脂肪代谢合成公共课

1、脂肪代谢合成公共课一、饱和脂肪酸的从头合成（一）合成部位肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞浆中。肝是主要场所。（二）合成原料乙酰CoA为主要原料，主要来自葡萄糖。NADPH主要来自磷酸戊糖途径,其次是三羧酸转运体系中的苹果酸酶反应。还需ATP 、CO2及Mn2+等。 线粒体中的乙酰 CoA，需通过三羧酸转运体系（也称拧檬酸穿梭系统）运到胞浆中，才能供脂肪酸合成所需，此过程是耗能的。线粒体基质 内膜 胞液HSCoA柠檬酸草酰乙酸柠檬酸合酶H2O + 乙酰CoAHSCoA + ATP柠檬酸裂解酶草酰乙酸乙酰CoA+ADP+Pi 丙酮酸NADH + H+苹果酸脱氢酶苹果酸 NAD+ADP + Pi

2、丙酮酸羧化酶 ATP + CO2柠檬酸苹果酸酶 NADP+NADPH+H+CO2 丙酮酸苹果酸NAD+NADH + H+苹果酸脱氢酶 乙酰CoA转运出线粒体过程图解1、丙二酸单酰-CoA的合成：乙酰CoA羧化酶（生物素、Mn2+）*CH3COSCoA ADP + PiHCO3- + H+ + ATPHOOC-CH2-COSCoA （三） 合成过程 乙酰CoA羧化酶：具有生物素羧基载体、生物素羧化酶、转羧酶活性，是脂酸合成的限速酶。其催化的反应历程如下： 关键酶H2O 活性 羧化酶 柠檬酸乙酰CoA羧化酶活性的调节部分活性 羧化酶柠檬酸 P 无活性羧化酶P ATPADPcAMP活化的 蛋白激酶P

3、i蛋白磷酸酶2A单体(无活性)多聚体(有活性)柠檬酸长链脂酰CoA2、脂肪酸合成脂肪酸合成由脂肪酸合成酶系催化。在高等动物，脂肪酸合成酶系是一个多功能酶的二聚体。每个亚基含有一个酰基载体蛋白（ACP）的核心和 7 种酶的活性部位,由一个基因编码。 (1)脂肪酸合成酶系脂肪酸合成酶系E.Coli脂肪酸合成酶系ACP 酰基载体蛋白(辅基磷酸泛酸巯基乙胺)AT 乙酰CoA：ACP转酰酶MT 丙二酸单酰CoA：ACP转酰酶KS -酮酰-ACP合酶KR -酮酰-ACP还原酶HD -羟酰-ACP脱水酶ER 烯酰-ACP还原酶动物细胞中还有第七个酶：软脂酰-ACP硫酯酶（PT）酰基载体蛋白（ACP） 酰基载

4、体蛋白（ACP）的辅基是磷酸泛酰巯基乙胺（Pn),其磷酸基团与蛋白质的Ser32-OH连接。 活性基团为巯基，故写为ACP-SH，巯基为结合并转运脂酰基的部位。 ACP-SH是整个合成体系的中心。辅酶A-SH与ACP-SH比较:脂肪酸合成中的酰基载体脂肪酸分解中的酰基载体 启动CESHACPSHECH3COSCoACoASH乙酰-CoA：ACP 转移酶( AT)CESHACPSCOCH3ECESCOCH3ACPSHEAT 结果：完成以ACP-SH为载体将乙酰基转移到脂肪酸合酶（CE-SH）上。（2）丙二酸单酰CoA转变为软脂酸的过程: 装载CESCOCH3ACPSHECESCOCH3ACPSC

5、OCH2*COOHE *HOOC-CH2COSCoACoASH 丙二酸单酰-CoA-ACP转酰酶(MT) 结果：完成乙酰CoA和丙二酸单酰CoA加载到脂肪酸合酶上。 缩合脱羧 结果：在-酮酰-ACP合酶(KS)的催化下，完成乙酰基与丙二酸单酰基缩合并脱羧形成-酮丁酰-ACP。 还原 结果：在-酮酰-ACP还原酶(KR)的催化下，-酮丁酰加氢还原为D-羟丁酰-ACP。 脱水 结果：在-羟酰-ACP脱水酶(HD)的催化下，-羟丁酰基脱水形成, 烯丁酰ACP。 还原 结果：在烯酰-ACP还原酶(ER)的催化下，, 烯丁酰基加氢还原为丁酰-ACP。脂肪酸合成循环乙酰基转移丙二酸单酰基转移缩合加氢脱水再

6、加氢酰基转移ATKSKSMTKSKSKSKRHDER 释放 脂肪酸合成的每一循环中，脂肪酸链延伸了两个碳原子。动物细胞中延伸的程序在到达16个碳原子时即行停止，最终产物形成软酯酰-ACP，此时软酯酰-ACP硫酯酶开始起作用，催化软酯酰-ACP水解，形成游离的软脂酸软酯酰-ACP+H2O 软脂酸+HS-ACP+H2O软酯酰-ACP硫酯酶 乙酰CoA7丙二酸单酰CoA14NADPH14H+H2O软脂酸14NADP+7CO27H2O8CoA-SH脂肪酸合成酶系 （7次循环）软脂酸（16C）合成的总反应式：区别点从头合成氧化细胞中发生部位细胞质线粒体酰基载体ACP-SHCoA-SH二碳片段的加入与裂解

7、方式丙二酰单酰CoA乙酰CoA电子供体或受体NADPHFAD、NAD+酶系七种酶和一个蛋白质组成复合物四种酶原料转运方式三羧酸转运系统肉碱穿梭系统羟脂酰化合物的中间构型D-型L-型对二氧化碳和柠檬酸的需求需求不需求能量变化消耗7个ATP和14NADPH产生106个ATP（四）脂肪酸从头合成与氧化比较反应途径中的4步反应比较二、脂肪酸碳链的延长 软脂酰CoA或软脂酸生成后，可在光滑内质网及线粒体经脂肪酸碳链延长酶系的催化作用下，形成更长碳链的饱和脂肪酸。线粒体延长途径：基本上是-氧化的逆过程，只是NADPH 作为供氢体参与第二次还原反应。光滑内质网延长途径：与从头合成类似，只是辅酶A代替ACP作

8、为酰基载体，由丙二酰辅酶A提供二碳单位。延长途径线粒体延长途径NADPHNADP+基本为脂酰CoA- 氧化的逆过程脂酰CoA的-氧化过程烯酰还原酶2、 内质网延长途径 O O | |R-CH2-CSCoA + HOOC-CH2-CSCoA O O | |R-CH2-C-CH2-CSCoA加氢NADPH + H+NADP+ OH O | |R-CH2-CH-CH2-CSCoA缩合 O |R-CH2-CH=CH-CSCoA脱水H2O加氢NADPH + H+NADP+ O |R-CH2-CH2-CH2-CSCoA内质网和线粒体脂酸碳链延长比较内质网线粒体长链脂酸的前体软脂酰CoA软脂酰CoA二碳单位

9、的供体丙二酰CoA乙酰CoA酰基载体HSCoAHSCoA终产物18C24C18C26C三、不饱和脂肪酸的合成 合成部位：光面内质网 催化关键酶：脂肪酰-CoA去饱和酶合成机制：由两种酶（脂肪酰-CoA去饱和酶、NADH-细胞色素b5还原酶）和一个细胞色素（细胞色素b5）组成的电子传递体系参与。 不饱和脂肪酸的生成NADHNAD人体内有4，5，8及9去饱和酶，催化饱和脂肪酸引入双键，使之转变为不饱和脂肪酸。但至今在体内尚未发现有9以上的去饱和酶，即在第10C与碳原子之间不能形成双键。 必需脂肪酸: 指人体不能合成，必需由食物提供的脂肪酸，有3种：亚油酸(18C:29,12 ）亚麻酸(18C:36

10、,9,12 )花生四烯酸(20C:4 5,8,11,14 ) 1. 代谢物的影响（1）进食糖糖代谢脂肪酸合成异柠檬酸 脱氢酶()柠檬酸、异柠檬酸透出线粒体合成脂肪有关的酶的活性柠檬酸裂解乙酰CoANADPH+乙酰CoA+ATP(+)乙酰CoA 羧化酶四、脂肪酸合成的调节饥饿、糖供应不足脂肪动员脂酰CoA（一）乙酰CoA羧化酶活性（胞液） 透出线粒体的柠檬酸乙酰CoA羧化酶激活作用生成乙酰CoA（一）柠檬酸合酶（线粒体）脂肪酸的合成1. 代谢物的影响（2）乙酰CoA柠檬酸丙二酸单酰CoA软脂酰CoA（+）胰岛素（+）（+）丙酮酸丙酮酸脱氢酶（一）胰高血糖素（一）肾上腺素柠檬酸裂解酶乙酰 CoA羧

11、化酶（一）2. 激素的调节（+）胰岛素乙酰- CoA羧化酶单体P（无活性）乙酰 CoA羧化酶多聚体（有活性）ADPATPPi蛋白磷酸酶cAMP-依赖蛋白质激酶胰高血糖素、肾上腺素（+）激素对酶的共价修饰调节机制胰岛素（-）五、甘油三酯的合成合成部位：肝、脂肪组织及小肠。合成原料：甘油、脂酸主要由糖代谢提供。合成基本过程：甘油一酯途径甘油二酯途径1、甘油一酯途径：小肠粘膜细胞利用消化吸收的甘油一酯及脂酸再合成甘油三酯，称甘油一酯途径。合成基本过程： CH2OCOR1 R2CO-O-CHCH2OH脂酰CoA转移酶 CoASH脂酰CoA转移酶CoASHCH2OHR2CO-O-CHCH2OHMGDG

12、CH2OCOR1 R2CO-O-CHCH2OCOR3 TGRCOSCoARCOOH脂酰CoA 合成酶ATPAMP+PPi2、甘油二酯途径：肝细胞、脂肪细胞主要以糖代谢产物为原料按此途径合成甘油三酯。合成基本过程：葡萄糖NADH+H+ NAD+ 磷酸甘油 脱氢酶CH2OHCCH2O-HO PCH2OCOR1 CCH2O-R2CO-O PCH2OCOR1 CCH2OH R2CO-O-H2OPi磷脂酸磷酸酶 CH2OCOR1 CCH2OCOR3 R2CO-O CoA-SHR3COSC0A 脂酰CoA转移酶 R1COSCoAR2COSC0A 脂酰CoA 转移酶2 CoA-SH 磷脂酸甘油三酯CH2OH

13、C=OCH2OP1，2-甘油二酯甘油磷脂（磷脂酰甘油）：由甘油构成的磷脂，是生物膜的主要组分。鞘氨醇磷脂：含鞘氨醇而不含甘油的磷脂，是神经组织各种膜（如神经髓鞘）的主要结构脂之一。磷脂含磷酸复合脂第四节 磷脂的代谢一、甘油磷脂的基本结构CH2-O-CO-RR-CO-O-CHCH2-O-PO3-X|磷脂酰胆碱体内几种重要的甘油磷脂X-OHX取代基甘油磷脂的名称水H磷脂酸胆碱CH2CH2N+(CH3)3磷脂酰胆碱乙醇胺CH2CH2NH3+磷脂酰乙醇胺丝氨酸CH2CHNH2COOH磷脂酰丝氨酸甘油CH2CHOHCH2OH磷脂酰甘油磷脂酰甘油二磷脂酰甘油肌醇磷脂酰肌醇 存在于细胞溶酶体、蛇、蜂、蝎毒。

14、产物为溶血磷脂2。 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。存在于细胞膜、蛇毒及某些细菌主要存在于高等植物，动物脑组织亦有。B2A1CDCH2OCR1=OR2COCH=OCH2OpOX=OOHA2B1磷脂酶 A1 :磷脂酶 A2 :磷脂酶 C :磷脂酶 D :磷脂酶 B1 :磷脂酶 B2 :水解溶血磷脂1水解溶血磷脂2二、甘油磷脂的分解代谢三、甘油磷脂的合成代谢1. 合成部位：全身各组织内质网，肝、肾、肠最活跃。2. 合成原料及辅因子：脂酸、甘油：由糖代谢提供多不饱和脂酸：从植物油摄取磷酸盐：由ATP提供含氮化合物：从食物摄取或体内合

15、成CTP：构成活化的中间物3、合成过程 （1） CDP-胆碱、CDP-乙醇胺的生成HOCH2CHCOOHNH2 CO2 HOCH2CH2NH2 HOCH2CH2N+(CH3)3 3S-腺苷蛋氨酸ATPADP 乙醇胺激酶POCH2CH2NH2 ATP ADP胆碱激酶POCH2CH2N+(CH3)3 CTPPPiCTP：磷酸乙醇胺胞苷转移酶 CDPOCH2CH2NH2 CTPPPiCTP：磷酸胆碱胞苷转移酶 CDPOCH2CH2N+(CH3)3 CDP-乙醇胺CDP-胆碱（2）甘油二酯途径磷脂酸1，2-甘油二酯CDP-胆碱磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰 丝氨酸CMP磷酸胆碱转移酶磷酸乙醇胺转移酶：磷

16、脂酰 乙醇胺 丝氨酸转移酶CDP-乙醇胺H2OPi磷脂酸磷酸酶 3S-腺苷蛋氨酸磷脂酰乙醇胺甲基转移酶丝氨酸乙醇胺 H+ CO2 脱羧酶 （3）CDP-甘油二酯途径磷脂酸CDP-甘油二酯磷脂酰丝氨酸二磷脂酰甘油(心磷脂)磷脂酰肌醇合成酶 丝氨酸CMP 肌醇CMPCTPPPi胞苷转移酶CMP磷脂酰甘油结构及功能合成转化与排泄第五节 胆固醇的代谢 一、胆固醇的结构、功能ABC1234567891011121315161718192021222324252627D14极性头甾核烃基侧链1、胆固醇的结构生物膜的组分之一组成血浆脂蛋白转变为固醇激素转变为维生素D3转变为胆汁酸（排泄形式）3、胆固醇的功能

17、(一)合成部位脑和红细胞之外的所有组织,主要在是肝细胞溶胶及光面内质网。(二)合成原料 乙酰CoA:主要来自葡萄糖代谢, 经柠檬酸-丙酮酸循环转运出线粒体而进入胞液，此过程为耗能过程。 NADPH：主要来自磷酸戊糖途径。 ATP：主要来自葡萄糖有氧氧化。 二、胆固醇的合成 （三）胆固醇合成的基本过程 胆固醇合成非常复杂，由30多步反应构成，其基本过程可分为下列三个阶段：1、甲羟戊酸的合成关键酶2甲羟戊酸缩合生成鲨烯：此过程在胞液中进行。6MVA (C6)65-焦磷酸甲羟戊酸 (C6) 6异戊烯焦磷酸(C5) 6二甲丙烯焦磷酸 (C5) 2法呢焦磷酸 (C15) 鲨烯(C30) 。3. 胆固醇的

18、生成:羧化环化O2羊毛固醇(30C)脱甲基、还原等NADPH+H+HO鲨烯(30C)胆固醇(27C)胆固醇与酮体合成的联系(四) 胆固醇合成的调节 1. 饱食与饥饿高糖、高饱和脂肪膳食时，能诱导肝 HMG-CoA还原酶合成 糖及脂肪代谢产生的 乙酰CoA、ATP、NADPH+H+等增多 过多的蛋白质，因丙氨酸及丝氨酸等代谢 提供了原料乙酰CoA 饥饿、禁食则相反胆固醇合成增加2. 胆固醇 食物Ch有限地反馈抑制HMG-CoA合成(25%). 3. 激素的影响胰高血糖素胰岛素甲状腺素胆固醇合成胆固醇合成胆固醇合成 无Ch摄入时解除此种抑制，故适量的Ch摄入有利于此反馈抑制作用。三、胆固醇的转化与

19、排泄 胆固醇在体内不能被彻底分解为二氧化碳和H2O，其代谢去路是转变为胆汁酸、类固醇激素及维生素D3胆汁酸维生素D3胆固醇孕烯醇酮皮质酮孕酮皮质醇（糖皮质激素）醛固酮（盐皮质激素）睾丸酮雌二醇（性激素）粪便排出脂类代谢复习饱和脂肪酸氧化小结脂肪酸-氧化的能量生成 1分子软脂酸(16C)活化生成的软脂酰 CoA 经7次-氧化.总反应式如下: 软脂酰CoA + 7FAD+7NAD+ + 7CoA-SH + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7(NADH + H+)酮体的生成和利用脂肪酸合成循环乙酰基转移丙二酸单酰基转移缩合加氢脱水再加氢酰基转移软脂酸合成总结算脂肪酸的从头合成与氧化比较:区别点从头合成氧化细胞中发生部位细胞质线粒体酰基载体ACP-SHCOA-SH二碳片段的加入与裂解方式丙二酰单酰COA乙酰COA电子供体或受体NADPHFAD、NAD+酶系七种酶和一个蛋白质组成复合物四种酶原料转运方式柠檬酸转运系统肉碱穿梭系统羟脂酰化合