生物化学复习2.ppt

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1、n生物化学复习2n Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 nWhere there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望生命物质代谢分为生命物质代谢分为分解分解和和合成合成，同时与同时与能量能量代谢相伴随；代谢相伴随；是通过所谓的是通过所谓的代谢途径代谢途径进行的；进行的；是通过生命物质是通过生命物质各自各自的新陈代谢和的新陈代谢和共同协作共同协作完成的。完成的。生命物质代谢的特点生命物质代谢的特点 一、代谢途径及其特点一、代谢途径及其特点完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应称为代谢途径。完成某一代谢过程的一组

2、相互衔接的酶促反应称为代谢途径。1.代谢途径是不可逆的。代谢途径是不可逆的。2.代谢途径的形式多样（线状、环状、分支状）。代谢途径的形式多样（线状、环状、分支状）。3.代谢途径有确定的细胞定位代谢途径有确定的细胞定位，特别在真核生物是高，特别在真核生物是高度分室，有的代谢途径涉及多个区域。度分室，有的代谢途径涉及多个区域。糖异生：线粒体、细胞液（多数）、内质网（最后一步）糖异生：线粒体、细胞液（多数）、内质网（最后一步）尿素循环：肝细胞线粒体和细胞液尿素循环：肝细胞线粒体和细胞液ATPPi葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖细细胞胞液液内内质质网网代谢途径有确定的细胞定位代谢途径有确定的细

3、胞定位,有利于调控；防止错有利于调控；防止错误反应的发生；减少无效循环误反应的发生；减少无效循环一、代谢途径及其特点一、代谢途径及其特点1.代谢途径是不可逆的。代谢途径是不可逆的。2.代谢途径的形式是多样的。代谢途径的形式是多样的。3.代谢途径有确定的细胞定位代谢途径有确定的细胞定位，特别在真核生物是高度分室，特别在真核生物是高度分室，有的代谢途径涉及多个区域。有的代谢途径涉及多个区域。4.代谢途径之间相互沟通（有枢纽）。代谢途径之间相互沟通（有枢纽）。5.代谢途径之间有能量关联。代谢途径之间有能量关联。6.各种生物在基本代谢途径上高度保守。各种生物在基本代谢途径上高度保守。7.代谢途径的流量

4、可调控，至少有一个限速步骤代谢途径的流量可调控，至少有一个限速步骤，往往通过关，往往通过关键酶来实现调控。键酶来实现调控。二、生命物质代谢的活化二、生命物质代谢的活化1.糖糖 （1）降解：）降解：磷酸化磷酸化 （2）合成：）合成：UDPG（ADPG、GDPG）2.甘油三酯甘油三酯 （1）磷酸甘油）磷酸甘油 （2）脂酰）脂酰CoA3.磷脂磷脂 （1）CDP-X （2）CDP-甘油二酯甘油二酯 （3）磷酸甘油）磷酸甘油4.Pr合成合成 aa活化活化:氨酰氨酰-AMP生物大分子的分解有三个阶段：生物大分子的分解有三个阶段：1.1.复杂大分子降解产生构件分子复杂大分子降解产生构件分子2.2.构件分子氧

5、化分解产生乙酰辅酶构件分子氧化分解产生乙酰辅酶A A等等3.3.最终的共同代谢途径。最终的共同代谢途径。TCA TCA、呼吸链、氧化磷酸化、呼吸链、氧化磷酸化放能很少放能很少放能（约三分之一）放能（约三分之一）释放大量能量释放大量能量三、分解代谢的特点三、分解代谢的特点（一）阶段性和趋同性（一）阶段性和趋同性（二）降解产生构件分子的方式（二）降解产生构件分子的方式q水解水解q磷酸解磷酸解q硫解硫解q焦磷酸解焦磷酸解三、分解代谢的特点三、分解代谢的特点（一）阶段性和趋同性（一）阶段性和趋同性（三）构件分子进一步分解的特点（三）构件分子进一步分解的特点1.产物为简单无机物产物为简单无机物2.种属不

6、同，分解的终产物可能不同种属不同，分解的终产物可能不同 qaa中中N的最终代谢物的最终代谢物q 嘌呤碱的最终代谢物嘌呤碱的最终代谢物3.C骨架的彻底分解经过骨架的彻底分解经过TCA和氧化磷酸化完成和氧化磷酸化完成四、合成代谢的特点四、合成代谢的特点（一）阶段性和趋异性（一）阶段性和趋异性 生物分子结构的多层次性决定了合成代谢的阶段性。生物分子结构的多层次性决定了合成代谢的阶段性。（二）营养依赖性（必需）（二）营养依赖性（必需）（三）需要能量推动（三）需要能量推动 直接来自直接来自NADPH和和NTP。能量主要用于。能量主要用于活化前体活化前体或构件分或构件分子，以及用于还原步骤等。子，以及用于

7、还原步骤等。（四）信息来源（四）信息来源1.模板指导组装模板指导组装 2.酶促组装酶促组装:有些构件序列简单均一的大分子，其信息指有些构件序列简单均一的大分子，其信息指令来自酶分子，不需要模板。如令来自酶分子，不需要模板。如糖原糖原、肽聚糖、一些小、肽聚糖、一些小肽等，在专一的酶指导和催化下合成。肽等，在专一的酶指导和催化下合成。n不定向代谢：细胞内某些具有双功能的代谢途径，不定向代谢：细胞内某些具有双功能的代谢途径，既可参与分解代谢，又可参与合成代谢。既可参与分解代谢，又可参与合成代谢。Ile Met Val ThrAsp Phe Tyr 五、学习重点和方法五、学习重点和方法（一）基本途径、

8、生理意义和能量变化（一）基本途径、生理意义和能量变化（二）关键酶及其主要调节方式（二）关键酶及其主要调节方式（三）各物质代谢间相互联系（三）各物质代谢间相互联系（四）框架一定要清楚（四）框架一定要清楚n物质代谢中，分解代谢和合成代谢不是简单的逆过程，物质代谢中，分解代谢和合成代谢不是简单的逆过程，其意义何在？举例说明。其意义何在？举例说明。2006中山大学中山大学 第四章第四章 糖糖 代代 谢谢Metabolism of Carbohydrate一、糖代谢总论一、糖代谢总论 二、糖酵解及厌氧发酵二、糖酵解及厌氧发酵三、葡萄糖的有氧分解代谢三、葡萄糖的有氧分解代谢四、糖异生四、糖异生五、多糖、寡

9、聚糖的酶促降解和合成五、多糖、寡聚糖的酶促降解和合成1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位葡萄糖在糖代谢中的中心地位（一）糖分解代谢的特点（一）糖分解代谢的特点一、糖代谢总论一、糖代谢总论（二）糖合成代谢的特点（二）糖合成代谢的特点1.绿色植物和光合细菌绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径动物的糖异生通过多种途径2.2.碳链断裂的方式碳链断裂的方式3.3.受氧气供应的影响受氧气供应的影响,有有3 3条主要途径条主要途径4.4.活化方式活化方式5.5.终产物终产物1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位葡萄糖在糖代谢中的中心地位n寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为G等等EM

10、P中代谢物分解中代谢物分解n果糖果糖n半乳糖半乳糖 Gal-1-PUT（一）糖分解代谢的特点（一）糖分解代谢的特点一、糖代谢总论一、糖代谢总论（1）肌肉）肌肉（2）肝脏）肝脏 果糖激酶和醛缩酶果糖激酶和醛缩酶B醛缩酶醛缩酶B醛缩酶醛缩酶B果糖激酶果糖激酶果糖激酶果糖激酶甘油醛激酶甘油醛激酶Gal-1-PUT半乳糖和果糖的代谢半乳糖和果糖的代谢1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位葡萄糖在糖代谢中的中心地位n寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为G等等EMP中代谢物分解中代谢物分解n果糖果糖（1）肌肉）肌肉（2）肝脏）肝脏 果糖激酶和醛缩酶果糖激酶和醛缩酶B果糖不耐症：肝中缺乏

11、果糖不耐症：肝中缺乏B型醛缩酶。积累型醛缩酶。积累F-1-P，肝脏无机，肝脏无机Pi大量大量消耗，使消耗，使ATP浓度下降，浓度下降，EMP加速加速,产生大量乳酸，甚至危及产生大量乳酸，甚至危及生命。生命。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛甘油醛激酶甘油醛激酶n半乳糖半乳糖半乳糖血症：半乳糖血症：常染色体隐性遗传，缺乏常染色体隐性遗传，缺乏半乳糖半乳糖-1-磷酸尿苷酰磷酸尿苷酰转移酶转移酶，不能将，不能将Gal-1-P转变为转变为UDPGal。而。而Gal-1-P对细对细胞有害，侵害肝、肾、脑、晶状体，一周后肝肿大、黄疸、胞有害，侵害肝、肾、脑、晶状体，一周后肝肿大、黄疸、腹水、白内障，数月后智力发育障

12、碍，若出生后不喂乳及腹水、白内障，数月后智力发育障碍，若出生后不喂乳及乳制品则可正常发育。乳制品则可正常发育。2.2.碳链断裂的方式碳链断裂的方式3.3.受氧气供应的影响受氧气供应的影响,有有3 3条主要途径条主要途径 （1 1）无氧：）无氧：EMP PPPEMP PPP （2 2）有氧：）有氧：EMP TCA PPPEMP TCA PPP4.4.活化方式活化方式5.5.终产物终产物6C 26C 2（3C3C）2 2（2C2C）CO2CO22CO2CO2 2COCO2 2裂合裂合脱羧脱羧脱羧脱羧磷酸化和酰基化磷酸化和酰基化1.绿色植物和光合细菌绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径动物

13、的糖异生通过多种途径（二）糖合成代谢的特点（二）糖合成代谢的特点1.绿色植物和光合细菌绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径动物的糖异生通过多种途径（一）糖酵解（途径）（一）糖酵解（途径）也称作也称作Embden-Meyethof-ParnasEmbden-Meyethof-Parnas途径。途径。（二）发酵（二）发酵二、糖酵解及发酵二、糖酵解及发酵n二者的异同二者的异同底物、产物、还原型辅酶和条件底物、产物、还原型辅酶和条件发酵：复杂的有机化合物在微生物的作用下分解发酵：复杂的有机化合物在微生物的作用下分解成比较简单的物质成比较简单的物质（一）糖酵解（一）糖酵解（途径）途径）n为什么

14、砷酸盐是糖酵解的毒物？为什么砷酸盐是糖酵解的毒物？n巴斯德效应巴斯德效应n将将G 的的C-1 用用14C 标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一起温育。在产物起温育。在产物Pyr上上14C 位于几号位？位于几号位？n若以若以14C 标记标记G 的的C-3，作为酵母的底物，经充分发酵后，作为酵母的底物，经充分发酵后 14C将在何处发现？将在何处发现？nG的哪位碳原子被的哪位碳原子被14C 标记可以得到第三位碳原子被标记的标记可以得到第三位碳原子被标记的乳酸。乳酸。2007 南京大学南京大学（一）糖酵解（一）糖酵解（途径）途径）n糖酵解是将糖酵解是将G Pyr并伴

15、随并伴随ATP生成的一系列反应，是生生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的物体内普遍存在的G降解的途径。降解的途径。1.EMP的反应历程的反应历程2.调节酶调节酶3.3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机制磷酸甘油醛脱氢酶作用机制4.G-6-P的去路的去路ATP ADPATPADP葡萄糖激葡萄糖激酶磷酸果糖激磷酸果糖激酶异构异构酶第一阶段：葡萄糖的磷酸化第一阶段：葡萄糖的磷酸化1.EMP的反应历程的反应历程己糖激己糖激酶第二第二阶段：段：磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解醛缩酶异构异构酶第三第三阶段：段：PEP、Pyr和和ATP的生成的生成NAD+NADH+H+PiADP ATPH2OMg或或MnATP ADP

16、 PyrPEP丙丙酮酸激酸激酶脱脱氢酶激激酶变位位酶烯醇化醇化酶*nG 的的C-6 用用14C 标记？将标记？将G 的的C-3 用用14C 标记？标记？*n将将G 的的C-1 用用14C 标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一起温育。起温育。14C位于位于Pyr上几号位？上几号位？若发酵产生乙醇和二氧化碳，将在何处发现若发酵产生乙醇和二氧化碳，将在何处发现14C？n产生能量产生能量ATP某些细胞唯一途径或缺氧时合成某些细胞唯一途径或缺氧时合成ATP的主要途径，如：剧烈运动的肌肉的主要途径，如：剧烈运动的肌肉细胞；成熟红细胞；神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即

17、使不缺细胞；成熟红细胞；神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常有糖酵解提供部分能量氧也常有糖酵解提供部分能量。n中间物质作为其它物质合成的原料中间物质作为其它物质合成的原料如磷酸二羟丙酮、如磷酸二羟丙酮、G-6-P等等n是有氧和无氧代谢的共同途径是有氧和无氧代谢的共同途径2.2.要点要点1231233.EMP生物学意义生物学意义4.调节酶调节酶C骨架骨架最强别构激活剂最强别构激活剂能量能量HKPFKPK为什么选择为什么选择了了PFK GK（己糖激酶（己糖激酶IV）HK分布分布 肝和胰腺肝和胰腺-细胞细胞 广泛广泛专一性专一性 葡萄糖葡萄糖 己糖己糖Km值值 高（高（12 mmol/L

18、）低（低（10 mol/L）G-6-P抑制抑制 无，但无，但长链脂酰长链脂酰CoA 有抑制作用有抑制作用 有别构抑制作用，并有别构抑制作用，并 受激素调节，胰岛素受激素调节，胰岛素 可诱导该酶基因转录，可诱导该酶基因转录，促进其合成。促进其合成。（1）HK或葡萄糖激酶（或葡萄糖激酶（GK）：）：HK和和GK的动力学作图的动力学作图Km值比较：值比较：GK的的Km值大得多，即值大得多，即在很高的在很高的G浓度时浓度时才起作用。才起作用。平时细胞内葡萄糖浓度为平时细胞内葡萄糖浓度为5mmol/L，HK的酶促反应已达的酶促反应已达最大速度，而最大速度，而GK并不活跃。并不活跃。由由Km值看值看GK的

19、生理作用：的生理作用：只有在饭后，大量消化吸收的只有在饭后，大量消化吸收的G进入肝脏后，进入肝脏后，GK的酶的酶促反应才加强，并进而合成成糖原储存于肝中，在维促反应才加强，并进而合成成糖原储存于肝中，在维持血糖浓度恒定的过程中发挥了重要作用。持血糖浓度恒定的过程中发挥了重要作用。当且仅当当且仅当 G浓度高时浓度高时 G G-6-P G-1-P UDPG 肝糖原肝糖原（2）果糖）果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶关键的调控酶关键的调控酶n别构调节别构调节n共价修饰调节（激素也参与调控）共价修饰调节（激素也参与调控）别构调节别构调节别构抑制剂别构抑制剂：ATP(能量能量)、柠檬酸柠檬酸（碳骨架）、质子（碳

20、骨架）、质子别构激活剂别构激活剂：AMP、ADP、F-6-P、2，6-FBPF-6-PF-1,6-BPPFK-1AMP、ADP、F-2,6-BPATP、柠檬酸、柠檬酸（2）果糖）果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶关键的调控酶关键的调控酶nATPATP是是S S，浓度低时，浓度低时n别构抑制剂，浓度低高时。降低别构抑制剂，浓度低高时。降低PFKPFK和和 F-6-PF-6-P的亲和力。的亲和力。nATP在反应中的作用在反应中的作用磷酸果糖激酶亚基的结构磷酸果糖激酶亚基的结构白色为白色为ATP，红色为果糖，红色为果糖-6-磷酸磷酸n巴斯德效应如何解释巴斯德效应如何解释？说明说明EMP、TCA和氧化磷酸化之

21、间协调控制和氧化磷酸化之间协调控制n在厌氧条件下在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。巴斯德效应。n在好氧条件下，糖代谢进入在好氧条件下，糖代谢进入TCA循环，产生柠循环，产生柠檬酸，并通过氧化磷酸化生成大量的檬酸，并通过氧化磷酸化生成大量的ATP，细胞，细胞内大量积累内大量积累ATP，柠檬酸生成增加。，柠檬酸生成增加。ATP和柠檬和柠檬酸抑制酸抑制PFK的活性，从而使整个的活性，从而使整个EMP降低。降低。F-2,6-BPF-2,6-BP是别构激活剂是别构激活剂

22、,增加增加PFKPFK和和 F-6-PF-6-P的亲和力。的亲和力。nF-2,6-BP的别构激活作用的别构激活作用F-2,6-BP可降低可降低ATP的抑制程度（增加与的抑制程度（增加与S的亲和力）的亲和力）F-6-PF-2,6-BPPFK2PFK2ATPATPADPADPAMPAMP柠檬酸柠檬酸+-2,6-FBP2,6-FBP的生成、分解及其调节的生成、分解及其调节生成和分解由一个双功能酶催化生成和分解由一个双功能酶催化果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2-2PiPiH H2 2O OPFK-2PFK-2的结构的结构双功能酶双功能酶Regulatory domainKinase domainPhosp

23、hatase domain+H3NCOO-ATPPi6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2/-2/果糖双果糖双磷酸酶磷酸酶-2-2 Pi（磷酸酶（磷酸酶）胰高血糖素胰高血糖素胰岛素胰岛素-_ _+ADP依赖依赖cAMP蛋蛋白激酶白激酶磷蛋白磷酸磷蛋白磷酸酶酶-2A(2C)Ser326-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2/-2/果糖双果糖双磷酸酶磷酸酶-2-2Ser32（激酶（激酶 ）共价修饰调节共价修饰调节ATP6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2/-2/果糖双果糖双磷酸酶磷酸酶-2-2 Pi（磷酸酶（磷酸酶）胰高血糖素胰高血糖素胰岛素胰岛素-_ _+ADP依赖依赖cAMP蛋蛋白激酶白激酶Ser3

24、26-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2/-2/果糖双果糖双磷酸酶磷酸酶-2-2Ser32（激酶（激酶 ）G缺乏时，胰高血糖素启动缺乏时，胰高血糖素启动cAMP介导的级联效应，引起该酶介导的级联效应，引起该酶磷酸化，使得磷酸化，使得FBP2 激活而激活而PFK2受抑制。受抑制。G升高时，胰岛素抑制升高时，胰岛素抑制cAMP介导的级联效应，使该酶去磷酸介导的级联效应，使该酶去磷酸化，使得化，使得PFK2 激活而激活而FBP2受抑制。受抑制。（3）丙酮酸激酶（）丙酮酸激酶（PK）PEP Pyr （共同代谢中间物）（共同代谢中间物）n别构调节别构调节 1，6-FBP激活，激活，ATP抑制，抑制，Ala

25、抑制抑制n共价修饰共价修饰 磷酸化失活磷酸化失活丙酮酸激酶催化活性控制关系图丙酮酸激酶催化活性控制关系图磷酸化的丙酮酸激酶磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）（低活性）去磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）（高活性）H2OPiATPADPATP丙氨酸丙氨酸果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸+低血糖低血糖Pi+nHK、PFK和和Pyr三个酶活性如何协调？三个酶活性如何协调？5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制n若厌氧生物若厌氧生物3-磷酸甘油醛脱氢酶突变，会对其产生什么磷酸甘油醛脱氢酶突变，会对其产生什么影响？影响？5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制磷酸甘油醛脱氢酶的作用

26、机制氧化氧化磷酸化磷酸化E-硫半醛硫半醛E-酰基硫酯酰基硫酯5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制n砷酸盐不抑制砷酸盐不抑制EMP，但不能产生高能磷酸键，因此是，但不能产生高能磷酸键，因此是EMP的解偶联剂的解偶联剂n砒霜毒性之一砒霜毒性之一砷酸盐的解偶联作用砷酸盐的解偶联作用迅速自发水解迅速自发水解不能生成不能生成ATP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 +砷酸砷酸杀死某些微生物，对人不致死杀死某些微生物，对人不致死n3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶活性中心有活性中心有Cys-SH，重金属、烷化剂，重金属、烷化剂和有机砷为不可逆抑制剂和有机砷为不可逆抑制剂6.G-6-P的去路

27、的去路（1）循）循EMP和和TCA彻底氧化分解。彻底氧化分解。（2）在）在G-6-P脱氢酶的作用下进入脱氢酶的作用下进入PPP，生成，生成NADPH和磷酸核糖。和磷酸核糖。（3）变成）变成G-1-P，与，与UTP反应生成反应生成UDPG，参与，参与糖原合成。糖原合成。（4）在葡萄糖）在葡萄糖-6-磷酸酶的作用下，脱去磷酸，生磷酸酶的作用下，脱去磷酸，生成游离葡萄糖，提供血糖。成游离葡萄糖，提供血糖。是一个是一个枢纽性枢纽性的代谢中间产物。的代谢中间产物。n正因为此正因为此HK不可能作为不可能作为EMP调控最主要的酶调控最主要的酶7.27.2，3-BPG3-BPG支路支路n红细胞中红细胞中2,3

28、-BPG磷酸酶活性远低于变位酶，磷酸酶活性远低于变位酶，因此因此2,3-BPG较较EMP中代谢物浓度高数十甚至中代谢物浓度高数十甚至数百倍。数百倍。意义？意义？n2，3-BPG降低血红蛋白与氧的亲和力。降低血红蛋白与氧的亲和力。n糖酵解与氧的运输有何关系？糖酵解与氧的运输有何关系？n己糖激酶缺失的病人，其红细胞中血红蛋白对氧己糖激酶缺失的病人，其红细胞中血红蛋白对氧有罕见高的亲和力。有罕见高的亲和力。（二）厌氧发酵（二）厌氧发酵葡萄糖葡萄糖EMP NADH+H+NAD+CH2OHCH3乙醇乙醇 NADH+H+NAD+CO2 乳酸乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛乙醛CHOCH3COOHC=OC

29、H3丙酮酸丙酮酸Pyr的去路之一和的去路之一和NADH的去路的去路n肌肉组织激烈活动时，与休息时相比需要更多肌肉组织激烈活动时，与休息时相比需要更多的的ATP。在骨骼肌中，如兔子的腿肌，需要的。在骨骼肌中，如兔子的腿肌，需要的ATP几乎全部由厌氧几乎全部由厌氧EMP反应提供。假设骨骼反应提供。假设骨骼肌缺乏乳酸脱氢酶，它们能否进行激烈的运动，肌缺乏乳酸脱氢酶，它们能否进行激烈的运动，即能否借助于糖酵解反应高速率形成即能否借助于糖酵解反应高速率形成ATP。n缺乏缺乏乳酸脱氢酶，乳酸脱氢酶，NADH无法再生为无法再生为NAD+G Pyr Acetyl-CoACO2+H2OLac（）酵解酵解Cyto

30、solMitochondria （有氧分解有氧分解）三、葡萄糖的有氧分解代谢三、葡萄糖的有氧分解代谢n（一）丙酮酸脱氢酶复合体（一）丙酮酸脱氢酶复合体n（二）（二）TCA反应历程反应历程n（三）填补反应（三）填补反应n（四）（四）PPP（一）丙酮酸脱氢酶复合体（一）丙酮酸脱氢酶复合体（3+6）位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶 TPP（VB1）Mg硫辛酸转乙酰酶硫辛酸转乙酰酶 硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 FAD（VB2）NAD+（Vpp）HSCoA（泛酸）（泛酸）1.组成组成由由三种酶、五种辅因子三种酶、五种辅

31、因子组成组成 丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶二氢硫辛二氢硫辛酸脱氢酶酸脱氢酶硫辛酸乙酰硫辛酸乙酰转移酶转移酶硫辛酰氨摇摆臂及其在丙硫辛酰氨摇摆臂及其在丙酮酸脱氢酶复合体中的作用酮酸脱氢酶复合体中的作用n砷化物的毒性之二砷化物的毒性之二破坏二氢硫辛酰胺破坏二氢硫辛酰胺丙酮酸脱氢酶复合体是细胞通过催化连续反应的酶丙酮酸脱氢酶复合体是细胞通过催化连续反应的酶的并列，最经济的实现其功能的例子之一。的并列，最经济的实现其功能的例子之一。亚砷酸亚砷酸有机砷化物有机砷化物n别构调节：线粒体内别构调节：线粒体内乙酰乙酰CoA/CoA、ATP/ADP、NADH/NAD+乙酰乙酰CoA、

32、ATP和和NADH的抑制的抑制 n磷酸化失活磷酸化失活2.丙酮酸脱氢酶复合体是广义丙酮酸脱氢酶复合体是广义TCA调节的调节的关键酶关键酶（二）（二）TCA过程过程*1 1次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化 2 2次氧化脱羧次氧化脱羧 （碳原子去向碳原子去向）3 3次次NADHNADH，1 1次次FADHFADH2 2（氢原子来源和去向氢原子来源和去向）严格需氧严格需氧消耗消耗2 2分子水分子水1.要点：要点：（1 1）为需氧生物体提供大量为需氧生物体提供大量能量能量（非直接）（非直接）；（4 4）循环中的中间物为其他物质合成提供循环中的中间物为其他物质合成提供原料原料；如琥珀酰如琥珀酰CoACo

33、A可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。（3 3）糖类、蛋白质、脂类、核酸等糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽代谢的枢纽。2.TCA2.TCA循环的生物学意义循环的生物学意义（2 2）糖类、蛋白质、脂类三大物质分解代谢的糖类、蛋白质、脂类三大物质分解代谢的共同通路。共同通路。TCA的中心地位的中心地位Ile Met Val ThrAsp Phe Tyr（1 1）柠檬酸合酶柠檬酸合酶(多见于原核生物，受多见于原核生物，受S S供给控制供给控制)（2 2）异柠檬酸脱氢酶（最重要）异柠檬酸脱氢酶（最重要）（3 3）酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体各自底

34、物的激活和产物的抑制；各自底物的激活和产物的抑制；终产物终产物ATPATP、NADHNADH的反馈抑制；的反馈抑制；ATP/ADP ATP/ADP、NADH/NAD+NADH/NAD+CaCa2+2+3.TCA的调控（狭义）的调控（狭义）（1 1）柠檬酸合酶柠檬酸合酶(多见于原核生物，受多见于原核生物，受S S供给控制供给控制)n变构激活剂：变构激活剂：ADPADPn变构抑制剂：变构抑制剂：NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA、柠檬酸、柠檬酸、ATPATP（2 2）异柠檬酸脱氢酶（最重要）异柠檬酸脱氢酶（最重要）n别构调节别构调节 变构激活剂：变构激活剂：ADPADP、CaCa2+2+

35、（是肌肉收缩的信号）（是肌肉收缩的信号）变构抑制剂：变构抑制剂：NADHNADH、ATP ATPn共价修饰共价修饰 磷酸化失活磷酸化失活（3 3）酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似，没有共价修饰。与丙酮酸脱氢酶复合体相似，没有共价修饰。别构激活剂：别构激活剂：Ca Ca2+2+、AMPAMP别构抑制剂别构抑制剂:琥珀酰琥珀酰CoACoA、NADHNADH3.TCA的调控（狭义）的调控（狭义）同位素标记证明同位素标记证明TCA第一循环脱下的第一循环脱下的2个二氧化碳不是来个二氧化碳不是来自乙酰自乙酰CoA，而来自，而来自OAA的的C1和和C4，请解释。，请解释。4.

36、柠檬酸的前手性柠檬酸的前手性标记标记Pyr的甲基碳，的甲基碳，TCA一轮后出现在哪里？一轮后出现在哪里？*4.柠檬酸的前手性柠檬酸的前手性标记标记Pyr的甲基碳，的甲基碳，TCA一轮后出现在一轮后出现在OAA的的2或或3*柠檬酸虽然是一个对称分子，但却可以以不对称方式柠檬酸虽然是一个对称分子，但却可以以不对称方式去反应，这类分子称之前手性分子，去反应，这类分子称之前手性分子，解释氟乙酸做灭鼠药的原理。解释氟乙酸做灭鼠药的原理。解释向分离的小鼠心脏灌注氟乙酸时，解释向分离的小鼠心脏灌注氟乙酸时，EMP速度减慢，速度减慢，磷酸己糖积累的现象。磷酸己糖积累的现象。5.顺乌头酸酶的抑制顺乌头酸酶的抑制

37、氟乙酸氟乙酸本身无毒，其转变而来的本身无毒，其转变而来的氟柠檬酸氟柠檬酸是是顺乌头酸酶顺乌头酸酶专一的抑制剂，氟柠檬酸结合到顺乌头酸酶的活性部位专一的抑制剂，氟柠檬酸结合到顺乌头酸酶的活性部位上，并封闭之。上，并封闭之。柠檬酸大量积累，抑制了柠檬酸大量积累，抑制了EMP中中PFK的活性，因而的活性，因而EMP速度减慢，故而使速度减慢，故而使PFK前面的磷酸己糖积累，从而使需前面的磷酸己糖积累，从而使需氧能量代谢受害。氧能量代谢受害。可作为杀虫剂或灭鼠药。可作为杀虫剂或灭鼠药。n致死性合成：指与细胞正常代谢物结构相似的外来化致死性合成：指与细胞正常代谢物结构相似的外来化合物，参与代谢过程，生成高

38、毒性的、可导致细胞死亡合物，参与代谢过程，生成高毒性的、可导致细胞死亡的毒作用。的毒作用。1.-酮酮戊二酸戊二酸 草酰乙酸草酰乙酸 2NADH+FADH+1GTP2.草酰乙酸草酰乙酸PEP（PEPCK）-GTP3.PEP 丙酮酸（丙酮酸（PK）ATP4.丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA 1NADH5.乙酰乙酰CoA进入进入TCA 3NADH+FADH+1GTP6.所有还原型辅酶进入呼吸链，氧化磷酸化释放能所有还原型辅酶进入呼吸链，氧化磷酸化释放能量量20ATP6.-酮戊二酸戊二酸彻底氧化分解的步骤，及能量彻底氧化分解的步骤，及能量（三）（三）TCA的填补反应的填补反应 1.1.丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化

39、酶催化不可逆反应形成催化不可逆反应形成OAAOAA，需要生物素为辅酶，需要生物素为辅酶（动物肝肾中最重要的，线粒体（动物肝肾中最重要的，线粒体,植物和多数细菌没有）。植物和多数细菌没有）。（三）（三）TCA的填补反应的填补反应2 2、PEPPEP羧激酶羧激酶催化形成催化形成OAAOAA。在大脑和心脏、骨骼肌中。在大脑和心脏、骨骼肌中3.PEP PEP羧化酶（高等植物、微生物细胞质）羧化酶（高等植物、微生物细胞质）4.经苹果酸酶（胞质广泛存在）经苹果酸酶（胞质广泛存在）C4途径和景天酸代谢途径和景天酸代谢苹果酸酶苹果酸酶5.Asp5.Asp及及GluGlu的转氨作用形成的转氨作用形成OAAOAA

40、和和-酮戊二酸；酮戊二酸；IleIle、ValVal、ThrThr和和MetMet也会形成琥珀酰也会形成琥珀酰CoACoA。1.磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节（四）（四）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）（1 1）主要通过）主要通过底物和产物底物和产物浓度变化调节活性浓度变化调节活性非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。n如需要如需要NADPHNADPH而而R-5-PR-5-P过多时，可通过过多时，可通过PPPPPP转化成转化成F-F-6-P6-P和和3-3-磷酸甘油醛进入糖酵解释放能量。磷酸甘油醛进入糖酵解释放能量。n大量

41、消耗导致大量消耗导致R-5-PR-5-P过少时，则将大量的过少时，则将大量的G-6-PG-6-P转变转变为为R-5-PR-5-P1.磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节（2）关键酶）关键酶n 肝脏中戊糖途径的各种酶中以肝脏中戊糖途径的各种酶中以6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶的的活性最低，是限速酶。活性最低，是限速酶。NADPH NADPH竞争性抑制竞争性抑制6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶和磷酸葡萄糖脱氢酶和6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性，其活性受酸脱氢酶的活性，其活性受NADPNADP+/NADPH/NADPH比值的调节。比值的调节。（四）（四）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）磷酸

42、戊糖途径（磷酸己糖支路）n机体内机体内NAD+/NADHNAD+/NADH比比NADP+/NADPHNADP+/NADPH的比值要高几个数量的比值要高几个数量级，前者为级，前者为700700，后者为，后者为0.0140.014，只有，只有NADPHNADPH在脂肪的生在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶产生出糖脱氢酶产生出NADPHNADPH。2.磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义（1 1）是体内生成）是体内生成NADPHNADPH的主要代谢途径：的主要代谢途径：（2 2）途径中的中间物为许多化合物的合成提

43、供原料）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料 （3 3）HMPHMP是一条多功能代谢途径，以适应环境变化是一条多功能代谢途径，以适应环境变化（4 4）与光合作用的卡尔文循环相联系与光合作用的卡尔文循环相联系（5 5）HMPHMP在植物胁迫在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等如干旱、病害、伤害等)时被高速启时被高速启动动 n作为供氢体参与合成代谢作为供氢体参与合成代谢：如脂肪酸、胆固醇，一些：如脂肪酸、胆固醇，一些aa。n参参与与羟羟化化反反应应：作作为为加加单单氧氧酶酶的的辅辅酶酶，参参与与对对代代谢谢物物的的羟化。羟化。1，25（OH）2-D3的合成的合成n使氧化型谷胱甘肽还原使氧化型谷胱甘

44、肽还原。体内体内NADPH的作用的作用（1）保护含巯基的蛋白质或酶免遭氧化剂损害，尤其是过氧化物。）保护含巯基的蛋白质或酶免遭氧化剂损害，尤其是过氧化物。（2）维持红细胞膜的完整性：）维持红细胞膜的完整性：（3）保持）保持Hb内的内的Fe于二价。于二价。GSSG+NADPH+H+2GSH+NADP+2.磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义（2 2）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料。）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料。可产生各种磷酸单糖。如可产生各种磷酸单糖。如5-5-磷酸核糖磷酸核糖是合成核苷酸的原料，是合成核苷酸的原料，4-4-磷酸赤藓糖与磷酸赤藓糖与PEPPEP可合

45、成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。香族氨基酸。2.磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义（3 3）HMPHMP是一条多功能代谢途径：定位于细胞质，和是一条多功能代谢途径：定位于细胞质，和EMPEMP等途径相通，可根据细胞代谢的不同需求，通过等途径相通，可根据细胞代谢的不同需求，通过调节调节S S和和P P浓度变化产生多种产物浓度变化产生多种产物 。细胞需求细胞需求模式模式1R-5-PNADPHG-6-P不进入氧化阶段，经不进入氧化阶段，经EMP变为变为F-6-P和甘油醛和甘油醛-3-P，再进入非氧化阶段。，再进入非氧化阶段。2R-5-P=NADP

46、H氧化阶段处于优势氧化阶段处于优势3R-5-PNADPHPPP活跃，产生大量活跃，产生大量NADPH和产物用于生物合成途径，和产物用于生物合成途径，NADPH大量消耗，其对大量消耗，其对6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶的反馈抑制的反馈抑制被解除，促进被解除，促进PPP。4只需要只需要NADPHPPP产生的产生的F-6-P和甘油醛和甘油醛-3-P经经EMP变为变为Pyr，再彻底，再彻底氧化分解。氧化分解。PPPPPP为多功能代谢途径为多功能代谢途径2.磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义（1 1）是体内生成）是体内生成NADPHNADPH的主要代谢途径：的主要代谢途径：（2 2）

47、途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料 HMPHMP途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解的的30%30%，植物中占，植物中占50%50%。（3 3）HMPHMP是一条多功能代谢途径是一条多功能代谢途径（4 4）与光合作用的卡尔文循环相联系与光合作用的卡尔文循环相联系（5 5）HMPHMP在植物胁迫在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等如干旱、病害、伤害等)时被高速启时被高速启动动 四、糖异生四、糖异生（一）糖异生的（一）糖异生的中心中心途径途径（二）糖异生和（二）糖异生和EMP的协调的协调（三

48、）（三）糖异生途径的前体糖异生途径的前体丙酮酸羧羧化化酶酶COCO2 2 ATPATP ADP+PiADP+PiGTPGTP GDP GDP COCO2 2 PEP羧羧激激酶酶3COOHCOCHCO CH2COOHCOOHPyrOAACOOH3CHC OPPEP（一）糖异生的（一）糖异生的中心中心途径途径OAA不能透过线粒体内膜不能透过线粒体内膜线粒体线粒体线粒体或胞液线粒体或胞液1.糖异生途径关糖异生途径关键反反应之二之二PEP羧激酶在不同物种中分布不同羧激酶在不同物种中分布不同人均匀分布在线粒体和细胞溶胶中；人均匀分布在线粒体和细胞溶胶中；小鼠全部位于细胞溶胶中；小鼠全部位于细胞溶胶中；鸟

49、和兔则全部位于线粒体鸟和兔则全部位于线粒体PCK：位于线粒体基质（也可催化回补反应）：位于线粒体基质（也可催化回补反应）分布在线粒体：分布在线粒体：PEP可通过线粒体内膜上的运输体运出可通过线粒体内膜上的运输体运出位于细胞溶胶中：将位于细胞溶胶中：将OAA在线粒体内转变为苹果酸或天在线粒体内转变为苹果酸或天冬氨酸，运出线粒体后重新转变为冬氨酸，运出线粒体后重新转变为OAAPyr OAA PEP PEP 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 (胞液胞液)(线粒体线粒体)羧化酶羧化酶 羧激酶羧激酶 羧激酶羧激酶 羧激酶羧激酶 NAD+N

50、ADH+H+NADH+H+NAD+乳酸和生糖氨基酸采取不同的途径乳酸和生糖氨基酸采取不同的途径OAA通过穿梭系统（苹果酸通过穿梭系统（苹果酸-天冬氨酸穿梭系统）运出线粒体天冬氨酸穿梭系统）运出线粒体实验表明乳酸多经天冬氨酸途径，实验表明乳酸多经天冬氨酸途径，生糖氨基酸多经苹果酸出线粒体进一步反应。生糖氨基酸多经苹果酸出线粒体进一步反应。n丙酮酸羧化支路消耗丙酮酸羧化支路消耗 ATP 使丙酮酸绕过使丙酮酸绕过“能障能障”生成磷酸烯醇式丙酮酸进入糖异生途径。生成磷酸烯醇式丙酮酸进入糖异生途径。丙酮酸羧化支路：丙酮酸羧化支路：n在糖异生途径中，在糖异生途径中，Pyr进入线粒体，在丙酮酸羧进入线粒体，