膽固醇生物合成
膽固醇是真核生物細胞膜的組分，也是多種生物活性物質的前體，因此它的生物合成和代謝轉變以及轉運一直是生物學家關注焦點之一。其過程大致為：乙酰CoA→甲羥戊酸→二甲烯丙基焦磷酸→鯊烯→膽固醇。
哺乳動物幾乎所有細胞都能合成膽固醇，其中最活躍的是肝細胞（80％），其次是小腸上皮細胞（10％）和皮膚（5％）。細胞內合成膽固醇的場所是細胞質，其中一部分反應在細胞液發生，另一部分則在內質網上進行。
從乙酰CoA合成活化的異戊二烯
[編輯]兩分子乙酰CoA合成乙酰乙酰CoA，在HMG-CoA合酶催化下結合一分子乙酰CoA生成β-羥基-β-甲基戊二酸單酰CoA（HMG-CoA），在HMG-CoA還原酶（限速酶）催化下被還原為甲羥戊酸。甲羥戊酸經磷酸甲羥戊酸轉變為5-焦磷酸甲羥戊酸，在焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶催化下脫羧，生成活化的異戊二烯單位——異戊二烯焦磷酸。異戊二烯焦磷酸在異戊二烯焦磷酸異構酶的催化下轉化為二甲烯丙基焦磷酸。
| ⇓ | 底物 | ( ⇑ ) | 輔 | 酶 | EC | 類型 | 疾病 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
||||||||||
| 乙酰CoA | 
|
乙酰CoA | 乙酰CoA C-酰基轉移酶 |
2.3.1.9 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | α-甲基乙酰乙酸尿症 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||||
|
||||||||||
| H2O，乙酰CoA | 
|
HMG-CoA合酶 | 2.3.3.10 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | 3-羥基-3-甲基戊二單酰CoA合酶 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | |||||
|
||||||||||
| 2 NADPH/H+ |
|
HMG-CoA還原酶 | 1.1.1.34 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | ||||||
|
||||||||||
| ATP |
|
甲羥戊酸激酶 | 2.7.1.36 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | 高IgD 綜合徵 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），甲羥戊酸尿症 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | |||||
|
||||||||||
| ATP |
|
磷酸甲羥戊酸激酶
過氧化物酶體 |
2.7.4.2 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | ||||||
|
||||||||||
| ATP |
|
焦磷酸甲羥戊酸脫羧酶 | 4.1.1.33 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 裂合 | ||||||
|
||||||||||
|
CO2，Pi |
|
|||||||||
|
||||||||||
|
Mg2+／Zn2+ | 異戊二烯焦磷酸異構酶 | 5.3.3.2 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 異構 | ||||||
|
||||||||||
-3-Hydroxy-3-methylglutaryl-CoA.svg){kind=small}
-Mevalonat.svg){kind=small}
-5-Phosphomevalonat.svg){kind=small}
-5-Pyrophosphomevalonat.svg){kind=small}
-3-Phospho-5-pyrophosphomevalonat.svg){kind=small}
從活化的異戊二烯單位合成鯊烯
[編輯]在二甲烯丙基轉移酶催化下，一個二甲烯丙基焦磷酸與一個異戊二烯焦磷酸頭尾縮合為牻牛兒焦磷酸。在牻牛兒基轉移酶的催化下，牻牛兒焦磷酸與另一個異戊二烯焦磷酸頭尾縮合成法尼基焦磷酸。兩分子法尼基焦磷酸在法尼基轉移酶或鯊烯合酶催化下頭頭縮合為前鯊烯焦磷酸，在NADPH還原下重排得到含有30個碳原子的鯊烯。
| ⇓ | 底物 | ( ⇑ ) | 輔 | 酶 | EC | 類型 | 疾病 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
||||||||||
| 異戊二烯焦磷酸
PPi |
|
二甲烯丙基轉移酶 | 2.5.1.1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | ||||||
| 牻牛兒基轉移酶 | 2.5.1.10 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | ||||||||
|
||||||||||
| 異戊二烯焦磷酸
PPi |
|
二甲烯丙基焦磷酸 | 2.5.1.1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | ||||||
| 牻牛兒基轉移酶 | 2.5.1.10 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | ||||||||
|
||||||||||
|
PPi |
|
Mg／Mn | 鯊烯合酶 | 2.5.1.21 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 轉移 | |||||
|
||||||||||
| 2 NADPH/H+
PPi，NADP+ |
|
|||||||||
|
||||||||||
從鯊烯合成膽固醇
[編輯]鯊烯在鯊烯單加氧酶的催化下環氧化為2,3-環氧鯊烯，隨後在羊毛固醇合酶催化下發生一個複雜的由質子引發的環化反應，生成四環結構的羊毛固醇。下面連續發生一系列複雜的反應形成7-脫氫膽固醇，經還原得膽固醇。這一系列複雜的反應包括：
- 三個連續的去甲基化反應，分別在4-，4-和14-位上。
- 8-位上的雙鍵轉移到5-位上。
- 側鏈雙鍵的還原。
| ⇓ | 底物 | ( ⇑ ) | 輔 | 酶 | EC | 類型 | 疾病 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
||||||||||
| AH2，O2
A，H2O |
|
FAD | 鯊烯單加氧酶 | 1.14.99.7 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | |||||
|
||||||||||
|
羊毛固醇合酶 | 5.4.99.7 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 異構 | |||||||
|
||||||||||
| 3 O2，3 NADPH/H+ |
|
血紅素-硫醇 | 甾醇14α-去甲基化酶 | 1.14.13.70 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | |||||
|
||||||||||
| NADPH/H+ |
|
甾醇δ14-還原酶 | 1.3.1.70 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | Greenberg發育不良 | |||||
|
||||||||||
| 3 O2，3 NADPH/H+
4 H2O，3 NADP+ |
|
甲基固醇單加氧酶 | 1.14.13.72 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | ||||||
|
||||||||||
| NADP+ |
|
甾醇4α-羧酸-3-脫氫酶
（脫羧） |
1.1.1.170 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | Child綜合徵 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | |||||
|
||||||||||
| NADPH/H+ |
|
3-氧代類固醇還原酶 | 1.1.1.270 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | ||||||
|
||||||||||
| ? [H] |
|
多步反應 | ||||||||
|
||||||||||
|
|
膽甾烯醇δ-異構酶* | 5.3.3.5 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 異構 | 軟骨發育不全點狀，X連鎖 顯性 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | ||||||
|
||||||||||
| NADPH/H+ |
|
NADPH/H+ | 甾醇δ24-還原酶* | 1.3.1.72 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | 鏈甾醇症 | ||||
|
||||||||||
| O2，NADH/H+
2 H2O，NADP+ |
|
7-烯膽甾烷醇-5-去飽和酶 | 1.14.21.6 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | 7-烯膽烷醇症 | |||||
|
||||||||||
| NADH/H+ |
|
7-脫氫膽固醇還原酶 | 1.3.1.21 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） | 氧還 | Smith-Lemli-Opitz綜合徵 | |||||
|
||||||||||
-Squalen-2,3-epoxid.svg)
* 這兩步的順序可以顛倒，這樣的話中間產物將是Zymostenol（酵母甾烯醇），而非5α-膽甾-7,24-二烯-3β-醇。
更多信息，請參見膽固醇條目。
顏色標識：
底物 反應箭頭 關鍵酶 高能磷酸 還原當量 CO2 / HCO3− C1產物 氮
外部連結
[編輯]- KEGG：人類體內類固醇的生物合成 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
- 本文表格按照德文de.labs.wikimedia.org站點中的Biochemie und Pathobiochemie: Cholesterinbiosynthese一文構建。