生物化学脂类的生物合成

生物化学脂类的生物合成脂肪酸得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？脂肪酸得生物合成因为脂肪酸合成在细胞溶胶中进行,因此线粒体产生得乙酰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得载体,这称为“三羧酸转运体系”。脂肪酸得生物合成三羧酸转运体系MalateMalatedehydrogenaseNADH脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得起始:乙酰CoA得羧化丙二酸单酰CoA催化该反应得酶称为乙酰CoA羧化酶,该酶就是３种蛋白质得复合体,其一就是生物素羧基载体蛋白BCCP,她就是生物素得载体。生物素得羧基与BCCP得Lys得

-氨基以共价键相连形成生物胞素(biocytin)。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得起始:乙酰CoA得羧化BCCP-生物素123生物素羧化酶转羧酶乙酰CoA得羧化乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA

carboxylase,ACC)(EC

6、4、1、2)就是催化脂肪酸合成代谢第一步反应得限速酶,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,就是生物素依赖性酶。在人类和其她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、糖尿病和其她代谢病得活性位点受到广泛关注。在禾本科植物中ACC被发现就是几类化学除草剂作用于植物得靶蛋白,因此对植物ACC得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基因在逐渐兴起得转基因油料作物和生物柴油得研究中也处于重要地位,但由于ACC分布和基因组织形式得复杂性,目前这方面得研究仍处于瓶颈阶段。ACC存在于大多数生物组织中,包括细菌、古菌、真菌、酵母、植物、动物和人类。

ACC第一大类为多亚基型ACC,即异质型,存在于细菌、双子叶植物和非禾本科单子叶植物得质体中。Escherichia

coli得ACC就是第一类中得典型代表,由4个亚基组成,即生物素羧化酶(Biotin

carboxylase,BC)、生物素羧基载体蛋白(Biotin

carboxyl

carrier

protein,BCCP)以及羧基转移酶(Carboxyltransferase,CT)得2个亚基α-CT

和β-CT。

这些亚基结合在一起形成ACC全酶,可能以(BC)2(BCCP)4(CTα,CTβ)2形式存在,但全酶很不稳定,易解离成各种不同得形式。10大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流

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得ACC属于这一类。此类ACC单体得相对分子质量在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得肽段,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得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得限速反应;相对分子质量为280×103得ACC2,分布在心脏、肌肉组织中,对脂肪酸得氧化产生影响。两类酶由独立得基因编码。

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得水平,在抑制了脂肪酸得合成同时促进了脂肪酸得氧化。在兔子、老鼠等被试得动物中CP-640186可以降低脂肪酸总量和体重,并提高胰岛素得敏感性,因此这类抑制剂可以用来治疗肥胖、糖尿病及其她代谢病。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶在原核生物(如大肠杆菌中)催化脂肪酸生成得酶就是一个由7种不同功能得酶与一种酰基载体蛋白(acylcarrierprotein,ACP)聚合成得复合体。在真核生物催化此反应就是一种含有双亚基得酶,每个亚基有7个不同催化功能得结构区和一个相当于ACP得结构区,因此这就是一种具有多种功能得酶。不同得生物此酶得结构有差异。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶酰基载体蛋白ACP就是相对分子量较低得蛋白质,她在脂肪酸得合成中相当于脂肪酸降解中乙酰辅酶A得作用。她得辅基就是磷酸泛酰巯基乙胺,后者与ACP得Ser残基相连,另一端得SH基与脂酰基形成硫酯键。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶ACP得辅基磷酸泛酰巯基乙胺也就是辅酶A得组成部分。脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶在动物体中脂肪酸合酶催化形成脂肪酸得反应共有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

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硫酯酶脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得Step2:脂肪酸合酶软脂酸得合成实际上就是一个重复循环得过程,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,最终生成含十六碳得软脂酸脂肪酸得生物合成Step1:启动催化该反应得酶就是乙酰CoA:ACP转移酶催化下进行得,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。脂肪酸得生物合成Step2:装载催化该反应得酶就是丙二酸单酰CoA转酰酶催化下进行得,此反应中ACP得游离SH基向丙二酸单酰CoA得羧基进攻,形成丙二酸单酰ACP。脂肪酸得生物合成Step3:缩合催化该反应得酶就是

-酮酰-ACP合酶催化下进行得,丙二酸单酰ACP得脱羧活化了她得次甲基,反应产物就是乙酰乙酰ACP。脂肪酸得生物合成Step4:还原催化该反应得酶就是

-酮酰-ACP还原酶催化下进行得,她就是脂肪酸合成中得第一步还原反应,NADPH作为还原剂参加反应,最终生成D--羟丁酰ACP。比较:脂肪酸得

-氧化(3)3-L-羟脂酰-CoA还原酶3-L-羟脂酰-CoA-酮脂酰-CoA脂肪酸得生物合成Step5:脱水催化该反应得酶就是

-羟酰-ACP脱水酶催化下进行得,产物就是

,-不饱和化合物,即

,-反式-丁烯酰-ACP。比较:脂肪酸得

-氧化(2)反式-△2-烯酰CoA烯酰-CoA水合酶3-L-羟脂酰-CoA脂肪酸得生物合成Step6:还原催化该反应得酶就是烯酰-ACP还原酶催化下进行得,该反应就是脂肪酸合成第一循环得最后一步,反应生成得丁酰ACP在下一步中充当循环开始中得乙酰ACP得作用。比较:脂肪酸得

-氧化(2)脂肪酸得生物合成Step7:释放在脂肪酸合成得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,最终产物就是软脂酰ACP,她在软脂酰-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其中得NADPH来自于三羧酸转运体系和戌糖磷酸途径。脂肪酸得生物合成软脂酸合成简图脂肪酸得生物合成脂肪酸得合成与降解比较生物合成氧化降解细胞溶胶cytosol线粒体Mitochondria

中间体载体蛋白ACP辅酶A

过程中需要得酶不一样沟通体系为三羧酸转运体系肉碱载体体系需要丙二酸单酰CoA不需要需要NADPH产生NADH、FDAH2

合成中有D-构型中间体全部就是L-构型脂肪酸碳链得加长生物合成硫解酶3-L-羟酰CoA还原酶烯酰CoA脱水酶烯酰CoA还原酶脂酰CoA+乙酰CoA

-酮酰CoAL-

-羟酰-CoA

,

-反式烯酰-CoA脂酰CoA(Cn+2)脂-CoASH硫解酶3-L-羟酰CoA脱氢酶烯酰CoA水合酶脂酰脱氢酶FADH2FAD氧化降解脂肪酸得生物合成脂肪酸碳链得去饱和动物体内最常见得二个饱和脂肪酸软脂酸和硬脂酸,就是棕榈油酸和油酸得前体。这二种不饱和脂肪酸得C9-10双键就是在脂酰-CoA去饱和酶得催化下经氧化加入得。由于哺乳动物体内不存在C9位以外引入双键得酶,亚油酸(18:2△9,12)和亚麻酸(18:3△9,12)不能经生物合成得到,只能从膳食中获取,故称必需脂肪酸(essentialfattyacid)。脂肪酸得生物合成脂肪酸碳链得去饱和C18-stearoly-CoA+O2+2H+C18

9-oleyl-CoA+2H2O2cytb5Fe2+2cytb5Fe3+2H++cytb5reductase FADcytb5reductaseFADH2NADH+H+NAD+Desaturase哺乳动物体内脂肪酸去饱和酶得电子传递系统脂肪酸得生物合成脂肪酸合成得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。这个反应就是由乙酰辅酶A羧化酶催化生成丙二酸单酰辅酶A,这就是脂肪酸