木林森厸
范文一：脂肪的合成代谢
第三节 脂肪的合成代谢
主要组织部位 肝脏、脂肪组织和小肠黏膜上皮。
家畜 主要在脂肪组织中合成甘油三酯,
家禽 主要在肝脏中合成甘油三酯。小肠黏膜则对饲料中的脂类消化产物进行再合成～然后组成乳糜微粒进入体液转运。在肝脏中合成的甘油三脂绝大部分以极低密度脂蛋白(VLDL)的形式通过血液转运到脂肪组织中储存。
家畜家禽合成甘油三酯的原料 脂酰CoA和α-磷酸甘油(或甘油一酯)
α-磷酸甘油来自糖代谢或某些氨基酸代谢的中间产物～即磷酸丙糖。
脂酰CoA由乙酰CoA转变生成。
,一,合成场所
速度最快的是肝脏、脂肪组织和小肠黏膜上皮～其次是肾脏和其他内脏～最慢的是肌肉、皮肤和神经组织。脂肪酸的合成主要在胞液中进行～原料是乙酰CoA～凡能生成乙酰CoA的物质都是脂肪酸合成的碳源～糖就是主要的碳源。
,二,脂肪酸合成过程中乙酰CoA的来源
所有的动物都以乙酰CoA为原料合成长链脂肪酸～但乙酰CoA的来源并不同,
1. 反刍动物几乎没有葡萄糖的吸收～反刍动物主要利用乙酸和丁酸～使其分别转变为
乙酰CoA及丁酰CoA。
2. 非反刍动物可从消化道吸收大量葡萄糖。葡萄糖分解代谢产生的丙酮酸在线粒体经
氧化脱羧生成乙酰CoA～乙酰CoA原料主要来自糖代谢。
由于线粒体膜不允许乙酰CoA自由通过
3. 乙酰CoA的转运: 柠檬酸-丙酮酸循环(citrate-pyruvate cycle)～每次循环还伴
++有转氢作用,把1mol的NADH+H转变为1mol的NADPH+H。
,三,丙二酸单酰CoA的生成
乙酰CoA原料分子首先要羧化成丙二酸单酰CoA (malonyl-CoA)。乙酰CoA的羧化反应
是脂肪酸合成的第一步反应:
ATPADP+PiOOO
COCHC~ SCoA+23~ SCoACCHCHO2乙酰CoA羧化酶乙酰CoA生物素丙二酸单酰CoA
1
这一不可逆反应由乙酰CoA羧化酶(acetyl-CoA carboxylase)催化。该酶是脂肪酸合成的限速酶～柠檬酸是其激活剂。乙酰CoA羧化酶为一种变构酶。柠檬酸在无活性单体和有活性聚合体之间起调节作用～有利于酶向有活性形式转变～以加速脂肪酸的合成。棕榈酰CoA的作用相反～它使乙酰CoA羧化酶转变为无活性的单体～从而抑制脂肪酸的合成。 ,四,脂酰基载体蛋白
脂肪酸生物合成的酶 有七种～并以没有酶活性的脂酰基载体蛋白(acyl carrier protein, ACP)为中心～构成一个多酶复合体。
脂酰基载体蛋白 大肠杆菌的ACP是一个由77个氨基酸构成～其丝氨酸(Ser)羟基与364′-磷酸泛酰巯基乙胺,4′-phosphopantetheine,上的磷酸基团相连～如同连上个“长臂”。
OOHHOHCH3
HSCHCHNCCHCHNCCCCHOPCHSerACP222222
CHOH3O ACP上的这个“长臂”携带着脂肪酸合成过程中的各个中间物从一个酶的活性位臵转向另一个酶的活性位臵。
,五,脂肪酸合成的生化过程
以下是大肠杆菌的脂肪酸生物合成过程～以棕榈酸的生物合成为例。 ?起始反应:乙酰CoA的乙酰基首先与ACP巯基相连～催化此反应的酶称乙酰CoA-ACP
酰基转移酶～或简称其为乙酰转移酶(acetyl-CoA acyl transferase)。
?丙二酸单酰基转移反应:在ACP-丙二酸单酰CoA转移酶(malonyl-CoA acyl transferase)的催化下～丙二酸单酰基脱离CoA转移到前面反应中已空出的ACP巯基上～形成丙二酸单酰-S-ACP。
?缩合反应: 这步反应由β-酮脂酰-ACP缩合酶(β-ketone acyl-ACP synthease)催化。其酶分子的半胱氨酸上结合的乙酰基转移到与ACP巯基相连的丙二酸单酰基的第二个碳原子上～形成乙酰乙酰-S-ACP。
CO缩合酶-SH2OOOO
CCHCCH乙酰-S-缩合酶+~ S-ACP~ S-ACPHOCCHC322 ?还原反应:乙酰乙酰-S-ACP由β-酮脂酰-ACP还原酶(β-ketone acyl-ACP reductase)
+催化～由NADPH+H还原形成。 O O O
OOHOO
+++NADPCHNADPH+HCCHCCHCHCCH~ S-ACP~ S-ACP3232
β- 羟丁酰-S-ACP乙酰乙酰-S-ACP
2
加氢后生成的β-羟脂酰-S-ACP是D型的～与脂肪酸氧化分解时生成的羟脂酰CoA不同～
它是L型的。
?脱水反应:D型β-羟丁酰-S-ACP在其α,β碳原子之间脱水生成α,β-反式烯丁酰
-S-ACP～
OHOO
OCHHCHCHCCHCHCCH~ S-ACP~ S-ACP+2323
β- 羟丁酰-S-ACPβ- 烯丁酰-S-ACP ?第二次还原反应:在烯脂酰-S-ACP还原酶(enoyl acyl-ACP reductase)的催化下～
+烯丁酰-S-ACP被NADPH+H再一次还原成为丁酰-S-ACP。
OO
++CHCHCHC~ S-ACP+NADPH+HCHCHCHC~ S-ACP+NADP3322
β- 烯丁酰-S-ACP丁酰-S-ACP 至此～脂肪酸的合成在乙酰基的基础上实现了两个碳原子的延长。对于合成16个碳原子的棕榈酸来说～须经过上述7次循环反应。
?水解或硫解反应:最后生成的棕榈酰-S-ACP可以在硫酯酶作用下水解释放出棕榈酸
或者由硫解酶催化把棕榈酰基从ACP上转移到CoA上～
多数生物的脂肪酸合成步骤仅限于生成棕榈酸～这与β-酮脂酰-ACP合成酶对脂肪酸碳链长度的专一性有关。
棕榈酸生物合成的总反应可归纳如下:
++8乙酰CoA + 14NADPH+H 7ATP + HO 棕榈酸 + 8HSCoA + 14NADP + 7ATP + 7Pi 2
,六,哺乳动物的脂肪酸合成酶系
1. 在大肠杆菌中: 催化上述脂肪酸合成的七个酶和ACP构成一个多酶复合体系。 2. 在高等动物中: 是由一个基因编码的具有七种酶活性的多功能酶～即一条多肽链上
表现出七种酶的活性。哺乳动物中这个酶的分子量为250 000～并
且分为3个结构域。
,1,结构域? 乙酰转移酶(AT)、丙二酸单酰转移酶(MT)和缩合酶(CE) ,2,结构域? 烯脂酰还原酶(ER)、脱水酶(DH)、β-酮脂酰还原酶(KR)和ACP ,3,结构域? 具有硫酯酶(TE)的活性。
结构域之间由较为伸展的肽链相连。具有活性的酶是两条这样的多肽链头、尾相
对组成的二聚体(见下图6-3)。两条肽链上的不同结构域组合成对称的两个功能区～
合成反应在二聚体的不同肽链头、尾相靠近的界面上进行～缩合酶的半胱氨酸巯基和
ACP的巯基正处在这个界面上～参与脂酰基的传递。
3
缩合酶的半胱氨酸巯基和ACP的巯基正处在这个界面上～参与脂酰基的传递。
图 6-2 脂肪酸生物合成的反应程序
一、脂肪酸碳链的延长和脱饱和
,一,脂肪酸碳链的延长
上述脂肪酸合成酶系的主要产物是16碳的饱和脂肪酸棕榈酸。碳链延长的酶系存在于肝细胞的微粒体系统(内质网系)和线粒体内。
1. 微粒体系统的脂肪酸碳链延长
+过程类似于棕榈酸的合成～丙二酸单酰CoA作为二碳单位的直接供体～由NADPH+H供氢～
经过缩合、还原、脱水、再还原等反应～循环往复～每次循环延长2个碳原子～脂酰基
不是与ACP的巯基～而
4
图 6-3 动物脂肪酸合成酶系的模式图
是与CoA的巯基相连。延长物以十八碳的硬脂酸为主～最多可至24碳。 2. 线粒体系统的脂肪酸碳链延长
过程与脂肪酸的β-氧化的逆反应相似～首先棕榈酰CoA与乙酰CoA缩合成β-酮硬脂酰CoA～然后经还原、脱水、再还原～生成多2个碳原子的硬脂酰CoA～但是还原氢是由
+NADPH+H供给的。通过这种方式～每一次循环延长2个碳原子～可以衍生出24至26个碳原子的脂肪酸～但以18碳的硬脂酸为多。
AT=乙酰转移酶～MT=丙二酸单酰转移酶～CE=缩合酶(β-酮脂酰ACP合成酶) KR=β-酮脂酰还原酶～DH=脱水酶～ER=烯脂酰还原酶～TE=硫酯酶
,二,脂肪酸的脱饱和
4589动物细胞的微粒体系统具有脂肪酸的Δ、Δ、Δ和Δ脱饱和酶～催化饱和脂肪酸脱
9氢产生不饱和脂肪酸～但缺乏Δ以上的脱饱和酶。动物体内主要的不饱和脂肪酸有棕榈
99油 酸(16?1～Δ)和油酸(18?1～Δ)。三、甘油三酯的合成
,一,部位:哺乳动物的肝脏、脂肪组织是合成甘油三酯最活跃的组织。在胞液中合成的棕
榈酸和主要在内质网形成的其他脂肪酸～以及摄入体内的脂肪酸～都可以进一
步合成甘油三酯。
,二,途径:
1. 甘油二酯途径
肝细胞和脂肪细胞主要按此途径合成甘油三酯。α-磷酸甘油由糖代谢的中间产物磷酸
5
二羟丙酮还原得到～还可由肝、肾等组织中的甘油激酶催化甘油磷酸化产生。在转酰基
酶作用下～α-磷酸甘油依次加上2mol脂酰CoA转变成磷脂酸(phosphatidic acid～PA)～
即二脂酰甘油磷酸。家畜体内的转酰基酶对16和18碳的脂酰CoA的催化能力最强～所
以其脂肪中16和18碳脂肪酸的含量最多。不饱和脂酰CoA通常倾向于转到甘油的第2
位碳原子羟基上。
2. 甘油一酯途径
在小肠黏膜上皮内～消化吸收的甘油一酯可作为合成甘油三酯的前体～再与2mol的脂
酰CoA经转酰基酶催化生成甘油三酯。
第四节 脂肪代谢的调控
在脂肪组织中～脂肪在不断的合成与分解。当合成多于分解时～脂肪在体内沉积,分解多于合成时～则体内脂肪减少。动物体脂的增减受多种因素影响～除了遗传因素以外～最主要的是供能物质的摄入量和机体能量消耗之间的平衡。这些内外环境的变化都是通过脂肪合成与分解的调控实现的。脂肪代谢的调控不仅涉及激素影响下的脂肪和糖等物质代谢途径之间的相互关系～而且还涉及到脂肪组织、肝、肌肉等许多器官和组织的功能协调。 一、脂肪组织中脂肪合成与分解的调节
哺乳动物以甘油三酯的形式把供能物质贮存于脂肪组织。当脂肪动员时～释放出甘油和长链脂肪酸～后者不溶于水～与血浆中的清蛋白结合成复合体运送到各个组织中去利用。 脂肪酸 血浆中脂肪酸的唯一来源是脂肪组织～因此～一般用血浆中脂肪酸的含量来衡量脂
肪动员的程度。由于脂肪酸穿过细胞膜进入血浆是一个简单的扩散过程～因而脂肪
酸释入血浆的速度取决于脂肪组织的脂解作用～同时还受到脂肪酸与甘油再酯化为
甘油三酯过程的影响。可见～脂肪酸的动员速度由脂解和催化两个相反过程调控。 甘油 由于脂肪组织中没有甘油激酶～它不能利用游离甘油与脂肪酸再进行酯化～而只能利
用糖酵解作用产生的α-磷酸甘油。
糖的供应 当葡萄糖供应不足而血糖降低时～葡萄糖进入脂肪细胞的速度下降～从而使酵解
速度减慢～磷酸甘油的产量降低～于是脂肪酸的酯化作用减弱。此时～脂肪动员
释入血浆中的脂肪酸增加。反之～当血糖水平升高～摄入脂肪组织的葡萄糖增加
时～葡萄糖降解后产生的磷酸甘油也较多～于是酯化作用增强～促进脂肪的沉积～
降低了脂肪动员和游离脂肪酸释放进入血浆的速度。显然～利用糖的供应本身来
调控脂肪酸动员～是一个既简单又不易发生错误的调控机制。 二、肌肉中糖与脂肪分解代谢的相互调节
6
在应激、饥饿或长时间运动等条件下～机体的能量消耗增强或糖的摄入不足时～脂肪组织中脂肪的动员都会加强～此时～血浆中游离脂肪酸的浓度升高约5倍～各组织首先是肌肉对它的利用加快。因为各个组织摄入游离脂肪酸的速度与其在胞浆中的浓度成正比～并且当组织摄入脂肪酸的速度加快时就自动促进了细胞对它的氧化～而减少对葡萄糖的利用节约了糖。
肌肉组织利用动员的脂肪酸节约糖～其机制是:当肌肉以脂肪酸氧化供能时～抑制了葡萄糖进入肌细胞和酵解作用。脂肪酸氧化增加了细胞中柠檬酸的浓度～柠檬酸可以通过抑制磷酸果糖激酶以减慢酵解过程。联系上述的葡萄糖对脂肪酸动员的抑制～可以得到葡萄糖/脂肪酸循环)。
通过这一循环可以达到两个目的:
,1,在机体需要时动员脂肪酸以节约糖,
,2,是利用血浆脂肪酸的含量变化保持血糖水平的恒定。
这对于大脑、神经组织和红细胞等对葡萄糖有特殊需要的组织来说～具有重要的生理意义。 三、肝脏的调节作用
动物肝脏在脂肪代谢的调控中起着非常重要的作用～几乎所有关于脂肪代谢的反应都在肝中发生～血浆中的游离脂肪酸有一半左右被肝摄入。可见血浆中的游离脂肪酸浓度不仅取决于脂肪的动员速度～也取决于肝脏摄入脂肪酸的速度。脂肪酸进入肝脏后的去路～如图6-4。由图可见～脂肪酸在肝脏中的代谢有三个重要的分支点
,1,第一个分支点是脂酰CoA 肝脏可以根据机体的能源供应状况～或者使脂酰CoA在胞液中再酯化生成甘油三酯～再以极低密度脂蛋白(VLDL)的形式释放入血液～送回到脂肪组织中去贮存～或者转入线粒体进行β-氧化为机体供能。
,2,β-氧化的产物乙酰CoA处于第二个分支点 它既可以直接进入三羧酸循环进一步分解～也可以转变成酮体以提高其在肝外组织中的利用率。
,3,柠檬酸是脂肪酸在肝中代谢的第三个分支点 也是三羧酸循环的第一个代谢中间物。它或者通过循环被进一步降解～或者经由柠檬酸/丙酮酸途径转入胞液再产生乙酰CoA～用以脂肪酸和胆固醇的合成。肝脏可以决定脂肪酸分解代谢过程中的各级代谢中间物在何种生理状态下往何处去。从这个意义上说～肝脏是调控脂肪酸代谢去向的重要器官。
图6-4脂肪酸在肝中的主要代谢途径
7
第五节 类脂的代谢
类脂的种类较多～其代谢情况也各不相同。这一节着重讨论有代表性的磷脂(phosphatide)和胆固醇(cholesterol)的代谢。
一、磷脂的代谢
含磷酸的类脂称为磷脂。动物体内有甘油磷脂(glycerol phosphatide)和鞘磷脂(sphingomyelin)两类～并以甘油磷脂为多～如卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂和肌醇磷脂等。 甘油磷脂的生物合成
甘油磷脂分子中的甘油二酯部分的合成～首先须把2mol的脂酰CoA转移到α-磷酸甘油分子上～生成磷脂酸～即二脂酰甘油磷酸～接着由磷脂酸磷酸酶水解脱去磷酸而生成甘油二酯。
原料 合成脑磷脂和卵磷脂所必需的乙醇胺和胆碱原料可从饲料中直接摄取～或者由丝氨酸及甲硫氨酸在体内合成。丝氨酸本身也是合成丝氨酸磷脂的原料。
二、胆固醇的合成代谢及转变
胆固醇(cholesterol)是动物机体中最重要的一种以环戊烷多氢菲为母核的固醇类化合物～最早从动物胆石中分离得到～故得此名。它既是细胞膜的重要组分之一～又是动物合成胆汁酸、类固醇激素和维生素D等生理活性物质的前体。 3
,一,胆固醇的生物转变
血浆中的胆固醇大部分来自肝脏的合成～小部分来自饲料与食物～存在两种形式～即游离型和酯型～其中以酯型为主。胆固醇通过其生物转变～发挥着重要的生理功能～归纳为以下几方面:
,1, 血中胆固醇的一部分运送到组织～构成细胞膜的组成成分。
,2, 胆固醇可以经修饰后转变为7-脱氢胆固醇～后者在紫外线照射下～在动物皮下转变
为维生素D。植物中含有的麦角固醇也有类似的性质～在紫外线照射下～转变为维3
生素D。所以家畜放牧接触日光和饲喂干草都是其获得维生素D的来源。 2
,3, 机体合成的约2/5的胆固醇在肝实质细胞中经羟化酶作用转化为胆酸和脱氧胆酸～
它们再与甘氨酸、牛磺酸等结合成甘氨胆酸、牛磺胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸。它们以
胆 酸盐的形式～由胆道排入小肠。
,4, 胆固醇是肾上腺皮质、睾丸和卵巢等内分泌腺合成类固醇激素的原料。
?合成肾上腺皮质激素:在肾上腺皮质细胞线粒体合成。
?合成固醇类性激素:睾丸间质细胞可以直接以血浆胆固醇为原料合成睾丸酮。 ,二,胆固醇合成的调节
8
体内胆固醇的合成受到严格的调控～使胆固醇的含量不致过多或者缺乏。
HMG CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶。
9
10
范文二：油茶脂肪酸代谢途径中关键酶基因调控油脂合成的规律研究_曾艳玲
2014年 2月 第 29卷第 2期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vol．29, No．2
Feb. 2014
油茶脂肪酸代谢途径中关键酶基因
调控油脂合成的规律研究
曾艳玲
1
谭晓风
1
张党权
1
陈鸿鹏
2
曾晓峰
1
朱 勇
3
许淑娴
1
陈 力
1
(经济林育种与栽培国家林业局重点实验室 中南林业科技大学林学院 1, 长沙 410004)
(国家林业局桉树研究开发中心 2, 湛江 524022)
(中南林业科技大学食品科学与工程学院 3, 长沙 410004)
摘
要
以国审油茶 “ 华硕 ” 和普通油茶 “ 望城 1号 ” 不同发育时期种仁为材料 , 分析种仁含油率 、 脂肪酸
成分和脂肪酸代谢关键酶基因表达规律 。 结果表明 ,
油茶酰基载体蛋白基因 (CoACP ) 、 硬脂酰脱饱和酶基因 (CoSAD ) 和油酸脱氢酶基因 (CoFAD2) 表达规律与油茶种仁成熟程度有关而与品种关系不大 ; “ 华硕 ” 较 “ 望城
1号 ” 生殖发育期长 , 成熟期晚 , 脂肪酸各成分变化幅度大 , 采收期可比 “ 望城 1号 ” 延迟 1个月 ; 10月底采收时 虽然 “ 华硕 ” 含油率低于 “ 望城 1号 ” , 但不饱和脂肪酸含量却高些 , 若延迟采收 “ 华硕 ” 可保产量质量均优 。
关键词
油茶 酰基载体蛋白基因 硬脂酰脱饱和酶基因 油酸脱饱和酶基因 规律
中图分类号 :Q71文献标识码 :A 文章编号 :1003－0174(2014) 02－0026－05基金项目 :国家自然科学基金 (31070603) , 湖南省科技厅一般项
目 (2011FJ3219) , 湖南省林业厅一般项目 (2011) , 中 南林业科技大学校重点青年基金 (QJ2011008A )
收稿日期 :2013－04－05
作者简介 :曾艳玲 , 女 , 1980年出生 , 博士 , 经济林栽培育种及林
业生物技术
通讯作者 :谭晓风 , 男 , 1956年出生 , 教授 , 经济林栽培育种
油茶是我国特色食用油料树种 , 其产物茶油不 仅不饱和脂肪酸质量分数高达 80%, 而且富含十六
烷酰胺和角鲨烯等具保健功能的生物活性物质 [1],
长期食用可降血脂血压 , 预防心脑血管疾病 [2]
。 茶
油之所以品质优良 , 主要是由于在茶油形成过程中 油脂代谢途径各调控酶起着关键作用 。 酰基载体蛋 白 (ACP ) 是脂肪酸合成中的关键蛋白质之一 , 位于 脂肪酸合成酶系的中央 , 作为脂酰基的载体将脂酰 基从一 个 酶 反 应 转 移 到 另 一 个 酶 反 应
[3－4]
, 因 此 ACP 基因是调控饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸比例的 必要基因 ; 硬脂酰 －ACP 脱饱和酶 (SAD ) 基因调控 硬脂酸脱氢形成油酸 , 因此 , 直接决定了不饱和脂肪 酸的总含量以及饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比 例
[5－6]
; 油酸脱氢形成亚油酸和亚麻酸则由油酸脱氢 酶 (FAD ) 基因家族调控 , 其中 FAD2调控油酸的第
12和 13位碳原子之间形成双键 , 生成亚油酸 , 因此 FAD2决定了油酸和亚油酸的比例 [7－8]。 这几个基 因的表达调控作用主导着茶油不饱和脂肪酸含量的 多少及品质的差异 , 因此本试验拟通过研究油茶种 仁中 ACP 、 SAD 和 FAD2基因的表达规律 , 结合相应
发育时期油茶种仁含油率及脂肪酸成分变化 , 揭示油 脂合成关键酶基因表达对油脂合成的影响 。
1
材料与方法
1．1
材料与主要试剂
油茶籽 :湖南省长沙市望城县东城镇油茶基地 ,
国审品种 “ 华硕 ” 和普通油茶 “ 望城 1号 ” , 取材时间 为 5月 5日 、
6月 5日 、 7月 4日 、 8月 4日 、 8月 15日 、
8月 25日 、 9月 4日 、 9月 11日 、 9月 19日 、 9月 26日 、 10月 3日 、 10月 10日 、 10月 24日 。
石油醚 (30 60? ) 、 正庚烷 (色谱纯 ) 、 甲醇 、 氢 氧化钾 、 无水硫酸钠 :国药集团化学试剂有限公司 ; ＲNA抽提试剂盒 (PureLink TM ＲNAMini Kit ) :美国 Invitrogen 公司 ; 荧光定量试剂盒 (QuantiFast SYBＲGreen PCＲKit ) :德国 QIAGEN 公司 ; 逆转录试剂盒 (PrimeScript ＲTreagent Kit With gDNA Eraser ) :日本 TaKaＲa公司 , 所有 ＲNA提取所用溶液均用灭菌的 DEPC 水配制 。 所用引物均由北京华大生物技术有 限公司合成 。 1．2
主要仪器与设备
FOSS SCINO ST310油脂萃取系统 :诺斯高斯分
析仪器苏州有限公司 ; G6890A 气相色谱仪 (FID 检 测器 ) :美 国 安 捷 伦 科 技 公 司 ; 实 时 荧 光 PCＲ仪 (CFX96) 、 核酸浓度测定仪 :伯乐生命医学产品 (上
第 29卷第 2期 曾艳玲等 油茶脂肪酸代谢途径中关键酶基因调控油脂合成的规律研究
海 ) 有限公司 ; 高速冷冻台式离心机 :美国贝克曼库 尔特有限公司 ; 空气加热器 :英国 TECHNE 公司 。 1．3试验方法
1．3．1油脂提取
参照国标 GB /T14772— 2008索氏抽提法 。 1．3．2脂肪酸成分测定
脂肪酸成分测定釆用碱式甲酯化法测定 [9]。 气 相色谱分析 30m ? 0．25μm ? 0．25mm FFAP 毛细管 柱 ; 色谱柱温度 :60? → 180? (25? /min, 停留 1 min ) → 210? (3? /min, 停 留 1min ) → 212? (0．3? /min, 停留 1min ) → 240? (8? /min, 停留 2min ) , 进样口温度 :240? , 检测器温度 :240? , 分 流比为 1? 50, 载气流流速 :N 21．23mL /min, 压缩空 气 400mL /min, H 240mL /min, 进样量为 1μL 。 1．3．3实时荧光定量 PCＲ检测
油茶种仁 ＲNA提取 :PureLink TM ＲNAMini Kit 说 明书 ; ＲNA逆转录 cDNA :PrimeScript ＲTＲreagentKit With gDNA Eraser 说明书 。
实时荧光定量 PCＲ引物分别为 :qACPF :5’ －ATTCAAGCAAAACCAGGCG －3’ /qACPＲ:5’ －CA-CACGAAATCCGAAAACG －3’ , qSADF :5’ －GT-TCAAGTAACGCACTCCAT －3’ /qSADＲ:5’ －TTGC-CAACATTTCTCCACAG －3’ , q FAD2F :5’ －CCCAG-CAACCAAACATGAAC －3’ /q FAD2Ｒ:5’ －GAAT-GAGCGGAGGAGAGAAC －3’ ; 反应体系为 :2? Quan-tiFast SYBＲGreen PCＲMaster Mix 12．5μL , 10μmol /L引物对各 0．5μL , 模板 cDNA 1μL , 无菌纯水 补足 25μL ; 循环条件为 95? 预变性 5min ; 95? 变 性 10s , 55? 退火 30s , 共 40循环 。
2结果与分析
2．1种仁含油率和脂肪酸成分变化规律
根据所测种仁含油率结果分析 (图 1) , “ 华硕 ” 和 “ 望城 1号 ” 含油率均处于逐渐上升趋势 , 8月中旬 含油率仅有 2% 4%, 到 10月下旬含油率上升至 50% 60%。 比较 “ 华硕 ” 和 “ 望城 1号 ” 两者差异 , 在各个果实发育时期 , “ 望城 1号 ” 种仁含油率均高 于 “ 华硕 ” 。 采用软件 SPSS 17．0进行配对样本 T 检 验分析两者差异 , 结果显示为差异极显著 。
根据脂肪酸成分分析 (图 2) , 8月至 10月 “ 华 硕 ” 棕榈酸含量均处于逐渐递减状态 , 由 8月 15日 15．16%降至 10月 24日 5．58%, 油酸含量则处于逐 渐递增状态 , 由 8月 15日 53．53%增至 10月 24日 88．07%, 亚油酸含量处于逐渐递减状态 , 由 8月 15日 28．33%减至 10月 24日 4．01%, 说明油酸积累速 度快于油酸转化亚油酸的速度 , 所以在油酸含量逐 月递增的情况下 , 亚油酸含量反而递减 ; 8月至 10月 “ 望城 1号 ” 棕榈酸含量也均处于逐渐递减状态 , 由 8月 15日 13．88%降至 10月 24日 7．31%, 油酸含量 也处于逐渐递增状态 , 由 8月 15日 59．14%增至 10月 24日 86．33%, 亚油酸含量处于逐渐递减状态 , 由 8月 15日 24．09%减至 10月 24日 4．03%, 变化规律 与 “ 华硕 ” 基本相同 , 但是两者对比发现 “ 望城 1号 ” 各成分变化幅度均比 “ 华硕 ’ 要小
。
图 1
油茶种仁不同发育时期含油率的变化
图 2油茶种仁不同发育时期棕榈酸 、 油酸和亚油酸的变化 2．2调控脂肪酸代谢关键酶时空表达规律
本试验选取稳定表达的油茶甘油醛 －3－磷酸 脱氢酶基因 (GAPDH ) 为内参基因 [10], 以 5月 5日 、 6月 5日 、 7月 4日 、 8月 4日 、 9月 4日 、 9月 11日 、 9月 26日和 10月 24日采集的油茶种仁为材料 , 分析油 茶酰基载体蛋白基因 (CoACP ) 、 油茶硬脂酰 －ACP 脱饱和酶基因 (CoSAD ) 和油茶油酸脱饱和酶基因 (CoFAD2) 的相对表达量 (图 3 图 5) 。
根据图 3结果分析 , 5月至 10月期间 , “ 华硕 ” CoACP 相对表达量整体趋势为先上调后下调 。 7月 至 8月 CoACP 表达量迅猛增加 , 出现第一个表达高 峰期 , 9月初有稍微回落 , 9月中旬重新上调 , 至 9月 72
中国粮油学报 2014年第 2期
下旬达到最大值 ,
10月开始下调 。 这一结果与 8月 中旬棕榈酸含量是 8月至 9月期间最高值 15．16%基本吻合 (图 2) 。 脂肪酸成分分析结果显示棕榈酸
含量一直稳步下降 ,
荧光定量结果显示 “ 望城 1号 ” CoACP 相对表达量自 8月后一直下调 , 这与棕榈酸 含量下降规律一致 ,
但是 “ 华硕 ” 荧光定量结果却显 示 9月初 CoACP 相对表达量有些许下调后 9月中下
旬才重新上调 , 这可能是因为脂肪酸合成酶是一个 多酶复合体 , 在油茶种仁不同发育时期 , 发挥主效作 用的单酶不同所致 。
根据图 4结果分析 ,
5月至 10月期间 , “ 华硕 ” CoSAD 相对表达量呈现先上调后下调的趋势 。 7月 至 8月 CoSAD 表达量迅猛增加 ,
9月下旬达到最大 值 ,
10月开始下调 。 这与脂肪酸成分测定 8月下旬 油酸质量分数 70．25%增至 9月下旬 85．08%后 , 油 酸含量平稳增长的规律基本一致 (图 2) 。“ 望城 1号 ”
CoSAD 相对表达量也是呈现先上调后下调的趋 势 。 但是其表达高峰期是在 8月 , 比 “ 华硕 ” 早 2个 月 , 随后下调表达 。 这可能是 “ 望城 1号 ” 的油酸含
量增幅比 “ 华硕 ” 要小的原因之一 。 根据图 5结果分析 ,
5月至 10月期间 , “ 华硕 ” CoFAD2相对表达量呈现先上调后下调的趋势 。 7月 至 8月 CoFAD2表 达 量 迅 猛 增 加 ,
9月 初 表 达 量 与
8图 3
油茶种仁不同发育时期 CoACP
相对表达量的变化
图 4油茶种仁不同发育时期 CoSAD
相对表达量的变化
图 5
油茶种仁不同发育时期 CoFAD 2相对表达量的变化
月表达量基本持平 ,
9月中旬些许有些回落后 , 9月 下旬达到最大值 ,
10月开始下调 。 这与脂肪酸成分 测定 8月下旬亚油酸质量分数 15．27%减至 9月下
旬 5．51%后 , 亚油酸含量平缓减少的规律有所不符 (图 2) 。 这可能是因为 CoFAD 2是 FAD 基因家族 [11]的成员之一 , 虽然是主效调控亚油酸合成的基因 , 但 是还是受其他家族成员的调控影响
。“ 望城 1号 ” CoFAD 2荧光定量结果则与脂肪酸成分中亚油酸含 量下降的规律一致
。
注 :第 1行
:“ 望城 1号 ” ; 第 2行 :“ 华硕 ” 。 图 6
不同发育时期油茶果实
3讨论与结论
生物体在发育过程中没有永久关闭的基因 。 油 茶果实发育过程中 , 随着不同相关基因的表达 , 表达 丰度的差异 , 其含油率及脂肪酸各成分含量也随之 变化 。 对比 “ 华硕 ” 和 “ 望城 1号 ” 同时期种仁含油
率 , “ 望城 1号 ” 均高于 “ 华硕 ” , 但增长速率相当 , 说 明 “ 望城 1号 ” 较 “ 华硕 ” 先进入油脂合成时期 , 这可 能与不同油茶品种果实发育周期相关 。“ 华硕 ” 果实
发育期明显要长于 “ 望城 1号 ”
(图 6) , “ 望城 1号 ” 在 10月 3日采摘时就已经有轻微裂果 ,
10月 24日 完全成熟 , 而此时 “ 华硕 ” 还没有裂果成熟的迹象 。 根据脂肪酸成分分析 , 虽然 10月 24日的 “ 华硕 ” 种
仁含油率比 “ 望城 1号 ” 低 , 但是油酸及不饱和脂肪 酸总含量高些 , 这说明 “ 华硕 ” 的确是品质优良的油 茶品种 [12]
,
但其最适采收期要比普通油茶晚 。 CoACP 、 CoSAD 和 CoFAD 2是在油茶脂肪酸代谢
途径中调控不饱和脂肪酸含量的关键酶 , 不同品种由
8
2
于成熟期的差异在相同日期采摘的果实中相对表达量 不同 , “ 望城 1号 ” 的这 3个基因表达高峰期均比 “ 华 硕 ” 早 1月有余 , 这也说明 “ 望城 1号 ” 成熟期比 “ 华 硕 ” 早 1个月 。 根据相同发育时期种仁中基因表达 量比较 , 不同油茶品种中 CoACP 、 CoSAD 和 CoFAD 2表达规律基本一致 。 结合脂肪酸成分和这 3个基因 表达蛋白的主调控作用分析 , 发现虽然调控产物含 量变化和对应的基因表达规律大部分一致 , 但是 “ 华 硕 ” 的 CoFAD 2表达规律与其亚油酸含量变化有所不 符 。 有资料显示油菜 、 玉米 、 大豆等作物 FAD2以多 拷贝形式存在 [13－15], 油茶 FAD2也可能是多拷贝的 , 不同拷贝的 FAD2在同一个体存在表达差异 , 同时相 同拷贝 FAD2在不同个体间也存在表达差异 , 因此导 致本试验中选用的 CoFAD2表达规律与 “ 望城 1号 ” 亚油酸含量变化一致 , 与 “ 华硕 ” 不符的结果 。
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ＲegulationAbout Control Oil Synthesis by Key Genes in Fatty Acid Metabolic Pathway of Camellia Oleifera
Zeng Yanling 1Tan Xiaofeng 1Zhang Dangquan 1Chen Hongpeng 2
Zeng Xiaofeng 1Zhu Yong 3Xu Shuxian 1Chen Li 1
(The Key Lab．of Non －wood Forest Products of State Forestry Administration College of Forestry , Central South University of Forestry and Technology 1, Changsha 410004)
(China Eucalypt ＲesearchCentre 2, Zhanjiang 524022)
(College of Food Science and Engineering , Central South University of Forestry and Technology 3, Changsha 410004)
(下转第 35页 )
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Optimization of Supercritical CO
2
Fluid Extraction of Myrica ＲubraSeed Oil Using ＲesponseSurface Methodology Dong Didi Wang Hongfei Zhou Zengqun
Shao Xingfeng Xu Feng Yang Na Gong Yang
(Department of Food Science and Engineering , Ningbo University , Ningbo 315211)
Abstract The optimization of supercritical CO
2
extraction of Myrica rubra seed oil has been detrmined by single factor experiments and response surface analysis．The may －be effect on extraction rate by seed kernel particle size , extraction pressure , static extraction time , dynamic extraction time and extraction temperature has been researched．The results showed that the optimal extraction conditions were as follows :Granularity 40mesh , extraction pressure 36．53MPa , satic extraction time 30min , dynamic extraction time 2．62h and extraction temperature 40．03? ．On the conditions the average Myrica rubra seed oil extraction rate could reach to 89．73%．This study showed that the theo-retic foundation for the development and utilization of Myrica rubra seed．
Key words Myrica rubra seed oil , supercritical CO
2
fluid extraction , optimization ,
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 response surface methodology (上接第 29页 )
Abstract Taking different developmental stages seeds of Camellia oleifera named ‘ HS ’ and ‘ WC1’ as materi-als , oil content , fatty acid composition and expression pattern of key genes in fatty acid metabolism way have been analyzed．The results showed that the expression regularity of acyl carrier protein gene (CoACP ) , stearoyl desaturase genes (CoSAD ) and oleate desaturase gene (CoFAD 2) in Camellia oleifera seed were related to oil －tea seeds ’ ma-ture degree more than varieties ; The reproductive development period of ‘ HS ’ was longer than ‘ WC1’ , while ‘ HS ’ matured later and the components of fatty acids changed more sigificantly．The harvest time could delay one month for ‘ WC1’ ; although ‘ HS ’ has less oil content than that of ‘ WC1’ in October , the unsaturated fatty acid content of ‘ HS ’ was higher．It may be guaranteed that the yield and quality of ‘ HS ’ will be good if the harvest time is de-layed．
Key words Camellia oleifera , CoACP , CoSAD , CoFAD 2, regularity
范文三：植物脂肪酸代谢途径遗传调控的研究进展
植物脂肪酸代谢途径遗传调控的研究进展
现代生物医学进展w?
啊.biomed.net.cnProgressinModemBiome~cine2007Vo1.7No.4?6l1?
植物脂肪酸代谢途径遗传调控的研究进展
丁昕刁文一彭昕琴胡家金王祥辉熊兴华
(湖南农业大学作物基因工程湖南省重点实验室长沙410128)
摘要目前,利用传统育种方法改良油料作物脂肪酸组分已取得巨大成功,通过有性
杂交,x.射线或EMS处理等方法都可用来
修饰存在于油菜中脂肪酸的性质.国外已培育出高棕榈酸,高或低亚油酸,高油酸
和无芥酸的油菜品种.但由于油料作物基因池
(GenePoo1)的局限性使得育种学家不得不寻找其他种质资源.随着基因克隆和遗
传转化技术的进步,通过基因工程改良油料作
物品质已成可能.本文主要介绍了植物脂肪酸的代谢途径以及通过操纵TAG的生
物合成来改变油的成分等研究,其中主要包括
脂肪酸链长度的改良,饱和度改良,增加脂肪酸含量以及新的不饱和脂肪酸的改良
等方面.不久的将来,转基因油料作物中将会
产生更有价值的脂肪酸造福于人类.
关键词:基因工程,脂肪酸的改良,遗传调控
中图分类号:$143,8文献标识码:A论文编号:1673.6273(2007)04--0611--04 AdvanceinGeneticManipulationofFattyAcidMetabolic PathwayinPlants
DINGXin,DIAOWen—yi,PENGXin—q,HUJia-jin,WANGXiang—hui,XIONGXin—
hua
(CropgeneEngineeringkeyLaboratoryofHunanProvince,Changsha410128)
ABSTRACTUsingthetraditionalbreedingmethodstochangethefattyacidcompositionino
ilcropscannowbeconsidered
asaproventechnique.SexualhybridizationandothertechniquessuchasX-irradiationandeth
ylmethanesufonate(EMS)treatment
Canmodi%thepropertiesoffattyacidsthatexistintheBrassicaspecies.Ithasallowedtheproductionofrapeseedlineswithhigh
palmiticacidcontent,highorlowcontentoflinoleicacidandhigholeicacid,andalsorapeseedwithoutemcicacid.Nevertheless,
limitationsintherapeseedgenepoolhavecausedplantbreederstose~chforaltemativesourcesofothercommerciallyinteresting
fattyacids.Thedevelopmentofthenewgenecloningandgenetictransformationtechnologiesforgeneticmodificationinthepast
twodecadeshasopenedthepossibilityofengineeringawiderangeofnewoilqualitiesinrapeseed.Metabolicpathwayoffattyacid
inplantandchangesinoilcomponentsthroughmanipulatingbiosynthesisofTAGwerereviewedinthisarticle.Thesechanges
mainlyincludethemodificationofchainlength,thealterationofsaturation,increaseoffattyacidscontentandthemeliorationofthe
newmono—andpoly—
unsaturatedfattyacids.Genetically-modifiedoilcropswillproducemorevaluablefattyaddStosatisfythe
humanneedsinthefuture.
KeyWords:Geneengineering,Improvementoffattyadd,Geneticmanipulation ChineseLibraryClassification(CLC):S143.8Documentcode:A
ArticleID:1673—6273(2007)04—0611—04
前言
改良农作物品质一直是农业生物技术的主要目标之一.近
年来,随着人民生活水平的提高以及对外贸易的开拓,作物品
质改良研究日益引起人们的关注.植物油是主要的农产品之
一
,其脂肪酸含量及组分的改良一直与人类的生活息息相关.
由于脂肪是提供人体生命活动的基本能源,而人体又不能合成
某些必需的脂肪酸,植物油便成了人体必需脂肪酸摄入的重要 来源.此外,植物油产品也有着广泛的T业用途.目前,通过改 基金项目:湖南省科技厅课题(BK0421),湖南省教育厅青年 基金课题(04B029),湖南农业大学校稳定人才基金(04WD11) 作者简介:丁昕,(1986一),男,湖南长沙人
通讯作者:熊兴华,E—mail:xiongxh6799@yahoo.corn.cn
收稿日期:2007—01—08接受日期:2007一O1—3O 变种子中脂肪酸含量来满足食用及工业需要,前人已做了大量 的研究_T作[1】,但从现有油料作物中提取的脂肪酸远远不能满 足上述需求.因此,通过调控植物脂肪酸代谢途径而获得食用 及工业用所需脂肪酸的重要性已广泛为人们所接受. 迄今为止,大约鉴定了200多种产生脂肪酸的植物,它们 在碳链长度,不饱和键的位置和数目,羟化作用和环氧化作用 等各方面存在不同[21,如在野生植物中,筛选到含量很高的长链 脂肪酸植物有Crambe,Limoanthes和Lunaria;中链脂肪酸植物 有Cuphea和Lauraceae;羟基脂肪酸植物有Lesquerella;环氧 脂肪酸植物有Vernonia,Stokesia;液体蜡脂植物有Simmondsia 等[31.但这种潜在资源要应用于作物生产中还需做大量的工作. 随着分子生物学及基因工程技术的发展,可以把一些种质资源 中有益的性状通过分子克隆,转基因技术转移到新宿主中,从 而改变植物脂类代谢方式,并取得显着的成绩.
?
612?现代生物医学进展
WWW.blomed.net.CIIProgreflflinModemBiomedicine2007Vo1.7No.4
植物油脂肪酸组分及含量改良的前期工作主要是通过传 统的育种技术进行的.如芬兰的白菜型油菜的高油酸育种始于
,采用定向选择的方法,通过对连续四代自交个体的选 1992年
择,从起始选择材料油酸含量69%达到85~90%,其亚油酸含
量为1,3%,亚麻酸含量为3,6%,饱和脂肪酸为3,5%.德 国哥廷根大学对甘蓝型冬油菜品种wotan进行化学诱变(2% EMS)处理,也使油酸含量从65%升高到80.4%.近年来随着 分子生物学的蓬勃发展,许多调控脂肪的关键酶基因得到分离 克隆,从而改造植物脂肪酸组分含量的基因工程也迅速发展起 来了.通过操纵TAG的生物合成来改变油的成分,主要包括脂 肪酸链长度的改良,饱和度改良,增加脂肪酸含量以及新的不 饱和脂肪酸的改良.本文主要通过以下四个方面来对植物脂肪 酸代谢途径的遗传调控进行论述.
l植物脂肪酸链长度的遗传代谢调控
改良脂肪酸链长度是脂肪酸基因工程的目标之一.植物 中,FAS合成的最终产物通常是由16或18个碳原子为主的中 链脂肪酸,它既可作为食物又可用于工业生产.因此,人们在改 良脂肪酸链长度方面做了大量工作.
Lauricacid,C12:0)是制造表面活性 中链脂肪酸如月桂酸(
剂,肥皂,洗涤剂等的重要原料.在椰子油和棕榈油中含有丰富 的月桂酸卿.据统计,每年都有几百万吨的该类脂肪酸从这些植 物中提取出来用于洗涤剂的加工生产.Pollard等(1991)问在加 州月桂树(Umbellulariacalifomica)中发现了使其富含月桂酸 的12:0.ACP硫酯酶,该酶使酰基因达到l2碳长度时便终止了 聚合反应.Davies等(1991)[7】将这种酶进行纯化,发现它是由 两条34KD的多肽链组成.他们根据其氨基酸序列合成cDNA 探针,在月桂树种子子叶的cDNA文库中分离到编码该酶的基 因(ucFatB1).Volker等(1996)[8】将此基因与芜菁种子贮藏 蛋白启动子融合,导人拟南芥.结果,在转基因植物中,12: 0-ACP硫酯酶活性与对照植物相比提高了70倍,而对照植物 的酶活性是以18:1-ACP硫酯酶为主.同时还发现低活度14: 0-ACP的水解活性在转基因植株中同样提高了7倍.成熟种子 的脂类分析表明:未转化植株不存在月桂酸,而所有转基因拟
南芥中脂肪酸总含量不变,说明中链脂肪酸积累导致其它脂肪 酸含量降低.在油菜的转基因研究中,也获得相似结果:油菜种 子中月桂酸含量最高达60%.
对超长链脂肪酸(Verylongchainfattyacids,VLCFAs)的 研究主要集中在芥酸(Emcicacid,C22:lA3),它具有耐高温, 不易挥发又易于凝集的特性.人体对芥酸吸收缓慢,利用率低, 且易导致人体冠心病,脂肪肝的发生,因此,人们一直在培育低 芥酸或零芥酸的油菜品种.目前,工业上的芥酸的生产主要以 普通菜油为原料,但其芥酸含量较低(30%~50%),若利用生物 技术手段将芥酸含量从50%提高到90%,则会大大降低芥酸生 产成本,获得良好经济效益.
近年对拟南芥VLCFA突变体的遗传研究认为脂肪酸延 长受三个基因的调控f1删:
(1)FAE1基因决定18:0,18:1和20:1脂肪酸的延长, James等(1995)m俐用玉米转座子从拟南芥中克隆了FAE1基 因,将其转化到芥酸含量极低的烟草和油菜中,均发现芥酸的 积累.Millar等(1997)t埘发现转FAE1基因拷贝数越高,芥酸的 含量就越高.
(2)Lassner等(1996)f1从希蒙得木(Simmodsiachinensis)
植物种子的cDNA文库中分离了p-酮酯酰基CoA合酶基 因,由于它能催化18碳链以上的脂肪酸聚合反应,将其导人油 菜可使油菜种子中芥酸含量的明显增加,但芥酸含量不会超过 55%.
(3)Metz等(1996)?发现在油菜中溶血磷脂酸酰基转移酶 (LPAAT)对十八碳底物具有优先选择权,而对超长链脂肪酸亲 和性极低,其理想的最高值仅66%.因此,必须通过将能在 Sn-2位置上插入芥酸的LPAAT基因转化油菜来进一步提高 芥酸的含量.Lassner等(1995)f1,Broun等(1995)【1相继在池 花属(Limnanthes)植物中克隆了LPAAT基因,但转化油菜发
现,Sn.2位置上芥酸含量增加,但其芥酸总量并未增加.这说明 芥酸在Sn.2位置上的增加是在Sn.1和Sn.3位置上芥酸含量 减少的基础上形成的.Laurent等(1992)B61对油菜,旱金莲,大 豆,玉米,棕榈和草地泡沫(Limnanthesalba)等油料植物种子成 熟过程的研究就曾发现只有草地泡沫植物的LPAAT酶可使芥 酸CoA与1.芥酸3-磷酸甘油酯生成二芥酰磷酸并进一步生 成三芥酰甘油酯.若能将草地泡沫的LPAAT基因转入高芥酸 油菜,理论上可产生90%以上芥酸的油菜新材料. 2植物脂肪酸饱和度的遗传代谢调控
植物油作为主要的食用油,人们希望提高不饱和脂肪酸的 含量,降低饱和脂肪的含量.利用基因工程手段降低饱和脂肪 酸含量主要有以下三方面的工作:
(1)通过提高催化聚合反应酶基因的表达水平,可制约棕 榈酰硫酯酶的活性,提高硬脂酰ACP含量.Bleibaum等(1993) ?利用B.酮脂酰基ACP合酶基因(KASII)在油菜种子中超 表达抑制棕榈酸合成并降低了棕榈酸的含量.
(2)Yadar等(1993)?通过竞争抑制方法降低饱和脂肪酸 酰基硫酯酶,即将另,种活性更强的硫酯酶基因转入植物,以 抑制棕榈酰或硬脂酰硫酯酶的活性,降低了饱和脂肪酸含量. (3)通过提高脱饱和酶基因的表达水平,促使饱和脂肪酸 向不饱和脂肪的转变.Graybum等(1992)f1从酵母和小鼠中克 隆了硬脂酰CoA脱饱和酶基因,并转化烟草,结果饱和脂肪酸 含量明显降低,不饱和脂肪酸含量升高.由于高硬脂酸的油脂 可应用于生产人造奶油和用作可可油的替代品,其基因工程调
(1992)从芜菁(Brassica 控方面也做了大量工作.Knutzon等
rapa)中克隆了硬脂酰ACP去饱和酶cDNA,并构建了种子特 异性的反义结构,转化芜菁和油菜.结果一些转基因种子中硬 脂酸占总脂肪酸比例由12%上升到40%,同时油酸含量降低. 由于多不饱和脂肪酸如亚麻酸(18:3)易氧化的缺点,人们
希望植物生产单不饱和脂肪酸如油酸(18:1),而且高油酸的植 物油在工业上也具很高的应用价值,如用油酸生产的杜鹃花酸 是许多工业产品的必要原料(Topter,1995)91]等.Hiz等(1995) 利用油酸脱饱和酶(FAD2)反义抑制技术,使油菜的油酸含 量达到83%,这种转基因油菜与另一种油酸含量78%的突变体 油菜杂交,结果培育出油酸含量达87%的油菜新品种.Stout- jesdijk等(2000)卿通过构建携带油酸脱饱和酶的共抑制质粒 并转化甘蓝型油菜和B.juncea品种,通过使其内源油酸脱饱和 酶沉默而使其油酸含量分别升高到89%和73%.
现代生物医学进展www.biomed.net.cnProgressinMod皇旦皇皇!v'!!!!:鱼: 3植物种子含油量的遗传代谢调控
为了提高油料作物种子本身肪脂酸的含量,提高其产油 率,需对某些关键步骤进行调控,以提高TAGs的合成速率.大 量研究表明:乙酰CoA羧化酶(AcetylcoenzymeAcarboxylase,
ACCase)是脂肪酸合成过程的限速酶.在质体中,ACCase是由 四个亚基形成的异聚体酶;而在细胞质中,HO—ACCase则是一 个大于220KD的二聚体,它催化产生的丙二酰CoA用于超长 链脂肪酸的延伸.El前,增加种子油含量主要有三方面的研究: (1)Roesler等(1997)[242将拟南芥编码的HO—ACCase的ACC1 基因与叶绿体RUBISCO小亚基的转运肽序列相连,并导入油 菜,转运肽.HO.ACCase融合基因在种子中超表达,所产生的 HO.ACCase以活性酶的形式被转移到叶绿体中.对分离的质 体进行体外酶学分析发现:胚中表达的转移肽-HO-ACCase融
,2倍.转基 合蛋白的活性比质体本身具有的ACCase要高1
因油菜的油酸有所增加,产油率比对照提高5%,Rowsler认为 将细胞质活动的HO.ACCase定位在质体,既保护了它不受细 胞质中蛋白质代谢的影响,同时HO—ACCase也不受控制质体 ACCase活性调节的抑制作用,这都是可能导致转基因植株产
油率高的原因.
(2)Zou等(1997)2251研究酵母LPAAT在油菜和拟南芥中 的表达认为,酵母的SLC1基因编码具LPAAT活性的蛋白质, 且其突变基因SLC1—1的产物对长链脂肪酸有更大的偏好性, 将突变基因转入油菜和拟南芥后发现TAG的sn一2位置上超 长链脂肪酸增加而且种子中总脂肪酸的含量升高.而Lassner 等(1995)1t4]曾将meadowfoam中编码LPAAT的基因导入油 菜,只发现:TAG的sn.2位置上芥酸含量增加,总的含油量并 未增加.故Zou等人认为TAG的sn一2位酯酰基形成是TAG 合成的调控步骤,而酵母的LPAAT则不属于此调控系统,这与 上面HO.ACCase基因在质体中表达产生高ACCase活性机制 类似.
(3)陈锦清等(1999,2000)首先提出底物竞争调控籽粒 蛋白质/油脂含量比率的反义PEP技术路线."底物竞争"假说 认为:籽粒的主要贮藏物质油脂,蛋白质均来自葡萄糖酵解产 物.丙酮酸,两者之间存在底物竞争,其平衡点取决于两类物 质代谢的关键酶,丙酮酸羧化酶(PEPCase)和乙酰辅酶A羧化 酶(ACCase)的相对活性.PEPCase催化丙酮酸合成草酰乙酸 进入蛋白质代谢;ACCase催化丙酮酸合成乙酰辅酶A进入脂 肪代谢.通过构建反义PEP基因表达载体转化油菜,转基因油 菜比对照含油量高64,l8%,最高含油量达495%. 4植物新的不饱和脂肪酸的遗传代谢调控
目前,人类发现某些植物与真菌作为储藏脂质积累了各种 特殊的脂肪酸.有些特殊的脂肪酸有很高的价值,只是生产这 些脂肪酸的有机体不能适合大规模的繁殖与培养.因此,科 学家们把注意力集中到相关的编码酶基因,若将它们转入栽培 作物中生产新的脂肪酸,那么,转基因油料作物产生的特殊脂 肪酸就可用于工业和医药等方面1.
多聚不饱和脂肪酸(PUFAs:具有由特殊的去饱和酶形成
的两个或多个双键的长链脂肪酸)由于阐明了它们的生物作用 而进入了生物医药和营养领域.PUFAs在动,植物中广泛存在, 它们是细胞膜的主要成分,并在某些特殊的细胞中充当信号分 子或激素分子,并可调节细胞的流动性,尤其在显花植物的种 子中是储藏的三酰甘油的主要组分,商业上生产的PUFAs主 要来自种子油,矿物油和某些哺乳动物.预计将来的PUFAs市 场这些来源将供不应求,因为哺乳动物是不能合成某些重要的 脂肪酸如亚油酸和a.亚麻酸,它们必须由饮食提供.
linolenicacid,C18:3A6'9,)和花生四烯 (1)V一亚麻酸(V—
酸(Octadecatetraenoicacid,C18:4A6,9,12,15)是动物和人体营养 所必需的重要的多聚不饱和脂肪酸,临床医学证明食用v.亚 麻酸对于类风湿性关节炎,高血压,高血脂,糖尿病等的治疗有 益;花生四烯酸则对于血小板凝集有关的心血管疾病和血栓病 的治疗有效.在工业上,V-亚麻酸可用于制造化妆品,花生四 烯酸则可用于速干胶片,特殊蜡质以及塑料的生产.在一些低 等植物(如苔藓,蓝藻,藻类,真菌等),这两种脂肪酸比较常见. 一
些高等植物(紫草科,虎耳草科等)体内也含有生成v.亚麻 酸和花生四烯酸所必需的A6一脱饱和酶.而许多油料作物由于 体内缺乏A6一脱饱和酶而不含v-亚麻酸和花生四烯酸.若能 使A6-脱饱和酶在油料作物体内表达,则可以将其种子中含量 丰富的亚油酸和a一亚油酸转变为v-亚麻酸和花生四烯酸. Reddy等(1996)[29]从蓝藻中克隆到A6一脱饱和酶基因,此基因 与其它脂肪酸脱饱和酶基因具同源性.将其与35S启动子相连 导入烟草,结果在转基因烟草种子中未检测到v一亚麻酸和花 生四烯酸,但叶的提取物中则发现了这两种脂肪酸,原因是其 基因的表达剂量低的缘故.Sayanova等(1997)[蚓通过EST分析 及cDNA文库筛选,从高等植物琉璃苣(Boragoofficinalis)中 克隆了全长的A6一脱氢酶基因,将其与不同启动子相连转化烟
草与拟南芥,转基因植物中均检测到了v.亚麻酸和花生四烯 酸,并且,在向日葵的2s清蛋白启动子调控下的此基因可在拟 南芥中高频率地表达,其种子中v.亚麻酸含量达C18脂肪酸 总量的10%.
(2)岩芹酸(Petroselinicacid,C18:1A6)是胡萝卜种子和芫 荽种子中含量较高的一种脂肪酸.由于它与油酸在双键位置上 的不同而导致其熔点分别为33"C和12"C.故人造黄油常用含 岩芹酸丰富的植物油,同时,岩芹酸裂解可产生月桂酸和已二 酸(Adipicacid),后者是制造尼龙不可缺的原料.Cahoon等 (1992)通过对芫荽胚胎cDNA文库的筛选,克隆了生成岩芹 酸的关键酶基因?4一棕榈酰ACP脱饱和酶(A4-parmi. toyl—ACPdesaturase)基因,将其导入烟草愈伤组织,结果检测到 岩芹酸,其占总脂肪酸的4%.
(3)蓖麻酸(12一羟基油酸,Ricinoleicacid,C18:1A9)是蓖麻籽 中含量很高的一种羟化脂肪酸,约占蓖麻总量的85%.由于羟 化脂肪酸含量高的油脂,其粘滞性也高,所以被用于生产增塑 剂,尼龙及防水剂的原料.目前蓖麻油是羟化脂肪酸的唯一商 业来源,但由于其生长条件苛刻,且蓖麻油含一些有害物质,因 此,蓖麻并不是一种理想的油料作物.Broun等(1997)its]利用 EST分析及cDNA文库筛选技术,克隆了蓖麻脂肪酸羟化酶基 因,将其在35S启动子调控下导入烟草,仅在其种子中检测到 占总脂肪酸O.1%的蓖麻酸.后又将此基因分别在35S和种子 特异启动子的调控下导入拟南芥,结果转基因拟南芥的蓖麻酸 含量远高于转基因烟草,并且种子中还含有另外几种羟化脂肪 酸.在种子特异启动子调控下的蓖麻酸最高含量达8%,所有羟
?
614?现代生物医学进展
www.biomed.net.oilProgressinModernBiomedicine2007Vo1.7No.4
化脂肪酸占总脂肪酸含量的17%.
近来,国外有大量的以修饰植物脂类组分为目标的研究报 道,且有大量编码.各种不同脂肪酸脱饱和酶的基因被克隆,并 暂时建立了各种脱饱和酶之间的亲缘关系.在对脱饱和酶基因 在异源宿主中表达研究中也出现了一些未曾预想的结果,但这 有助于我们更进一步的理解植物的脂类代谢.我相信,不远的 将来,在转基因的油料种子中将产生特殊的更有价值的脂肪酸 并进入市场.
5结语
近年来,随着分子遗传学及生理学的深入发展,人们对脂 肪酸的代谢及三酰甘油合成的途径有了更深入的认识.研究表 明:贮藏脂的生物合成和膜脂的形成是受不同遗传机制控制 的,即使它们的早期阶段具有一个共同的生命合成途径,但贮 藏脂的脂肪酸组成的变化并不会影响膜脂的组分,因此植物贮 藏脂的生物合成途径特别适合于植物分子遗传操作. 当前,我们要获得基因工程的脂肪酸,首先得利用已有资 源,克隆出脂肪酸代谢调控中大批关键酶的基因.其克隆方法 有以下三种:从纯化酶蛋白着手,根据酶蛋白氨基酸序列推断 该酶基因的部分核苷酸序列,并以此为探针在相应的cDNA文 库中分离出目的基因;对T.DNA标签及表达序列标签(EST) 进行分析,以克隆出控制该性状的基因;或从某一性状的突变 体人手,通过与野生型比较,利用差异筛选技术,对两者的cD- NA文库进行分析,从而找出与此表型有关的基因.然后通过 转基因的方法来改变脂肪酸的链长,含量,双键的数量等,主要 是采用向植物中转入新的酶基因或超表达已有的酶基因来提 高某种脂肪酸含量,或经过反义技术减少酶基因的表达来控制 某种脂肪酸的含量.目前,转化工作大多集中在单基因的导入 研究,而实际上脂肪酸含量变化与多基因的协同作用分不开. 通过多基因导入的调控还刚起步,这更需要对植物脂肪酸代谢
途径的各个步骤有更清楚的了解.
总之,脂肪酸调控的基因工程目的就是改变其组分和含
量,以生产出符合各种用途的脂肪酸.我们有理由相信在二十
一
世纪,"设计的油"在转基因植物中的生产变为现实,并不断
满足食用,化学和药物工业的巨大需求.
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(下转第621页)
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范文四：脂肪的分解代谢
freefattyacidFFAR23H2OHOCH2OHCOOHCH2CH2OCOR1OCOR3激素敏感脂肪酶CH2OHCHRCOOH3????甘油的合成甘油的分解?磷酸酶?磷酸丙糖异构酶?磷酸甘油脱氢酶?甘油激酶甘油的代谢H2OSCoAOCCH3OCOOHCCH3葡萄糖或糖原CHOHPOCH2CHOO甘油α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛三羧酸循环丙酮酸
POCH2OHCCH2FADH2FADPOCH2OHCHOHCH22CH2OHCO2MgADPATPCHOH
CH2OH–2MgAMPATP 脂酰CoA HS脂肪酸脂酰CoA合成酶 PPi SCoA肉碱脂酰肉碱CoACoASH肉碱脂酰肉碱CoACoASH???肉碱脂酰转移酶??肉碱脂酰转移酶?移位酶内膜空间线粒体内膜L—β-γ—CoA–脂酰SCoA脂酰CoA脱氢酶RCHOSCoAFADCHβα?反烯脂酰CoA2 CFADH2 羟脂酰CoAOH水合酶βH2ORCHOSCoACHβα?反烯脂酰CoA2C RCHOSCoAβαC CH2NADHNAD羟脂酰CoAOHβRCHOSCoAβαC CH2RCOSCoAβαC CH2羟脂酰CoA脱氢酶βO酮脂酰CoAβ硫解酶HSCoA酮脂酰CoAβOSCoAC CH3OSCoAC RRCOSCoAβαC CH2O脂酰CoA(n-2)乙酰CoARCH2CH2COHO脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA合成酶脂酰CoA2?FADCoASHPPiAMPATPSCoARCH2CH2CO线粒体内膜C肉碱转运载体SCoARCH2CH2COFADH2呼吸链H2O2P CαβCHSCoAORCH CαβSCoAO反烯脂酰CoA硫解酶CoA脱氢酶水合酶烯脂酰CoA2?H2ORCHOHCH2 CαβSCoAOLβ羟脂酰Lβ羟脂酰CoANADHHNAD呼吸链H2OP3RCOCH2 SCoA酮脂酰CoAβCoASH酮脂酰CoAβ乙酰CoACH3CO RCSCoAO脂酰CoA循环三羧酸再脱氢脱 氢加 水呼吸链12ATPCO224H2O脂肪酸β 氧化RCH2CH2COHO脂肪酸脂酰CoA脂酰CoA脱氢酶脂酰CoA合成酶脂酰CoA2?FADCoASHPPiAMPATPSCoARCH2CH2CO线粒体内膜C肉碱转运载体SCoARCH2CH2COFADH2呼吸链H2O2P CαβCHSCoAORCH CαβSCoAO反烯脂酰CoA硫解酶CoA脱氢酶水合酶烯脂酰CoA2?H2ORCHOHCH2 CαβSCoAOLβ羟脂酰Lβ羟脂酰CoANADHHNAD呼吸链H2OP3RCOCH2 SCoA酮脂酰CoAβCoASH酮脂酰CoAβ乙酰CoACH3CO RCSCoAO脂酰CoA循环三羧酸再脱氢脱 氢加 水呼吸链12ATPCO224H2O脂肪酸β 氧化硫解再脱氢
1.52.5n-2n-2ATPCoA1-2 -27NADHH72.517.57FADH271.510.58CoA 810807β-8CoA 17.510.580-2106琥珀酰COOH变位酶CoA甲基丙二酸单酰羧化酶生物素ATPAMPPPiATP硫激酶OHOCCH3CH2CH2OCCH3CH2SCoA CO2CSCoA CHCH3OCOHOCoB12CSCoA OCH2CoA三羧酸 循环CoA丙酸丙酰CoA自发进行乙酰乙酸硫解酶HSCoA琥珀酰CoA琥珀酸乙酰乙酰CoACH2
CSCoAOCCH2COCHβOH羟丁酸NADNADHCH3Oβ羟丁酸脱氢酶OH乙酰乙酸 琥珀酰 CoA转移酶CH2COCOOH2 CSCoAOCH3CH3CH3q 1. —COCH2 CSCoAOCO2 CSCoAOCH3HO生物素丙二酸单酰CoAATPADPPi乙酰CoA羧化酶乙酰CoA7 acylcar-rier proteinACPACPA
ACPCHOHOPCH2CH3HSNSerCH2HOCH2CH2NHCOCCCH3CH2OOOCH2酰基载体蛋白
ACPCHOHOPCH2CH3HSNCH2HOCH2CH2NHCOCCCH3CH2OOOPOOOCH2腺嘌呤O3PO2HOH-HHHCoA辅酶A4. COCOOSHSCoANADPH缩合酶ACPCH3 CH2 CH2
CSOSOCACPSOCH2CACPSOCHCCH3CHACPSOCH2CCH3CHOHCH3CONADPH2
ONADPHNADPCO2ACPACPSCH2-COCOOCH2-缩合酶
HSCoACH3COSCoA123456?乙酰CoA-ACP酰基转移酶?ACP-丙二酸单酰CoA转
移酶?β-酮脂酰-ACP缩合酶?β-酮脂酰-ACP还原酶?β-羟脂酰-ACP脱水酶?烯脂
酰-ACP还原酶CH3COSCoACO2ACPSOCH3 CCH3CH2CH2缩合酶SOCH3 C缩合酶
CHOH磷酸甘油转酰基酶R磷脂酸磷酸酶Pi二酰甘油二酰甘油转酰基酶脂酰CoA O甘油三酯RCOOHATPHSCoA脂肪酸CH2OHCH2OCH2OCP磷酸甘油
α-R2OCHOCR1CH2OPRCSCoAOHSCoAHSCoAROCH2OCOCHOCR1CH2OHH2OROCH2OCOCHOCR1OCH2OC甘油三酯合成的第一途径
范文五：脂肪酸的合成代谢
脂肪酸的合成代谢
(一)合成的部位
脂肪酸合成酶系存在于肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织，位于线粒体外胞液中。肝是人体合成脂肪酸的主要场所，其合成能力较脂肪组织大8,9倍。脂肪组织是储存脂肪的仓库。它本身也可以葡萄糖为原料合成脂肪酸及脂肪，但主要摄取并储存由小肠吸收的食物脂肪酸以及肝合成的脂肪酸。
(二)合成的原料
乙酰CoA是合成脂肪酸的主要原料，主要来自葡萄糖。细胞内的乙酰CoA全部在线粒体内产生，而合成脂肪酸的酶系存在于胞液。线粒体内的乙酰CoA必须进入胞液才能成为合成脂肪酸的原料。乙酰CoA不能自由透过线粒体内膜，主要通过柠檬酸-丙酮酸循环完成，在此循环中，乙酰CoA首先在线粒体内与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，通过线粒体内膜上的载体转运即可进入胞液;胞液中ATP柠檬酸裂解酶，使柠檬酸裂解释出乙酰CoA及草酰乙酰。脂肪酸的合成除需乙酰CoA外，还需ATP、NADPH、HCO3-(CO2)及Mn2+等。脂肪酸的合成所需的氢全部由NADPH提供。NADPH主要来自磷酸戊糖通路。
脂肪的分解代谢
(一)脂肪动员
脂肪细胞中储存的甘油三酯经一系列脂肪酶依次催化，逐步水解释出甘油和游离脂肪酸，运送到全身各组织利用，此过程称为脂肪动员。在脂肪动员过程中，甘油三酯脂肪酶为脂肪动员的限速酶，因受多种激素调节，故又被称为激素敏感性脂肪酶。胰岛素、前列腺素可以抑制其活性，称为抗脂解激素;胰高血糖素、。肾上腺素、促肾上腺皮质激素及甲状腺素等促进其活性，称为脂解激素。
(二)脂肪酸β-氧化的基本过程
脂肪酸的β-氧化方式是脂肪酸氧化分解的主要方式，主要过程如下:
1.脂肪酸的活化——脂酰CoA的生成 脂肪动员的主要产物是游离脂肪酸。它在氧化分解前需先在胞液中的内质网或线粒体外膜上活化成活泼的脂酰CoA才能进一步转变。催化此反应的酶为脂酰CoA合成酶，反应需消耗ATP.
2.脂酰CoA转入线粒体 催化脂肪酸氧化的酶系均存在于线粒体基质中，活化的脂酰CoA分子必须在线粒体内才能进行氧化分解，但脂酰CoA分子自身不能穿过线粒体内膜。需经肉毒碱载体转运。
线粒体内膜外侧含有肉毒碱一脂酰转移酶?，内侧含有肉毒碱一脂酰转移酶?，二者为同工酶。在内膜外侧酶?催化下，脂酰CoA的脂酰基转移到肉毒碱上生成脂酰-肉毒碱，后者通过膜上载体的作用进入线粒体内。继而在内膜内侧酶?催化下，脂酰-肉毒碱释出脂酰
基，并与辅酶A一起霞新在线粒体基质中生成脂酰CoA，而肉毒碱则回到线粒体内膜外侧再参加脂酰基的移换反应。
此转运过程是脂肪酸氧化的限速步骤，肉毒碱一脂酰转移酶?是限速酶。在某些生理及病理情况下，如饥饿、高脂低糖膳食或糖尿病等，体内糖氧化利用降低，此时该酶活性增强，脂肪酸氧化分解供能增多。
3.饱和脂肪酸的β-氧化 脂酰CoA进入线粒体基质后，从脂酰基的β碳原子开始，经过脱氢、加水、再脱氢和硫解四步连续的酶促反应，脂酰基断裂产生1分子乙酰CoA和1分子比原来少两个碳原子的脂酰CoA.由于此氧化过程发生在脂酰基的β碳原子上，故称为β氧化。每一次β-氧化包括下面四个连续的酶促反应。
(1)脱氢:脂酰CoA在脂酰CoA脱氢酶催化下，在α和β碳原子上各脱去1个氢原子，生成α，β-烯脂酰CoA，脱下的氢由该酶的辅酶FAD接受生成FADH2.FADH2上的两个氢通过氧化呼吸链传递给氧生成水，同时伴有1.5分子ATP的生成。
(2)加水:α，β-烯脂酰CoA在烯脂酰CoA水合酶催化下加水，生成L-β-羟脂酰CoA.
(3)再脱氢:L-β-羟脂酰CoA在β-羟脂酰CoA脱氢酶催化下，脱去β碳上的2个氢原子，生成β-酮脂酰CoA.脱下的氢由该酶的辅酶NAD+接受，生成NADH+H+，后者经电子传递链氧化生成水及2.5分子ATP.
(4)硫解:β-酮脂酰CoA在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下，加l分子辅酶A使碳链断裂，生成l分子乙酰CoA和比原来少两个碳原子的脂酰CoA.
脂酰CoA经β-氧化的连续四步反应后，每次生成1分子乙酰CoA，碳链缩短两个碳原子，同时伴有5分子ATP生成。再重复进行β-氧化，长链偶数碳原子的脂肪酸可生成若干分子的乙酰CoA，同时产生若干还原型的FADH2和NADH+H+.以16碳的饱和脂肪酸(软脂肪酸)为例，它生成脂酰CoA后，经7次β-氧化可生成8分子乙酰COA，7分子FADH2和7分子NADH+H+.
在线粒体内分解代谢过程中，经脂肪酸β氧化产生的乙酰CoA可进入三羧酸循环进一步氧化成CO2和H2O，每一循环生成10，分子ATP.因此1分子软脂肪酸彻底氧化分解可产生108分子ATP(7×4ATP+8×10ATP)，减去活化时消耗的2个高能磷酸键相当于2分子ATP，净生成106分子ATP.因此脂肪酸是机体的重要能源。
(三)酮体的生成、利用和生理意义
酮体是脂肪酸在肝内进行正常分解代谢时所产生的特殊中间产物，包括乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮三种物质。酮体是肝内生成肝外利用。
1.酮体的生成 以乙酰CoA为原料，在肝线粒体经酶催化，先缩合、再裂解，生成酮体。首先由2分子乙酰CoA在肝线粒体硫解酶作用下，缩合成1分子乙酰乙酰CoA，同时释出1分子辅酶A.乙酰乙酰CoA再与l分子乙酰CoA缩合成β-羟β-甲基戊二酸单酰CoA
(HMG-CoA)并释出1分子辅酶A.此反应是由HMG-CoA合酶催化的。HMG-CoA接着在HMG-CoA裂解酶催化下，裂解成乙酰CoA和乙酰乙酸，后者再在β-羟丁酸脱氢酶作用下还原生成β-羟丁酸，该反应所需的氢由NADH提供。少量乙酰乙酸在肝内可自发脱CO2生成丙酮。
2.酮体的利用 肝含有合成酮体的酶系，故能生成酮体，但肝缺乏氧化酮体的酶系，因此不能利用酮体。在肝生成的酮体可随血液循环运输到肝外组织进行氧化利用。许多肝外组织如脑、心、肾、骨骼肌等具有活性很强的氧化酮体的酶，酮体运至后，β-羟丁酸经β-羟丁酸脱氢酶作用，被氧化成乙酰乙酸，进一步由乙酰乙酸硫激酶或琥珀酰CoA转硫酶催化，乙酰乙酸转变成乙酰乙酰CoA，后者经乙酰乙酰CoA硫解酶作用，分解成2分子乙酰CoA进入三羧酸循环氧化供能。丙酮不能按上述方式氧化，它可随尿排出。丙酮易挥发，如血中浓度过高时，丙酮还可经肺直接呼出。
3.酮体生成的意义 酮体是肝为肝外组织提供的一种能源物质。酮体分子量小，易溶于水，能通过血脑屏障、毛细血管壁。是肌肉，尤其是脑组织的重要能源。由于脂肪酸碳链长，不易通过血脑屏障，脑组织几乎不能摄取脂肪酸，主要由血糖氧化分解供能。当糖供应不足或利用出现障碍时，酮体可以代替葡萄糖成为脑组织和肌肉的主要能源。
正常情况下，血中酮体含量很少，约为0.03,0.5mmol,L(0.5,5mg,dl)。在饥饿、高脂低糖膳食及糖尿病时，葡萄糖利用减少，脂肪动员加强，脂肪酸分解增多，乙酰CoA大量生成而逐渐堆积，造成肝中酮体生成过多。若酮体生成量超过肝外组织利用酮体的能力，则会引起血中酮体升高。当血中酮体水平(>70mg,dl)高过肾脏重吸收能力时，尿中就会出现酮体，即为酮症。因酮体中占绝大部分的乙酰乙酸和β-羟丁酸都是相对较强的有机酸，如在体内堆积过多会导致代谢性酸中毒。常称为酮症酸中毒。
