第29章脂类的生物合成
28-29-脂类代谢
O H O S CoA
H2O in
ETS
β
NAD
(dehydrogenase)
Beta-ketoR Fatty Acyl CoA CoA-S
ation 3
NADH + H
O O S CoA
2.5 ATP 3
H out
β
H
thiolysis
Fatty Acyl CoA
R
β
α
O S CoA
Matrix Side
FAD
oxidation 1
(dehydrogenase)
alpha-beta unsat. Fatty Acyl CoA (trans)
R
H out
ETS
FADH2
O S CoA
1.5 ATP 2
H2O
hydration 2
(hydratase)
acetyl CoA
脂肪酸氧化分解时的能量释放： 脂肪酸氧化分解时的能量释放：
由于1分子FADH 可生成1 分子ATP ATP， 分子NADH NADH可生成 由于 1 分子 FADH2 可生成 1.5 分子 ATP ，1 分子 NADH 可生成 分子ATP ATP， 分子乙酰CoA 经彻底氧化分解可生成10 CoA经彻底氧化分解可生成 2.5 分子 ATP ， 1 分子乙酰 CoA 经彻底氧化分解可生成 10 分子ATP。 分子ATP。 ATP 16C acid） 为例来计算， 以 16C 的软脂酸 （ palmitic acid ） 为例来计算 ， 则生成 ATP的数目为： ATP的数目为： 的数目为 7次β-氧化分解产生4×7= 氧化分解产生4 8分子乙酰CoA可得10×8= 分子乙酰CoA可得10× CoA可得10 减去活化时消耗的 28分子ATP； 28分子ATP； 分子ATP 80分子ATP； 80分子ATP； 分子ATP 2分子ATP 分子ATP
【生物化学】脂类的生物合成
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+
(生物科技行业类)脂类的生物合成
第29章脂类的生物合成29.1 本章主要内容1）脂肪酸的生物合成2）其他脂类的合成29.2 教学目的和要求：通过本章学习，使学生掌握脂肪酸的从头合成途径和甘油三酯的合成，了解重要脂类物质的合成。
29.3 重点难点1.脂肪酸的从头合成2.甘油三酯的合成29.4 教学方法与手段讲授与交流互动相结合，采用多媒体教学。
29.5 授课内容所有的生物都可用糖合成脂肪酸，有两种合成方式。
A. 从头合成（乙酰CoA）——在胞液中（16碳以下）B. 延长途径——在线粒体或微粒体中高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。
一、饱和脂肪酸的从头合成1.合成部位：细胞质中2.合成的原料：乙酰CoA（主要来自Glc酵解）；NADPH （磷酸戊糖途径）；ATP；HCO3—二、乙酰CoA的转运细胞内的乙酰CoA几乎全部在线粒体中产生，而合成脂肪酸的酶系在胞质中，乙酰CoA必须转运出来。
转运方式：柠檬酸-丙酮酸循环。
三、丙二酸单酰CoA 的生成（限速步骤）脂肪合成时，乙酰CoA 是脂肪酸的起始物质（引物），其余链的延长都以丙二酸单酰CoA 的形式参与合成。
所用的碳来自HCO 3—（比CO 2活泼），形成的羧基是丙二酸单酰CoA 的远端羧基乙酰CoA 羧化酶：（辅酶是生物素）为别构酶，是脂肪酸合成的限速酶，柠檬酸可激活此酶，脂肪酸可抑制此酶。
1.脂酰基载体蛋白（ACP ）脂肪酸合成酶系有7种蛋白质，其中6种是酶，1种是脂酰基载体蛋白（ACP ），它们组成了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ACP 辅基上的-SH 基相连，ACP 辅基就象一个摇臂，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。
2.脂肪酸的生物合成步骤 第一阶段：缩合 第二阶段：还原 第三阶段：释放1）原初反应：乙酰基连到β-酮脂酰ACP 合成酶上2）丙二酸酰基转移反应：生成丙二酸单酰-S-ACP乙酰CoA + ACP-SH ACP-酰基转移酶乙酰-S-ACP + CoA-SHβ-酮脂酰ACP 合成酶乙酰-S-ACP乙酰-S-合成酶 + ACP-SH丙二酸单酰CoA + ACP-SH丙二酸单酰-S-ACP + CoA-SHACP 丙二酸单酰转移酶此时一个丙二酸单酰基与ACP 相连,另一个脂酰基(乙酰基)与β-酮脂酰-ACP 合成酶相连。
生物化学 第29章 脂肪酸的生物合成
不饱和脂酸的合成
人和动物组织含有的不饱和脂肪酸主要为软油酸 （16：1Δ9）、油酸（18：1Δ9）、亚油酸（18： 2Δ9,12）、亚麻酸（18：3Δ9,12,15）、花生四烯 酸（20：4Δ5,8.,11,14）等。
• 若合成奇数碳脂肪酸，应以丙酰CoA为引 物。 • 若合成支链脂肪酸，应以异丁酰CoA为引 物。
脂酸合成总结：
脂酸合成和脂酸降解的比较
区别点
合成
分解(β-OX）
亚细胞部位
胞液
线粒体
酰基载体
ACP
CoA
二碳片段
丙二酰CoA
乙酰CoA
还原当量
NADPH
FAD、NAD+
HCO3-和柠檬 酸
需要
不需要
能量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
磷酸甘油激酶
甘油 + ATP
α-磷酸甘油 + ADP
3.脂肪的合成
1.合成部位 肝、肠、脂肪组织
2.合成原料
脂肪合成的直接原料是甘油（α-磷酸甘油）和脂肪酸 （脂酰CoA)，它们主要来自糖代谢。
1. 糖酵解途径
+2H
糖
磷酸二羟丙酮
α-磷酸甘油
2. 有氧氧化
合成
软油酸和油酸可由相应的脂肪酸活化后经去饱和酶 催化脱氢生成。这类酶存在于滑面内质网。
亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸在体内不能合成或合 成不足,但又是机体不可缺少的,所以必需由食物供 给,因此称为必需脂肪酸。p265
2.甘油磷酸的合成
（一）由糖代谢途径产生
生物化学 第29章 脂类生合成
1、软脂酸的合成
（4）脂肪酸生物合成的过程
①原初反应（启动）
ACP-酰基转移酶
乙酰CoA + ACP-SH
乙酰-ACP + CoA-SH
ACP-SH + 乙酰合酶
β-酮脂酰-ACP合成酶
②丙二酸酰基的转移反应（装载）
丙二酸单酰-CoA + ACP-SH
丙二酸单酰-S-CoA转酰酶
丙二酸单酰-ACP + CoA -SH
Chapter29 脂类的生物合成 Metabolism of Lipids
本章要点
一、脂类的储存 二、脂类的合成 三、脂类代谢的调节 四、脂类代谢的紊乱 五、磷脂的代谢 六、胆固醇的代谢
本章考点
一、脂类的储存
●储存脂肪：动物的体脂分两大类，一类是细 胞结构的组成成分称组织脂，另一类是储存备 用的，称储脂。
合成1g左右。其中：70-80%由肝脏合成，10%由小肠合成。 关键酶：HMG-CoA还原酶
2、合成原料：乙酰CoA（合成胆固醇的唯一碳源） ATP NADPH + H+
3、基本过程 1）甲羟戊酸的合成（胞液） 2）鲨烯的合成 3）胆固醇的合成
*HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶。
甲羟戊酸的合成
HMG-COA是胆固醇和酮体生物合 成过程中的共同中间产物
(30C)
加单氧酶、环化 酶
IPP(5C)
氧化、脱羧、还原
DPP(5C) (15C)
内质网鲨烯合酶 缩合、还原
（二）胆固醇的转化
胆固醇的母核在体内不能被降解，侧链可被氧化、还原、 降解或转变为其它生理活性化合物，参与代谢调节或排出体外。
1. 转变为胆汁酸
第29章脂类的生物合成
不需要 L型
所需酶 能量
7种
消耗7ATP及14NADPH+H+
4种 产生ATP
6、脂肪酸碳链的延长与去饱和
（1）碳链的延长 线粒体延长系统 内质网延长系统
在动物体内，软脂酸是合成16C以上更长碳链脂肪
酸的前体，需活化成脂酰CoA 软脂酸+CoASH+ATP 软脂酰-SCoA +AMP+PPi
体
NADH+H+
内
膜
NAD+
苹果酸
苹
NADP+
脂肪酸合成
果
酸酶
NADPH+H+（8个）
丙酮酸 CO2
｛NADH+H ++草酰乙酸 苹果酸脱氢酶 苹果酸+NAD+ 苹果酸+NADP+ 苹果酸酶 丙酮酸+CO2+NADPH+H +
奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙酰CoA为起始物， 逐步加入丙二酸单酰ACP
O O CH2O-C-R1 R2-C-O-CH
O
CH2O-C-R3
2、磷脂 类
三
甘
脂
油
酰
磷
甘
脂
油
（1）甘油磷脂在大肠杆菌中的合成
磷脂酰甘油 磷脂酰乙醇胺 二磷脂酰甘油
•以磷脂酸作前体 •以CDP衍生物形式作活化磷脂酸
磷脂酸胞苷转移酶
合酶
合酶
磷脂酰甘油磷酸
磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺
二磷脂酰甘油
磷酸酶
CH2OH
CH2O-P
Pi
HO-CH
--
CH2OH
2、来自脂肪的水解
第二十九章脂类的生物合成
O
O
缩合酶 CoASH
NADPH NAD P+
O || CH3COCH2C-SACP
β -酮丁酰ACP
OH
||
O
||
β -酮丁酰ACP 还原酶
CH3-CH-CH2-C-S-ACP
β -羟丁酰-ACP β -羟丁酰 ACP脱水酶
Ｏ CH3 CH2CH2C-SACP
丁酰CoA
H2 O β -烯丁酰ACP还原酶
+
酰基载体 蛋白ACP
乙酰ACP 丙二酰ACP
+ 辅酶A
2、缩合反应
乙酰ACP+丙二酰ACP 乙酰乙酰ACP+CO2+ACP
3、第一次还原反应 4、脱水反应
5、第二次还原反应 （形成丁酰ACP） 6、软脂酸的形成
由丁酰ACP形成软脂酸需经过7 轮循环
丙二酸单酰-ACP
O || || || HO-C-CH2C-S-ACP + CH3C~SACP
第29章 脂类 的生物合成
一、储存脂肪
• 储存脂肪： • 动员：脂库中贮存的脂肪经常有一部分
经脂肪酶或磷脂酶的水解而释放出类的合成
一、胞浆中饱和脂肪酸的“从头合 成” 1、乙酰辅酶A的转运
乙酰CoA从线粒体内至胞液的运转
NADPH的来源
2、丙二酰辅酶A的形成 乙酰辅酶A
（黄素蛋白） 2e
2H2O
2e
RCH2-CH2RCH＝CH-
2Fe
2e
4e
去饱和酶
动：细胞色素b5zh 植：铁硫蛋白
（2）厌氧途径 是厌氧生物合成单不饱和脂肪酸的方式,发生在 脂肪酸从头合成的过程中,当生成、 -羟葵酰-ACP 时，由专一的脱水酶催化脱水，生成、 -稀葵酰ACP，在继续参入二碳单位，就可产生不同长度的单 不饱和脂肪酸。
生物化学第章 脂类的生物合成
生物化学第章脂类的生物合成生物合成是生物化学的核心之一，它描述了生物体如何从食物或其他物质中提取能量并用于生命活动。
脂类的合成是生物合成中一个非常重要的过程，脂类不仅在能量存储和利用上起着关键作用，还是生物膜的主要成分之一。
本文将从脂类的结构和功能入手，讨论脂类的生物合成路径及其调节机制。
脂类的结构和功能脂类分为简单脂类、复合脂类和衍生脂类三种，它们的基本结构单元是甘油三酯、磷脂和鞘脂等。
甘油三酯是由甘油和三分子脂肪酸酸酯化而成的紫色液体，它在机体内可以被储存为能量主要来源。
磷脂和鞘脂则由甘油、脂肪酸以及磷酸或胆碱等电离性的物质组成，它们则在细胞膜和神经细胞髓鞘中发挥着重要作用。
脂类的功能非常多样，它们不仅可以储存能量和形成细胞膜，还可以调节细胞信号传递、参与免疫反应和维持正常的生理功能。
脂类的代谢失调和合成异常会导致许多疾病的发生，如高脂血症、心血管疾病、代谢疾病和某些神经系统疾病等。
脂类的生物合成路径脂类的生物合成可以分为两个过程，即酯化过程和磷脂酰化过程。
酯化过程指的是甘油和脂肪酸通过合成酯基键形成甘油三酯，磷脂酰化过程则指的是磷酸和甘油三酯通过合成酯基键形成磷脂或鞘脂。
酯化过程在酯化过程中，脂肪酸被逐渐连接到甘油分子上，形成甘油三酯。
这一过程需要三个不同的酰化反应，包括初级酯化反应、次级酯化反应和三级酯化反应。
在初级酯化反应中，一个脂肪酸被连接到甘油的位点1和2处，形成1-和2-脂肪酸甘油分子；在次级酯化反应中，另一个脂肪酸连接到位点3和1或2的其中一个上，形成二酰甘油分子；在三级酯化反应中，第三个脂肪酸连接到最后一个可用位点上，形成甘油三酯分子。
磷脂酰化过程磷脂酰化过程指的是将磷酸和甘油三酯反应，形成磷脂或鞘脂。
在磷脂合成的过程中，鞘磷酯的合成相对比较简单，它由磷酸、胆碱、脂肪酸和甘油三酯组成。
在鞘磷酯分子的合成过程中，胆碱的存在可以极大地促进反应速度。
相比之下，磷脂的生物合成过程稍微复杂些，它需要通过多个酰化和甲基化反应来完成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、原核 CDP-二脂酰甘油 2、真核 CDP-二脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺 磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油
磷脂酰乙醇胺 等
磷脂酰胆碱
鞘磷脂和鞘糖脂及胆固醇的合成
自学。
* 胆固醇的合成：所有碳原子来自乙酰CoA 乙酸甲羟戊酸异戊二烯衍生物（角）鲨烯
羊毛固醇胆固醇 * HMG-CoA还原酶在胆固醇生物合成途径中起
缩合
-酮脂酰-ACP合成酶
还原
-酮酯酰-ACP还原酶
四步反应延伸生长脂肪链的两 个碳（反应3、4）
-羟脂酰-ACP 脱水酶
脱水
烯酰ACP-还原酶
还原
肪
肪
肪
肪
酸
酸
氧
合
化
成
的
的
四
四
步
步
重
重
复
复
反
反
应
应
举例：软脂酸合成的全程
软脂酰-ACP硫脂酶
软脂酸合成总反应
1． 7分子丙二酸单酰CoA形成 7乙酰 CoA+7CO2+7ATP
第29章 脂类的生物合成
脂类物质的功能： （1）贮存能量：脂肪 （2）细胞膜成分：磷脂，胆固醇 （3）特殊脂类具有的活性：维D,
维K，胆汁盐，胞内胞外信使(如 前列腺素）等
一、贮存脂肪（的动员）
（一）贮存脂肪 来自膳食的脂肪必须得先转化为贮存脂肪。需要脂 肪分解代谢提供能量ATP或用于合成其他物质， 再将其分解动员。 动员：脂肪仓库中贮存的脂肪释放出游离脂肪酸， 并转移至肝脏的过程。 需磷脂酶，脂酶的参与，见P257页。 分解产物：甘油 ：在细胞溶胶中代谢 脂肪酸：线粒体中代谢
草酰乙酸
CoA
苹果酸
的
苹果酸
转
丙酮酸
丙酮酸
运
P259页图29-3
2 、 丙 二 酸 单 酰
乙酰CoA羧化酶
来 源
CoA
3、脂肪酸合酶
是一个多酶复合体，包含7种酶活性和一个酰基载体蛋 白（ACP），该蛋白的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺（含 泛酸）
7种酶活性： （1）乙酰-CoA:ACP酰基转移酶； （2）丙二酸单酰CoA:ACP酰基转移酶； （3）-酮酯酰-ACP合成酶；（缩合） （4） -酮酯酰-ACP还原酶；（还原） （5） -羟脂酰-ACP脱水酶；（脱水） （6）烯酰ACP-还原酶； （还原） （7）软脂酰-ACP硫脂酶
*通过怎样的途径合成？
二、脂类的生物合成
*脂肪酸是几乎所有脂质的重要组成成分。
（一）脂肪酸的生物合成 （1）场所：大多发生于细胞溶胶（植物：
叶绿体）； （2）重要的原料物质：
乙酰-CoA 丙二酸单酰-CoA
1、乙酰-CoA来源
（1）葡萄糖→丙酮酸→乙酰-CoA； （2）脂肪酸-氧化生成的乙酰-CoA（取决于调
决定反应速度的作用
习题
• 酰基载体蛋白
• 在磷脂生物合成中，起重要作用的高能化合物是：
• A ATP B GTP C CTP
• D UTP E TTP F CDP
• 乙酰基从线粒体内转运到胞液中的化合物是：
• A 乙酰辅酶A B 脂酰辅酶A C 肉碱
• D 胆碱
E 柠檬酸 F 异柠檬酸
• 脂肪酸合成的限速酶是
绝大多数脂肪酸以三酰甘油或磷酸甘油 脂形式存在着。
*1、三脂酰甘油 *2、磷脂类 3、鞘磷脂和鞘糖脂 4、类十二烷酸 5、胆固醇
1、脂肪（脂酰甘油）合成
脂肪合成的两种主要前体：甘油-3-磷酸 和脂酰- CoA，前者来源于二羟磷酸丙酮 或甘油(p268)。
真核
原核
甘油-3-P脱氢酶
甘油激酶
甘油-3-磷酸
7、脂肪酸合成的调节
自学： 要点： （1）乙酰-CoA羧化酶是合成过程中限速
步骤，是合成调控关键所在。 （2）柠檬酸可激活该酶，而脂酰-CoA抑
制该酶。
思考
• 为什么仅摄入糖也能长胖？阐述其生化 机理。
脂类代谢与糖类代谢的协调构通
1、脂肪可氧化提供能量； 2、糖可转变为脂肪。
（二）其它脂类的生物合成
7丙二酸单酰CoA +7ADP+7Pi 2．7次循环的缩合和还原 乙酰 CoA+7丙二酸单酰CoA+14NADPH+14H+ 软脂酸+8HS-CoA+6H2O+7CO2+14NADP+ 总反应：
8乙酰CoA+7ATP+14NADPH+14H+ 软脂酸+8HSCoA+6H2O
+7ADP+7Pi+14NADP+
5、软脂酸合成与分解代谢的区别
？
6、脂肪酸碳链的加长和去饱和
自学： 要点： （1）胞质中脂肪酸合成停止于16碳脂肪酸即软
脂酸（其它脂肪酸的前体）。 （2）碳链延长发生于线粒体和内质网。 （3）动物体不饱和脂肪酸的形成发生于光面内
质网。 *哺乳动物缺少能够在C-9位以上引进双键的酶
→必需脂肪酸：
亚油酸（18， 9，12 ），亚麻酸（18， 9，12， 15 -型），花生四烯酸（ 18， 5，8，11，14）。
控作用）； （3）氨基酸碳架的分解而来（补） ； （4）核苷酸的核糖分解代谢而来（补） 。
乙酰-CoA基本产生于线粒体内，线粒体内膜 对乙酰-CoA不透过，需要特殊的运输体，乙酰 -CoA通过柠檬酸合成酶与草酰乙酸生成柠檬酸 被运送到胞质。（三羧酸转运体系）
线粒体基质
细胞质
细胞质
柠檬酸
柠檬酸
乙
酰
草酰乙酸
（二）脂肪肝 脂肪肝形成的生化机理：胰岛素欠缺；化学药品影
响
体内脂类从何而来？
为什么不进食脂肪也能长胖？其生化机 理何在?
动物体内脂类的来源
1、摄入：如脂肪进入机体后，不需要参与供能 而被贮存；
2、合成： （1）糖类代谢中间产物可转变生成脂类； （2）蛋白质代谢中间产物可转变生成； （3）核酸代谢中间产物可转变生成脂类； （4）脂类代谢中间产物亦可重新被合成脂类。
• A、柠檬酸合成酶
B、脂酰基转移酶
• C、乙酰CoA羧化酶
D、水合酶
• 脂肪酸分解产生的乙酰CoA去路
ACP作用：将底物在酶复合体上从一处的催化中心转移到另一处。
4、由脂肪酸合酶催化的各步反应
• 启动
与脂酸-氧化比较：
• 装载
活化
• 缩合
脱氢Βιβλιοθήκη • 还原 • 脱水四个重复步骤
水化 脱氢
• 还原
硫解
• 释放
见书P236
见书P262--263
见书P262--263
合酶
脂
合酶
肪
酸
合
成
四步反应延伸生长脂肪链的两 个碳（反应1、2）
脂酰-CoA
酰基转移酶 磷脂酸磷酸酶
1，2-二酰
三
甘油-3-磷酸
脂
酰
甘
油
的
合
成
二羟丙酮磷酸：真核
甘油：原核
2
3-磷酸甘油
、
磷
酰基转移酶 酰基转移酶
脂
的
酰基转移酶
合 成
磷脂酸
CDP-二脂酰甘油合成
磷脂酸
CDP-二脂酰甘油
CDP-二脂酰甘油可分头代谢合成其它脂类物 质
以CDP-二脂酰甘油为起点合成磷脂类