-糖代谢-02-TCA

1、Chapter 5 Metabolism of Carbohydrates第五章 糖 代 谢Aerobic Oxidation of Glucose第三节第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 在在有氧条件有氧条件下，葡萄糖在细胞内彻底氧化成下，葡萄糖在细胞内彻底氧化成水和水和CO2的反应过程称为的反应过程称为糖有氧氧化糖有氧氧化。这是糖氧化的。这是糖氧化的主要方式。主要方式。糖有氧氧化的概念糖有氧氧化的概念一、糖有氧氧化的三个阶段一、糖有氧氧化的三个阶段葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸第一阶段第一阶段乙酰辅酶乙酰辅酶A第二阶段第二阶段胞液胞液 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体CO2+H2O+ATP第三阶段第三阶段三

2、羧酸循环三羧酸循环第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 = 3个酶个酶 + 5个辅助因子个辅助因子E1：丙酮酸脱氢酶，：丙酮酸脱氢酶，焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPP）E2：二氢硫辛酰转乙酰基酶，：二氢硫辛酰转乙酰基酶，硫辛酸，硫辛酸，CoA-SHE3：二氢硫辛酸脱氢酶，：二氢硫辛酸脱氢酶，NAD+ , FAD多酶体系多酶体系v 由几种酶彼此嵌合形成复合体由几种酶彼此嵌合形成复合体，分子量一般在几百万，分子量一般在几百万以上。有利于一系列反应的进行；以上。有利于一系列反应的进行；v 其其中若中若1种酶失活或解体种酶失活或解体,则丧失整个活性

3、。则丧失整个活性。大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体HSCoANAD+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 = 3个酶个酶 + 5个辅助因子个辅助因子E1：丙酮酸脱氢酶，：丙酮酸脱氢酶，焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPP）E2：二氢硫辛酰转乙酰基酶，：二氢硫辛酰转乙酰基酶，硫辛酸，硫辛酸，CoA-SHE3：二氢硫辛酸脱氢酶，：二氢硫辛酸脱氢酶，NAD+ , FAD一、糖有氧氧化的三个阶段一、糖有氧氧化的三个阶段葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸第一

4、阶段第一阶段乙酰辅酶乙酰辅酶A第二阶段第二阶段胞液胞液 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体CO2+H2O+ATP第三阶段第三阶段三羧酸循环三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle) 三羧酸循环三羧酸循环(TCA循环循环)又称又称柠檬酸循环柠檬酸循环(citric acid cycle) 或或Krebs循环循环(Krebs cycle)； 从从乙乙酰辅酶酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸开始，经过一系列脱氢、脱羧代谢反应，乙酰基被彻底开始，经过一系列脱氢、脱羧代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生

5、的循环反应过程称为氧化，草酰乙酸得以再生的循环反应过程称为三羧酸循三羧酸循环；环； 部位：线粒体基质。部位：线粒体基质。第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 (tricarboxylic acid cycle)HSCoANAD+-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体丙酮酸丙酮酸丙酮酸的丙酮酸的无氧还原无氧还原与与有氧氧化有氧氧化柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸CO2-酮戊二酸酮戊二酸CO2琥珀酸单酰辅酶琥珀酸单酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸输入：输入： 1分子乙酰辅酶分子乙酰辅酶A输出：输出： 4次脱氢次脱氢 2 CO2

6、H H H HTCA反应特点反应特点GTP 在在TAC中，中，1分子乙酰分子乙酰CoA经经2次脱羧次脱羧，生成，生成2个个CO2，这是体内，这是体内CO2的主要来源；的主要来源；4次脱氢次脱氢，其中其中3次以次以NAD+为受氢体，为受氢体，1次以次以FAD为受氢为受氢体；体；1次底物水平磷酸化次底物水平磷酸化。 总反应式：总反应式：乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+ HSCoA 糖有氧氧化过程中糖有氧氧化过程中ATP的生成的生成:第一阶段：第一阶段：葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸第二阶段：第二阶段：2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA

7、第三阶段：第三阶段：2乙酰乙酰CoA2CO2+4H2O 2ATP 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 底物磷酸化底物磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化22.5ATP29ATP葡萄糖葡萄糖 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP32/30ATP21.5或或2.5ATP2ATP三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义（1）能量产生的重要环节。）能量产生的重要环节。 无氧糖酵解产生的无氧糖酵解产生的ATP 产生或消耗产生或消耗ATPATP的反应的反应 ATPATP数的增减数的增减1 1葡萄糖葡萄糖6-P-6-P-葡萄糖葡萄糖 -1-13 36-6-磷酸果糖磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖 -1-1

8、7 72 2* *1 1，3-3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 2* *3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 +2 +2 10102 2* *磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2 2* *丙酮酸丙酮酸 +2+2 （2）三大营养物质的共同氧化途径。）三大营养物质的共同氧化途径。 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义糖糖脂肪脂肪蛋白质蛋白质三羧酸三羧酸循环循环乙酰乙酰CoACO2ATPH电子电子传递传递三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义（3）三大物质代谢联系的枢纽。）三大物质代谢联系的枢纽。柠檬酸柠檬酸乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸单酰辅酶琥珀酸单酰辅酶A丙酮酸丙酮酸葡萄

9、糖葡萄糖胆固醇胆固醇柠檬酸柠檬酸谷氨酸谷氨酸嘌呤、嘧啶嘌呤、嘧啶-酮戊二酸酮戊二酸血红素血红素琥珀酸单酰辅酶琥珀酸单酰辅酶A天冬氨酸天冬氨酸其他氨基酸其他氨基酸草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义（3）三大物质代谢联系的枢纽。）三大物质代谢联系的枢纽。柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸CO2-酮戊二酸酮戊二酸CO2琥珀酸单酰辅酶琥珀酸单酰辅酶A乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸丙酮酸谷氨谷氨酸酸TCA的中间产物是某些物质的中间产物是某些物质的合成原料（前体）的合成原料（前体）因此草酰因此草酰乙酸还有一条产生乙酸还有一条产生途径途径-TCA循环中间产物的循环中间产物的回回补途

10、径补途径草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环中间产物的回补三羧酸循环中间产物的回补草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸PEP 丙酮酸丙酮酸 PEP羧化酶羧化酶 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶苹果酸酶苹果酸酶丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路 除对酵解途径三个关键酶的调节外，还对除对酵解途径三个关键酶的调节外，还对丙酮丙酮酸脱氢酶复合体酸脱氢酶复合体、柠檬酸合酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢异柠檬酸脱氢酶酶和和 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体四个关键酶存在四个关键酶存在调节。调节。 二、有氧氧化的调节二、有氧氧化的调节 二、有氧氧化的调节二、有氧氧化的调

11、节 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体抑制：抑制：ATP、乙酰、乙酰CoA、NADH、脂肪酸、脂肪酸激活：激活：AMP、CoA、NAD+、Ca2+柠檬酸合酶柠檬酸合酶 抑制：抑制：ATPNADH 琥珀酰琥珀酰CoA柠檬酸柠檬酸 激活：激活：ADP异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶抑制：抑制：ATP激活：激活：ADP、Ca2+酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体抑制：琥珀酰抑制：琥珀酰CoA、NADH激活：激活：ADP、Ca2+三、糖有氧氧化的实际应用三、糖有氧氧化的实际应用- -柠檬酸发酵柠檬酸发酵柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸苹果酸苹果酸CO2-酮戊二酸酮戊二酸CO2琥珀酸单酰辅酶琥珀酸单酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖柠檬酸发酵柠檬酸发酵草酰乙酸草酰乙酸三、糖有氧氧化的实际应用三、糖有氧氧化的实际应用- -柠檬酸发酵柠檬酸发酵技术关键：技术关键：1. 节流：节流：阻断消耗柠檬酸的反应；阻断消耗柠檬酸的反应；2. 开源：开源：选育回补途径旺盛的菌种。选育回补途径旺盛的菌种。糖有氧氧化的三个阶段糖有氧氧化的三个阶段葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸第一阶段第一阶段乙酰辅酶乙酰辅酶A第二阶段第二阶段胞液胞液 丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体CO2+H