Biosynteza kwasów tłuszczowych to proces, w którym organizm przekształca acetylo-CoA i malonylo-CoA w kwasy tłuszczowe. Długość procesu może zależeć od tego, czy powstający kwas tłuszczowy jest prostołańcuchowy czy rozgałęziony i jak długo to trwa. Proces ten zachodzi poza mitochondriami w cytozolu lub cytoplazmie komórki. W efekcie proces ten jest przeciwieństwem degradacji kwasów tłuszczowych.
Kwas tłuszczowy to kwas karboksylowy i związek organiczny. Takie związki organiczne występują w dwóch formach: nasyconej i nienasyconej. Nasycony kwas tłuszczowy ma tylko pojedyncze wiązania elektronowe między każdym z atomów węgla. Nienasycony kwas tłuszczowy będzie miał jedno lub więcej podwójnych lub potrójnych wiązań między dowolnymi dwoma atomami węgla. Kwasy tłuszczowe są pobierane z tkanki tłuszczowej i przekształcane w acetylo-CoA w celu wytworzenia energii dla komórki w ramach cyklu kwasu cytrynowego.
Pierwszym etapem biosyntezy kwasów tłuszczowych jest przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA. Acetyl-CoA to cząsteczka używana do przenoszenia atomów węgla do mitochondriów komórki. Jest ważną częścią oddychania komórkowego. W odwrotnym procesie acetylo-CoA transportuje atomy węgla z powrotem z mitochondriów. Pirogronian znajduje się w mitochondriach.
Malonyl-CoA jest pochodną koenzymu A i powstaje podczas biosyntezy kwasów tłuszczowych, gdy cząsteczka dwutlenku węgla (CO2) jest dodawana do cząsteczki acetylo-CoA. Służy do wydłużania łańcucha węglowego kwasu tłuszczowego podczas biosyntezy kwasów tłuszczowych, ale może być również stosowany do transportu alfa-ketoglutaranu do mitochondriów i jest ważnym elementem biosyntezy polipeptydów. Dodanie cząsteczki dwutlenku węgla do acetylo-CoA jest procesem nieodwracalnym.
Tworzenie prostołańcuchowego kwasu tłuszczowego podczas biosyntezy kwasów tłuszczowych jest podobne do produktu utleniania podczas cyklu kwasu cytrynowego. Cząsteczka przechodzi czteroetapowy proces kondensacji, redukcji, odwodnienia i redukcji. Każde zakończenie cyklu dodaje do cząsteczki dwa atomy węgla. Proces jest powtarzany w sposób ciągły, aż cząsteczka stanie się 16-węglowym kwasem palmitynowym. Każdy etap procesu jest prowadzony przez enzym zwany Syntazą Kwasów Tłuszczowych.
W kolejnym etapie biosyntezy kwasów tłuszczowych kwas palmitynowy jest przekształcany w palmitylo-CoA. Odbywa się to za pomocą układu enzymatycznego w cytoplazmie komórki. Nienasycone kwasy tłuszczowe są syntetyzowane przez enzymy desaturazy kwasów tłuszczowych CoA, które wytwarzają podwójne wiązania. Każde wiązanie podwójne jest tworzone w punkcie łańcucha specyficznym dla wytwarzanego kwasu tłuszczowego, a każde z tych wiązań jest wytwarzane przez enzym specyficzny dla tej lokalizacji.