葡萄糖的分解代谢.pptx

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1、糖分解代谢主要途径糖分解代谢主要途径 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循环 磷酸戊糖途径 其它已糖的代谢第1页/共135页一、糖的无氧分一、糖的无氧分解解 Derived from the Greek words：glycos-lysis-Glycolysis(一)概念：糖的无氧分解是指：体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在细胞质中分解产生乳酸和少量ATP的过程。sugar(sweet)dissolution第2页/共135页乳酸与乳酸与 ATP 的结构的结构:乳 酸（lactate）A T P(三磷酸腺苷)第3页/共135页糖的无氧氧化的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇：酵母菌、植物EM

2、P途径乳酸：动物肌肉、乳酸菌无氧有氧CO2+H2O第4页/共135页糖酵解糖酵解定义：糖酵解是定义：糖酵解是在细胞质中在细胞质中在细胞质中在细胞质中,酶将葡萄糖降酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随解为丙酮酸并伴随ATPATP生成的过程。是一切生成的过程。是一切有机体中普遍存在的有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径。葡萄糖降解途径。19401940年被阐明。年被阐明。(研究历史研究历史)Embden,Meyerhof,Parnas Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，等人贡献最多，故糖酵解过程一也叫故糖酵解过程一也叫Embdem-Meyerhof-Embdem-Meyerhof-Pa

3、rnasParnas途径，简称途径，简称EMPEMP途径。途径。在细胞质中进行在细胞质中进行在细胞质中进行在细胞质中进行第5页/共135页（二）糖酵解过（二）糖酵解过程程11个酶催化的12步反应第一阶段：磷酸已糖的生成(活化)三个阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段：3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能)无氧氧化：丙酮酸还原为乳酸(还原)第6页/共135页 糖糖 酵酵 解解 过过 程程:（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPglucose(G)glucose-6-phosphate (G-6-P）已糖激酶Mg2+这是酵解过程中的第一个调节酶ADP第7页/共135页激酶

4、（磷酸化、去磷酸化酶）能够在能够在ATP、ADP和任何一种底物之间起催化作用，将和任何一种底物之间起催化作用，将ATP上的磷酸基团转移给底物上的磷酸基团转移给底物(使底物磷酸化）使底物磷酸化）或将底物上的磷酸基团转移给或将底物上的磷酸基团转移给ADP(使底物去磷酸化使底物去磷酸化)的酶。的酶。第8页/共135页已糖激酶已糖激酶 (hexokinase)：已糖激酶有4种同功酶，即型已糖激酶的分型 型 型 中文名称 已糖激酶(HK)葡萄糖激酶(GK)英 文 hexokinase glucokinase存在范围 在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺 广泛存在 细胞存在与葡萄糖亲和力 高 低 Km:0.01m

5、mol/L Km:10100mmol/L 产物反馈抑制 有 无 激素调控 受激素调控 第9页/共135页ATP与与Mg2+的相互作用：的相互作用：A T P(三磷酸腺苷)Mg2+Mg2+第10页/共135页HK与与G结合的结合的诱导契合作用：诱导契合作用：The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose(shown in red).The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.第11页/共135页葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷

6、酸化生成6-磷酸葡萄糖的意磷酸葡萄糖的意义：义：1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过 细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制第12页/共135页 糖 酵 解 过 程:（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P）磷酸已糖异构酶glucose-6phosphate(G-6-P）第13页/共135页（3 3）6-6-磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成1 1,6-6-二磷酸果二磷酸果糖糖 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)ATP 磷酸果糖激酶-1 （PK-1）Mg2+(F-6-P

7、）糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶 糖 酵 解 过 程:ADP第14页/共135页限速酶限速酶/关键酶关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme)1.催化非可逆反应特点2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶第15页/共135页磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 (phosphofructokinase)磷酸果糖激酶是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。变构激活剂：2,6-二磷酸果糖（BPF）变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸AM

8、P、ADP第16页/共135页磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 p71p71磷酸果糖己酶(PFG)哺乳动物糖酵解途径中最重要的调控酶哺乳动物糖酵解途径中最重要的调控酶变构酶（变构酶（4个亚基构成）个亚基构成）受高浓度受高浓度ATP的抑制的抑制PH值可以调解（生物学意义）值可以调解（生物学意义）P71（防止乳酸，酸中毒）防止乳酸，酸中毒）3种同工酶磷酸果糖己酶种同工酶磷酸果糖己酶PFG A:磷酸肌酸、柠檬酸、磷酸肌酸、柠檬酸、Pi 抑制抑制PFG B:2,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸PFG C:腺嘌呤核苷酸腺嘌呤核苷酸第17页/共135页 糖 酵 解 过 程:（4 4）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成 p7

9、2p723-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶第18页/共135页醛缩酶的作用机理第19页/共135页 糖 酵 解 过 程:（5 5）磷酸丙糖的）磷酸丙糖的互换互换 p72p72磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛第20页/共135页 糖 酵 解 过 程:（6 6）3-3-磷磷酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸 p74p743-磷酸甘油醛脱氢酶3-

10、磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)糖酵解中唯一的脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho-glycerae (1,3-DPG)PNADH3PO4NADH+H+第21页/共135页生物氧化（氧化磷酸化和底物水平磷酸化：生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化。在底物脱氢被氧化时，在底物脱氢被氧化时，电子电子或或氢原子氢原子在在呼吸链上的传递过程中伴随呼吸链上的传递过程中伴随ADPADP磷酸化磷酸化生成生成ATPATP的作用，称为的作用，称为氧化磷酸化氧化磷酸化。在底物被氧化的过程中，底物分子内部在底物被氧化的过程中，底物分子内部能量重新分

11、布产生能量重新分布产生高能磷酸键（或高能高能磷酸键（或高能硫酯键）硫酯键），由此高能键提供能量使，由此高能键提供能量使ADPADP（或（或GDPGDP）磷酸化生成）磷酸化生成ATPATP（或（或GTPGTP）的过程称为）的过程称为底物水平磷酸化底物水平磷酸化。第22页/共135页3-3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：p75p75 NAD+酶 SH NAD+酶 S-NADH+H+酶 S NAD+酶 SNADH+H+Pi+此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性NAD+第23页/共135页 糖 酵 解 过 程:（7 7）1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为3-3-磷

12、磷酸甘油酸酸甘油酸 p76p763-磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应ADPATP1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)P第24页/共135页 糖 酵 解 过 程:（8 8）3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸 p77p773-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶 2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)第25页/共135页 糖 酵 解 过 程:（9 9）2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸转变转变为为磷磷酸烯

13、醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸酸 磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性 p79PH2Op79第26页/共135页 糖 酵 解 过 程:ADPATP丙酮酸激酶PK磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)糖酵解过程的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+P（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸 p79第27页/共135页 糖 酵 解 过 程:（1111）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变

14、为丙酮为丙酮酸酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)丙酮酸(pyruvate)自发进行第28页/共135页 无氧化氧化丙酮酸还原丙酮酸还原为乳酸为乳酸丙酮酸(pyruvate)NADH+H+乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NAD+第29页/共135页 糖酵解小结：糖酵解小结：1、糖酵解过程的11个酶已糖激酶已糖激酶/葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇

15、化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸化酶磷酸化酶*磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶*注:磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。第30页/共135页2 2、糖酵解过程的、糖酵解过程的1111步反应：步反应：葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1 1,6-,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+3-+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(NADH

16、)(NADH)1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(ATP)(ATP)(醛缩酶)(磷酸丙糖异构酶)(3-磷酸甘油醛脱氢酶)(磷酸果糖激酶)(磷酸已糖异构酶)(已糖激酶/葡萄糖激酶)(3-磷酸甘油酸激酶)第31页/共135页 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸(ATP)(ATP)烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 NADH+H+乳酸乳酸+NAD+糖原糖原 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-1-磷酸葡

17、萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、糖酵解过程的12步反应：(磷酸甘油酸变位酶)(烯醇化酶)(丙酮酸激酶)(乳酸脱氢酶)第32页/共135页第33页/共135页葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2 2-磷酸甘油酸2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸葡萄糖转变为乳酸p81第34页/共135页葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖AD

18、PATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP葡萄糖转变为乙醇2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22 2-磷酸甘油酸p82第35页/共135页糖酵解过程小结糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：葡萄糖 2 乳酸+2 ATP无氧或缺氧无氧或缺氧反应的部位：细胞质反应的底物：葡萄糖/糖原反应的产物：反应的特点：乳酸、ATP一次脱氢、二次底物磷酸化反应中间物：在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷 酸化合物第36页/共135页糖 原 (Gn)H3PO4磷酸化酶 糖 原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glu

19、cose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)糖原分解生成6-磷酸葡萄糖第37页/共135页糖原转变为乳酸2丙酮酸2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2 2-磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O糖原(Gn)6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-1第38页/共135页糖酵解过程中糖酵解过程中ATP的生成：的生成：p81p812葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸

20、果糖1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸 -11 反 应 ATP -121 1 mol 葡萄糖 2 mol 乳酸+？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖2mol 乳酸+？mol ATP2 mol ATP3 mol ATP第39页/共135页糖酵解中糖酵解中能量利用的效率：能量利用的效率：从葡萄糖开始：2 30.5/196=61/196 =31(%)从糖原开始：2 51.6/196=103.2/196=52.6(%)1mol葡萄糖 2mol 乳酸+能量 G0=-196kJ ATP储存能量:G0=-30.5 kJ/mol(体外标准状态下)G0=-51.6 kJ/mol(

21、体内生理状态下)糖酵解中能量的利用率：第40页/共135页乙醇发酵中能量利用的效率：2 30.5/217.6 =28(%)1mol葡萄糖 2mol 乙醇+能量 G0=-217.6 kJ ATP储存能量:G0=-30.5 kJ/mol乙醇发酵中能量的利用率：第41页/共135页糖酵解过程的限速糖酵解过程的限速/调节酶：调节酶：p83p83酶 的 名 称已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶丙酮酸激酶变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂G-6-P-ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP第42

22、页/共135页C6H12O6 2CH3COCOOH 葡萄糖 丙酮酸2NAD+2(NADH+H+)2(NADH+H+)2NAD+2CH3CH(OH)COOH(乳酸)2NAD+2(NADH+H+)人、动物、乳酸菌 2CH3CH2OH(乙醇)2CO22CH3CHO(乙醛)植物与酵母糖酵解与发酵的比较第43页/共135页肌肉收缩与肌肉收缩与糖酵解供能：糖酵解供能：、肌肉内ATP含量很低；结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可 供肌肉收缩所急需的化学能;、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖 酵解长得多,来不及满足需要;背景：剧烈运动时：、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态

23、。第44页/共135页糖酵解意义：糖酵解意义：4.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。如:剧烈运动、人到高原5.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。6.是某些病理情况下机体获得能量的方式。7.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。9.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸 酸中毒。8.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。第45页/共135页初到高原与初到高原与糖酵解供能：糖酵解供能：人初到高原，高原大气压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境海拔 5000米背景：结论：第46页/共135页某些组织细胞与某些组织细胞与糖酵解供能：糖酵解供能：代谢极为活跃，即使不缺

24、氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等:无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。第47页/共135页某些病理状态某些病理状态 与与糖酵解供能：糖酵解供能：某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病第48页/共135页二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)?概念?过程?意义?糖酵解和有氧氧化的调节第49页/共135页（一）糖有氧氧化的概（一）糖有氧氧化的概念念糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和 H2O的过程。有氧氧化是糖氧化的

25、主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。C6H12O6+6O2 6 CO2+6 H2O +30/32 ATP第50页/共135页葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循环糖的有氧氧化乳酸糖酵解线粒体内细胞质糖有氧氧化概况丙酮酸可以自由穿过线粒体第51页/共135页三羧酸循环三羧酸循环u 概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸概念：在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧氧化脱羧形成乙酰形成乙酰CoACoA。乙乙酰酰CoACoA经一系列氧化、脱羧，最终生成经一系列氧化、脱羧，最终生成COCO2 2和和H H2 2O O并产生能量的过程，称为柠檬并产生能量的

26、过程，称为柠檬酸循环，亦称为三羧酸循环酸循环，亦称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle),(tricarboxylic acid cycle),简称简称TCATCA循环循环。u由于它是由（德国）正式提出的，所以又称由于它是由（德国）正式提出的，所以又称KrebsKrebs循环。循环。u三羧酸循环在三羧酸循环在线粒体基质线粒体基质中进行。中进行。第52页/共135页糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖酵解：糖酵解：细胞细胞质线粒体葡萄糖丙酮酸 乳酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸生物氧化？（糖酵解)无氧第53页/共135页第54页/共135页线粒体的线粒体的超微结

27、构超微结构 外膜外膜(outer membrane(outer membrane）：含）：含孔蛋白孔蛋白(porin)(porin)，其上有小孔，其上有小孔.通透性较高。标志酶为单胺氧化酶通透性较高。标志酶为单胺氧化酶 内内膜膜（inner inner membranemembrane）：高高度度不不通通透透性性，向向内内折折叠叠形形成成嵴嵴（cristaecristae）。含含有有与与能能量量转转换换相相关关的的蛋蛋白白线线粒粒体体氧氧化化磷磷酸酸化化的的电电子子传传递递链链位位于于内内膜膜，因因此此从从能能量量转转换换角角度度来来说说，内内膜膜起起主主要要的的作作用用。内内膜膜的的标标志志

28、酶酶为为细细胞胞色色素素C C氧氧化化酶酶.内内膜膜向向线线粒粒体体基基质质褶褶入入形形成成嵴嵴（cristaecristae），嵴嵴能能显显著著扩扩大大内内膜膜表表面面积积（达达510510倍倍），嵴嵴有有两两种种类型：类型：板层状、板层状、管状但多呈板层状。管状但多呈板层状。第55页/共135页线粒体的线粒体的超微结构超微结构 膜膜间间隙隙（intermembrane intermembrane spacespace）：内内、外外膜膜之之间间的的封封闭闭的的腔腔隙隙。含含许许多多可可溶溶性性酶酶、底物及辅助因子。底物及辅助因子。标志酶为腺苷酸激酶。基基质质（matrixmatrix）：内内

29、膜膜所所包包围围的的嵴嵴外外空空间间。含含三三 羧羧酸酸循循环环酶酶系系、线线粒粒体体基基因因表表达达酶酶系系等等以以及及线线粒粒体体DNA,DNA,RNARNA，核核糖糖体体。其标志酶为苹果酸脱氢酶 第56页/共135页生物体内高能磷酸化合物生物体内高能磷酸化合物ATPATP的生成的生成主要由三种方式：氧化磷酸化 底物水平磷酸化 光合磷酸化第57页/共135页v底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物（如PEP）上的磷酸基团转移相偶联的作用。1、底物水平磷酸化特点：ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联；在有 O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化。第58页/共135页是与

30、电子传递过程偶联的磷酸化过程。即伴随电子从底物到O2的传递，ADP被磷酸化生成ATP的酶促过程，这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化。这是需氧生物合成ATP的主要途径。真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜上进行。原核生物则在质膜上进行。2、氧化磷酸化第59页/共135页 释放的能量转化成ATP被利用 转换为光和热，散失生物氧化的特点v生物氧化和有机物在体外氧化（燃烧）的实质相同，都是脱氢、失电子或与氧结合，消耗氧气，都生成C2O和H2O，所释放的能量也相同。但二者进行的方式和历程却不同：生物氧化 体外燃烧细胞内温和条件 高温或高压、干燥条件（常温、常压、中性pH、水溶液）一系列酶

31、促反应 无机催化剂逐步氧化放能，能量利用率高 能量爆发释放 第60页/共135页脱羧：放能反应简单脱羧：简单脱羧：不需要不需要NAD+NAD+辅助因子辅助因子氧化脱羧：氧化还原反应和脱羧，需氧化脱羧：氧化还原反应和脱羧，需 要要NAD+NAD+等辅助因子等辅助因子第61页/共135页（二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：第一阶段：丙酮酸的生成（细胞质）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （线粒体基质）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 （线粒体基质）三个 阶段第62页/共135页动、植物细胞第63页/共135页丙酮酸的生成（细胞质）丙酮酸的生成（细胞质）：葡萄糖+NAD+

32、2ADP+2Pi 2（丙酮酸+ATP+NADH+H+）2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+H+)2H2O+5 ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链第一阶段：第64页/共135页丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A:NAD+NADH+H+丙酮酸乙酰CoA+CoA-SH辅酶A+C O2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+辅酶A+NAD+乙酰COA+CO2+NADH+H+第二阶段：3C2C第65页/共135页多酶复合体单体酶单体酶：只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。：只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。寡聚酶寡聚酶：有几个或多个亚基组成的酶（变构酶是一种寡聚酶）：有

33、几个或多个亚基组成的酶（变构酶是一种寡聚酶）多多酶酶体体系系：由由几几个个酶酶彼彼此此嵌嵌合合形形成成的的复复合合体体称称为为多多酶酶体体系系。多多酶酶复复合合体体有有利利于于细细胞胞中中一一系系列列反反应应的的连连续续进进行行，以以提提高高酶酶的的催催化化效效率率，同同时时便便于于机机体体对对酶酶的的调调控。控。优越性：中间产物都不需要离开酶的复合体优越性：中间产物都不需要离开酶的复合体第66页/共135页丙酮酸脱氢酶系（或氧化脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸

34、、辅酶A、FAD、NAD+（含B1、泛酸、B2、PP、硫辛酸五种维生素）第67页/共135页大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容 缩写缩写 肽链数肽链数 辅基辅基 催催化反应化反应丙酮酸脱氢（羧）酶丙酮酸脱氢（羧）酶 E1 24 TPP（B1）丙酮酸氧化丙酮酸氧化脱羧脱羧二氢硫辛酰转乙二氢硫辛酰转乙 E2 24 硫辛酰胺硫辛酰胺 将乙酰基将乙酰基转移到转移到CoA 酰基酶酰基酶（硫辛酸）（硫辛酸）（泛（泛酸）酸）二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶 E3 12 FAD 将还原型硫将还原型硫辛酰胺辛酰胺 （B2)转变为氧转变为氧化型化型NAD维生素pp第68页/共135页 丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱

35、羧反应:FADFADH2TPPTPPCO2HSCoACH3COSCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶Mg2+硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+C O2+NADH+H+第69页/共135页丙酮酸氧化脱羧的调控丙酮酸氧化脱羧的调控 由丙酮酸到丙酮酸到乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA是一个重要步骤，处于代谢是一个重要步骤，处于代谢是一个重要步骤，处于代谢是一个重要步骤，处于代谢途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制：途径的分支点，所以此体系受到严密的调节控制

36、：1 1 1 1、产物抑制：、产物抑制：、产物抑制：、产物抑制：乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACoACoA抑制乙酰转移酶抑制乙酰转移酶抑制乙酰转移酶抑制乙酰转移酶E2E2E2E2组分，组分，组分，组分，NADHNADHNADHNADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶抑制二氢硫辛酸脱氢酶抑制二氢硫辛酸脱氢酶抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3E3E3E3组分。抑制效应被组分。抑制效应被组分。抑制效应被组分。抑制效应被CoACoACoACoA和和和和NAD+NAD+NAD+NAD+逆转。逆转。逆转。逆转。2 2 2 2、核苷酸反馈调节：、核苷酸反馈调节：、核苷酸反馈调节：、核苷酸反馈调节：丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢

37、酶E1E1E1E1受受受受GTPGTPGTPGTP抑制，抑制，抑制，抑制，被被被被AMPAMPAMPAMP活化。活化。活化。活化。3 3 3 3、砷化物与、砷化物与、砷化物与、砷化物与E2E2E2E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物。的砷化物。的砷化物。的砷化物。4 4 4 4、可逆磷酸化作用的调节：、可逆磷酸化作用的调节：、可逆磷酸化作用的调节：、可逆磷酸化作用的调节：丙酮酸丙酮酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶E1E1E1E1的磷的磷的磷的磷酸化状态无活性，反之有活性。酸化状态无活性，反之有活性。酸化状

38、态无活性，反之有活性。酸化状态无活性，反之有活性。5 5 5 5、CaCaCaCa2+2+2+2+激活激活激活激活(Ca(Ca(Ca(Ca2+2+2+2+通过激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脱氢酶活化）通过激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脱氢酶活化）通过激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脱氢酶活化）通过激活磷酸酶的作用，使丙酮酸脱氢酶活化）第70页/共135页乙酰辅酶乙酰辅酶A A进入三羧酸循环进入三羧酸循环:三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环)又称柠檬酸循环(citric acid cycle)或Krebs循环(Krebs cycle)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸

39、即柠檬酸，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。第71页/共135页 三羧酸循环三羧酸循环:反应过程反应特点第72页/共135页第73页/共135页C=OCOO-CH2COO-C-CH3S-COAOCH2C-SCOAHO-C-COO-COO-CH2OCH2COO-HO-C -COO-COO-CH2柠檬酸合酶+HS-COA+H+H2OCOA1、乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸v 单向不可逆v 可调控的限速步骤v 氟乙酰CoA导致致死合成 常作为杀虫药柠檬酸 三羧酸乙酰COA草酰乙酸柠檬酰CoA第74页/共135页 柠檬酸异构化生成异柠檬酸:TCA循环异柠檬

40、酸(isocitrate)H2O柠檬酸(citrate)顺乌头酸乌头酸酶柠檬酸 异柠檬酸第75页/共135页 异柠檬酸氧化、脱羧生成-酮戊二酸TCA循环CO2NAD+异柠檬酸-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸+CO2+NADH+H+调节酶第76页/共135页4、-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA（-酮戊二酸脱氢酶复合体）COCOOH CH2COOHCH2+COASH+NAD+COSCOA CH2COOHCH2+NADH+H+CO2v TCA中第二次氧化作用、脱羧过程v-酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似 p103v-酮戊二酸脱氢酶E1、琥珀酰

41、转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶 E3 TPP、硫辛酸、COA、FAD、NAD+、Mg2+-酮戊二酸琥珀酰COA第77页/共135页-酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酰辅酶ATCA循环CO2-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinyl CoA)-酮戊二酸(-ketoglutarate)-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+琥珀酰CoA+CO2+NADH+H+调节酶第78页/共135页-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似：酸氧化脱羧相同，组成类似：含三个酶及六个辅助因子-酮戊二酸脱羧酶、二 氢硫辛转琥珀酰基酶、二氢硫辛

42、酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+、镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：第79页/共135页5 、琥珀酰COA转化成琥珀酸，并产生GTP（琥珀酰COA 合成酶）COS COA CH2COOHCH2 COOH CH2COOHCH2GDP+PiGTP+HSCOAv TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤v GTP+ADP GDP+ATP琥珀酰COA琥珀酸第80页/共135页6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸 COOH CH2COOHCH2 COOH CHCOOH+FAD+FADH2v TCA中第三次氧化的步骤v 丙二酸为该酶的竞争性抑制剂v 开始四碳酸之间的转变琥珀酸脱氢酶HCCOO

43、HCH2COOH唯一嵌入线粒体内膜琥珀酸延胡索酸第81页/共135页TCA循环 延胡索延胡索酸酸水合水合生成生成苹果苹果酸酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶苹果酸(malate)H2O延胡索酸+H2O 苹果酸第82页/共135页TCA循环 苹果酸苹果酸脱氢生成草酰乙脱氢生成草酰乙酸酸 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸+NAD+草酰乙酸+NADH+H+TCA中第四次氧化的步骤，最后一步。第83页/共135页三羧酸循环总图三羧酸循环总图:草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoA-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸C

44、O22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH返回第84页/共135页三羧酸循环的特点三羧酸循环的特点1.CO2的生成，循环中有两次的生成，循环中有两次脱羧基脱羧基反应，两次都同时有反应，两次都同时有脱氢脱氢作用，作用，2.三羧酸循环的三羧酸循环的4次脱氢次脱氢，其中，其中3对对氢原子以氢原子以NAD+为受氢为受氢体，体，1对对以以FAD为受氢体，分别还原生成为受氢体，分别还原生成NADH+H+和和FADH2。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧。它们又经线粒体内递氢体系传递，最终与氧结合生成水，在此过程中释放出来的能量使结合生成水，在此过程中释放出来的能量使ADP和和Pi结结合生成合生成ATP

45、.3.NADH+H+参与的递氢体系，每参与的递氢体系，每2H氧化成一分子氧化成一分子H2O，生成，生成2.5分子分子ATP，3 X2.57.5 ATP4.FADH2参与的递氢体系则生成参与的递氢体系则生成1.5分子分子ATP。1.5 ATP5.三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子ATP，那么，那么，一分子一分子CH2COSCoA参与三羧酸循环，直至循环终末参与三羧酸循环，直至循环终末共生成共生成10分子分子ATP。（。（7.5 ATP 1.5 ATP1ATP=10ATP)第85页/共135页三羧酸三羧酸循环特点循环特点:v 一次底物水平磷酸化v 二次脱羧

46、v 三个不可逆反应v 四次脱氢v 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 底氧化净生成10 molATP。第86页/共135页（三）糖有氧氧化的生理意（三）糖有氧氧化的生理意义义1.TCA是机体获取能量的主要方式。1分子G经无氧酵解仅净生成2ATP，而有氧氧化可净生成32个ATP.其中TCA生成20个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。2.TCA是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径，TCA的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸

47、和来自蛋白质的某些氨基酸代谢，TCA是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路，估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。3.TCA是体内三种主要有机物互变的联结机构，糖和甘油在体内代谢可生成-酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物，这些中间产物可以转变成为某些氨基酸；而有些氨基酸又可通过不同途径变成-酮戊二酸和草酰乙酸，再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油，因此TCA不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径，而且也是它们互变的联络机构第87页/共135页l 若从丙酮酸开始，加上纽带生成的1个NADH，则共产生10+2.5=12.5个ATP。l 若从葡萄糖开始，共可产生12.52+

48、7=32个ATP。(二版及其他教材为38个ATP，NADH3ATP，FADH2 2ATP)u 可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式。第88页/共135页糖与氨基酸、脂肪代谢的联系返回第89页/共135页三羧酸循环的调节酶及其调三羧酸循环的调节酶及其调节节:酶 的 名 称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂ADP变构抑制剂ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰CoA第90页/共135页P丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸乙酰

49、CoA、NADH、ATPATPNADH琥珀酰CoA、NADH、ATP第91页/共135页（四）糖酵解和有氧氧化的调（四）糖酵解和有氧氧化的调节节1、细胞内代谢物的调节2、激素的调节作用1)底物供应的调节2)腺苷酸的调节3)脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响1)胰岛素2)糖皮质激素3)胰高血糖素第92页/共135页糖酵解和有氧氧化的调节：糖酵解和有氧氧化的调节：1、细胞内代谢物的调节 葡萄糖进入肌肉细胞和脂肪细胞是通过膜上载体转运的，这是葡萄糖利用的限速过程，受胰岛素的促进。1）底物供应的调节 肝细胞及大脑等神经组织中葡萄糖的进入不受胰岛素的控制。第93页/共135页2)腺苷酸的调节 AMP和ADP是

50、多种酶的别构激活剂。ADP和AMP是FPK-1的别构激活剂，能强烈促进糖酵解的进行；AMP还能激活丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶，促进有氧氧化和三羧酸循环，加强ATP的生成。ATP是FPK-1、丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶的别构抑制剂，细胞内ATP大量积聚时能有效地抑制糖酵解和有氧氧化。第94页/共135页胰岛素胰岛素胰岛素是促进胰岛素是促进合成代谢合成代谢的激素，在调节机体糖代谢、脂肪代谢和的激素，在调节机体糖代谢、脂肪代谢和蛋白质代谢方面都有重要作用，是维持血糖在正常水平的主要激蛋白质代谢方面都有重要作用，是维持血糖在正常水平的主要激素之一。素之一。胰岛素一方面能胰岛素一方面能促进