第29章脂类的生物合成共94页课件.ppt
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- 29 章脂类 生物 合成 94 课件
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1、脂类的生物合成脂类的生物合成一、贮存脂肪一、贮存脂肪甘油三酯 甘油二酯 甘油单酯HSL脂肪酸脂肪酶脂肪酸脂肪酶脂肪酸甘油贮存脂肪的动员:贮存脂肪的动员: 脂肪组织释放脂肪酸转移到肝组脂肪组织释放脂肪酸转移到肝组织织(一)贮存脂肪(一)贮存脂肪甘油的去路甘油的去路甘油的来源甘油的来源CH2OH C=OCH2O-P-3磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2O-P-Pi磷酸酶CH2OH HO-CHCH2OH-2 2、来自脂肪的水解、来自脂肪的水解1 1、 来自来自EMPEMP途径途径(二)脂肪肝(二)脂肪肝过度的脂肪动员过度的脂肪动员 肝细胞被脂肪渗透,变成脂
2、肪组织肝细胞被脂肪渗透,变成脂肪组织糖尿病,缺乏胰岛素,不能正常动员葡萄糖糖尿病,缺乏胰岛素,不能正常动员葡萄糖化学药品破坏肝细胞,脂肪组织取代化学药品破坏肝细胞,脂肪组织取代食物中缺乏抗脂肪肝剂(胆碱、食物中缺乏抗脂肪肝剂(胆碱、Met)脂蛋白合成减少)脂蛋白合成减少二、脂类的合成二、脂类的合成 场所:场所:细胞溶胶细胞溶胶 原料:原料:丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA(源于乙酰源于乙酰CoACoA) 还原力:还原力:NADPHNADPH(一)饱和脂肪酸的生物合成(从头合成)(一)饱和脂肪酸的生物合成(从头合成)乙酰乙酰CoACoA的来源的来源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸 丙酮酸脱氢酶系
3、丙酮酸脱氢酶系氨基酸代谢氨基酸代谢线粒体线粒体线粒体线粒体三羧酸转运体系三羧酸转运体系柠檬酸穿梭系统柠檬酸穿梭系统1 1、乙酰、乙酰CoACoA的转运的转运三羧酸转运体系三羧酸转运体系2 2、丙二酸单酰、丙二酸单酰CoACoA的形成的形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶限速步骤限速步骤生物素羧化酶(生物素羧化酶(biotin carboxylase,BC)羧基转移酶(羧基转移酶(trans carboxylase,CT )生物素羧基生物素羧基载体蛋白载体蛋白(biotin carboxyl carrier
4、protein,BCCP)大肠杆菌乙酰大肠杆菌乙酰CoACoA羧化酶(别构酶)羧化酶(别构酶)组组 成成生物素羧化酶羧基转移酶作用调节作用调节(柠檬酸柠檬酸正调节,正调节,软脂酰软脂酰CoACoA变构抑制)变构抑制)ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2 +ADPBCCP-CO2 +CH3-CSCOA=O羧基转移酶羧基转移酶HOOC-CH2-CSCOA +BCCPOCO2CO2哺乳动物、鸟类的乙酰哺乳动物、鸟类的乙酰CoACoA羧化酶为相同亚单位二聚体羧化酶为相同亚单位二聚体3 3、脂肪酸合酶复合体(大肠杆菌、脂肪酸合酶复合体(大肠杆菌FASFAS)v酰基载体蛋白
5、酰基载体蛋白(ACP-SHACP-SH) 乙酰乙酰CoA-ACPCoA-ACP酰基转移酶酰基转移酶 丙二酸单酰丙二酸单酰CoA-ACPCoA-ACP酰基转移酶酰基转移酶 -酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP合酶合酶 -酮脂酰酮脂酰- ACP- ACP还原酶还原酶 -羟脂酰羟脂酰- ACP- ACP脱水酶脱水酶 烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶还原酶ACPSH磷酸泛酰巯基乙胺磷酸泛酰巯基乙胺组成组成与脂酰基形成硫酯键与脂酰基形成硫酯键ACPACP:转移脂酰基:转移脂酰基磷酯键相连磷酯键相连v 乙酰基转移反应乙酰基转移反应CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=Ov 丙二酸单酰基转移反应丙二酸单
6、酰基转移反应CoA-SHACP-SHACP脂酰基转移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸单酰转移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SHv缩合反应缩合反应CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+CO2v还原反应还原反应 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+ + H + -酮脂酰酮脂酰-ACP还原酶还原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+ D-羟丁酰羟丁酰-ACP选择丙二酸单酰丙二酸单酰CoA的意义?的意义?v脱水
7、反应脱水反应 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=- C- C=CO-CH3- H HSACP-羟脂酰羟脂酰-ACP脱水酶脱水酶+H2O(2反式丁烯酰反式丁烯酰-ACP,巴豆酰巴豆酰-ACP)v再还原反应再还原反应- C=CO-CH3 H HSACPC-=- 3 2+NADPH+H+-烯脂酰-ACP还原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+(丁酰(丁酰-ACP)丁酰丁酰-ACP-ACP与丙二酸单酰与丙二酸单酰-ACP-ACP重复缩合、还原、重复缩合、还原、脱水、再还原的过程,直至生成软脂酰脱水、再还原的过程,直至生成软脂酰-ACP-ACP启动启动/ /进位进位哺乳动物不经过
8、哺乳动物不经过乙酰乙酰ACPACP中间体中间体乙酰乙酰CoA:ACP转移酶,转移酶,AT 反应历程反应历程装载装载丙二酸单酰丙二酸单酰CoA:ACP转移酶,转移酶,MT 酮酰酮酰ACP合酶,合酶, KS缩合缩合乙酰乙酰ACP还原还原 酮酰酮酰ACP还原酶,还原酶,KRD- 羟丁酰ACP脱水脱水-羟脂酰羟脂酰-ACP-ACP脱水酶,脱水酶,HDHD反式丁烯酰ACP烯脂酰烯脂酰-ACP-ACP还原酶,还原酶,ERER还原还原丁酰ACP 酮酰酮酰ACP还还原酶原酶软脂酸的生物合成软脂酸的生物合成释放释放动物细胞:终产物是动物细胞:终产物是软脂酰软脂酰-ACP-ACP软脂酰软脂酰-ACP硫酯酶硫酯酶A
9、CP、软脂酸软脂酸v一分子软脂酸合成时,一分子软脂酸合成时,8 8个个2C2C单位中,单位中, 第第1 1个为乙酰个为乙酰H2O(棕榈酸前体棕榈酸前体)CH3-CS-合酶合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂酰酮脂酰-ACP合酶合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶合酶-SH+CO2缩合反应中,缩合反应中, -酮脂酰酮脂酰-ACP-ACP合酶合酶对链长有专一性,对链长有专一性,仅对仅对14C14C及以下脂酰及以下脂酰-ACP-ACP有催化活性有催化活性,故从头合成只,故从头合成只能合成能合成16C16C及以下饱和脂酰及以下饱和脂酰-ACP-ACP。软脂酰软脂酰-ACP硫
10、酯酶硫酯酶水解水解ACP+软脂酸(棕榈酸)软脂酸(棕榈酸)释放释放H2Ov总反应式总反应式8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H +CH3 ( CH2)14COOH+14NADP+ +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H2Ov脂肪酸合成与糖代谢的联系:脂肪酸合成与糖代谢的联系:原料(原料(乙酰辅酶乙酰辅酶A A )羧化反应中消耗的羧化反应中消耗的ATPATP由由EMPEMP途径提供途径提供部分由磷酸戊糖途径提供部分由磷酸戊糖途径提供部分由部分由EMPEMP中中NADHNADH间接转化间接转化还原力还原力NADPHNADPH柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸H2O
11、ATPCO2乙酰辅酶乙酰辅酶A A丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶线粒体内膜线粒体内膜线粒体基质线粒体基质胞液胞液三羧酸载体三羧酸载体柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoAATP,CoASHADP+Pi柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+(8个)个)CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸代谢氨基酸代谢苹果酸苹果酸脂肪酸合成脂肪酸合成苹果酸酶苹果酸酶NADH+H +草酰乙酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸苹果酸+NAD+苹果酸苹果酸+NADP+苹果酸酶苹果酸酶丙酮酸丙酮酸+CO2+NADPH+H +奇数碳原子饱和脂
12、肪酸合成以丙酰奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙酰CoA为起始物,为起始物,逐步加入丙二酸单酰逐步加入丙二酸单酰ACP4 4、不同生物的脂肪酸合酶、不同生物的脂肪酸合酶5 5、饱和脂肪酸从头合成与、饱和脂肪酸从头合成与-氧化的比较氧化的比较区别要点区别要点 从头合成从头合成 细胞内发生场所细胞内发生场所 胞液胞液 线粒体线粒体酰基载体酰基载体 ACP-SH CoA-SH电子供体或受体电子供体或受体 NADP FADNADP FAD、NADNAD转运体系转运体系 三羧酸系统三羧酸系统 肉碱转运肉碱转运二碳单位参与二碳单位参与/ /断裂形式断裂形式 丙二酸单酰丙二酸单酰ACP ACP 乙酰乙酰COACO
13、A对对HCOHCO3 3- -和柠檬酸的需求和柠檬酸的需求 需要需要 不需要不需要 - -羟酰基中间物立体构型羟酰基中间物立体构型 D D型型 L L型型所需酶所需酶 7种种 4种种能量能量 消耗7ATP及14NADPH+H+ 产生ATP6 6、脂肪酸碳链的延长与去饱和、脂肪酸碳链的延长与去饱和(1 1)碳链的延长)碳链的延长 线粒体延长系统线粒体延长系统 内质网延长系统内质网延长系统 在动物体内,软脂酸是合成在动物体内,软脂酸是合成16C16C以上更长碳链脂肪酸以上更长碳链脂肪酸的前体,需活化成脂酰的前体,需活化成脂酰CoACoA 软脂酸软脂酸+CoASH+ATP +CoASH+ATP 软脂
14、酰软脂酰-SCoA +AMP+PPi-SCoA +AMP+PPi 线粒体内线粒体内-氧化的逆转氧化的逆转NADPHNADPH为氢供体为氢供体二碳片段供体二碳片段供体乙酰乙酰COACOA烯脂酰烯脂酰NADPHNADPH为氢供体为氢供体丙二酸单酰丙二酸单酰CoACoA为碳的供体为碳的供体CoACoA代替代替ACPACP为脂酰基载体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)(缩合、脱水、还原、再还原)光面内质网膜上的延长光面内质网膜上的延长细胞进行细胞进行的部位的部位动物动物植物植物线粒体线粒体内质网内质网叶绿体、
15、叶绿体、前质体前质体内质网内质网加入的二加入的二碳单位碳单位乙酰乙酰CoA丙二酸单丙二酸单酰酰CoA丙二酸单丙二酸单酰酰CoA不明确不明确脂酰基的脂酰基的载体载体CoACoAACP电子供体电子供体NADH、NADPHNADPHNADPH脂肪酸碳链延长的不同方式脂肪酸碳链延长的不同方式(2 2)不饱和脂肪酸的合成)不饱和脂肪酸的合成A A、单不饱和脂肪酸的合成、单不饱和脂肪酸的合成单烯不饱和脂肪酸单烯不饱和脂肪酸v大多为大多为顺式顺式v双键多在双键多在C9-C10C9-C10之间(棕榈酸和油酸)之间(棕榈酸和油酸)需氧途径需氧途径( (真核生物真核生物) ) NADH+H+NAD+FADFADH
16、2NADH Cytb5还原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去饱和酶不饱和脂酰CoA 饱和脂酰CoA2H+ +O22H2O位于光面内质网位于光面内质网去饱和酶去饱和酶厌氧途径厌氧途径 存在于厌氧微生物中,只能生成单不饱和存在于厌氧微生物中,只能生成单不饱和脂肪酸脂肪酸B B、多烯不饱和脂肪酸的合成、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厌氧细菌中基本不存在多烯不饱和脂肪酸高等植物体内含量丰富,是由单烯脂肪酸高等植物体内含量丰富,是由单烯脂肪酸继续去饱和而产生的。继续去饱和而产生的。脱饱和酶脱饱和酶作用作用第一个双键:第一个双键:C9C9C10C10第二个双
17、键:第二个双键:植物植物:第一个双键至甲基端:第一个双键至甲基端动物动物:第一个双键至羧基端:第一个双键至羧基端u哺乳动物缺乏在哺乳动物缺乏在C9位以外引入双键的酶,位以外引入双键的酶,亚油酸亚油酸(18:2)、)、亚麻酸亚麻酸(18:3)和)和花生四烯酸花生四烯酸(20:4)只能由外界摄入而得,)只能由外界摄入而得,称为称为必需脂肪酸必需脂肪酸。必需脂肪酸必需脂肪酸(essential fatty acid,EFA)软脂酸棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸花生四烯酸仅在植物中发生植物中去饱和酶作用于磷脂中的FA柠檬酸柠檬酸胰岛素胰岛素乙酰乙酰CoACoA羧化酶羧化酶脂肪酸合成的关键酶脂肪酸合成的关
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