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第二十九章 脂类的合成

第二十九章 脂类的合成. 脂肪的合成 （ 1 ）甘油的活化 （ 2 ）脂肪酸的活化 （ 3 ）磷脂酸的形成 （ 4 ）甘油二酯的形成 （ 5 ）脂肪的形成. mobilizing glycerol. 脂肪酸的合成代谢. 除了植物在质体内，其它生物合成的场所均为细胞液； 从头合成需要乙酰 -CoA 作为引物； 丙二酸单酰 -CoA 作为活化的“二碳单位”供体； 丙二酸单酰 -CoA 的脱羧反应和 NADPH 作为驱动碳链延伸的动力； 软脂酸通常是反应的终产物； 软脂酸以外的脂肪酸通过修饰、延伸等反应形成。. 脂肪酸分解与合成的比较.

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第二十九章 脂类的合成

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Presentation Transcript

  1. 第二十九章 脂类的合成

  2. 脂肪的合成 • （1）甘油的活化 • （2）脂肪酸的活化 • （3）磷脂酸的形成 • （4）甘油二酯的形成 • （5）脂肪的形成

  3. mobilizing glycerol

  4. 脂肪酸的合成代谢 • 除了植物在质体内，其它生物合成的场所均为细胞液； • 从头合成需要乙酰-CoA作为引物； • 丙二酸单酰-CoA作为活化的“二碳单位”供体； • 丙二酸单酰-CoA的脱羧反应和NADPH作为驱动碳链延伸的动力； • 软脂酸通常是反应的终产物； • 软脂酸以外的脂肪酸通过修饰、延伸等反应形成。

  5. 脂肪酸分解与合成的比较

  6. 挑战：细胞液中的乙酰CoA从何而来？ • 氨基酸降解在细胞液产生乙酰CoA • 脂肪酸氧化在线粒体产生乙酰CoA • 糖酵解产生的丙酮酸进入线粒体基质转变成乙酰CoA • 柠檬酸-丙酮酸穿梭系统提供细胞液中的乙酰CoA和NADPH

  7. 柠檬酸-丙酮酸跨膜穿梭系统

  8. The citrate-malate-pyruvate shuttle

  9. 乙酰-CoA的活化 • 乙酰-CoA的活化是在乙酰-CoA羧化酶的催化下完成的，其反应的机理类似于糖异生途径中丙酮酸的羧化反应。 • 是脂肪酸合成的限速反应。 • 原核细胞的乙酰-CoA羧化酶由三个亚基组成，分别具有生物素载体、生物素羧化酶和转羧基酶的功能；真核细胞的乙酰-CoA羧化酶是一个多功能酶，一条多肽链同时具有三种功能。

  10. Acetyl-CoA carboxylase -biotin transfers carboxyl groups

  11. 乙酰-CoA的羧化反应

  12. Acetyl-CoA Carboxylase ACC forms long, active filamentous polymers from inactive protomers • As a committed step, ACC is carefully regulated • Palmitoyl-CoA (product) favors monomers • Citrate favors the active polymeric form • Phosphorylation modulates citrate activation and palmitoyl-CoA inhibition

  13. 脂酰基载体蛋白（ACP） • ACP在脂肪酸合成中的功能是作为脂酰基的载体，其负责接受脂酰基部分的结构与乙酰-CoA十分相似，由磷酸泛酰巯基乙胺与它的一个Ser残基的羟基以磷酸酯键相连，因此，在功能上，ACP可视为放大的CoA。

  14. CoA和ACP的结构比较

  15. 脂肪酸合酶的结构与功能 • 细菌和植物体内的脂肪酸合酶以多酶复合体形式存在，不同的酶活性由不同的蛋白质承担；而酵母细胞的脂肪酸合酶有6个α亚基和6个β亚基（α6β6）组成，其中α亚基具有ACP、KS和KR的活性，β亚基具有AT、MT、DH、ER和TE的活性；哺乳动物的脂肪酸合酶是一种多功能酶，由两个相同的亚基头尾相连，每一个亚基的大小为250kDa，包含三个结构域，同时具有ACP的功能和7个酶活性。

  16. 不同生物来源的脂肪酸合酶的结构

  17. 哺乳动物脂肪酸合酶的结构模型

  18. 脂肪酸合成的反应历程 • 引发反应 • 活化的“二碳单位”的装载 • 缩合 • 还原 • 脱水 • 再还原 • 循环 • 软脂酸的释放 • 脂肪酸的修饰——碳链的延伸和去饱和

  19. 脂肪酸合酶催化的脂肪酸合成反应

  20. 合成一分子软脂酸的总反应式

  21. Fatty Acid Modification Elongation, beyond the 16-C length of palmitate, occurs in mitochondria. Endoplasmic reticulum enzymes also yield longer fatty acids. Fatty acid elongation within mitochondria occurs via b-oxidation running in reverse, except that NADPH serves as electron donor for the final reduction step. Desaturation: Mammalian cells have limited ability to introduce double bonds in fatty acids. Some unsaturated fatty acids are dietary essentials, e.g., linoleic acid, 18:2 cis D9,12. Mammalian cells cannot create double bonds at certain locations (e.g., D12).

  22. 脂肪酸的延伸反应

  23. 脂肪酸的去饱和反应

  24. Now what…? Elongation Desaturation

  25. 哺乳动物细胞的去饱和能力有限，它不能在大于9号位C原子的位置引入双键，但植物细胞没有此限制。 植物和动物体内的去饱和反应

  26. 脂肪酸代谢的调控 一、脂肪酸分解代谢的调控 脂肪酸分解代谢的受到调节的限速酶是CPT I，丙二酸单酰-CoA能够抑制该酶的活性，而丙二酸单酰-CoA本身是脂肪酸合成的前体，其浓度是由乙酰-CoA羧化酶控制的调控。 二、脂肪酸合成代谢的调控 （1）脂肪酸合成的限速酶为乙酰-CoA羧化酶，哺乳动物的乙酰-CoA羧化酶的调节方式有两种：一种由别构调节引起的单体和多聚体形式的互变，单体无活性的，多聚体由7个～14个单体聚合而成，具有活性。柠檬酸促进单体转变为多聚体。相反，软脂酰-CoA以负反馈的形式促使多聚体向单体的转变。 （2）另外一种方式是“可逆的蛋白质磷酸化”。乙酰-CoA羧化酶具有磷酸化形式和去磷酸化形式，其中磷酸化形式为无活性的形式，去磷酸化为有活性的形式。

  27. 哺乳动物乙酰-CoA羧化酶的活性调节

  28. adding acyl groups phosphatidic acid a phospholipid

  29. more phospholipids or glycerides…

  30. 脂 肪 合 成 的 序 列 反 应

  31. 磷脂代谢 • 磷脂的分解 （1）甘油磷脂的分解 （2）鞘磷脂的分解 （发生在溶酶体）

  32. 不同磷脂酶的性质比较

  33. 鞘磷脂的水解

  34. 磷脂的合成 • （1）骨架分子即甘油或神经鞘氨醇的合成； • （2）脂酰-CoA上的脂酰基转移到骨架分子上，以酯键或酰胺键相连； • （3）亲水的头部基团的加入，以磷酸酯键相连； • （4）在某些情况下，头部基团发生修饰反应或者进行基团交换以形成最后的磷脂分子。 • 糖脂的合成

  35. 甘油磷脂的合成途径I

  36. Eukaryotic cells use both strategies (occurring on sER and inner membrane of mitochondria) Bacteria mainly use this strategy

  37. 磷脂酰肌醇的合成

  38. 甘油磷脂合成途径II

  39. PE和PC的补救合成

  40. 鞘磷脂的合成

  41. 缩醛磷脂的合成

  42. 糖脂的分解

  43. 鞘糖酯的合成

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