background image

1

 

 

FATTY ACIDS SYNTHESIS 

A large proportion of the fatty acids used by the body are supplied by the 
diet. Carbohydrates, protein, and other molecules obtained from the diet 
in  excess  of  the  body's  needs  for  these  compounds  can  be  converted  to 
fatty  acids,  which  are  stored  as  triacylglycerols.  In  humans,  fatty  acid 
synthesis occurs primarily in the liver and lactating mammary glands and, 
to a lesser extent, in adipose tissue, the process incorporates carbons from 
acetyl  CoA  into  the  growing  fatty  acid  chain,  using  ATP  and  reduced 
nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). 

Three stages of fatty acid synthesis: 
1. Transport of acetyl CoA into cytosol 

2. Carboxylation of acetyl CoA 

3. Assembly of fatty acid chain 

The  reactions  of  fatty  acid  synthesis  all  take  place  in  the  cytosol, 

the 

starting material for synthesis

 of fatty acid 

is acetyl CoA which 

is made 

in  the  mitochondria  and  can't  cross  the  inner  membrane  .Note  that  the 
acetyl-CoA is first joined to oxaloacetate to make citrate which is readily 
transported out of the mitochondria using a co-transporter. The citrate is 
then cleaved to acetyl-CoA and oxaloacetate by 

the enzyme citrate lyase. 

The oxaloacetate can return to the mitochondria as malate or pyruvate

 

Acetyl-CoA  for  fatty  acid  synthesis  is  now  available  in  the  cytosol.  The 
first committed step of fatty acid biosynthesis is

 

Carboxylation of acetyl 

CoA to form malonyl CoA catalyzed by Acetyl-CoA carboxylase (ACC). 


background image

2

 

 

 

 The  enzyme  adds  a  CO2  to  acetyl  CoA.  Note  that  this  reaction  is  an 
energy  requiring  process  (1  ATP  per  Malonyl-CoA  formed).  This 
carboxylation is both the rate-limiting and the regulated step in fatty acid 
synthesis.  The  enzyme  undergoes  allosteric  activation  by  citrate,  and 
inactivated by long-chain fatty acyl CoA (the end product of the pathway), 
second  mechanism  of  regulation  is  by  reversible  phosphorylation.  In  the 
presence  of  counter  regulatory  hormones,  such  as  epinephrine  and 
glucagon,  acetyl  CoA  carboxylase  is  phosphorylated  and,  thereby, 
inactivated.in  the  presence  of  insulin,  acetyl  CoA  carboxylase  is 
dephosphorylated and, thereby, activated. 

 

The remaining series of reactions of fatty acid synthesis is catalyzed by the 
multifunctional  dimer  enzyme,  fatty  acid  synthase.  Each  fatty  acid 
synthase monomer is a polypeptide with different enzymatic activities plus 
a domain referred to as the acyl carrier protein (ACP).

 

The reactions are as 

follow: 
A. Loading of precursors 
Transfer  of  the  acetyl  group  of  Acetyl-CoA  to  ACP  by  acetyl-CoA 
ACPtransacylase
. 
 


background image

3

 

 

 Now ACP accepts a three-carbon from malonyl  CoA by Malonyl CoA-
ACP-transacylase 

B. Condensation of the precursors 
The  malonyl  group  loses  HCO3  originally  added  by  acetyl  CoA 
carboxlyase,  the  result  is  a  four-carbon  unit  attached  to  the  ACP  this 
achieve by 3-Ketoacyl-ACP synthase.  

The  next  three  reactions  convert  the  3-ketoacyl  group  to  the 
corresponding  saturated  acyl  group  by  a  pair  of  reductions  requiring 
NADPH and a dehydration step. 

The keto group is reduced to form beta-hydroxyacyl ACP by 3Ketoacyl-
ACP reductase

A  molecule  of  water  is  removed  to  introduce  a  double  bond  by 
3Hydroxyacyl-ACP dehydratase

A second reduction step occurs by Enoyl-ACP reductase 

The result of these steps is production of a four-carbon compound (butyryl) 
whose  three  terminal  carbons  are  fully  saturated,  and  which  remains 
attached to ACP.  These steps are repeated. When the fatty acid reaches a 
length  of  sixteen  carbons,  the  synthetic  process  is  terminated  with 
thioesterase  which  releases  palmitate  from  the  multienzyme  complex, 
producing  a  fully  saturated  molecule  of  palmitate  (16:0).  [Note:  All  the 
carbons in palmitic acid have passed through malonyl CoA except the two 
donated by the original acetyl CoA,  which are  found at the methyl-group 
end of the fatty acid.] .The major fatty acid synthesized de novo is palmitic 
acid. 

Summary of fatty acid synthesis 

 

acetyl CoA+7malonylCoA+14NADPH     1palmitate+7CO2+14 NADP +8CoA  

 

 


background image

4

 

 

 

Fatty acid synthesis pathway 

 
Elongation of fatty acid chains 
Although  palmitate,  is  the  primary  end-product  of  fatty  acid  synthase 
activity, it can be further elongated by the addition of two-carbon units in 
the endoblasmic reticulum (ER) and the mitochondria. These organelles 
use  separate  enzymic  processes.  The  brain  has  additional  elongation 
capabilities, allowing it to produce the very-long-chain fatty acids (up to 
24 carbons) that are required for synthesis of brain lipids. 

Desaturations of fatty acid chains 
Enzymes  present  in  the  ER  are  responsible  for  desaturating  fatty

 

acids 

(that is, adding cis double bonds). Termed mixed-function oxidases, the 


background image

5

 

 

desaturation reactions require NADPH .a variety of polyunsaturated fatty 
acids  (PUFA)  can  be  made  through  additional  desaturation  combined 
with elongation.[Note: Humans lack the ability to introduce double bonds 
at  carbon  9  therefore,  must  have  the  polyunsaturated  linoleic  and 
linolenic acids provided in the diet . 
 
Storage of fatty acids as components of triacylglycerols
 
 
Mono-,  di-,  and  triacylglycerols  consist  of  one,  two,  or  three 
molecules  of  fatty  acid  esterified  to  a  molecule  of  glycerol.  Fatty 
acids  are  esterified  through  their  carboxyl  groups,  resulting  in  a  loss 
of  negative  charge  and  formation  of  "neutral  fat."  The  three  fatty  acids 
esterified to a glycerol are usually not of the same type. A fatty acid must 
be converted to its activated form (attached to coenzyme A) before it can 
participate  in  TAG  synthesis.  This  reaction  is  catalyzed  by  a  family  of 
fatty acyl Co A synthetases (thiokinases). 
Synthesis  of  a  molecule  of  TAG  from  glycerol  phosphate  and  
fatty acyl CoA involves four reactions; include the sequential addition of 
two  fatty  acids  from  fatty  acyl CoA,  the  removal  of  phosphate, and  the 
addition of the third fatty acid. 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 175 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل