生化CH脂质的生物合成省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二十九章第二十九章脂類生物合成暫缺Eicosanoids,Bile Acids,Steroid Hormones,第1页甘油三酯 甘油二酯 甘油單酯一、甘油代謝一、甘油代謝HSL脂肪酸脂肪酶脂肪酸脂肪酶脂肪酸甘油貯存脂肪動員貯存脂肪動員第2页甘油去路甘油去路第3页甘油來源甘油來源CH2OH C=OCH2O-P-3磷酸甘油脫氫酶磷酸甘油脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2O-P-Pi磷酸酶CH2OH HO-CHCH2OH-2 2、來自脂肪水解、來自脂肪水解1 1、來自來自EMPEMP途徑途徑第4页（一）飽和脂肪酸生物合成（從頭合成）（一）飽和脂肪酸生物合成（從頭合成）場所：細胞溶膠場所：細胞溶膠 原料：丙二酸單醯原料：丙二酸單醯CoACoA（源於乙醯源於乙醯CoACoA）還原力：還原力：NADPHNADPH二、脂類合成二、脂類合成第5页乙醯乙醯CoACoA來源來源脂肪酸脂肪酸氧化氧化丙酮酸丙酮酸丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系氨基酸代謝氨基酸代謝線粒體線粒體線粒體線粒體三羧酸轉運體系三羧酸轉運體系檸檬酸穿梭系統檸檬酸穿梭系統1 1、乙醯、乙醯CoACoA轉運轉運第6页第7页2 2、丙二酸單醯、丙二酸單醯CoACoA形成形成CH3-CSCOA+HCO3-+ATP=OHOOC-CH2-CSCOAO=+ADP+Pi乙醯乙醯CoACoA羧化酶羧化酶第8页生物素羧化酶（生物素羧化酶（biotin carboxylase，BC）羧基轉移酶（羧基轉移酶（transcarboxylase，CT ）生物素羧基生物素羧基載體蛋白載體蛋白（biotin carboxyl carrier protein，BCCP）大腸桿菌乙醯大腸桿菌乙醯CoACoA羧化酶（別構酶）羧化酶（別構酶）組組 成成第9页第10页羧基轉移酶羧基轉移酶羧基轉移酶羧基轉移酶生物素羧化酶第11页作用調節作用調節（檸檬酸檸檬酸檸檬酸檸檬酸正調節，正調節，正調節，正調節，軟脂醯軟脂醯軟脂醯軟脂醯CoACoACoACoA變構抑制）變構抑制）變構抑制）變構抑制）ATP+HCO3-+BCCP生物素羧化酶生物素羧化酶BCCP-CO2+ADPBCCP-CO2+CH3-CSCOA=O羧基轉移酶羧基轉移酶HOOC-CH2-CSCOA+BCCPOCO2CO2哺乳動物、鳥類乙醯哺乳動物、鳥類乙醯CoACoA羧化酶為相同亞單位二聚體羧化酶為相同亞單位二聚體第12页組成組成v醯基載體蛋白醯基載體蛋白（ACP-SHACP-SH）乙醯乙醯CoA-ACPCoA-ACP醯基轉移酶醯基轉移酶丙二酸單醯丙二酸單醯CoA-ACPCoA-ACP醯基轉移酶醯基轉移酶-酮脂醯酮脂醯-ACP-ACP合酶合酶-酮脂醯酮脂醯-ACP-ACP還原酶還原酶-羥脂醯羥脂醯-ACP-ACP脫水酶脫水酶烯脂醯烯脂醯-ACP-ACP還原酶還原酶3 3、脂肪酸合酶複合體（大腸桿菌、脂肪酸合酶複合體（大腸桿菌FASFAS）ACPSH磷酸泛醯巰基乙胺磷酸泛醯巰基乙胺第13页與脂醯基形成硫酯鍵與脂醯基形成硫酯鍵ACPACP：轉移脂醯基：轉移脂醯基磷酯鍵相連磷酯鍵相連第14页啟動啟動/進位進位哺乳動物不經過哺乳動物不經過乙醯乙醯ACPACP中間體中間體乙醯乙醯CoA：ACP轉移酶，轉移酶，AT反應歷程反應歷程第15页裝載裝載裝載裝載丙二酸單醯丙二酸單醯CoA：ACP轉移酶，轉移酶，MT第16页 酮醯酮醯ACP合酶，合酶，KS縮合縮合乙醯乙醯ACP第17页還原還原酮醯酮醯ACP還原酶，還原酶，KRD-羥丁醯ACP第18页脫水脫水-羥脂醯羥脂醯-ACP-ACP脫水酶，脫水酶，HDHD反式丁烯醯ACP第19页烯脂醯烯脂醯-ACP-ACP還原酶，還原酶，ERER還原還原還原還原丁醯ACP第20页AT第21页第22页第23页軟脂酸生物合成軟脂酸生物合成第24页釋放釋放釋放釋放動物細胞：終產物是軟脂醯軟脂醯-ACP-ACP軟脂醯軟脂醯-ACP硫酯酶硫酯酶ACP、軟脂酸v一分子軟脂酸合成時，一分子軟脂酸合成時，8 8個個2C2C單位中，單位中，第第1 1個為乙醯個為乙醯CoACoACoACoA，其它，其它，其它，其它7 7 7 7個為丙二酸單醯個為丙二酸單醯個為丙二酸單醯個為丙二酸單醯CoACoACoACoAH2O（棕櫚酸前體）第25页CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂醯-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2縮合反應中，縮合反應中，-酮脂醯酮脂醯-ACP-ACP合酶合酶對鏈長有專一性，對鏈長有專一性，僅對僅對14C14C及以下脂醯及以下脂醯-ACP-ACP有催化活性有催化活性，故從頭合成只，故從頭合成只能合成能合成16C16C及以下飽和脂醯及以下飽和脂醯-ACP-ACP。軟脂醯軟脂醯-ACP硫酯酶水解ACP+軟脂酸（棕櫚酸）軟脂酸（棕櫚酸）釋放釋放H2O第26页 乙醯基轉移反應乙醯基轉移反應CH3-CSCOA=OCH3-CSACP=O 丙二酸單醯基轉移反應丙二酸單醯基轉移反應CoA-SHACP-SHACP脂醯基轉移酶HOOC-CH2-CSCOA+ACP-SH HOOC-CH2-CSACPO=丙二酸單醯轉移酶HOOC-CH2-CSCOAO=+COA-SH第27页縮合反應縮合反應CH3-CS-合酶+=O HOOC-CH2-CSACPO=-酮脂醯-ACP合酶 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+合酶-SH+CO2還原反應還原反應 CH3-C-CH2-CSACPO=O=+NADPH+H+-酮脂醯-ACP還原酶 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=+NADP+D-羥丁醯-ACP選擇丙二酸單醯丙二酸單醯CoA意義？意義？第28页脫水反應脫水反應 CH3-CH-CH2-CSACPO-OH=-C-C=CO-CH3-H HSACP-羥脂醯-ACP脫水酶+H2O（2反式丁烯醯-ACP,巴豆醯-ACP）再還原反應再還原反應-C=CO-CH3 H HSACPC-=-3 2+NADPH+H+-烯脂醯-ACP還原酶 CH3-CH2-CH-CSACPO=+NADP+（丁醯-ACP）丁醯丁醯-ACP-ACP與丙二酸單醯-ACP重複縮合、還原、脫水、再還原過程，直至生成軟脂醯-ACP第29页總反應式總反應式8CH3-CSCOA=O+7ATP+14NADPH+14H+CH3(CH2)14COOH+14NADP+8CoASH+7ADP+7Pi+6H2O脂肪酸合成與糖代謝聯繫：脂肪酸合成與糖代謝聯繫：原料（原料（乙醯輔酶乙醯輔酶A A ）羧化反應中消耗羧化反應中消耗ATPATP由由EMPEMP途徑提供途徑提供部分由磷酸戊糖途徑提供部分由磷酸戊糖途徑提供部分由部分由EMPEMP中中NADHNADH間接轉化間接轉化還原力還原力NADPHNADPH第30页檸檬酸草醯乙酸丙酮酸H2OATPCO2乙醯輔酶乙醯輔酶A A丙酮酸羧化酶線粒體內膜線粒體基質線粒體基質胞液胞液三羧酸載體三羧酸載體檸檬酸草醯乙酸乙醯乙醯CoAATP,CoASHADP+Pi檸檬酸裂解酶蘋果酸丙酮酸NADH+H+NAD+NADP+NADPH+H+（8個）個）CO2丙酮酸氧化丙酮酸氧化 脂肪酸脂肪酸 氧化氧化 氨基酸代謝氨基酸代謝蘋果酸脂肪酸合成脂肪酸合成蘋果酸酶蘋果酸酶第31页NADH+H+草醯乙酸蘋果酸脫氫酶蘋果酸+NAD+蘋果酸+NADP+蘋果酸酶丙酮酸+CO2+NADPH+H+奇數碳原子飽和脂肪酸合成以丙二酸單醯奇數碳原子飽和脂肪酸合成以丙二酸單醯ACP為起為起始物，逐步加入丙二酸單醯始物，逐步加入丙二酸單醯ACP第32页4 4、不一样生物脂肪酸合成酶、不一样生物脂肪酸合成酶第33页5 5、飽和脂肪酸從頭合成與、飽和脂肪酸從頭合成與-氧化比較氧化比較區別要點區別要點 從頭合成從頭合成-氧化氧化細胞內發生場所細胞內發生場所 胞液胞液 線粒線粒 體體醯基載體醯基載體ACP-SH CoA-SH電子供體或受體電子供體或受體NADPFADNADPFAD、NADNAD轉運體系轉運體系 三羧酸系統三羧酸系統 肉堿轉運肉堿轉運二碳單位參與二碳單位參與/斷裂形式斷裂形式 丙二酸單丙二酸單醯醯ACPACP乙醯乙醯COACOA對對HCOHCO3 3-和檸檬酸需求和檸檬酸需求 需要需要 不需要不需要-羥醯基中間物立體構型羥醯基中間物立體構型 D D型型L L型型能量能量 耗能及耗能及NADPHNADPH產生產生ATPATP第34页（二）脂肪酸碳鏈延長與去飽和（二）脂肪酸碳鏈延長與去飽和1 1、碳鏈延長、碳鏈延長 線粒體延長系統線粒體延長系統 內質網延長系統內質網延長系統 在動物體內，在動物體內，在動物體內，在動物體內，軟脂酸軟脂酸軟脂酸軟脂酸是合成是合成是合成是合成16C16C16C16C以上更長碳鏈脂肪酸以上更長碳鏈脂肪酸以上更長碳鏈脂肪酸以上更長碳鏈脂肪酸前體，需活化前體，需活化前體，需活化前體，需活化成成成成脂醯脂醯脂醯脂醯CoACoACoACoA 軟脂酸軟脂酸軟脂酸軟脂酸+CoASH+ATP+CoASH+ATP+CoASH+ATP+CoASH+ATP軟脂醯軟脂醯軟脂醯軟脂醯-SCoA+AMP+PPi-SCoA+AMP+PPi-SCoA+AMP+PPi-SCoA+AMP+PPi第35页 線粒體內線粒體內-氧化逆轉氧化逆轉NADPHNADPH為氫供體為氫供體二碳片段供體二碳片段供體乙醯乙醯COACOA烯脂醯CoA還原酶代替脂醯CoA脫氫酶第36页光面內質網膜上延長光面內質網膜上延長NADPHNADPH為氫供體為氫供體丙二酸單醯丙二酸單醯CoACoA為碳供體為碳供體CoACoA代替代替ACPACP為脂醯基載體為脂醯基載體從羧基末端延長，中間過程與脂肪合成酶體系相同從羧基末端延長，中間過程與脂肪合成酶體系相同（縮合、脫水、還原、再還原）（縮合、脫水、還原、再還原）第37页2 2、不飽和脂肪酸合成、不飽和脂肪酸合成（1 1）單不飽和脂肪酸合成）單不飽和脂肪酸合成 單烯不飽和脂肪酸單烯不飽和脂肪酸v大多為大多為順式順式v雙鍵多在雙鍵多在C9-C10C9-C10之間（棕櫚酸和油酸）之間（棕櫚酸和油酸）第38页v 需氧途徑需氧途徑(真核生物真核生物)動物體內（肝或脂肪組織）動物體內（肝或脂肪組織）NADH+H+NAD+FADFADH2NADHCytb5還原酶2Fe2+2Fe3+Cytb52Fe3+2Fe2+去飽和酶不飽和脂醯CoA 飽和脂醯CoA2H+O22H2O位於光面內質網位於光面內質網第39页混合功效氧化酶混合功效氧化酶脂醯CoA去飽和酶第40页 （2 2）多烯不飽和脂肪酸合成）多烯不飽和脂肪酸合成厭氧細菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸厭氧細菌中基本不存在多烯不飽和脂肪酸高等動植物體內含量豐富，是由單烯脂肪高等動植物體內含量豐富，是由單烯脂肪酸繼續去飽和而產生。酸繼續去飽和而產生。第41页軟脂酸棕櫚酸硬脂酸油酸亞油酸亞麻酸花生四烯酸僅在植物中發生第42页必需脂肪酸必需脂肪酸（essential fatty acid，EFA）哺乳動物缺乏在哺乳動物缺乏在C9C9位以外引入雙鍵酶，位以外引入雙鍵酶，亞油酸（亞油酸（1818：2 2）、亞麻酸（）、亞麻酸（1818：3 3）和）和花生四烯酸（花生四烯酸（2020：4 4）只能由外界攝入而得，）只能由外界攝入而得，稱為稱為。第43页植物中去飽和酶作用於磷脂中FA第44页 原料原料:3-3-甘油和脂醯甘油和脂醯-CoA-CoAv 3-3-甘油甘油（三）脂醯甘油生物合成（三）脂醯甘油生物合成P PCH2OH C=OCH2O-P-CH2OH HO-CHCH2O-P-CH2OH C=OCH2O-P-3-磷酸脫氫酶NAD+NADH+H+CH2OH HO-CHCH2OH-ATPADP甘油激酶 3-p 甘油EMP脂肪降解脂肪降解P P第45页v 脂醯脂醯-CoACoARCH2CH2CH2COOH脂醯-CoA合成酶CoASH+ATPCoASH+ATPAMP+PPiAMP+PPiRCH2CH2CH2COSCoA（二）合成過程（二）合成過程CH2OH HO-CHCH2O-P-=CoA-SH R1-CSCOAO磷酸甘油脂醯轉移酶CH2O-C-R1HO-CHCH2O-P-O=CH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-=O=OCH2O-C-R1 R2-C-OCHCH2O-P-R2-CSCOAO=COA-SH（溶血磷脂酸）（磷脂酸磷脂酸）合成磷脂酸合成磷脂酸第46页二醯甘油生成二醯甘油生成-磷脂酸磷脂酸磷酸酶Pi H2O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2OH-O=O=三醯甘油生成三醯甘油生成二醯甘油COA-SH R3-CSCOA二醯甘油脂醯轉移酶=O CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-C-R3-O=O=O=-第47页第48页原料之一：原料之一：3-P-3-P-甘油甘油第49页原料之二：脂醯原料之二：脂醯CoACoA磷脂酸磷脂酸第50页三脂醯甘油三脂醯甘油甘油磷脂甘油磷脂第51页甘油磷脂生物合成甘油磷脂生物合成（四）磷脂類合成（四）磷脂類合成第52页第53页1 1、甘油磷脂在大腸桿菌中合成、甘油磷脂在大腸桿菌中合成二磷脂醯甘油二磷脂醯甘油磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺磷脂醯甘油磷脂醯甘油以磷脂酸作以磷脂酸作 前體前體以以CDPCDP衍生物形式作活化載體衍生物形式作活化載體第54页合酶合酶磷脂酸胞苷轉移酶磷脂酸胞苷轉移酶磷脂醯絲氨酸，PS磷脂醯甘油磷酸合酶合酶第55页磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺磷脂醯甘油磷脂醯甘油第56页二磷脂醯甘油二磷脂醯甘油第57页2 2、甘油磷脂在真核生物中合成、甘油磷脂在真核生物中合成 兩條途徑兩條途徑 磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼 磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺第58页 途徑一：途徑一：磷脂酸骨架亦可來自磷酸二羥丙酮第59页途徑二：途徑二：膽鹼激酶膽鹼激酶胞苷轉移酶胞苷轉移酶位於細胞質限速酶胞質中無活性進入內質網啟動磷脂醯乙醇胺合成途徑類似磷脂醯乙醇胺合成途徑類似第60页S-腺苷甲硫氨酸提供甲基酵母、肝臟、細菌中支路酵母、肝臟、細菌中支路第61页第62页（五）鞘磷脂和鞘糖脂合成（五）鞘磷脂和鞘糖脂合成1 1、鞘磷脂合成、鞘磷脂合成軟脂醯CoA3酮鞘氨醇3酮鞘氨醇合酶酮鞘氨醇合酶第63页二氫鞘氨醇3酮鞘氨醇還原酶酮鞘氨醇還原酶第64页N-脂醯-二氫鞘氨醇第65页二氫神經醯胺還原酶（二氫神經醯胺還原酶（FAD）神經醯胺磷酸膽鹼轉移酶磷酸膽鹼轉移酶鞘磷脂葡糖神經醯胺葡糖腦苷脂2 2、鞘糖脂合成、鞘糖脂合成 始於神經醯胺始於神經醯胺第66页（六）膽固醇合成（六）膽固醇合成第67页1、Step1：甲羥戊酸形成甲羥戊酸形成HMG-CoA還原酶還原酶第68页HMG-CoAHMG-CoA還原酶還原酶調控調控位於光面內質網位於光面內質網表達水準表達水準：膽固醇：膽固醇 酶表達量酶表達量降解速度降解速度：膽固醇：膽固醇 酶降解速度酶降解速度共價修飾調節共價修飾調節：磷酸化失活磷酸化失活 去磷酸化啟動（蛋白磷酸酶）去磷酸化啟動（蛋白磷酸酶）第69页2、Step2：自甲羥戊酸到自甲羥戊酸到異戊醯焦磷酸和異戊醯焦磷酸和二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸甲羥戊酸激酶甲羥戊酸激酶磷酸甲羥戊酸激酶磷酸甲羥戊酸激酶5焦磷酸甲羥戊酸焦磷酸甲羥戊酸第70页異戊醯焦磷酸異戊醯焦磷酸5 5焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶二甲烯丙基焦磷酸二甲烯丙基焦磷酸第71页3、Step3：三十碳鯊烯合成三十碳鯊烯合成 6 6個異戊二烯焦磷酸衍生物個異戊二烯焦磷酸衍生物參與參與10C10C第72页法尼焦磷酸，15C法尼焦磷酸，15C形成鯊烯，形成鯊烯，30C第73页4 4、鯊烯環合形成羊毛固醇、鯊烯環合形成羊毛固醇鯊烯單加氧酶鯊烯單加氧酶鯊烯環氧化物第74页鯊烯環化酶鯊烯環化酶羊毛固醇5、Step5：生成膽固醇生成膽固醇第75页v膽固醇生物合成原料：乙醯原料：乙醯COACOA步驟步驟 甲羥基戊酸生成 異戊烯醇焦磷酸酯生成 鯊烯生成鯊烯生成 羊毛固醇生成羊毛固醇生成 膽固醇生成第76页一 、甘油磷脂降解與生物合成 甘油磷脂降解甘油磷脂降解 CH2O-C-R1R2-C-O-CH CH2O-P-OCH2CH2N+(CH3)3-O=O=-=O-O-卵磷脂(磷脂醯膽鹼)磷脂酶A1、A2、C、DA12-脂醯甘油磷酸膽鹼+脂肪酸A21-脂醯甘油磷酸膽鹼+脂肪酸C二醯甘油+磷酸膽鹼D磷脂酸+膽鹼脂醯甘油磷酸膽鹼+脂肪酸A1：動物體中；A2：蛇、蠍、蜂毒和動物胰臟中蛇、蠍、蜂毒和動物胰臟中C：蛇、微生物分泌毒素、動物腦蛇、微生物分泌毒素、動物腦D：高等植物中：高等植物中第77页卵磷脂卵磷脂卵磷脂卵磷脂（磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼PC)PC)PC)PC)可由腦磷脂氨基甲基化而來可由腦磷脂氨基甲基化而來磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺磷脂醯乙醇胺+3 S-腺苷腺苷-甲硫氨酸甲硫氨酸3 S-腺苷-同型半胱氨酸卵磷脂卵磷脂卵磷脂卵磷脂(PC)(PC)從頭合成途徑：從頭合成途徑：節約利用途徑節約利用途徑（動物）（動物）膽堿膽堿+ATP+ATP磷酸膽鹼磷酸膽鹼+ADP+ADP磷酸膽堿磷酸膽堿+CTPCDP-+CTPCDP-膽鹼膽鹼+Ppi+PpiCDP-CDP-膽鹼膽鹼+甘油二酯甘油二酯 磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼磷脂醯膽鹼+CMP+CMP膽鹼激酶轉移酶磷脂醯膽鹼轉移酶磷脂醯膽鹼轉移酶食物食物卵磷脂卵磷脂降解降解第78页二 糖脂降解與生物合成 糖脂降解糖脂降解糖脂脂酶和糖苷酶脂酶和糖苷酶脂肪酸+單糖及衍生物+甘油+鞘氨醇等軟脂醯軟脂醯CoA+L-CoA+L-絲氨酸絲氨酸第79页轉化為膽酸及其衍生物轉化為類固醇激素轉化為轉化為V VD Dv 膽固醇轉化7-7-脫氫膽固醇脫氫膽固醇麥角固醇麥角固醇紫外線VD3紫外線VD2第80页