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學習重點 掌握合成場所與碳源：人體脂肪酸從頭合成主要在細胞質進行，立即碳源為乙醯輔酶A，主要產物為棕櫚酸。 理解檸檬酸穿梭：粒線體內的乙醯輔酶A以檸檬酸形式運送碳骨架，再由細胞質中的ATP－檸檬酸裂解酶釋出乙醯輔酶A。 分清兩大酵素：乙醯輔酶A羧化酶利用ATP與生物素製造丙二醯輔酶A；脂肪酸合成酶利用NADPH完成碳鏈合成。 熟記碳數與還原力：合成一分子棕櫚酸需1個乙醯輔酶A引子、7個丙二醯輔酶A及14個NADPH。 區分從頭合成與延長：細胞質的脂肪酸合成酶主要製造棕櫚酸；既有脂肪酸的延長系統則可位於內質網或粒線體。 核心觀念 一、檸檬酸穿梭：把乙醯基送到細胞質 脂肪酸從頭合成所需的乙醯輔酶A，主要來自粒線體內的代謝反應，但乙醯輔酶A不能直接穿過粒線體內膜，因此須以檸檬酸形式將碳骨架送至細胞質。 粒線體內，乙醯輔酶A與草醯乙酸經檸檬酸合成酶（citrate synthase）作用，形成檸檬酸。 檸檬酸運至細胞質後，由ATP－檸檬酸裂解酶（ATP-citrate lyase）利用ATP及輔酶A，生成乙醯輔酶A與草醯乙酸。 乙醯輔酶A供脂肪酸合成使用；草醯乙酸可先轉成蘋果酸，再直接回到粒線體，或經丙酮酸途徑回補粒線體內的草醯乙酸。 因此，將檸檬酸轉成乙醯輔酶A的酵素是citrate lyase。檸檬酸合成酶負責形成檸檬酸，不能與裂解酶混淆；兩者也不是同一酵素催化的可逆反應。 二、乙醯輔酶A羧化酶：形成丙二醯輔酶A 乙醯輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）催化脂肪酸合成的承諾步驟，也是主要限速步驟。它需要生物素（biotin）作為輔因子，並消耗ATP。 乙醯輔酶A＋碳酸氫根＋ATP → 丙二醯輔酶A＋ADP＋無機磷酸 生物素負責攜帶並轉移羧基。此反應是在二碳的乙醯輔酶A上加入一個碳，形成三碳的丙二醯輔酶A，不是把原有的甲基碳直接變成羧基。 丙二醯輔酶A在後續縮合時會釋出二氧化碳，因此雖然本身有三個碳，每次卻只讓脂肪酸碳鏈淨增加兩個碳。 轉醛醇酶、轉澱粉酶與蛋白質磷酸酶都不是直接催化丙二醯輔酶A生成的酵素。蛋白質磷酸酶可透過去磷酸化調節ACC活性，但不等於它能催化上述羧化反應。 三、脂肪酸合成酶與還原性合成 脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS）以乙醯基作為起始引子，反覆利用丙二醯基延長碳鏈。每個延長循環包含縮合、還原、脫水、再還原，其中兩次還原各需1個NADPH，因此每增加兩個碳共消耗2個NADPH。 脂肪酸合成稱為還原性合成，是因為反應需要還原當量，由NADPH提供電子；NADPH提供還原力後轉成NADP＋。NADH不是此合成系統直接使用的還原劑，FAD與FADH2也不是這裡的還原力來源。 比較項目乙醯輔酶A羧化酶脂肪酸合成酶 主要功能將乙醯輔酶A轉成丙二醯輔酶A反覆縮合與還原，建立脂肪酸碳鏈 ATP需求直接消耗ATP合成循環本身不直接消耗ATP 重要輔因子或還原劑生物素NADPH 判斷關鍵羧化、形成丙二醯輔酶A每次延長兩碳，消耗2個NADPH 整體脂肪酸生合成是需能反應，不能因為FAS本身不直接消耗ATP，就判定整條途徑不需要ATP。ATP用於ACC製造丙二醯輔酶A；若由粒線體內的乙醯輔酶A開始計算，檸檬酸裂解等供料過程也有額外能量需求。 四、棕櫚酸合成的碳數計算 人體FAS從頭合成的主要產物是棕櫚酸（palmitate，C16:0）。其16個碳由起始乙醯基的2個碳，加上7次延長各提供的2個碳組成： 2＋7 × 2＝16個碳 起始引子：1個乙醯輔酶A。 延長原料：7個丙二醯輔酶A，共進行7次延長循環。 還原力：7 × 2＝14個NADPH。 製造丙二醯輔酶A：另需7個乙醯輔酶A，並消耗7個ATP。 所以，若從乙醯輔酶A原料計算，共需8個乙醯輔酶A；其中1個作為引子，另外7個先轉成丙二醯輔酶A。8個乙醯輔酶A不等於8個丙二醯輔酶A。上述7個ATP僅計算ACC反應，不包含檸檬酸穿梭等供料過程。 五、立即碳源與脂肪酸延長系統 人體合成脂肪酸的立即碳源是乙醯輔酶A：它可作為起始引子，也可先轉成丙二醯輔酶A，再提供延長所需的二碳單位。乙醇、乙酸即使能經代謝轉成乙醯輔酶A，也不是此處所指的立即碳源；琥珀醯輔酶A亦不是這套合成途徑的直接碳源。 比較項目脂肪酸從頭合成脂肪酸延長系統 主要場所細胞質內質網或粒線體 作用方式由小分子碳源建立脂肪酸以既有脂醯鏈為起點增加碳數 催化系統脂肪酸合成酶複合體各場所的延長酵素系統 產物判斷主要為棕櫚酸形成比原有受質更長的脂肪酸 典型內質網延長系統以脂醯輔酶A為延長對象，利用丙二醯輔酶A提供二碳單位，並使用NADPH。不同場所的延長系統所用碳單位可有差異，因此不能將「以乙醯輔酶A為受質」當成所有延長系統的共同特徵。 常考陷阱 「脂肪酸合成主要使用NADH」：錯在還原劑；應為NADPH，每增加兩碳需2個。 「脂肪酸合成酶催化時直接消耗ATP」：混淆FAS與ACC。FAS使用NADPH；ACC製造丙二醯輔酶A時消耗ATP。 「合成C16需要8個丙二醯輔酶A」：應為1個乙醯輔酶A引子加7個丙二醯輔酶A。 「檸檬酸合成酶將檸檬酸轉為乙醯輔酶A」：應選檸檬酸裂解酶，辨認英文中的synthase與lyase。 「乙醯輔酶A羧化酶不需輔因子」：ACC需要生物素，且反應消耗ATP。 「脂肪酸延長主要產生棕櫚酸，全部由FAS完成」：這是把從頭合成與延長混為一談；延長系統可位於內質網或粒線體。 記憶口訣 「檸檬運碳，裂解放乙醯；羧化靠生物素，還原靠NADPH。」 「一乙醯起、七丙二醯接；十四NADPH，羧化七ATP。」