糖的有氧氧化与三羧酸循环.pptx

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1、这一途径普遍存在动、植物及微生物细胞中，不仅是糖分解的主要途径，也是脂肪、蛋白质分解代谢的最终途径，有重要的生理意义。为此获1953年的诺贝尔奖三.TCA循环共有8 8步，（P95P95，图13-913-9）1.1.1 1、乙酰辅酶A A与草酰乙酸缩合形成柠檬酸：TCATCA循环起始步骤，由柠檬酸合成酶（柠檬酸缩合酶）催化，乙酰辅酶A A的甲基移去质子形成负碳离子，亲核攻击草酰乙酸的酮基碳，缩合生成柠檬酰辅酶A A，再由高能硫酯键水解推动总反应进行，生成柠檬酸。第1页/共53页键。形成的柠檬酰CoACoA使酶结构进一步变化，活性中心增加了一个天冬氨酸残基捕获水分子以水解硫酯键。CoACoA和柠

2、檬酸相继离开酶，酶恢复成开放型。此酶是一个调控酶，可受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰CoACoA和长链脂酰CoACoA抑制。故此反应是可调控的限速步骤。柠檬酸合成酶：草酰乙酸1.构象变化：开放型 关闭型 HSCOA、柠檬酸2.活性中心：His 草酰乙酸；His 乙酰COA；Asp H2O3.可调节酶：ATPATP、NADHNADH、琥珀酰CoACoA和长链脂酰CoACoA可抑制此酶活性。第2页/共53页第3页/共53页状态时被激活。异柠檬酸脱氢酶是TCATCA循环中第二个调节酶。第4页/共53页4 4。-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰CoACoA：第二次氧化反应且伴有脱羧，由-酮戊二酸脱氢

3、酶系催化 第5页/共53页5.5.琥珀酰COACOA转化成琥珀酸并产生GTPGTP；这是TCATCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。GTP+ADP GDP+ATP第6页/共53页6.6.6 6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸：第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱氢酶催化，氢受体：酶的辅基FADFAD 7 7、延胡索酸水化成苹果酸：延胡索酸酶具有立体异构特异性，OHOH只加在延胡索酸一侧，形成L-L-苹果酸。第7页/共53页8.8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸：TCA TCA中第4 4次氧化还原反应，由L-L-苹果酸脱氢酶催化，NADNAD+是辅酶。在标准热力学条件下，平衡有利于逆反应。但在生理情况下

4、，反应产物草酰乙酸不断因合成柠檬酸而移去，使其在细胞内浓度极低（小于1010-6-6 mol/Lmol/L）,而使反应向右进行。注：有氧氧化第3 3阶段即TCATCA循环的关键酶是：柠檬酸合成酶、异柠檬 酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶系有氧氧化第2 2阶段的关键酶：丙酮酸脱氢酶系有氧氧化第1 1阶段的关键酶：即糖酵解的三个关键酶第8页/共53页四、TCATCA中ATPATP生成与生物学意义：（1 1）供能：共产生12 12 ATPATP 乙酰C CO OA A进入TCA TCA，每一次循环有：4 4次脱氢反应 3 3 NADH 3*3=NADH 3*3=9 ATP9 ATP 1 FADH2 2*1

5、=1 FADH2 2*1=2 ATP2 ATP 底物水平磷酸化 1 1GTP GTP 1 ATP1 ATP 体外燃烧 有效利能率：84.6/209.1*100%=42%42%（见P 100 图13-10）1乙酰辅酶A 209.1千卡，7.3*12=84.6 千卡，（2 2）提供碳骨架：例 草酰乙酸+NH2 Asp（见P101 图13-11）（3 3）有氧氧化（可净生成3636或3838 ATP）（琥珀酰C CO OA A合成酶催化的反应）2丙酮酸 2乙酰辅酶A：2 NADH 2*32*3 ATP G酵解：2 2 ATP+2 NADH 肌细胞等：2*22*2 ATP （穿梭）肝细胞等：2*32*

6、3 ATP2乙酰辅酶A TCA循环：12*2=12*2=2424 ATP第9页/共53页三.五、TCATCA中碳骨架的不对称反应 乙酰C CO OA A经TCATCA，产生2 2 COCO2 2；草酰乙酸经循环可再次生成。但是用同位素 1414C C、1313C C分别标记乙酰C CO OA A的甲基和羰基碳，发现在第一轮循环中没有标记的COCO2 2释放，说明第一轮循环释放的二个碳原子并非乙酰C CO OA A的碳原子。（P101 P101 图13-1113-11、1212）有人解释其原因是顺乌头酸酶与柠檬酸结合不对称，脱水时 H 仅来自草酰乙酸，故TCA第一轮没有标记的CO2出现。第10页

7、/共53页六、TCATCA的回补反应第11页/共53页 3.3.天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和酮戊二酸；异亮氨酸、缬氨酸和苏氨酸、甲硫氨酸可形成琥珀酰COACOA而补充TCATCA。4.4.苹果酸酶 ：（胞液）（线粒体）NADPH NAD+第12页/共53页三.七、乙醛酸循环 特殊生理意义：（1 1）将脂肪酸分解产生的乙酰辅酶A A转变为琥珀酸，可合成糖；（2 2）净结果为：2 2乙酰辅酶A A 琥珀酸 回补TCATCA第13页/共53页第14页/共53页 第四节 磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）一磷酸戊糖途径的生理意义：19551955年GunsalasGunsalas发现并提出单

8、磷酸己糖支路（HMPHMP），又称戊糖途径。二.磷酸戊糖途径：氧化阶段；G-6-P G-6-P 脱氢脱羧 5-5-磷酸核糖 可分为 非氧化阶段：磷酸戊糖分子重排 磷酸单糖 酵解 1.1、G-6-PG-6-P脱氢脱羧转化成5-5-磷酸核酮糖（1 1）6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化G-6-PG-6-P脱氢生成6-6-磷酸葡萄糖酸内酯，反应以NADPNADP为氢受 体形成NADPHNADPH；（2 2）6-6-磷酸葡萄糖酸内酯在6-6-磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下水解成6-6-磷酸葡萄糖酸；第15页/共53页（3）3 3）6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下，6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢脱羧产生5-5-磷酸核酮糖

9、，反应以NADPNADP为氢受体形成NADPHNADPH；6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此阶段的调控酶，催化不可逆反应，NADPHNADPH反馈抑制酶活性。第16页/共53页1.2 2、磷酸戊糖同分异构化生成5-5-磷酸核糖和5-5-磷酸木酮糖（1 1）磷酸戊糖异构酶催化5-5-磷酸核酮糖同分异构化成5-5-磷酸核糖；（2 2）磷酸戊糖差向酶催化5-5-磷酸核酮糖转化成5-5-磷酸木酮糖 H第17页/共53页1.3、磷酸戊糖通过转酮反应及转醛反应生成酵解途径的中间产物6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛第18页/共53页（反应机制见P 105）（2）转醛反应 由转醛酶催化使磷酸酮糖（7-磷酸景天酮糖）上的

10、三碳单位（二羟丙酮基）转到另一个磷酸醛糖（3-磷酸甘油醛）的C1上，生成6-磷酸果糖和4-磷酸赤藓糖。第19页/共53页（3 3）转酮反应：4-4-磷酸赤藓糖经转酮反应接受5-5-磷酸木酮糖上的二碳单位形成 6-6-磷酸果糖与3-3-磷酸甘油醛第20页/共53页磷酸戊糖途径（简称HMP）可总结如下：2（G-6-P）（2*6C）2 NADP+2 NADPH+H+2 2（G-6-PG-6-P酸）（2*62*6C C）2 NADP+2 NADPH+H+2CO2 2 2（5-5-P P核酮糖）（2*52*5C C）（5-5-P P核糖）（5-5-P P木酮糖 ）（7 7C C）7-P7-P景天酮糖 3

11、-3-P P甘油醛 （3 3C C）另1分子G-6-P （4C4C）4-P 4-P赤藓糖 6-6-P P果糖 （6 6C C）5-5-P P木酮糖 3 3 C C 3-P3-P甘油醛 （3 3C C）COCO2 2 2 C 2 C 6-P 6-P果糖 （6 6C C）第21页/共53页 HMPHMP总反应式为：3 3（G-6-PG-6-P）+6+6 NADPNADP+3 H+3 H2 2O 2O 2（6-P6-P果糖）+3+3 COCO2 2 +6+6（NADPH+HNADPH+H+）3-3-P P甘油醛 糖醛酸途径糖醛酸途径及生理意义:第22页/共53页第五节 糖原合成与分解一.糖原分解代谢

12、第23页/共53页 磷酸化酶 使（无活性）磷酸化酶 b b 磷酸化酶 a (a (有活性)第24页/共53页磷酸化酶催化的反应机制如下：2.2.去分支酶催化糖原分支点的1 1，6-6-糖苷键断裂:第25页/共53页 第26页/共53页3.3.G-1-P G-1-P 转变成 G-6-PG-6-P；由磷酸葡萄糖变位酶（活性中心有磷酸化丝氨酸）催化完成。G-1-P G-6-P 6-6-磷酸葡萄糖+H H2 2O O 葡萄糖+PiPi 在肝的内质网上含有 葡萄糖6-6-磷酸酶 可催化此反应，而骨骼肌和脑组织细胞内缺乏此酶。故肝糖原可直接水解补充血糖，为其它组织细胞提供能量，而肌糖原则需通过乳酸循环才能

13、转变成葡萄糖。二.二、糖原的合成代谢1.1.G-1-PG-1-P在UDPUDP葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成UDPUDP葡萄糖第27页/共53页第28页/共53页第29页/共53页3.3.合成具有1 1，6=6=糖苷键的有分支的糖原，反应由分支酶催化：第30页/共53页 糖原分解与糖原合成二条途径总结如下：糖 原 去分支酶 分支酶 转移酶 糖原合成酶(关键酶)糖原 （关键酶）磷酸化酶 UDPG UDPG 焦磷酸化酶 糖原 分解 合成 G 1P 变位酶 G 6P H2OADP (肝)葡萄糖-6-6-磷酸酶 葡萄糖激酶（肝）Pi ATP 葡 萄 糖 注：（骨骼肌C内缺乏此酶，故肌糖原只能分解为G-6-

14、P，经糖酵解生成乳酸，由乳酸循环运输到肝脏，再经糖异生转变成葡萄糖或肝糖原。）第31页/共53页第六节 糖的异生糖的异生即形成“新”糖的意思，是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。一、糖异生的生理意义（3 3）生糖氨基酸可经此途径转变成葡萄糖，是氨基酸代谢途径之一。例：天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸 G第32页/共53页一.二、糖异生的途径第33页/共53页第34页/共53页第35页/共53页第36页/共53页 4.6-4.6-磷酸果糖至葡萄糖 6-磷酸果糖至葡萄糖经酵解途径逆向变成6-磷酸葡萄糖，再由葡萄糖6-磷酸酶催 化水解成葡萄糖。Mg2+6-磷酸葡萄糖+H2O 葡萄糖+Pi 在肝的内质网上含有葡

15、萄糖6-磷酸酶可催化此反应，而骨骼肌和脑组织细胞内缺乏此酶。糖异生的总反应式为：第37页/共53页第38页/共53页 5.5.乳酸循环（CoriCori循环）：肌糖原G-6-P 葡萄糖 肌乳酸血糖血乳酸 糖生骨 骼 肌血 液肝 脏 糖酵解 G-6-P 丙酮酸 乳 酸 葡萄糖 肝糖原糖异生第39页/共53页第七节 糖代谢的调节 一.糖酵解的调节：节。1.1.磷酸果糖激酶（酵解中最关键的限速酶）调节：第40页/共53页 作用。毒.第41页/共53页第42页/共53页应.第43页/共53页进行代谢。二.二.二.二.二.第44页/共53页二、糖异生作用和糖酵解的代谢协调控制第45页/共53页 F6P

16、F1,62P (-)ATP(+)磷酸果糖激酶 (+)AMP(-)果糖二磷酸酶 (-)柠檬酸(+)(+)F2,62P(-)丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)草酰乙酸 丙酮酸羧化酶PEP羧化激酶丙酮酸羧化支路:第46页/共53页 进行水解。结果使ATPATP水解，消耗了能量，而反应物没有变化。这种循环称无效循环，它只能产生热量供机体所需。第47页/共53页第48页/共53页第49页/共53页 神经和激素对血糖代谢的控制 血 糖来源 去路食物消化吸收肝糖原分解非糖物质异生氧化分解合成糖原转化为其他物质 尿 糖第50页/共53页第51页/共53页（P 118120 略）第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页