مواضيع المحاضرة:
background image

 

Lec.1+2 Biosynthesis of fatty acids lipogenesis  

 

•  Excess amounts of ingested carbohydrate & protein can be 

converted to fatty acids & stored as triglycerols. 

•  Fatty acid synthesis occurs primarily in liver, and adipose 

tissue(cytosol)  

 

 

•  Many cells can use glucose or fatty acids as source of energy 

(heart, skeletal muscle prefers fatty acids but brain & 
erythrocytes  can't use fatty acids as a source of fuel; it's use 
glucose or ketone bodies . why 

 

The Biosynthesis (lipogenesis) of fatty acids can be considered 
as a two-stage process: 
Stage 1: in mitochondria. 
Stage 2 : in cytosol. 

Stage 1: transfer of acetyl CoA from 
mitochondria to the cytosol 

•  Source of acetyl-coA :  
1)  Oxidation of pyruvate.  
2)  Degradation of fatty acids. 
3)  Degradation of  Ketone bodies. 
•  Involve transfer of acetate units from 

acetyl CoA in mitochondrial matrix 
to the cytosol, to form cytosolic 
acetyl CoA. why? 

  Because:  
     The coenzyme A portion of acetyl 

CoA cannot cross the 

     mitochondrial membrane, & only the 

acetyl portion is transported to the 
Cytosol in the form of citrate ,which 

     produced in mitochondrial matrix 

through condensation 

     of oxaloacetate & acetyl CoA  by citrate synthase. 

 

Stage 2 in cytosol  

•  Step 1: citrate cleaved by ATP- citrate lyase to produce 

cytosolic acetyl CoA & oxaloacetate  

•  Step 2: Carboxylation of acetyl CoA to form malonyl CoA. 

The energy for the carbon - carbon condensations in F.A 
synthesis is supplied by the process of carboxylation and then 
decarboxylation of acetyl groups in the cytosol. 

•  Step 3 : This step involves 7 steps: elongation of the F.A 

chain (in 2-carbon increments) by fatty acid synthase. 

 

Carboxylation of acetyl CoA to form malonyl CoA. 

  Acetyl CoA carboxylation via Acetyl CoA carboxylase which 

requires: biotin,  ATP bicarbonate (HCO3 -) as a source 
of CO2.  

  Acetyl CoA carboxylase is a multi-enzyme protein; consist of 

3 identical functional subunits

 

 

1)  Biotin carboxylase, Which activates CO2 by attaching it to a 

nitrogen in the biotin ring in an ATP-dependent reaction. 


background image

 

2)  Biotin carrier protein: Has the long, flexible biotin arm 

carries the activated CO

from the biotin carboxylase site to 

the transcarboxylase active site. 

3)  Biotin transcarboxylase Which transfers activated CO2 from 

biotin to acetyl-CoA, producing malonyl-CoA 

 

 

This carboxylation is both the rate-limiting and  the regulated 
step in fatty acid synthesis. 

 

Regulation of acetyl CoA carboxylase  

1) 

Short term regulation

: 

a)  Citrate: 

Lead to allosteric 
activation of the enzyme 
which causes dimers to 
polymerize. This 
stimulatory effect under 
conditions of high citrate 
concentration (energy 
storage is desirable i.e. 
increase synthesis of FA). 

b)  Palmitoyl-CoA  

(The end product of the 
pathway): lead to allosteric 
inactivation of the enzyme 
(feedback inhibition). 

 

c)  Malonyl-CoA: 

Lead to allosteric 
inactivation of the enzyme. 

d)  Reversible 

phosphorylation:  
Covalent regulation of by 
cAMP dependent protein 
kinase: 

  Epinephrine & glucagon : 

Lead to phosphorylation of 
the enzyme & thereby, 
inactivate it 

  Insulin:  

Lead to dephosphorylation of 
the enzyme and activate it.  

 

2)  Long term regulation: 

1-  Prolonged consumption of a diet containing excess calories 

(high-calorie, high-carbohydrate diets) causes an increase in 
acetyl CoA carboxylase synthesis, thus increasing fatty acid 
synthesis. 

2-  Low-calorie diet or fasting state causes a decrease in acetyl 

CoA carboxylase synthesis, thus decreasing in fatty acid 
synthesis. 

Fatty acid synthase (FAS) 

Dimer enzyme each monomer composed of: 
1)  7 different enzymatic activities. 
2)  Acyl carrier protein (ACP), covalently binds to Pantothenic 

acid, it carries acetyl and acyl units on its terminal thiol (-
SH) gp.  

 

Biosynthesis of fatty acids  

•  acetyl CoA + CO2  Malonyl CoA (1 ATP utilized) 
•  Intermediates covalently linked to FAS 

1)  Condensation ( acetyl CoA  + Malonyl CoA ) = 4c  
2)  Reduction (require the reduced cofactor NADPH ). 
3)  Dehydration (loss of H2o) 
4)  Reduction (require the reduced cofactor NADPH ). 


background image

 

  This cycle of reactions is repeated 6 times, each time 

incorporating a 2 carbon unit (derived from malonyl CoA) into 
the growing fatty acid chain at the carboxyl end. 

  When the fatty acid reaches a length of 16 carbons, the 

synthetic process is terminated with palmitate.  

 

8-acetyl-coA +7ATP+14NADPH+14H+ → palmitate +8 CoA+ 
7ADP + 7Pi+14NADP+6H2O
 

 
Regulation of Fatty Acid Synthase
 

1)  In liver: 

  Insulinstimulates FAS gene expression, thus excess 

glucose is stored as fat. 

  Polyunsaturated fatty acids: diminish FAS gene 

expression in liver cells.  

2)  In fat cells

  Leptin: produced by fat cells in response to excess fat 

storage, inhibit FAS expression has a role in regulating 
food intake and fat storage. 

  Leptin: regulates body weight by decreasing food intake, 

increasing energy expenditure, and inhibiting fatty acid 
synthesis.  

 

Summary 

•  Write a balanced equation for synthesis of palmitate from 

acetyl-CoA, listing net inputs and outputs: 

8 acetyl-CoA + 14 NADPH + 7 ATP 

   

palmitate + 14 NADP

+

 + 8 CoA + 7 ADP + 7 P

i

 

•  Summary based on malonate as an input: 

Acetyl-CoA + 7 malonyl-CoA + 14 NADPH 

  

palmitate + 7 CO

2

 + 14 NADP

+

 + 8 CoA 

•  Fatty acid synthesis occurs in the cytosol. Acetyl-CoA 

generated in mitochondria is transported to the cytosol via a 
shuttle mechanism involving citrate

•  Elongation beyond the 16-C length of the palmitate product 

of Fatty Acid Synthase is mainly catalyzed by enzymes 
associated with the endoplasmic reticulum (ER).  

•  ER enzymes lengthen fatty acids produced by Fatty Acyl 

Synthase as well as dietary polyunsaturated fatty acids.  

•  Fatty acids esterified to coenzyme A serve as substrates.  
•  Malonyl-CoA is the donor of 2-carbon units in a reaction 

sequence similar to that of Fatty Acid Synthase except that 
individual steps are catalyzed by separate proteins.  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 115 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