糖代谢2课件

3 糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate,部位： 胞质及线粒体,机体供氧充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出大量能量的过程。,糖的有氧氧化,胞质,线粒体,第一阶段：丙酮酸的生成（胞质） 第二阶段：乙酰CoA的生成（线粒体） 第三阶段：柠檬酸循环 （线粒体）,第四阶段：氧化磷酸化,- 乙酰CoA的生成（丙酮酸的氧化脱羧）,丙酮酸需经特异载体运送至线粒体内 不可逆反应 此步骤是联系酵解和TCA Cycle的中间环节,一、丙酮酸进入柠檬酸循环 的准备阶段,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶 E1：丙酮酸脱氢酶 E2：二氢硫辛酰转乙酰基酶 E3：二氢硫辛酰脱氢酶,辅 酶 TPP 硫辛酸（ ） CoA-SH FAD, NAD+,3种酶（60个亚基）,涉及的5种辅酶及相应的前体需清楚。,抑制剂：砷酸盐特别是亚砷酸盐（和E2的-SH结合）,二、柠檬酸循环 Citric Acid Cycle Tricarboxylic acid cycle (TCA cycle) Krebs cycle,Step 4：第二次氧化脱羧生成琥珀酰CoA,第三步不可逆反应 第二次氧化脱羧， 5C4C 第三个调节步骤 产生一高能化合物,Step 5：底物水平磷酸化,唯一的底物水平磷酸化反应，产生GTP ATP,Synthetase(合成酶): ATP-consuming; EC6 Synthase(合酶): not ATP-consuming. EC2,（琥珀酰-CoA合成酶or 琥珀酸硫激酶催化）,Step 6：琥珀酸脱氢生成延胡索酸,第三次氧化， FAD为受氢体 丙二酸为该酶的竞争性抑制剂 开始四碳酸之间的转变 琥珀酸脱氢酶是TCA中唯一嵌入线粒体内膜的酶,Step 7：苹果酸的生成,延胡索酸酶,Step 8：草酰乙酸的再生,第四次氧化，最后一步。,苹果酸脱氢酶,TCA Cycle小结, TCA Cycle进行的细胞部位 ：线粒体 是一环形代谢途径，整个循环反应为不可逆反应（单方向） 乙酰CoA+草酰乙酸柠檬酸反复的脱氢脱羧草酰乙酸。,每次Cycle有2个碳原子以乙酰CoA形式进入，又以 2CO2离开，这个碳原子并不是这一Cycle中进入的两个碳原子，而是草酰乙酸中的C1、C4。,净反应：CH3CO-SCoA+ 3NAD+FAD+GDP+Pi +2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+HSCoA+ 3H+,一次底物水平磷酸化：琥珀酸硫激酶,四次脱氢：,异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酸脱氢酶 苹果酸脱氢酶,三个不可逆反应：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体,二次脱羧：异柠檬酸氧化脱羧 -酮戊二酸氧化脱羧,三羧酸循环的要点,在循环中消耗了2分子水：柠檬酸合成、延胡索酸水化。,三羧酸循环的中间产物起类似于催化剂的作用，本身无量的变化 虽然没有氧分子直接参加TCA循环，但必须在有氧条件下才能完成循环的反应，因为NADH和FADH2所带的电子只有汇集到电子传递链，才能还原氧生成水。,TCA Cycle产能计算,1分子丙酮酸 TCA？,12.5ATP,1分子乙酰CoA TCA Cycle,3NADH： 2.53=7.5 1FADH2： 1.5 GTP 1 10ATP/ Cycle,1mol葡萄糖完全氧化的产能计算,(1) G2丙酮酸： 7( 5 ) (2) 2丙酮酸 TCA Cycle ： 12.52 32( 30)ATP,从1mol糖原开始的有氧分解产生多少ATP？ （33）,葡萄糖进行酵解与有氧氧化时净得的ATP数之比为？（ 1:15或1：16）,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,7 (5),2.5,1.5,能量回收情况,已知葡萄糖完全氧化 G o=-686kcal/mol TCA Cycle：ADPATP G o=277kcal/mol 能量利用效率：277/68640% EMP： ADPATP G o=14.6kcal/mol 能量利用效率：14.6/68631%,柠檬酸循环的调节,丙酮酸脱氢酶系 *柠檬酸合酶(最关键的限速酶) 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系,柠檬酸循环的调节取决于细胞对能量的需求以及对某些生物合成底物的需求。, ATP、ADP的影响, 产物堆积抑制, 循环后续反应中间产物别构反馈抑制, 其他，如Ca2+可激活许多酶,TAC Cycle中的某些中间产物是许多生物大分子的前体,既有分解代谢也有合成代谢功能， 是联系蛋白质、脂肪、糖代谢的枢纽。,柠檬酸循环的双重作用,TCA is a source of biosynthetic precursors. 上述过程均可导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充才能维持其正常进行，这种补充称为回补反应(anaplerotic reaction)。,草酰乙酸,丙酮酸,丙酮酸羧化酶,CO2 + ATP,(肝、肾线粒体),(植物、酵母、细菌胞液),丙酮酸,苹果酸酶,(心脏、骨骼肌),（P343）,三羧酸循环的生理意义,三大营养物质氧化分解的共同途径； 三大营养物质代谢联系的枢纽； 为其它物质代谢提供小分子前体； 是生物体获得能量的最有效方式。,巴斯德效应(Pastuer effect)：,* 概念：有氧氧化抑制糖酵解的现象。,* 机制,有氧，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸不生成乳酸/乙醇;,缺氧，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸/乙醇。,（1861年在研究酵母的酒精发酵量和氧分压之间的关系时发现 。在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,出现抑制发酵产物积累的现象，即呼吸抑制发酵的作用。 ）,发酵是一种能帮助很多生物度过恶劣环境的代谢途径，但它并不经济。,三、乙醛酸循环（Glyoxylate Cycle）,乙醛酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（省了6步）,异柠檬酸,柠檬酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,CoASH,三羧酸循环,乙酰CoA,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,三羧酸循环支路,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,反应过程与TCA主要不同之处： 1. 两步不同的反应。 2. 结果是2个乙酰CoA进入循环，释放出一个 琥珀酸。 乙醛酸循环和TCA共有的酶属于同工酶。,只有