第29章 脂类的生物合成
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生物化学第章脂类的生物合成生物合成是生物化学的核心之一,它描述了生物体如何从食物或其他物质中提取能量并用于生命活动。
脂类的合成是生物合成中一个非常重要的过程,脂类不仅在能量存储和利用上起着关键作用,还是生物膜的主要成分之一。
本文将从脂类的结构和功能入手,讨论脂类的生物合成路径及其调节机制。
脂类的结构和功能脂类分为简单脂类、复合脂类和衍生脂类三种,它们的基本结构单元是甘油三酯、磷脂和鞘脂等。
甘油三酯是由甘油和三分子脂肪酸酸酯化而成的紫色液体,它在机体内可以被储存为能量主要来源。
磷脂和鞘脂则由甘油、脂肪酸以及磷酸或胆碱等电离性的物质组成,它们则在细胞膜和神经细胞髓鞘中发挥着重要作用。
脂类的功能非常多样,它们不仅可以储存能量和形成细胞膜,还可以调节细胞信号传递、参与免疫反应和维持正常的生理功能。
脂类的代谢失调和合成异常会导致许多疾病的发生,如高脂血症、心血管疾病、代谢疾病和某些神经系统疾病等。
脂类的生物合成路径脂类的生物合成可以分为两个过程,即酯化过程和磷脂酰化过程。
酯化过程指的是甘油和脂肪酸通过合成酯基键形成甘油三酯,磷脂酰化过程则指的是磷酸和甘油三酯通过合成酯基键形成磷脂或鞘脂。
酯化过程在酯化过程中,脂肪酸被逐渐连接到甘油分子上,形成甘油三酯。
这一过程需要三个不同的酰化反应,包括初级酯化反应、次级酯化反应和三级酯化反应。
在初级酯化反应中,一个脂肪酸被连接到甘油的位点1和2处,形成1-和2-脂肪酸甘油分子;在次级酯化反应中,另一个脂肪酸连接到位点3和1或2的其中一个上,形成二酰甘油分子;在三级酯化反应中,第三个脂肪酸连接到最后一个可用位点上,形成甘油三酯分子。
磷脂酰化过程磷脂酰化过程指的是将磷酸和甘油三酯反应,形成磷脂或鞘脂。
在磷脂合成的过程中,鞘磷酯的合成相对比较简单,它由磷酸、胆碱、脂肪酸和甘油三酯组成。
在鞘磷酯分子的合成过程中,胆碱的存在可以极大地促进反应速度。
相比之下,磷脂的生物合成过程稍微复杂些,它需要通过多个酰化和甲基化反应来完成。
第29章脂类的生物合成29.1 本章主要内容1)脂肪酸的生物合成2)其他脂类的合成29.2 教学目的和要求:通过本章学习,使学生掌握脂肪酸的从头合成途径和甘油三酯的合成,了解重要脂类物质的合成。
29.3 重点难点1.脂肪酸的从头合成2.甘油三酯的合成29.4 教学方法与手段讲授与交流互动相结合,采用多媒体教学。
29.5 授课内容所有的生物都可用糖合成脂肪酸,有两种合成方式。
A. 从头合成(乙酰CoA)——在胞液中(16碳以下)B. 延长途径——在线粒体或微粒体中高等动物的脂类合成在肝脏、脂肪细胞、乳腺中占优势。
一、饱和脂肪酸的从头合成1.合成部位:细胞质中2.合成的原料:乙酰CoA(主要来自Glc酵解);NADPH (磷酸戊糖途径);ATP;HCO3—二、乙酰CoA的转运细胞内的乙酰CoA几乎全部在线粒体中产生,而合成脂肪酸的酶系在胞质中,乙酰CoA必须转运出来。
转运方式:柠檬酸-丙酮酸循环。
三、丙二酸单酰CoA 的生成(限速步骤)脂肪合成时,乙酰CoA 是脂肪酸的起始物质(引物),其余链的延长都以丙二酸单酰CoA 的形式参与合成。
所用的碳来自HCO 3—(比CO 2活泼),形成的羧基是丙二酸单酰CoA 的远端羧基乙酰CoA 羧化酶:(辅酶是生物素)为别构酶,是脂肪酸合成的限速酶,柠檬酸可激活此酶,脂肪酸可抑制此酶。
1.脂酰基载体蛋白(ACP )脂肪酸合成酶系有7种蛋白质,其中6种是酶,1种是脂酰基载体蛋白(ACP ),它们组成了脂肪酸合成酶复合体脂肪酸合成过程中的中间产物,以共价键与ACP 辅基上的-SH 基相连,ACP 辅基就象一个摇臂,携带脂肪酸合成的中间物由一个酶转到另一个酶的活性位置上。
2.脂肪酸的生物合成步骤 第一阶段:缩合 第二阶段:还原 第三阶段:释放1)原初反应:乙酰基连到β-酮脂酰ACP 合成酶上2)丙二酸酰基转移反应:生成丙二酸单酰-S-ACP乙酰CoA + ACP-SH ACP-酰基转移酶乙酰-S-ACP + CoA-SHβ-酮脂酰ACP 合成酶乙酰-S-ACP乙酰-S-合成酶 + ACP-SH丙二酸单酰CoA + ACP-SH丙二酸单酰-S-ACP + CoA-SHACP 丙二酸单酰转移酶此时一个丙二酸单酰基与ACP 相连,另一个脂酰基(乙酰基)与β-酮脂酰-ACP 合成酶相连。
第二十九章脂类的生物合成
第一节脂肪酸的生物合成
一、乙酰辅酶A的转运
二、乙酰辅酶A羧化酶催化的反应
乙酰辅酶A羧化酶催化反应的机制
三、脂肪酸可以与辅酶A或ACP连接
四、软脂酸合成的途径
五、NADPH的来源
六、不同生物脂肪酸合成酶的结构
动物细胞脂肪酸合成酶的结构
七、脂肪酸链在线粒体中的延长
在大肠杆菌中,特定的脱水酶将双键引入延长中的脂肪酸链。
在真核细胞中,将双键引入脂肪酸链的机制。
花生四烯酸合成的机制
九、脂肪酸合成和分解的调控
激素对脂肪酸合成和获取三酰甘油的调控
第二节其他脂类的生物合成
一、三酰甘油的合成
二、真核细胞中磷脂的合成
真核细胞中磷脂的合成(综合1)
真核细胞中磷脂的合成(综合2)
哺乳动物磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇氨的相互转化
真核细胞中CDP–二酰甘油是合成磷脂酰肌醇,磷脂酰甘油,心磷脂的前体。
三、动物细胞中缩醛磷脂的合成
血小板活化因子:1-烷基-2-乙酰甘油磷酸胆碱的合成
四、鞘脂的生物合成由3-酮鞘氨醇合成酶催化的反应开始
动物细胞中糖基神经酰胺,神经节苷脂和鞘磷脂的由神经酰胺合成。
五、花生四烯酸是合成前列腺素,血拴烷和白三烯的前体
前列腺素内过氧化物合成酶催化PGH2的合成
阿斯匹林使环加氧酶失活
六、胆固醇的合成
甲羟戊酸的合成
HMG-CoA还原酶的活力受合成速度、降解速度及磷酸化和脱磷酸调控。
甲羟戊酸合成的机制
甲羟戊酸到鲨烯的转化
由鲨烯转化为胆固醇
胆固醇的合成是一个高度耗能的过程,合成一个胆固醇需18个乙酰辅酶A,36个A TP,16个NADPH。
能源物质过剩时,胆固醇的合成速度加快,午夜时,合成速度较快,膳食固醇类,特别是植物固醇可抑制胆固醇的合成。
载脂蛋白在肝细胞内质网合成,在内质网组装成脂蛋白颗粒,在高尔基体加工,包装成分泌小泡,分泌到肝细胞外。
脂蛋白颗粒的胞吞和降解
LDL受体的结构
动脉斑的照片
胆酸和胆酸盐的合成
降低血清胆固醇的药物
7α-脱氢酶的混合氧化酶活性。