巯基,与辅酶A类似,可由辅酶A合成。 (四)脂肪酸的合成
1. 起始:乙酰辅酶A在ACP-酰基转移酶催化下生成乙酰ACP,然后转移到β-酮脂酰-ACP合成酶的巯基上。
2. ACP与丙二酸单酰辅酶A生成丙二酸单酰ACP,由ACP:丙二酸单酰转移酶催化。
3. 缩合:β-酮脂酰ACP合成酶将乙酰基转移到丙二酸单酰基的α-碳上,生成乙酰乙酰ACP,并放出CO2。所以碳酸氢根只起催化作用,羧化时储存能量,缩合时放出,推动反应进行。
4. 还原:NADPH在β-酮脂酰ACP还原酶催化下将其还原为D-β-羟丁酰ACP。β-氧化的产物是L-型。
5. 脱水:羟脂酰ACP脱水酶催化生成Δ2反丁烯酰ACP,即巴豆酰ACP。 6. 再还原:烯脂酰ACP还原酶用NADPH还原为丁酰ACP。β-氧化时生成FADH2,此时是为了加速反应。
7. 第二次循环从丁酰基转移到β-酮脂酰ACP合成酶上开始。7次循环后生成软脂酰ACP,可被硫酯酶水解,或转移到辅酶A上,或直接形成磷脂酸。β-酮脂酰ACP合成酶只能接受14碳酰基,并受软脂酰辅酶A反馈抑制,所以只能合成软脂酸。 (五)软脂酸的合成与氧化的区别有8点:部位、酰基载体、二碳单位、辅酶、羟脂酰构型、对碳酸氢根和柠檬酸的需求、酶系、能量变化。 二、其他脂肪酸的合成 (一)脂肪酸的延长
1. 线粒体酶系:在基质中,可催化短链延长。基本是β-氧化的逆转,但第四个酶是烯脂酰辅酶A还原酶,氢供体都是NADPH。
2. 内质网酶系:粗糙内质网可延长饱和及不饱和脂肪酸,与脂肪酸合成相似,但以
辅酶A代替ACP。可形成C24。 (二)不饱和脂肪酸的形成
1. 单烯脂酸的合成:需氧生物可通过单加氧酶在软脂酸和硬脂酸的9位引入双键,生成棕榈油酸和油酸。消耗NADPH。厌氧生物可通过β-羟脂酰ACP脱水形成双键。 2. 多烯脂酸的合成:由软脂酸通过延长和去饱和作用形成多不饱和脂肪酸。哺乳动物由四种前体转化:棕榈油酸(n7)、油酸(n9)、亚油酸(n6)和亚麻酸(n3),其中亚油酸和亚麻酸不能自己合成,必需从食物摄取,称为必需脂肪酸。其他脂肪酸可由这四种前体通过延长和去饱和作用形成。 三、甘油三酯的合成:肝脏和脂肪组织
(一)前体合成:包括L-α-磷酸甘油和脂酰辅酶A。细胞质中的磷酸二羟丙酮经α-磷酸甘油脱氢酶催化,以NADH还原生成磷酸甘油。也可由甘油经甘油激酶磷酸化生成,但脂肪组织缺乏有活性的甘油激酶。
(二)生成磷脂酸:磷酸甘油与脂酰辅酶A生成单脂酰甘油磷酸,即溶血磷脂酸,再与脂酰辅酶A生成磷脂酸。都由甘油磷酸脂酰转移酶催化。磷酸二羟丙酮也可先酯化,再还原生成溶血磷脂酸。
(三)合成:先被磷脂酸磷酸酶水解,生成甘油二酯,再由甘油二酯转酰基酶合成甘油三酯。
四、各组织的脂肪代谢
脂肪组织脂解的限速酶是脂肪酶,生成的游离脂肪酸进入血液,可用于氧化或合成,而甘油不能用于合成。肝脏可将脂肪酸氧化或合成酮体或合成甘油三酯。 第四节 磷脂代谢 一、分解:
(一)磷脂酶有以下4类: 1. 磷脂酶A1:水解C1
2. 磷脂酶A2:水解C2
3. 磷脂酶C:水解C3,生成1,2-甘油二酯,与第二信使有关。 4. 磷脂酶D:生成磷脂酸和碱基
5. 磷脂酶B:同时水解C1和C2,如点青霉磷脂酶。
(二)溶血磷脂:只有一个脂肪酸,是强去污剂,可破坏细胞膜,使红细胞破裂而发生溶血。某些蛇毒含溶血磷脂,所以有剧毒。溶血磷脂酶有L1和L2,分别水解C1和C2。
(三)产物去向:甘油和磷酸参加糖代谢,氨基醇可用于磷脂再合成,胆碱可转甲基生成其他物质。 二、合成:
(一)脑磷脂的合成:
1. 乙醇胺的磷酸化:乙醇胺激酶催化羟基磷酸化,生成磷酸乙醇胺。 2. 与CTP生成CDP-乙醇胺,由磷酸乙醇胺胞苷转移酶催化,放出焦磷酸。 3. 与甘油二酯生成脑磷脂,放出CMP。由磷酸乙醇胺转移酶催化。该酶位于内质网上,内质网上还有磷脂酸磷酸酶,水解分散在水中的磷脂酸,用于磷脂合成。肝脏和肠粘膜细胞的可溶性磷脂酸磷酸酶只能水解膜上的磷脂酸,合成甘油三酯。 (二)卵磷脂合成:
1. 节约利用途径:与脑磷脂类似,利用已有的胆碱,先磷酸化,再连接CDP作载体,与甘油二酯生成卵磷脂。
2. 从头合成途径:将脑磷脂的乙醇胺甲基化,生成卵磷脂。供体是S-腺苷甲硫氨酸,由磷脂酰乙醇胺甲基转移酶催化,生成S-腺苷高半胱氨酸。共消耗3个供体。 (三)磷脂酰肌醇的合成
1. 磷脂酸与CTP生成CDP-二脂酰甘油,放出焦磷酸。由磷脂酰胞苷酸转移酶催化。 2. CDP-二脂酰甘油:肌醇磷脂酰转移酶催化生成磷脂酰肌醇。磷脂酰肌醇激酶催化
生成PIP,PIP激酶催化生成PIP2。磷脂酶C催化PIP2水解生成IP3和DG,IP3使内质网释放钙,DG增加蛋白激酶C对钙的敏感性,通过磷酸化起第二信使作用。 (四)其他:磷脂酰丝氨酸可通过脑磷脂与丝氨酸的醇基交换生成,由磷酸吡哆醛酶催化。心磷脂的合成先生成CDP-二酰甘油,再与甘油-3-磷酸生成磷脂酰甘油磷酸,水解掉磷酸后与另一个CDP-二脂酰甘油生成心磷脂。由磷酸甘油磷脂酰转移酶催化。
第五节 鞘脂类代谢 一、鞘磷脂的合成
(一)合成鞘氨醇:软脂酰辅酶A与丝氨酸经缩合、还原、氧化等一系列酶促反应形成。
(二)氨基被脂酰辅酶A酰化,生成神经酰胺。由鞘氨醇酰基转移酶。 (三)神经酰胺与CDP-胆碱生成鞘磷脂,由神经酰胺胆碱磷酸转移酶催化。 二、鞘糖脂的合成
(一)脑苷脂:神经酰胺与UDP-葡萄糖生成葡萄糖脑苷脂,由葡萄糖基转移酶催化,是b-糖苷键。也可先由糖基与鞘氨醇反应,再酯化。
(二)脑硫脂:硫酸先与2分子ATP生成PAPS,再转移到半乳糖脑苷脂的3位。由微粒体的半乳糖脑苷脂硫酸基转移酶催化。
(三)神经节苷脂:以神经酰胺为基础合成,UDP为糖载体,CMP为唾液酸载体,转移酶催化。其分解在溶酶体进行,需要糖苷酶等。酶缺乏可导致脂类沉积症,神经发育迟缓,存活期短。 第六节 胆固醇代谢 一、胆固醇的合成
(一)二羟甲基戊酸(MVA)的合成
1. 羟甲基戊二酰辅酶A(HMG CoA)的合成:可由3个乙酰辅酶A合成,也可由亮氨
酸合成。
2. 二羟甲基戊酸的合成:由HMG CoA还原酶催化,消耗2分子NADPH,不可逆。是酮体和胆固醇合成的分支点。此反应是胆固醇合成的限速步骤,酶有立体专一性,受胆固醇抑制。酶的合成和活性都受激素控制,cAMP可促进其磷酸化,降低活性。 (二)异戊烯醇焦磷酸酯(IPP)的合成:二羟甲基戊酸经2分子ATP活化,再脱羧。是活泼前体,可缩合形成胆固醇、脂溶性维生素、萜类等许多物质。
(三)生成鲨烯:6个IPP缩合生成鲨烯,由二甲基丙烯基转移酶催化。鲨烯是合成胆固醇的直接前体,水不溶。
(四)生成羊毛固醇:固醇载体蛋白将鲨烯运到微粒体,环化成羊毛固醇,需分子氧和NADPH参加。
(五)生成胆固醇:羊毛固醇经切除甲基、双键移位、还原等步骤生成胆固醇。需固醇载体蛋白,7-脱氢胆固醇是中间物之一。 二、胆固醇酯的合成
胆固醇酯主要存在于脂蛋白的脂类核心中。可由卵磷脂:胆固醇酰基转移酶催化,将卵磷脂C2的不饱和脂肪酸转移到胆固醇3位羟基上。此酶存在于高密度脂蛋白中,在细胞中还有脂酰辅酶A:胆固醇脂酰转移酶,也可合成胆固醇酯。 三、胆汁酸的合成
包括游离胆酸和结合胆酸,前者有胆酸、脱氧胆酸等,后者是他们与牛磺酸或甘氨酸以酰胺键结合的产物。其结构的特点是24位有羧基,3、7、12位有a-羟基,在同侧,形成一个极性面,是很好的乳化剂。
肝脏由胆固醇合成胆酸,先由7a羟化酶形成7a胆固醇,是限速步骤。此酶是单加氧酶,存在于微粒体,需NADPH和分子氧。胆酸先形成胆酰辅酶A,再与牛磺酸等结合。
四、类固醇激素的合成