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第二十九章 脂类的生物合成

第二十九章 脂类的生物合成. 一、甘油代谢. 甘油三酯 甘油二酯 甘油单酯. HSL. 脂肪酶. 脂肪酸. 脂肪酸. 脂肪酶. 脂肪酸. 贮存脂肪的动员. 甘油. 甘油的去路. NADH+H +. NAD +. -. -. -. CH 2 OH. CH 2 OH. CH 2 OH. -. -. -. HO-CH. HO-CH. C=O. CH 2 O-P. CH 2 OH. CH 2 O-P. 3 磷酸甘油脱氢酶. 甘油的来源.

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第二十九章 脂类的生物合成

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Presentation Transcript

  1. 第二十九章脂类的生物合成

  2. 一、甘油代谢 甘油三酯 甘油二酯 甘油单酯 HSL 脂肪酶 脂肪酸 脂肪酸 脂肪酶 脂肪酸 贮存脂肪的动员 甘油

  3. 甘油的去路

  4. NADH+H+ NAD+ - - - CH2OH CH2OH CH2OH - - - HO-CH HO-CH C=O CH2O-P CH2OH CH2O-P 3磷酸甘油脱氢酶 甘油的来源 1、 来自EMP途径 磷酸酶 Pi 2、来自脂肪的水解

  5. 二、脂类的合成 （一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成） 场所：细胞溶胶 原料：丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA） 还原力：NADPH

  6. 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 线粒体 丙酮酸 三羧酸转运体系 柠檬酸穿梭系统

  7. O = CH3-C～SCOA+HCO3-+ATP O = HOOC-CH2-C～SCOA 2、丙二酸单酰CoA的形成 乙酰CoA羧化酶 +ADP+Pi

  8. 大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶） 生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC） 羧基转移酶（trans carboxylase，CT） 生物素羧基载体蛋白 （biotin carboxyl carrier protein，BCCP） 组 成

  9. 羧基转移酶 生物素羧化酶

  10. CO2 CO2 O = CH3-C～SCOA 作用调节（柠檬酸正调节，软脂酰CoA变构抑制） 生物素羧化酶 BCCP-CO2 +ADP ATP+HCO3-+BCCP 羧基转移酶 BCCP-CO2 + O HOOC-CH2-C～SCOA +BCCP 哺乳动物、鸟类的乙酰CoA羧化酶为相同亚单位二聚体

  11. 磷酸泛酰巯基乙胺 3、脂肪酸合酶复合体（大肠杆菌FAS） ⑴组成 • 酰基载体蛋白（ACP-SH） • 乙酰CoA-ACP酰基转移酶 • 丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶 • β-酮脂酰- ACP合酶 • β-酮脂酰- ACP还原酶 • β-羟脂酰- ACP脱水酶 • 烯脂酰-ACP还原酶 SH ACP

  12. ACP：转移脂酰基 与脂酰基形成硫酯键 磷酯键相连

  13. ⑵反应历程 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

  14. ②装载 丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT

  15. ③缩合 β 酮酰ACP合酶， KS 乙酰乙酰ACP

  16. ④还原 D-αβ 羟丁酰ACP β 酮酰ACP还原酶，KR

  17. 反式丁烯酰ACP ⑤脱水 β-羟脂酰-ACP脱水酶，HD

  18. 丁酰ACP ⑥还原 烯脂酰-ACP还原酶，ER

  19. AT

  20. 软脂酸的生物合成

  21. ⑦释放 动物细胞：终产物是软脂酰-ACP H2O 软脂酰-ACP硫酯酶 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

  22. O O = = CH3-C-CH2-C～SACP O = HOOC-CH2-C～SACP O = β-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C～S-合酶+ +合酶-SH+CO2 缩合反应中， β-酮脂酰-ACP合酶对链长有专一性，仅对14C及以下脂酰-ACP有催化活性，故从头合成只能合成16C及以下饱和脂酰-ACP。 硫酯酶水解 软脂酰-ACP ACP+软脂酸（棕榈酸） 释放 H2O

  23. O = CH3-C～SCOA O = HOOC-CH2-C～SACP O 丙二酸单酰转移酶 = HOOC-CH2-C～SCOA HOOC-CH2-C～SCOA +ACP-SH +COA-SH • 乙酰基转移反应 CoA-SH ACP-SH O = CH3-C～SACP ACP脂酰基转移酶 • 丙二酸单酰基转移反应

  24. O OH O O O O = = - = = = CH3-CH-CH2-C～SACP CH3-C-CH2-C～SACP CH3-C-CH2-C～SACP O = HOOC-CH2-C～SACP • 缩合反应 选择丙二酸单酰CoA的意义？ O = β-酮脂酰-ACP合酶 CH3-C～S-合酶+ +合酶-SH+CO2 • 还原反应 β-酮脂酰-ACP还原酶 +NADPH+ +H + +NADP+ D-β-羟丁酰-ACP

  25. CH3 H - C==C - H ～SACP OH O - = O CH3-CH-CH2-C～SACP CH3 H - C==C H C ～SACP O • 脱水反应 β-羟脂酰-ACP脱水酶 - +H2O 3 2 - C = • 再还原反应 （△2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP） β-烯脂酰-ACP还原酶 - +NADPH+H+ O - - = CH3-CH2-CH-C～SACP +NADP+ = （丁酰-ACP） • 丁酰-ACP与丙二酸单酰-ACP重复缩合、还原、脱水、再还原的过程，直至生成软脂酰-ACP

  26. 总反应式 O = 8CH3-C～SCOA +7ATP+14NADPH++14H + CH3 (CH2)14COOH +14NADP++8CoASH +7ADP+7Pi+6H2O • 脂肪酸合成与糖代谢的联系： 原料（乙酰辅酶A） 羧化反应中消耗的ATP 由EMP途径提供 部分由磷酸戊糖途径提供 还原力NADPH 部分由EMP中NADH间接转化

  27. 三羧酸载体 胞液 线粒体基质 柠檬酸 柠檬酸 ATP,CoASH 乙酰辅酶A 柠檬酸裂解酶 ADP+Pi 线粒体内膜 草酰乙酸 草酰乙酸 乙酰CoA 丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢 NADH+H+ 丙酮酸羧化酶 H2O ATP CO2 NAD+ 苹果酸 苹果酸 脂肪酸合成 NADP+ 苹果酸酶 NADPH+H+（8个） CO2 丙酮酸 丙酮酸

  28. 苹果酸脱氢酶 NADH+H ++草酰乙酸 苹果酸+NAD+ ｛ 苹果酸酶 苹果酸+NADP+ 丙酮酸+CO2+NADPH+H + 奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物，逐步加入丙二酸单酰ACP

  29. 4、不同生物的脂肪酸合成酶

  30. 5、饱和脂肪酸从头合成与β-氧化的比较 区别要点 从头合成 β-氧化 细胞内发生场所 胞液 线粒 体 酰基载体 ACP-SHCoA-SH 电子供体或受体 NADP FAD、NAD 转运体系 三羧酸系统 肉碱转运 二碳单位参与/断裂形式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA 对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要 -羟酰基中间物立体构型D型 L型 能量 耗能及NADPH 产生ATP

  31. 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 （二）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

  32. 线粒体内 • β-氧化的逆转 • NADPH为氢供体 • 二碳片段供体乙酰COA • 烯脂酰CoA还原酶代替 脂酰CoA脱氢酶

  33. 光面内质网膜上的延长 • NADPH为氢供体 • 丙二酸单酰CoA为碳的供体 • CoA代替ACP为脂酰基载体 • 从羧基末端延长，中间过程与脂肪合成酶体系相似（缩合、脱水、还原、再还原）

  34. 2、不饱和脂肪酸的合成 （1）单不饱和脂肪酸的合成 单烯不饱和脂肪酸 • 大多为顺式 • 双键多在C9-C10之间（棕榈酸和油酸）

  35. 需氧途径(真核生物) • 动物体内（肝或脂肪组织） 位于光面内质网 2H2O NADH+H+ FAD 2Fe2+ 2Fe3+ 不饱和脂酰CoA NADHCytb5还原酶 Cytb5 去饱和酶 饱和脂酰CoA 2Fe3+ 2Fe2+ FADH2 NAD+ 2H+ +O2

  36. 脂酰CoA去饱和酶 混合功能氧化酶

  37. （2）多烯不饱和脂肪酸的合成 • 厌氧细菌中基本不存在多烯不饱和脂肪酸 • 高等动植物体内含量丰富，是由单烯脂肪酸继续去饱和而产生的。

  38. 软脂酸 棕榈酸 硬脂酸 油酸 仅在植物中发生 亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸

  39. 必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA） 哺乳动物缺乏在C9位以外引入双键的酶， 亚油酸（18：2）、亚麻酸（18：3）和 花生四烯酸（20：4）只能由外界摄入而得， 称为∽。

  40. 植物中去饱和酶作用于磷脂中的FA

  41. - - - - CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH - - - - C=O HO-CH HO-CH C=O CH2O-P CH2O-P CH2O-P CH2OH ATP ADP （三）脂酰甘油的生物合成 P 原料: 3- -甘油和脂酰-CoA • 3- –甘油 P NADH+H+ NAD+ EMP 3-磷酸脱氢酶 3- p –甘油 甘油激酶 脂肪降解

  42. - - - CH2O-C-R1 CH2O-C-R1 CH2OH - - - HO-CH R2-C-OCH R2-C-OCH CH2O-P CH2O-P CH2O-P O R1-C～SCOA CoA-SH 磷酸甘油脂酰转移酶 脂酰-CoA 脂酰-CoA合成酶 RCH2CH2CH2COOH RCH2CH2CH2CO～SCoA CoASH+ATP AMP+PPi （二）合成过程 ①合成磷脂酸 O = = CH2O-C-R1 - HO-CH （溶血磷脂酸） - CH2O-P O = O O = R2-C～SCOA = （磷脂酸） COA-SH

  43. O O H2O = = Pi CH2O-C-R1 CH2O-C-R1 O O = = R2-C-O-CH R2-C-O-CH - - CH2OH CH2O-C-R3 R3-C～SCOA COA-SH 二酰甘油脂酰转移酶 ②二酰甘油的生成 磷脂酸 - 磷脂酸磷酸酶 ③三酰甘油的生成 O = 二酰甘油 - O =

  44. 原料之一：3-P-甘油

  45. 磷脂酸 原料之二：脂酰CoA

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