粒体
氨基酸代谢
丙酮酸脱氢酶系
丙酮酸
线粒体
三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统
2、丙二酸单酰CoA的形成
= =
O
乙酰CoA羧化酶
CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP
O HOOC-CH2-C～SCOA +ADP+P
i
大肠杆菌乙酰CoA羧化酶〔别构酶〕
ACP、软脂酸〔棕榈酸前体〕
❖一分子软脂酸合成时，8个2C单位中， 第1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA
== =
=
O
O
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ACC：乙酰辅酶A羧化酶
由Acetyl-CoA合成Malonyl-CoA
ACP：酰基载体蛋白
整个反应的“Shuttle Bus”
AcpS：ACP合成酶（PPTase)
将辅酶A的phosphopantetheine 基团加载到 ACP蛋白上，使ACP活化
FabD：malonyl-CoA:ACP 转酰基酶 (MAT)
O
H3C C S CoA acetyl-CoA
acetyl-CoA:ACP transacylase
HS-ACP
MAT
HS-CoA
O
H3C C S ACP
acetyl-ACP
HO O
C C C S CoA
O
malonyl-CoA
H
HS-ACP
malonyl-CoA:ACP transacylase
HS-CoA
HO
H3C C C C S ACP
H
trans-enoyl-ACP
NADPH + H+
enoyl-ACP reductase
NADP+
HH O
H3C C C C S ACP H H trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的最后一步：产物的释放 Thioesterase 硫酯酶: TE TesA
HO H3C C C S ACP
Hale Waihona Puke 脂肪酸合成的底物准备：乙酰辅酶A羧化酶 (Acetyl-CoA Carboxylase)
总反应式：
Association of acetyl-CoA carboxylase protomers
总反应机理：
脂肪酸合成的第一步：加载
MALONYL-CoA:ACP TRANSACYLASE (FabD)
O C
O
HO C C S ACP H malonyl-ACP
脂肪酸合成的第二步：起始缩合 FabH：β-Ketoacyl-ACP synthase III
脂肪酸合成的第三步：还原
① FabG: β-Ketoacyl-ACP reductase（酮基还原酶, KR）
O H3C C
HO C C S ACP H acetoacetyl-ACP
H
14
Palmitoyl-ACP
Thioesterase
HS-ACP
HO
H3C
CC H
14
O
Palmitic Acid
ATP + HS-CoA
AMP + PPi
HO H3C C C S CoA
H
14
Palmitoyl-CoA
让我们再次回顾一下大肠杆菌脂肪酸合成的过程
真菌、高等生物中的脂肪酸合成系统是另一种高度的整合方式
Step 1：体外途径系统的构建
Step 2：体外酶 反应以及动力学
分析
Step 4：指导体内的遗传改造
Step 3：提炼信息并提供量化的数据
Liu T. et. al. ME 2019
体外途径重建系统可以帮助我们快速找到途径中各元件的 的最佳比例
在优化体系中每个酮基羧化酶 每秒可以催化合成1.6个C16的 脂肪酸分子,这是我们第一次看 到该途径如此高效。 实现这一个过程我们只改变 了整个系统中四种酶的比例
酵母 FAS α链 酵母 FAS β链
我们以酵母中的I型脂肪酸合成系统为例对这种高度整合的复合蛋白进行说明
该动画由耶鲁大学Prof. Xiong Yong 提供
脂肪酸合成的 调节机制
乙酰辅酶A羧化酶 是“重兵把守” 的位置
本课题组工作——脂肪酸代谢途径的体外重建
利用生物化学的传统方法在体外重建代谢途径，更清楚的研究脂肪酸合成。
问题1：脂肪酸或者是 脂肪酸衍生物本身 还有可能做什么用？
2. 脂肪肝
3. 生长发育迟缓、智力障碍等
脂肪酸合成体系的两种形式
I型脂肪酸合成系统
酵母 FAS α链
多个的催化功能单元在一条肽链上
酵母 FAS β链
该系统主要存在于真菌以及高等动物的细胞质中
II型脂肪酸合成系统
大肠杆菌脂肪酸合成的各个酶
每个的催化功能单元都是一个独立的蛋白 该系统主要存在于细菌、植物以及高等生物的线粒体中
H3C C C C S ACP H H -hydroxyacyl-ACP
-hydroxyacyl-ACP dehydrase
H20
HO
H3C C C C S ACP
H
trans-enoyl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
③ FabI: Enoyl-ACP Reductase （烯基还原酶, ER）
大肠杆菌II型脂肪酸合成系统的延伸步骤
脂肪酸合成前的准备工作：Acyl Carrier Protein的活化修饰
ACP: 体内数量最多的蛋白之一，活性位点为丝氨酸
Phosphopantetheinyl arm 20Å from CoA and ACP
AcpS 属于phosphopantetheinyl transferase protein superfamily 它是以三聚体的形式工作，同时它的催化需要镁离子做为辅助, 将apoACP变为holo-ACP
NADPH + H+
Ketoacyl-ACP Reductase
NADP+
OH H O
H3C C C C S ACP H H -hydroxybutyryl-ACP
脂肪酸合成的第三步：还原
②FabA/Z: 3(R)-Hydroxyacyl-ACP Dehydratase（脱水酶, DH）
OH H O
《生物化学》—— 脂肪酸的合成 FATTY ACID BIOSYNTHESIS
脂肪酸在生物体内的功能：
1. 细胞膜的重要组成成分
2. 细胞内一种能量储存形式
3. 细胞内一些特殊的营养成分 和信号物质
植物油 深海鱼油
三酸甘油酯 多不饱和脂肪酸 DHA EPA
脂肪酸合成的异常会引起机体很多问题：
1. 肥胖
将Malonyl-CoA加载到活化的ACP蛋白上
FabH：β-Ketoacyl-ACP synthase III (KS)
负责Malonyl-ACP与Acetyl-CoA的缩合
大肠杆菌II型脂肪酸合成系统的起始步骤
FabB/FabF: β-Ketoacyl-ACP synthase I/II （负责后续的碳碳键合成, KS） FabG: β-Ketoacyl-ACP reductase（酮基还原酶, KR） FabA/Z: 3(R)-Hydroxyacyl-ACP Dehydratase（脱水酶, DH） FabI: Enoyl-ACP Reductase （烯基还原酶, ER）