第29章脂类的生物合成ppt课件.ppt

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1、第29章脂类的生物合成,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：脂肪组织释放脂肪酸转移到肝组织,（一）贮存脂肪,甘油的去路,甘油的来源,Pi,磷酸酶,2、来自脂肪的水解,1、来自EMP途径,（二）脂肪肝,过度的脂肪动员 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、Met）脂蛋白合成减少,二、脂类的合成,场所：细胞溶胶 原料：丙二酸单酰CoA（源于乙酰CoA）还原力：NADPH,（一）饱和脂肪酸的生物合成（从头合成）,乙酰CoA的来源,脂

2、肪酸氧化,丙酮酸,丙酮酸脱氢酶系,氨基酸代谢,线粒体,线粒体,三羧酸转运体系柠檬酸穿梭系统,1、乙酰CoA的转运,三羧酸转运体系,2、丙二酸单酰CoA的形成,+ADP+Pi,乙酰CoA羧化酶,限速步骤,生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）羧基转移酶（trans carboxylase，CT）生物素羧基载体蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）,大肠杆菌乙酰CoA羧化酶（别构酶）,组 成,生物素羧化酶,羧基转移酶,作用调节（柠檬酸正调节，软脂酰CoA变构抑制）,ATP+HCO3-+BCCP,生物素羧化酶,BCCP-CO2+ADP,B

3、CCP-CO2+,羧基转移酶,HOOC-CH2-CSCOA+BCCP,O,哺乳动物、鸟类的乙酰CoA羧化酶为相同亚单位二聚体,3、脂肪酸合酶复合体（大肠杆菌FAS）,酰基载体蛋白（ACP-SH）乙酰CoA-ACP酰基转移酶丙二酸单酰CoA-ACP酰基转移酶-酮脂酰-ACP合酶-酮脂酰-ACP还原酶-羟脂酰-ACP脱水酶烯脂酰-ACP还原酶,ACP,SH,组成,与脂酰基形成硫酯键,ACP：转移脂酰基,磷酯键相连,乙酰基转移反应,CH3-CSACP,=,O,丙二酸单酰基转移反应,CoA-SH,ACP-SH,ACP脂酰基转移酶,缩合反应,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+CO2,

4、还原反应,+NADPH+H+,-酮脂酰-ACP还原酶,+NADP+,D-羟丁酰-ACP,选择丙二酸单酰CoA的意义？,脱水反应,=,-,C,-,-羟脂酰-ACP脱水酶,+H2O,（2反式丁烯酰-ACP,巴豆酰-ACP）,再还原反应,-,-,=,-,3 2,+NADPH+H+,-烯脂酰-ACP还原酶,CH3-CH2-CH-CSACP,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,启动/进位,哺乳动物不经过乙酰ACP中间体,乙酰CoA：ACP转移酶，AT,反应历程,装载,丙二酸单酰CoA：ACP转移酶，MT,酮酰

5、ACP合酶，KS,缩合,乙酰乙酰ACP,还原,酮酰ACP还原酶，KR,D-羟丁酰ACP,脱水,-羟脂酰-ACP脱水酶，HD,反式丁烯酰ACP,烯脂酰-ACP还原酶，ER,还原,丁酰ACP,酮酰ACP还原酶,软脂酸的生物合成,释放,动物细胞：终产物是软脂酰-ACP,软脂酰-ACP硫酯酶,ACP、软脂酸,一分子软脂酸合成时，8个2C单位中，第1个为乙酰CoA，其它7个为丙二酸单酰CoA,H2O,（棕榈酸前体）,CH3-CS-合酶+,=,O,-酮脂酰-ACP合酶,+合酶-SH+CO2,缩合反应中，-酮脂酰-ACP合酶对链长有专一性，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

6、下饱和脂酰-ACP。,软脂酰-ACP,硫酯酶水解,ACP+软脂酸（棕榈酸）,释放,H2O,总反应式,8CH3-CSCOA,=,O,+7ATP+14NADPH+14H+,CH3(CH2)14COOH,+14NADP+8CoASH+7ADP+7Pi+6H2O,脂肪酸合成与糖代谢的联系：,原料（乙酰辅酶A）羧化反应中消耗的ATP,由EMP途径提供,部分由磷酸戊糖途径提供,部分由EMP中NADH间接转化,还原力NADPH,柠檬酸,草酰乙酸,丙酮酸,H2OATPCO2,乙酰辅酶A,丙酮酸羧化酶,线粒体内膜,线粒体基质,胞液,三羧酸载体,柠檬酸,草酰乙酸,乙酰CoA,ATP,CoASH,ADP+Pi,柠檬

7、酸裂解酶,苹果酸,丙酮酸,NADH+H+,NAD+,NADP+,NADPH+H+（8个）,CO2,丙酮酸氧化 脂肪酸氧化 氨基酸代谢,苹果酸,脂肪酸合成,苹果酸酶,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+CO2+NADPH+H+,奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙酰CoA为起始物，逐步加入丙二酸单酰ACP,4、不同生物的脂肪酸合酶,5、饱和脂肪酸从头合成与-氧化的比较,区别要点 从头合成-氧化,细胞内发生场所 胞液 线粒体酰基载体 ACP-SH CoA-SH电子供体或受体 NADP FAD、NAD转运体系 三羧酸系统 肉碱转运二碳单位参与/断裂形

8、式 丙二酸单酰ACP 乙酰COA对HCO3-和柠檬酸的需求 需要 不需要-羟酰基中间物立体构型 D型 L型所需酶 7种 4种能量 消耗7ATP及14NADPH+H+产生ATP,6、脂肪酸碳链的延长与去饱和,（1）碳链的延长 线粒体延长系统 内质网延长系统,线粒体内-氧化的逆转NADPH为氢供体二碳片段供体乙酰COA烯脂酰CoA还原酶代替脂酰CoA脱氢酶,NADPH为氢供体丙二酸单酰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）,光面内质网膜上的延长,脂肪酸碳链延长的不同方式,（2）不饱和脂肪酸的合成,A、单不饱和脂肪酸的合成

9、,单烯不饱和脂肪酸大多为顺式双键多在C9-C10之间（棕榈酸和油酸）,需氧途径(真核生物),NADH+H+,NAD+,FAD,FADH2,NADH Cytb5还原酶,2Fe2+,2Fe3+,Cytb5,2Fe3+,2Fe2+,去饱和酶,不饱和脂酰CoA,饱和脂酰CoA,2H+O2,2H2O,位于光面内质网,去饱和酶,厌氧途径 存在于厌氧微生物中，只能生成单不饱和脂肪酸,B、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。,脱饱和酶作用第一个双键：C9C10第二个双键：植物：第一个双键至甲基端动物：第一个双键至羧基端哺乳动物缺乏

10、在C9位以外引入双键的酶，亚油酸（18：2）、亚麻酸（18：3）和花生四烯酸（20：4）只能由外界摄入而得，称为必需脂肪酸。,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,柠檬酸胰岛素,乙酰CoA羧化酶脂肪酸合成的关键酶,激活,哺乳类和鸟类：乙酰CoA羧化酶 聚合解聚酶胰岛素通过使其去磷酸化而聚合，有活性胰高血糖素、肾上腺素则使其磷酸化而解聚，失活,软脂酰CoA肾上腺素胰高血糖素,抑制,糖尿病人,7、脂肪酸合成的调节,脂肪酸合成的调节,乙酰-CoA,丙二酸单酰-CoA,

11、软脂酸-CoA,丙酮酸,柠檬酸,胰高血糖素、肾上腺素,柠檬酸裂解酶,丙酮酸脱氢酶复合体,乙酰-CoA羧化酶,别构调控,共价修饰,乙酰-CoA羧化酶活性的磷酸化调节,Pi,乙酰-CoA羧化酶单体,乙酰-CoA羧化酶 多聚体,（无活性）,（有活性）,蛋白质磷酸酶,cAMP依赖蛋白质激酶,ATP,ADP,P,脂肪酸分解代谢的调控,在细胞内，脂肪酸分解代谢的调控主要是由线粒体控制脂肪酸进入线粒体内。,肉毒碱酰基转移酶I,丙二酰CoA,激素对脂代谢的调节,大鼠给无脂肪食物，会使脂肪酸合酶的活性增加。禁食后，脂肪酸合酶和乙酰CoA羧化酶的活性都降低。（？）,1、甘油三脂,（二）其它脂类的生物合成,(1)原

12、料:3-甘油和脂酰-CoA,P,3-甘油,3-磷酸脱氢酶,NAD+,NADH+H+,甘油激酶,3-p 甘油,EMP,脂肪降解,P,脂酰-CoA,RCH2CH2CH2COOH,脂酰-CoA合成酶,CoASH+ATP,AMP+PPi,RCH2CH2CH2COSCoA,（2）合成过程,=,CH2O-C-R1,HO-CH,CH2O-P,-,-,O,=,=,O,=,O,R2-CSCOA,O,=,COA-SH,（溶血磷脂酸）,（磷脂酸）,合成磷脂酸,二酰甘油的生成,-,磷脂酸,磷脂酸磷酸酶,三酰甘油的生成,二酰甘油,=,O,O,=,-,三脂酰甘油,甘油磷脂,2、磷脂类,（1）甘油磷脂在大肠杆菌中的合成,二

13、磷脂酰甘油,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油,以磷脂酸作前体 以CDP衍生物形式作活化磷脂酸,磷脂酸胞苷转移酶,磷脂酰丝氨酸，PS,磷脂酰甘油磷酸,合酶,合酶,磷脂酰乙醇胺,磷脂酰甘油,二磷脂酰甘油,两条途径 磷脂酰胆碱 磷脂酰乙醇胺 磷脂酰肌醇,（2）甘油磷脂在真核生物中的合成,活化甘油,活化极性头,途径一：,磷脂酸骨架亦可来自磷酸二羟丙酮,肌醇,途径二：,胆碱激酶,胞苷转移酶,位于细胞质,限速酶胞质中无活性进入内质网激活,磷脂酰乙醇胺的合成途径类似,S-腺苷甲硫氨酸提供甲基,酵母、肝脏、细菌中的支路,3、鞘磷脂和鞘糖脂的合成,（1）鞘磷脂的合成,软脂酰CoA,3酮鞘氨醇,3酮鞘氨醇合酶,二氢鞘氨醇

14、,3酮鞘氨醇还原酶,N-脂酰-二氢鞘氨醇,二氢神经酰胺还原酶（FAD）,神经酰胺,磷酸胆碱转移酶,鞘磷脂,葡糖神经酰胺葡糖脑苷脂,（2）鞘糖脂的合成 始于神经酰胺,神经酰胺,葡糖-神经酰胺（葡糖脑苷脂）,半乳糖-神经酰胺（半乳糖脑苷脂）,鞘糖脂的合成,4、胆固醇的合成,（1）Step1：甲羟戊酸的形成,HMG-CoA还原酶,HMG-CoA还原酶的调控位于光面内质网表达水平：胆固醇 酶表达量降解速度：胆固醇 酶降解速度共价修饰调节：磷酸化失活 去磷酸化激活（蛋白磷酸酶）,（2）Step2：自甲羟戊酸到异戊酰焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸,甲羟戊酸激酶,磷酸甲羟戊酸激酶,5焦磷酸甲羟戊酸,异戊酰焦磷酸,

15、5焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶,二甲烯丙基焦磷酸,二甲烯丙基焦磷酸,（3）Step3：三十碳鲨烯合成 6个异戊二烯焦磷酸衍生物参与,10C,二甲烯丙基焦磷酸,异戊酰焦磷酸,法尼焦磷酸，15C,法尼焦磷酸，15C,形成鲨烯，30C,异戊酰焦磷酸,（4）鲨烯环合形成羊毛固醇,鲨烯单加氧酶,鲨烯环氧化物,鲨烯环化酶,羊毛固醇,（5）Step5：生成胆固醇,胆固醇的生物合成原料：乙酰COA步骤 甲羟基戊酸的的生成 异戊烯醇焦磷酸酯的生成 鲨烯的生成 羊毛固醇的生成 胆固醇的生成,(2C),(6C),(5C),(30C),(27C),胆固醇的生物合成关键酶是HMG-CoA还原酶 A 当胆固醇少时，mRNA 表达

16、 B 当胆固醇少时，降解慢 C 磷酸化后失活,1脂肪酸从头合成的酰基载体是：AACP BCoA C生物素 DTPP2下列关于脂肪酸碳链延长系统的叙述哪些是正确的（多选）？A动物的内质网酶系统催化的脂肪酸链延长，除以CoA为酰基载体外，与从头合成相同；B动物的线粒体酶系统可以通过氧化的逆反应把软脂酸延长为硬脂酸；C植物的型脂肪酸碳链延长系统分布于叶绿体间质和胞液中，催化软脂酸ACP延长为硬脂酸ACP，以丙二酸单酰ACP为C2供体，NADPH为还原剂；D植物的型延长系统结合于内质网，可把C18和C18以上的脂肪酸进一步延长。3下列哪些是人类膳食的必需脂肪酸（多选）？A油酸 B亚油酸 C亚麻酸 D花

17、生四烯酸,4下述关于从乙酰CoA合成软脂酸的说法，哪些是正确的（多选）？A所有的氧化还原反应都以NADPH做辅助因子；B在合成途径中涉及许多物质，其中辅酶A是唯一含有泛酰巯基乙胺的物质；C丙二酰单酰CoA是一种“被活化的“中间物；D反应在线粒体内进行。5下列哪些是关于脂类的真实叙述（多选）？A它们是细胞内能源物质；B它们很难溶于水 C是细胞膜的结构成分；D它们仅由碳、氢、氧三种元素组成。6脂肪酸从头合成的限速酶是：A乙酰CoA羧化酶 B缩合酶 C-酮脂酰-ACP还原酶D，-烯脂酰-ACP还原酶,7下列关于不饱和脂肪酸生物合成的叙述哪些是正确的（多选）？A细菌一般通过厌氧途径合成单烯脂肪酸；B真

18、核生物都通过氧化脱氢途径合成单烯脂肪酸，该途径由去饱和酶催化，以NADPH为电子供体，O2的参与；C植物体内还存在12-、15-去饱和酶，可催化油酰基进一步去饱和，生成亚油酸和亚麻酸。D植物体内有6-去饱和酶、转移地催化油酰基9 与羧基间进一步去饱和。8下述酶中哪个是多酶复合体？AACP-转酰基酶 B丙二酰单酰CoA-ACP-转酰基酶 C-酮脂酰-ACP还原酶 D-羟脂酰-ACP脱水酶 E脂肪酸合成酶9由3-磷酸甘油和酰基CoA合成甘油三酯过程中，生成的第一个中间产物是下列那种？A2-甘油单酯 B1，2-甘油二酯 C溶血磷脂酸 D磷脂酸 E酰基肉毒碱,4.属于酮体的化合物A.-羟丁酸 B.草酰

19、乙酸 C.苹果酸 D.丙酮酸E.异柠檬酸10.在胞液中合成脂肪酸的限速酶是A.-酮脂酰合成酶 B.脂酰转移酶C.水化酶 D.乙酰CoA羧化酶E.软脂酸脱酰酶11.下列哪一种化合物不参加合成脂肪酸的反应A.CH3COCOOH B.HOOCCH2COSCOAC.NADPH+H+D.CO2,（）1脂肪酸从头合成中，将糖代谢生成的乙酰CoA从线粒体内转移到胞液中的化合物是苹果酸。（）2脂肪酸的从头合成需要柠檬酸裂解提供乙酰CoA.。（）3在真核细胞内，饱和脂肪酸在O2的参与下和专一的去饱和酶系统催化下进一步生成各种长链脂肪酸。（）4脂肪酸的生物合成包括二个方面：饱和脂肪酸的从头合成及不饱和脂肪酸的合成。（）5甘油在甘油激酶的催化下，生成-磷酸甘油，反应消耗ATP，为可逆反应。,酮体一家兄弟三，丙酮还有乙乙酸，再加-羟丁酸，生成部位是在肝，肝脏生酮肝不用，体小易溶往外送，容易摄入组织中，氧化分解把能供。,记忆方法,