關鍵差別：合成與分解

Acetyl-CoA 從粒線體運出：Citrate shuttle

胞質要合成脂肪酸，但葡萄糖氧化形成的 acetyl-CoA 位於粒線體基質，無法直接穿過內膜。細胞以 citrate 搬運其碳骨架：

1. 粒線體基質：oxaloacetate（OAA）+ acetyl-CoA → citrate。
2. Citrate 經粒線體 citrate carrier（SLC25A1）運到胞質。
3. 胞質：ATP-citrate lyase 消耗 ATP 與 CoA，把 citrate 切成 acetyl-CoA + OAA。
4. 胞質 OAA 由 malate dehydrogenase 消耗 NADH 還原成 malate。Malate 可返回粒線體，或由 cytosolic malic enzyme（ME1）轉成 pyruvate，同時形成 NADPH與 CO₂。
5. Pyruvate 返回粒線體後，可由 pyruvate carboxylase 消耗 ATP 與 HCO₃⁻重新形成 OAA。

這條穿梭把 acetyl-CoA 的碳送到胞質。若 malate 經 ME1 轉成 pyruvate，還可提供部分脂肪酸合成所需的 NADPH；其餘 NADPH 主要可由磷酸戊糖途徑提供。

ACC 的角色

Acetyl-CoA carboxylase（ACC）催化：

此反應的重點如下：

• ACC 是生物素依賴性酵素；biotin 暫時攜帶由 bicarbonate 提供的羧基。
• 反應消耗 ATP，不是 NADH。
• ACC1提供脂肪酸合成所需的胞質 malonyl-CoA，是 de novo lipogenesis 的經典限速步驟。
• ACC2主要位於粒線體外膜附近；其局部形成的 malonyl-CoA 抑制 CPT-I，調節長鏈脂肪酸氧化。
• Malonyl-CoA 在 FAS 縮合時每次貢獻 2 個碳；先前由 ACC 加入的羧基隨即以 CO₂ 釋出。

容易混淆：ACC1 與 ACC2 催化相同反應，但產物所在位置與主要用途不同。ACC1 偏向供應脂肪酸合成；ACC2 偏向經 malonyl-CoA 控制 CPT-I。

ACC 的調控

別位調節：

• Citrate 活化 ACC，並促進酵素形成較具活性的聚合狀態，表示胞質碳源與能量充足。
• 長鏈 fatty acyl-CoA，例如 palmitoyl-CoA，回饋抑制 ACC。

激素與磷酸化：

• 胰島素促進 ACC 去磷酸化與活化，並在較長時間尺度增加 ACC 與 FAS 的表現。
• 升糖素與腎上腺素在經典肝代謝模型中促進 ACC 磷酸化，降低脂肪酸合成。
• AMPK在細胞能量不足時磷酸化並抑制 ACC，使 ATP 優先供應產能反應。

FAS 的 7 輪延長

哺乳類 fatty acid synthase（FAS-I）是由兩條大型多功能 polypeptide 組成的同源二聚體。每條 polypeptide 含 6 個催化功能區與 1 個 ACP 載體區；ACP 以可移動的 phosphopantetheine 臂把合成中的脂肪醯鏈送到各活性區。

起始與每輪延長如下：

1. 載入起始基：MAT 先把 acetyl 基團轉到 ACP，再轉到 β-ketoacyl synthase（KS）的 cysteine；malonyl 基團則載入 ACP。
2. 縮合：KS 上的 acetyl 或成長中 acyl 基團與 malonyl-ACP 縮合，釋出 CO₂，形成 β-ketoacyl-ACP。
3. 第一次還原：β-ketoacyl-ACP reductase 消耗 1 NADPH，形成 β-hydroxyacyl-ACP。
4. 脫水：dehydratase 移除 H₂O，形成 trans-enoyl-ACP。
5. 第二次還原：enoyl reductase 再消耗 1 NADPH，形成飽和 acyl-ACP。

完成一輪後，成長中的 acyl 基團轉回 KS，ACP 再載入新的 malonyl 基團。每輪消耗 2 NADPH並使碳鏈延長 2 個碳。進行 7 輪後，thioesterase 切下 palmitate（16:0）。

每輪縮合釋出的 CO₂，就是 ACC 製造 malonyl-CoA 時先加入的羧基。這個「先羧化、再脫羧」的設計使縮合反應容易向前進行，但被釋出的碳不會進入脂肪酸主鏈。

合成 palmitate 的帳

• 起始的 1 個 acetyl-CoA 提供 palmitate 甲基端的 2 個碳。
• 7 個 malonyl-CoA 各提供 2 個碳，共加入 14 個碳。
• 總碳數為 $2 + 7 \times 2 = 16$。
• 製造 7 個 malonyl-CoA 需要 7 ATP。
• 7 輪延長各需要 2 NADPH，共 14 NADPH。

由胞質 acetyl-CoA 開始計算的總反應為：

帳目邊界：此總反應假設 acetyl-CoA 已位於胞質，不包含 citrate shuttle、pyruvate carboxylase 或產生 NADPH 所需的額外能量。

每合成 1 個 palmitate，需要 14 NADPH 與 7 ATP。