脂肪酸的合成是生产细胞中最重要的脂质（脂肪酸）的基本成分的过程，它参与了许多非常重要的细胞功能。
脂肪酸是脂族分子，也就是说，它们基本上由以大约线性方式彼此结合的碳和氢原子组成。它们的一端具有甲基，而另一端具有酸性羧基，因此被称为“脂肪酸”。
脂肪酸合成摘要（来源：Mephisto spa / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0），通过Wikimedia Commons获得）
脂质是不同细胞生物合成系统用来形成其他更复杂分子的分子，例如：
- 膜磷脂
- 甘油三酸酯用于储能和
- 在许多类型的细胞（真核和原核）表面上发现的某些特殊分子的锚点
这些化合物可以线性分子的形式存在（所有碳原子都被氢分子饱和），但是也可以观察到具有直链和某些饱和度的化合物，即碳原子之间具有双键。
还可以发现带有支链的饱和脂肪酸，其结构稍微复杂一些。
脂肪酸的分子特性对其功能至关重要，因为由它们形成的分子的许多物理化学性质都取决于它们，尤其是它们的熔点，其包装程度以及它们形成双层的能力。
因此，脂肪酸的合成是高度受控的物质，因为从许多观点来看，脂肪酸的合成是一系列对细胞至关重要的顺序事件。
脂肪酸合成在哪里发生？
在大多数活生物体中，脂肪酸的合成发生在胞质区，而它们的降解则主要发生在胞质和线粒体之间。
该过程取决于ATP键中包含的能量，NADPH的还原能力（通常来自戊糖磷酸途径），生物素辅因子，碳酸氢根离子（HCO3-）和锰离子。
在哺乳动物中，脂肪酸合成的主要器官是肝，肾，脑，肺，乳腺和脂肪组织。
脂肪酸从头合成的直接底物是乙酰辅酶A，最终产物是棕榈酸酯分子。
乙酰辅酶A直接来自糖酵解中间体的加工，这就是为什么高碳水化合物饮食会促进脂类（脂肪生成）麦角糖和脂肪酸的合成的原因。
涉及的酶
乙酰基-CoA是用于形成脂肪酸的二碳合成嵌段，因为这些分子中的几个连续连接到通过乙酰基-CoA的羧化反应形成的丙二酰-CoA分子上。
该途径中的第一个酶，也是从其调节角度来看最重要的酶之一，是负责乙酰辅酶A羧化反应的酶，称为乙酰辅酶A羧化酶（ACC），它是一种复杂的一种酶促化合物，由4种蛋白质组成，并使用生物素作为辅因子。
但是，尽管不同物种之间存在结构差异，但脂肪酸合酶还是主要的生物合成反应的原因。
实际上，该酶是由具有7种不同酶活性的单体组成的酶复合物，这对于在“出生”时延长脂肪酸是必需的。
该酶的7种活性可以列举如下：
- ACP：酰基载体蛋白
- 乙酰辅酶ACP转乙酰酶（AT）
- β酮脂酰-ACP合酶（KS）
- 丙二酰辅酶AACP转移酶（MT）
- β酮脂酰-ACP还原酶（KR）
- β羟酰ACP脱水酶（HD）
- 烯酰-ACP还原酶（ER）
例如，在某些生物（例如细菌）中，脂肪酸合酶复合物由相互关联但由不同基因编码的独立蛋白质组成（II型脂肪酸合酶系统）。
酵母脂肪酸合酶（来源：Xiong，Y.，Lomakin，IB，Steitz，TA /公共领域，通过Wikimedia Commons）
但是，在许多真核生物和某些细菌中，多酶含有几种催化活性，这些活性被分离成一个或多个多肽的不同功能域，但可以由同一基因编码（I型脂肪酸合酶系统）。
阶段和反应
关于脂肪酸合成的大多数研究都涉及细菌模型中的发现，但是，真核生物的合成机理也已进行了深入研究。
值得一提的是，II型脂肪酸合酶系统的特征在于，所有脂肪酰基中间体均与称为酸性转运蛋白（ACP）的酸性小蛋白共价连接，该酸性蛋白将它们从一种酶转运到另一种酶。
相反，在真核生物中，ACP活性是同一分子的一部分，可以理解，相同的酶具有一个特殊的位点，用于中间体的结合及其通过不同催化域的转运。
蛋白质或ACP部分与脂肪酰基之间的结合是通过这些分子与ACP的辅基4'-磷酸泛汀（泛酸）之间的硫酯键实现的，后者与脂肪酰基的羧基稠合。
- 最初，酶乙酰辅酶A羧化酶（ACC）负责催化脂肪酸合成中“承诺”的第一步，如上所述，该步骤涉及乙酰辅酶A分子的羧化反应，形成3的中间体碳原子称为丙二酰-CoA。
脂肪酸合酶复合物接收乙酰基和丙二酰基，它们必须正确地“填充”其的“硫醇”位点。
这最初是通过将乙酰辅酶A转移到β-酮酰基-ACP合酶中的半胱氨酸的SH基团上进行的，该酶是由乙酰辅酶ACP反乙酰酶催化的。
丙二酰基从丙二酰基-CoA转移到ACP蛋白的SH基团，该事件由丙二酰基-CoA-ACP转移酶介导，形成丙二酰基-ACP。
- 出生时引发脂肪酸延伸的步骤包括丙二酰-ACP与乙酰基-CoA分子的缩合，该反应由具有β-酮酰基-ACP合酶活性的酶指导。在该反应中，然后形成乙酰乙酰基ACP，并释放出CO2分子。
- 延伸反应发生在每次添加2个碳原子的循环中，每个循环包括缩合，还原，脱水和第二还原事件：
-缩合：乙酰基和丙二酰基缩合形成乙酰乙酰基ACP
-羰基的还原：乙酰乙酰基-ACP的碳3的羰基被还原，形成D-β-羟基丁酰基-ACP，其是由β-酮酰基-ACP-还原酶催化的反应，其使用NADPH作为电子供体。
-脱水：去除前一个分子的碳2和3之间的氢，形成双键，最终生成反式-∆2-丁烯酰-ACP。该反应由β-羟酰基-ACP脱水酶催化。
-双键还原：通过烯酰-ACP还原酶的作用，反式del2-丁烯酰-ACP双键被还原形成丁酰-ACP，该酶也使用NADPH作为还原剂。
为了继续延伸，新的丙二酰基分子必须再次结合至脂肪酸合酶复合物的ACP部分，并开始于其与在第一个合成循环中形成的丁酰基缩合。
棕榈酸酯的结构（来源：Edgar181 /公共领域，通过Wikimedia Commons）
在每个延伸步骤中，使用新的丙二酰辅酶A分子将链增长到2个碳原子上，重复这些反应，直到达到合适的长度（16个碳原子），然后释放出硫酯酶通过水合作用完成脂肪酸。
棕榈酸酯可以通过改变其化学特性的不同类型的酶进一步加工，即它们可以引入不饱和键，延长其长度等。
规
像许多生物合成或降解途径一样，脂肪酸的合成受不同因素的调节：
-它取决于碳酸氢根离子（HCO3-），维生素B（生物素）和乙酰辅酶A的存在（在通路的初始步骤中，这涉及通过羧化中间体将乙酰辅酶A分子羧化生物素形成丙二酰辅酶A）
-这是一条响应细胞能量特性而发生的路径，因为当有足够量的“代谢燃料”时，多余的能量会转化为脂肪酸，并在能量不足时被储存起来用于随后的氧化。
就代表整个途径的限制步骤的乙酰辅酶A羧化酶的调节而言，它被合成的主要产物棕榈酰辅酶A抑制。
另一方面，它的变构活化剂是柠檬酸盐，它指导新陈代谢从氧化到合成进行存储。
当线粒体的乙酰辅酶A和ATP浓度增加时，柠檬酸盐被转运到细胞质中，在此它既是乙酰辅酶A的胞质合成的前体，又是乙酰辅酶A羧化酶的变构活化信号。
该酶还可以通过磷酸化来调节，磷酸化是胰高血糖素和肾上腺素的激素作用触发的事件。
参考文献
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