脂肪酸和脂质合成

脂肪酸合成，或称从头脂肪生成，是细胞质中的合成代谢途径，它以乙酰辅酶A为原料，利用NADPH作为还原力，构建长链脂肪酸。这些脂肪酸随后酯化为甘油，形成身体储存能量和构建细胞膜所需的甘油三酯和磷脂；该途径在进食后、胰岛素水平高的状态下，在肝脏和脂肪组织中最为活跃。

Definition

脂肪酸合成是一种还原性细胞质途径，其中乙酰辅酶A首先被乙酰辅酶A羧化酶羧化为丙二酰辅酶A，然后由多功能脂肪酸合酶组装成长链饱和脂肪酸（通常是棕榈酸），此过程消耗NADPH；产物随后酯化为甘油-3-磷酸，形成甘油三酯和其他复杂脂质。

Scope

本条目涵盖了乙酰辅酶A羧化为丙二酰辅酶A的关键步骤、脂肪酸合酶的迭代链延长化学过程、构建模块和NADPH的供应、随后的甘油三酯组装，以及该途径的转录和变构控制。它是一个生化参考，不涉及代谢疾病的管理。

Core questions

• 哪个反应将碳投入脂肪酸合成，以及它是如何调节的？
• 脂肪酸合酶如何一次延长两个碳单位的链？
• 合成所需的乙酰辅酶A和NADPH从何而来？
• 在进食状态下脂肪生成如何开启，在禁食期间如何关闭？

Key concepts

• 乙酰辅酶A羧化酶和丙二酰辅酶A
• 脂肪酸合酶（FAS）和酰基载体蛋白
• 磷酸戊糖途径和苹果酸酶提供的NADPH
• 细胞质乙酰辅酶A的柠檬酸穿梭
• 甘油三酯和磷脂的组装
• SREBP-1c和胰岛素信号传导
• 链延长和去饱和

Key theories

乙酰辅酶A羧化酶作为关键的、受调节的步骤

乙酰辅酶A羧化酶催化丙二酰辅酶A的不可逆、限速形成，并受柠檬酸激活、长链酰基辅酶A抑制以及AMP激活蛋白激酶的失活磷酸化控制，使其成为脂肪生成的主开关。

SREBP驱动的转录程序

胰岛素和高碳水化合物可用性激活固醇调节元件结合蛋白-1c，该蛋白转录诱导脂肪酸合成酶，从而协调该途径与营养状态。

Mechanisms

细胞质乙酰辅酶A通过柠檬酸穿梭系统从线粒体输出，在关键步骤中被乙酰辅酶A羧化酶羧化为丙二酰辅酶A。脂肪酸合酶是一种大型多功能酶，随后进行重复的缩合、还原、脱水和第二次还原循环，每次循环添加一个两碳单位并消耗两个NADPH，直到释放出棕榈酸（16个碳）。NADPH主要由磷酸戊糖途径和苹果酸酶提供。棕榈酸可以进一步延长和去饱和，然后酯化为甘油-3-磷酸，以构建用于储存的甘油三酯或用于细胞膜的磷脂。该途径与氧化过程相互关联，因为它产生的丙二酰辅酶A会抑制CPT1，并且它受到AMP激活蛋白激酶的急性调节，以及胰岛素驱动的SREBP-1c转录程序的长期调节。

Clinical relevance

从头脂肪生成是身体将过量膳食碳水化合物转化为储存脂肪的核心机制，并在脂肪肝、肥胖和胰岛素代谢效应的背景下进行研究。本条目描述了正常的生物合成途径及其调节，仅供参考和教育，不作为临床决策的依据。

History

20世纪50年代和60年代对脂肪酸合成的阐明，包括Salih Wakil发现乙酰辅酶A羧化酶和丙二酰辅酶A途径，以及Vagelos对酰基载体蛋白的表征，确立了合成在化学上与β-氧化的逆过程不同。后来Goldstein、Brown和Horton对SREBP-1c的鉴定阐明了胰岛素和营养状况如何转录驱动脂肪生成程序。

Key figures

• Salih Wakil
• Feodor Lynen
• P. Roy Vagelos
• Jay Horton

Seminal works

• wakil-2009
• horton-2002

Frequently asked questions

脂肪酸合成是否仅仅是β-氧化的逆过程？

不是。尽管两者都添加或移除两碳单位，但合成发生在细胞质中，在脂肪酸合酶上利用丙二酰辅酶A和NADPH进行，而氧化发生在线粒体中，使用独立的酶，利用NAD+和FAD；保持它们的不同允许独立的调节。

新脂肪酸的碳来自哪里？

主要来自葡萄糖和其他燃料衍生的乙酰辅酶A，以柠檬酸形式输出到细胞质；这就是为什么过量膳食碳水化合物可以通过从头脂肪生成转化为脂肪。