第 29 章 脂类的生物合成

甘油的合成 脂肪酸的合成 二者分别转变为 3— 磷酸甘油和脂酰 CoA 后的连接

一 甘 油 的 生 物 合 成 CH 2 OH C=O CH 2 O-P 磷酸甘油脱氢酶 NAD + NADH+H + CH 2 OH HO-CH CH 2 O-P - - Pi 磷酸酶 CH 2 OH HO-CH CH 2 OH - - 1、1、 2 、 来自脂肪的水解 来自 EMP 途径 甘油 +ATP 3- 磷酸甘油 甘油激酶

二 脂 肪 酸 的 生 物 合 成 饱和脂肪酸的从头合成 脂肪酸碳链的延长 不饱和脂肪酸的合成

㈠ 饱和脂肪酸的从头合成 基本过程：乙酰 CoA→ 软脂酸 → 其它脂肪酸 细胞内定位：细胞质

1. 乙酰 CoA （碳源） 的来源及转运 来源  线粒体内的丙酮酸氧化脱羧 （糖）  脂肪酸的 β- 氧化  氨基酸的氧化 转运  柠檬酸穿梭 （三羧酸转运体系）

线粒体基质 丙酮酸羧化酶 脂肪酸  氧化 柠檬酸穿梭（三羧酸转运体系）

2. 丙二酸单酰 CoA 的形成 （来自 CoA 和碳酸盐） 2. 丙二酸单酰 CoA 的形成 （来自乙酰 CoA 和碳酸盐） CoA ，其它 7 个为丙二酸单酰 CoA 参与合成。  一分子软脂酸合成时， 8 个 2C 单位中， 1 个为乙 酰 CoA ，其它 7 个为丙二酸单酰 CoA 参与合成。 CH 3 -C ～ SCOA+HCO 3 - +H + +ATP = O HOOC-CH 2 -C ～ SCOA O = +ADP+Pi 乙酰 CoA 羧化酶

乙酰 -CoA 羧化酶（别构酶） 组成 存在形式 作用机制

组 成 生物素羧化酶 羧基转移酶（转羧酶） 生物素羧基载体蛋白（ BCCP ）

存 在 形 式存 在 形 式存 在 形 式存 在 形 式 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 （柠檬酸正调节，软脂酰 COA 变构抑制） ATP+HCO 3 - +BCCP- 生物素 生物素羧化酶 BCCP- 羧基生物素 +ADP+Pi BCCP- 羧基生物素 + CH 3 -C ～ SCOA = O 羧基转移酶 HOOC-CH 2 -C ～ SCOA +BCCP- 生物素 BCCP ： biotin carboxyl carrier protion—— 生物素羧基载体蛋白 O CO 2 丙二酸单酰 CoA

+ HCO 3 - 生物素 - 酶 CO 2 - 生物素 - 酶

3. 脂肪酸合酶系统 ⑴组成 脂酰基载体蛋白（ ACP-SH ） 乙酰 -CoA ： ACP 转酰酶 丙二酸单酰 COA ： ACP 转酰酶 β- 酮酰 - ACP 合酶 β- 酮酰 - ACP 还原酶 β- 羟酰 - ACP 脱水酶 烯脂酰 -ACP 还原酶 软脂酰 -ACP 硫酯酶 大肠杆菌和植物中， 7 条多肽链组成聚合体； 动物中，以含相同亚基的二聚体存在， 每个亚基上包含 7 条多肽链。 酵母中，两条多肽链，一条含 ACP 和两种酶活性， 另一条含 4 种酶活性，两条链组成二聚体， 6 个二聚体组 成大的复合体。 ACP SH 4- 磷酸泛酰巯基乙胺 ( 磷酸基团与 ACP 的 36 位丝氨酸上的羟基连接 )

⑵ 反 应 历 程  乙酰基转移反应 CH 3 -C ～ SCOA = O CH 3 -C ～ SACP = O ACP-SH  - 酮酰 -ACP 合酶 CH 3 -C ～ S- 合酶 = O  丙二酸单酰基转移反应 COA-SH ACP-SH 乙酰 -CoA ： ACP 转酰 酶 HOOC-CH 2 -C ～ SCOA +ACP-SH HOOC-CH 2 -C ～ SACP O = 丙二酸单酰 COA ： ACP 转酰 酶 HOOC-CH 2 -C ～ SCOA O = +COA-SH

 缩合反应 CH 3 -C ～ S- 合酶 + = O HOOC-CH 2 -C ～ SACP O = β- 酮酰 -ACP 合酶 CH 3 -C-CH 2 -C ～ SACP O = O = + 合酶 -SH+CO 2  还原反应 CH 3 -C-CH 2 -C ～ SACP O = O = +NADPH + + H + β- 酮酰 -ACP 还原酶 CH 3 -CH-CH 2 -C ～ SACP O - OH = +NADP + D-β- 羟丁酰 -ACP 选择丙二酸单酰 CoA 的意义？

 脱水反应 CH 3 -CH-CH 2 -C ～ SACP O - OH = = - C - C==C O - CH 3 - H H ～ SACP β- 羟酰 -ACP 脱水酶 +H2O+H2O （△ 2 反式丁烯酰 -ACP, 巴豆酰 -ACP ）  再还原反应 - C==C O - CH 3 H H ～ SACP C - = NADPH+H + β- 烯酰 -ACP 还原酶 CH 3 -CH 2 -CH-C ～ SACP O = +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 。

 缩合反应 CH 3 -C ～ S- 合酶 + = O HOOC-CH 2 -C ～ SACP O = β- 酮脂酰 -ACP 合酶 CH 3 -C-CH 2 -C ～ SACP O = O = + 合酶 -SH+CO 2 由于缩合反应中， β- 酮酰 -ACP 合酶是对链长有专 一性的酶，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 。 软脂酰 -ACP 软脂酰 -ACP 硫酯酶 ACP+ 软脂酸（棕榈酸） 释放 H2OH2O

 总反应式 8CH 3 -C ～ SCOA = O +7ATP+14NADPH + +14H + CH 3 ( CH 2 ) 14 COOH+14NADP + +8CoASH + 7ADP +7Pi+6H 2 O  那么这个过程与糖代谢有一定关系： 原料（乙酰辅酶 A ）来源 羧化反应中消耗的 ATP 可由 EMP 途径提供 还原力 NADPH 从哪来？

反应中所需的 NADPH + +H + 约有 40% 来自 PPP 途径，其 余的 60% 可由 EMP 中生成的 NADH+H + 间接转化提供 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 +CO 2 +NADPH+H + 总反应： NADH+H + +NADP + + 草酰乙酸丙酮酸 +CO 2 +NADPH+H + +NAD + ｛ 奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰 ACP 为起始物，逐加入 的二碳也是丙二酸单酰 ACP 。

4. 饱和脂肪酸的从头合成与 β- 氧化的比较 β- 氧化 区别要点 从头合成 β- 氧化 细胞内进行部位 细胞质 线粒 体 酰基载体 ACP-SH COA-SH 转运机制 三羧酸转运机制 肉碱载体系统 二碳单位参与或断裂形式 丙二酸单酰 ACP 乙酰 COA 电子供体或受体 NADPH+H + FAD,NAD  - 羟酰基中间物的立体构型不同 D 型 L 型 对 HCO 3 - 和柠檬酸的需求 需要 不需要 所需酶 7 种 4 种 能量需求或放出 消耗 7ATP 及 14NADPH+H + 产生 129 或 106ATP

㈡ 脂 肪 酸 碳 链 的 延 长

 在动物体内，软脂酸为合成 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 碳链延长可以在两个部位完成  线粒体内 CoA 还原酶代替了脂酰 CoA 脱 氢酶。（见教材图 ） 基本为 β- 氧化的逆转， NADPH 为氢的供体，二碳片段 供体为 乙酰 COA ， 只是烯酰 CoA 还原酶代替了脂酰 CoA 脱 氢酶。（见教材图 ） RCO ～ SCoA+CH 3 CO ～ SCoA RCH 2 CH 2 CO ～ SCoA

 在内质网膜上的延长〔主要为硬脂酸（ 18 ： 0 ）〕 NADPH+H + 为氢的供体，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）。

㈢ 不 饱 和 脂 肪 酸 的 合 成

人体内不饱和脂肪酸主要有： 软油酸（ 16:1, Δ 9 ） 油酸（ 18:1, Δ 9 ） 亚油酸（ 18:2, Δ 9,12 ） 亚麻酸（ 18:3, Δ 9,12,15 ） 必需脂肪酸 花生四烯酸（ 20:4, Δ 5,8,11,14 ） 哺乳动物中有 Δ 9 ﹑ Δ 6 ﹑ Δ 5 ﹑ Δ 4 去饱和酶，催化饱和 脂肪酸去饱和。如：

1. 单不饱和脂肪酸的合成  单烯不饱和脂肪酸大多为顺式的，双键大多在 (C 9 -C 10 ) 之间 [ 棕榈酸和油酸 （） 之间 [ 棕榈酸 （ 16:1, Δ 9 ） 和油酸 （ 18:1, Δ 9 ）  需氧途径 ( 真核生物中 ) 动物体内（肝或脂肪组织） 动物体内（肝或脂肪组织） NADH+H + NAD + FAD FADH 2 NADHCytb5 还原酶 2Fe 2+ 2Fe 3+ Cytb5 2Fe 3+ 2Fe 2+ 去饱和酶 不饱和脂酰 CoA 饱和脂酰 CoA 2H + +O 2 2H2O2H2O

植物体或低等的需氧生物中 植物体或低等的需氧生物中 NADPH 2e-2e- 黄素蛋白 2e-2e- 铁硫蛋白 酶-O2酶-O2 酶 2H2O2H2O 不饱和脂酰 ACP 饱和脂酰 ACP 2e-2e- O 2 +2H+

2. 多烯不饱和脂肪酸的合成 2. 多烯不饱和脂肪酸的合成  多烯不饱和脂肪酸在厌氧细菌中基本不存在， 但在高等动植物体内含量丰富，他们是由单烯脂 肪酸继续去饱和而产生的。但在哺乳动物中，仅 能合成单不饱和脂肪酸，不能合成多不饱和脂肪 酸，必须由食物供给，如：亚油酸 （ 18 ： 2 ） 、亚麻 酸 （ 18 ： 3 ）、 花生四烯酸 （ 20 ： 4 ） 等，这些脂肪酸对 生长十分重要，称为必需脂肪酸。

多烯不饱和脂肪酸的合成途径 多烯不饱和脂肪酸的合成途径  由单烯脂肪酸（△ 9 ）去饱和产生的 C 16:0 去饱和 -2H △ 9- △ 9- C 16:1 软脂酸 棕榈酸 +C 2 延长 △ 11- △ 11- C 18:1 顺 - 十八碳烯 -11- 酸 +C 2 延长 C 18:0 硬脂酸 -2H 去饱和 △ 9- △ 9- C 18:1 油酸 +C 2 延长 △ 11- △ 11- C 20:1 +C 2 延长 △ 13- △ 13- C 22:1 去饱和 -2H △ 6,9- △ 6,9- C 18:2 +C 2 延长 △ 8,11- △ 8,11- C 20:2 -2H △ 5,8,11- △ 5,8,11- C 20:3 二十碳三烯 -5, 8,11- 酸 +C 2 延长 △ 15- △ 15- C 24:1 二十四碳烯 -15- 酸 神经酸

脂肪酸合成的调节 柠檬酸 乙酰 -CoA 丙二酸单酰 -CoA 软脂酰 -CoA 柠檬酸裂解酶 乙酰 -CoA 羧化酶 丙酮酸 胰岛素（引发磷酸化 / 活化） 丙酮酸脱氢 酶复合体 胰高血糖素、肾上腺素（引发 磷酸化 / 抑制） 脊椎动物细胞中的调控 代表活化 代表抑制

乙酰 -CoA 羧化酶 P 乙酰 -CoA 羧化酶多聚体 （无活性）（有活性） Pi 蛋白质磷酸酶 ADPATP cAMP- 依赖 蛋白激酶

三、 三 酰 甘 油 的 生 物 合 成 原料 : 甘油 -3- 磷酸 + 脂酰 -CoA  甘油 -3- 磷酸的来源有两个 CH 2 OH C=O CH 2 O-P - - CH 2 OH HO-CH CH 2 O-P - - CH 2 OH C=O CH 2 O-P - - 甘油 -3- 磷酸脱氢酶 NAD + NADH+H + CH 2 OH HO-CH CH 2 OH - - ATPADP 甘油激酶 甘油 -3- 磷酸 EMP 脂肪降解 二羟丙酮磷酸 甘油

 脂酰 -CoA RCH 2 CH 2 CH 2 COOH 脂酰 -CoA 合成酶 CoASH+ATPAMP+PPi RCH 2 CH 2 CH 2 CO ～ SCoA 合成过程  磷脂酸的生成 CH 2 OH HO-CH CH 2 O-P - - = COA-SH R 1 -C ～ SCOA O甘油磷酸酰基转移酶 CH 2 O-C-R 1 HO-CH CH 2 O-P - - O = CH 2 O-C-R 1 R 2 -C-OCH CH 2 O-P - - = O = O CH 2 O-C-R 1 R 2 -C-OCH CH 2 O-P - - R 2 -C ～ SCOA O = COA-SH （溶血磷脂酸） （磷脂酸） 酰基转移酶

 二酰甘油的生成 - 磷脂酸 Pi H 2 O CH 2 O-C-R 1 R 2 -C-O-CH CH 2 OH - O = O = 二酰甘油  三酰甘油的生成 二酰甘油 COA-SH R 3 -C ～ SCOA 二酰甘油酰基转移酶 = O CH 2 O-C-R 1 R 2 -C-O-CH CH 2 O-C-R 3 - O = O = O = - 三酰甘油 磷脂酸磷酸酶

磷脂的合成 磷脂：含磷酸的脂类。 甘油磷脂：由甘油构成的磷脂。 鞘磷脂：由鞘氨醇构成的磷脂。 磷脂酰胆碱（卵磷脂） 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） 甘油磷脂 磷脂酰丝氨酸 磷脂酰甘油 二磷脂酰甘油（心磷脂） 磷脂 磷脂酰肌醇 鞘磷脂

一. 甘油磷脂的代谢 （一） 甘油磷脂的组成﹑分类及结构 甘油磷脂的基体结构：

（二） 甘油磷脂的合成 1. 合成部位： 全身各组织， 肝﹑肾﹑肠最为活跃。 细胞内定位：内质网 2. 合成的原料及辅助因子： 甘油 脂肪酸 磷酸盐 胆碱 丝氨酸 肌醇 ATP CTP

3. 合成的基体过程 （ 1 ） 甘油二酯途径 磷脂酰胆碱﹑磷脂酰乙醇胺 合成的主要途径 （ 2 ） CDP- 甘油二酯途径 磷脂酰肌醇﹑磷脂酰丝氨酸﹑ 二磷脂酰甘油的合成途径

（ 1 ） 甘油二酯途径 磷脂酰胆碱﹑磷脂酰乙醇胺 合成的主要途径

（ 2 ） CDP- 甘油二酯途径 磷脂酰肌醇﹑磷脂酰丝氨酸﹑ 二磷脂酰甘油的合成途径

磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰丝氨酸 化 基 甲 羟 化 丝氨酸 乙醇胺