糖代谢2有氧氧化

二、糖的有氧分解柠檬酸循环,（一）概况1、糖的有氧氧化：葡萄糖在有氧的条件下氧化 成H2O和CO2的过程。2、糖的有氧氧化过程：三个阶段,第一阶段：EMP,第二阶段：丙酮酸,乙酰CoA,第三阶段：,三羧酸循环及呼吸链氧化磷酸化,葡萄糖有氧氧化的概况,O2,O2,O2,H2O,H+e,CO2,乙酰CoA,丙酮酸,丙酮酸,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,线 粒 体,胞 液,（第一阶段） （第二、三阶段）,丙酮酸跨线粒体内膜的转运(丙酮酸移位酶),（EMP）,葡萄糖,丙酮酸脱氢酶系,（二）反应历程,C2,C6,C4,C4,C5,NADH+H+CO2,NADH+H+CO2,GTP,FADH2,NADH+H+,三羧酸循环的概况,反应过程：丙酮酸氧化脱羧为乙酰CoA 线粒体,1、丙酮酸脱氢酶系,3种酶： 丙酮酸脱氢酶(E1, 24条肽链) 二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2, 24条肽链 ) 二氢硫辛酰脱氢酶(E3, 12条肽链 ) 5种辅酶: TPP、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+,丙酮酸脱氢酶系,砒霜的毒性机理,2、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA 循环）,概念： 乙酰辅酶A的乙酰基部分通过一种循环, 在有氧条件下被彻底氧化为CO2和H2O,由于该途径的第一个代谢物是含有三个羧基的柠檬酸, 故称之为三羧酸循环或柠檬酸循环,简称为TCA 循环。 为了纪念德国科学家Hans Krebs在阐明TCA循环中所做出的突出贡献,又称之为Krebs循环。,TCA 循环也称为柠檬酸循环和Krebs循环 糖酵解产生的丙酮酸（实际上是乙酰CoA）被降解成CO2 产生一些ATP（底物水平磷酸化）产生更多的NADH和FADH2 NADH和FADH2进入呼吸链，通过氧化磷酸化产生更多的ATP。 氧气并不直接参与循环，但氧气的存在是TCA循环正常进行所必需的。（为什么？）,完整的三羧酸循环,CoASH,+CO2,+CO2,三羧酸循环,草酰乙酸 再生阶段,柠檬酸的生成阶段,氧化脱 羧阶段,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,NAD+,NAD+,FAD,NAD+,a,b,柠檬酸的生成阶段,草酰乙酸,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,a,b,顺乌头酸酶,CoASH,柠檬酸合酶,H2O,（1） 柠檬酸的生成缩合反应,柠檬酸合酶：调节酶，第一个关键酶； 不可逆反应，限速酶。,G0= - 31.5 kJ/mol,顺乌头酸酶,H2O,顺乌头酸酶,（2）柠檬酸异构化形成异柠檬酸,氧化脱羧阶段,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶,琥珀酸硫激酶,CoASH,H+,（3）异柠檬酸氧化脱羧形成-酮戊二酸,第一次 氧化脱羧反应,G0= -21 kJ/mol,不可逆反应，调节酶，第二个关键酶,（4）-酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA,-酮戊二酸脱氢酶(系),-酮戊二酸,琥珀酰-CoA,第二次氧化脱羧反应,G0= -33 kJ/mol,第三处不可逆反应，调节酶，第三个关键酶-酮戊二酸脱氢酶系由3种酶组成，作用机制与丙酮酸脱氢酶系相似： E1 -酮戊二酸脱氢酶， E2 二氢硫辛酸转琥珀酰酶 E3 二氢硫辛酸脱氢酶6种辅助因子： TPP、硫辛酸、辅酶A、 FAD、NAD+、 Mg2+亚砷酸也强烈抑制该步反应,（5）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能 磷酸键,草酰乙酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸再生阶段,（6）琥珀酸脱氢形成延胡索酸,（7）延胡索酸水合形成L-苹果酸,（8）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸,1、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP,2、进行部位：线粒体3、终产物：CO2、H2O4、3处不可逆反应， TCA单向进行， 3个关键酶,TCA循环总结,- 酮戊二酸脱氢酶系,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2,兑换率 1：2.5,7.5ATP,兑换率 1：1.5,1.5ATP,1ATP,10ATP,5、三羧酸循环的能量计量,4次脱氢,NAD+,NADH+H+,3次,FADH2,FAD,1次,1次底物水平磷酸化,总能量：2.53 1.51 110ATP,6、TCA循环中C的命运,乙酰CoA的羰基C只有在第2轮循环转变成CO2 乙酰CoA的甲基C能完全留在两轮循环中，但是以后每一轮循环有一半离开。,总计：32 ATP或30 ATP,若糖原中的1个葡萄糖单位氧化则产生33个ATP,（三）葡萄糖有氧氧化生成的ATP,（四）三羧酸循环的生物学意义, 是有机体利用糖或其他物质氧化获得能量的 最有效方式-产生更多的ATP ； 是糖、脂、蛋白质等物质彻底氧化分解的共 同通路，是物质代谢转化的枢纽； 提供许多重要的中间代谢物, 为各种生物合 成途径提供反应物； 产生CO2。,三羧酸循环不仅是糖、脂质、蛋白质和核酸等各类物质共同的代谢途径，而且也是它们之间相互联系的渠道。,糖类脂类氨基酸和核苷酸之间的代谢联系,三羧酸循环中间物的去向,（五）三羧酸循环的代谢调节,a,b,c,关键酶 激活剂 抑制剂a 柠檬酸合酶 NAD+ ATP （限速酶） 草酰乙酸 NADH 乙酰CoA 琥珀酰CoA b 异柠檬酸 ADP ATP 脱氢酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH 脱氢酶系 NAD+ 琥珀酰CoA,最关键调控物质： 底物乙酰CoA 、草酰乙酸 产物NADH,（六）三羧酸循环的双重作用,一方面，TCA循环是需氧生物机体主要的分解代谢途径，也是准备提供大量自由能的重要代谢系统； 另一方面，TCA循环的中间产物又是许多生物合成的前体物质。 因此，它具有分解代谢和合成代谢的双重作用，可以说是两用代谢途径（amphibolic metabolic pathway）。,1、草酰乙酸的回补,（七）三羧酸循环的回补反应,2、-酮戊二酸的回补 谷丙转氨酶催化的转氨基反应，或谷氨酸脱氢酶催化的氧化脱氨基反应,3、琥珀酰CoA的回补 Ile、Val、Met和Thr的氧化，奇数脂肪酸的氧化,4、苹果酸的回补 苹果酸酶催化的丙酮酸羧化/还原反应,三、乙醛酸循环(glyoxylatencycle) TCA循环支路 是存在于植物、某些微生物和无脊椎动物中由2个乙酰CoA合成一个草酰乙酸的环状途径。由于途径中有循环出现的乙醛酸而得名。（一）分布 只存在于植物、微生物和无脊椎动物中（二）发生部位 线粒体和乙醛酸循环体,植物细胞内的乙醛酸循环体及线粒体的亚显微结构,(三) 两种特异的酶： 异柠檬酸裂合酶 苹 果 酸 合 酶（四）乙醛酸循环反应,乙醛酸循环体,1.异柠檬酸裂合酶催化的反应,异柠檬酸,乙醛酸,+ 琥珀酸,异柠檬酸裂合酶,异柠檬酸,乙醛酸,琥珀酸,2.苹果酸合酶催化的反应,乙醛酸 + 乙酰CoA,苹果酸,苹果酸合酶,H2O,HSCoA,乙醛酸循环从2分子乙酰 CoA到形成草酰乙酸的 总反应式:,2乙酰 CoA +2 NAD+ + FAD草酰乙酸+ 2CoASH + 2NADH + 2H+ + FADH2,乙醛酸循环与糖异生的关系:,（五）乙醛酸循环的生物学意义 1. 可以二碳物为起始物合成三羧酸循环中的二羧酸与三羧酸，作为三羧酸循环上化合物的补充； 2. 是植物和微生物将脂肪（酸）转变成糖的必经途径；（脊椎动物体不存在乙醛