物质代谢及其调节ppt课件

1、第二篇第二篇 物质代谢及其物质代谢及其调理调理新陈代谢概述新陈代谢概述提问：什么是新陈代谢？提问：什么是新陈代谢？新的来，旧的去新的来，旧的去花开花落、四季轮回、花开花落、四季轮回、“长江后浪推前浪，一长江后浪推前浪，一代新人换旧人代新人换旧人生化定义生化定义泛指生物与周围环境进展物质与泛指生物与周围环境进展物质与能量交换的过程。能量交换的过程。是生物体物质代谢与能量代谢的有机一致。是生物体物质代谢与能量代谢的有机一致。合成代谢合成代谢同化作用同化作用分解代谢分解代谢异化作用异化作用1.1 1.1 物质代谢与能量代谢的一致物质代谢与能量代谢的一致生物小分子合成生物大分子生物小分子合成生物大分子

2、需求能量需求能量释放能量释放能量生物大分子分解为生物小分子生物大分子分解为生物小分子二者相辅相成，研讨物质代谢就是研讨能量代谢二者相辅相成，研讨物质代谢就是研讨能量代谢1.2 1.2 新陈代谢的共性新陈代谢的共性生物虽然形貌各异，习性万千，但体内的新陈代谢却有着许多一样之处。提问：为什么具有许多一样之处呢？共同的祖先！A. 代谢途径类似大同各类生物的物质的代谢途径非常类似小异也有偏向低等的厌氧生物尚没有开展出好氧代谢途径，而高等生物包括好氧细菌都开展出了更为高效的好氧代谢，但同时保管了厌氧代谢途径。B. 反响步骤繁多，具有严厉的顺序性；反响步骤繁多，具有严厉的顺序性；C. 与环境相顺应，自动调

3、理；与环境相顺应，自动调理；经过酶活性调理来进展调理。经过酶活性调理来进展调理。重点掌握内容重点掌握内容1.1.各类物质代谢的根本反响途径、关键各类物质代谢的根本反响途径、关键酶、主要调理环节、重要生理意义。酶、主要调理环节、重要生理意义。2.2.各类物质代谢的相互联络各类物质代谢的相互联络3.3.代谢异常与疾病的关系代谢异常与疾病的关系第一节第一节 概述概述第二节第二节 糖的无氧分解糖的无氧分解第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第五节第五节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解第六节第六节 糖异生糖异生第七节第七节 血糖及其调理血糖及其调理一一. .糖的

4、主要生理功用：氧化供能：糖的主要生理功用：氧化供能： 2840kJ2840kJ679kcal679kcal/1mol/1mol 供应人体所需能量的供应人体所需能量的50%50%70%70%二二. .糖的消化吸收糖的消化吸收三三. .糖代谢的概略糖代谢的概略糖代谢总图储存性糖类储存性糖类糖原、淀粉等糖原、淀粉等葡糖葡糖-6-磷酸磷酸甘露糖甘露糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖磷酸丙糖磷酸丙糖丙酮酸丙酮酸乳酸、乙醇乳酸、乙醇乙酰辅酶乙酰辅酶AATPCO2+H2O戊糖磷酸戊糖磷酸核糖核糖CO2+H2O各种脂类各种脂类其他生糖物质其他生糖物质生糖氨基酸生糖氨基酸重点 A.总论丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖“糖酵解糖酵解

5、不需氧不需氧“磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径需氧需氧有氧情况有氧情况缺氧情况缺氧情况好氧好氧生物生物厌氧厌氧生物生物“三羧酸循环三羧酸循环“乙醛酸循环乙醛酸循环 CO2 + H2O“乳酸发酵乳酸发酵乳酸乳酸“乳酸发酵、乳酸发酵、“乙醇发酵乙醇发酵乳酸或乙醇乳酸或乙醇 CO2 + H2O重点第二节第二节 糖的无氧分解糖酵解糖的无氧分解糖酵解 Glycolysis)定义：在缺氧的情况下定义：在缺氧的情况下,葡萄糖分解产生乳葡萄糖分解产生乳酸，并伴随酸，并伴随ATP生成的过程。生成的过程。位置：细胞质位置：细胞质细胞质细胞质 G G 2 2丙酮酸丙酮酸 + 2NADH + 2ATP + 2NADH + 2

6、ATP丙酮酸丙酮酸 葡萄糖葡萄糖 糖原糖原（淀粉）（淀粉） ATP 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖 异构酶 6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP 磷酸果糖激酶 16二磷酸果糖二磷酸果糖 醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮活化G= -7.5kcal/mol(不可逆不可逆)异构G= -0.6kcal/mol(可逆可逆)二次活化G= -5.0kcal/mol(不可逆不可逆)裂解G= -0.3kcal/mol(可逆可逆) 磷酸化酶 磷酸ADPADP123-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮 NAD+ 磷酸丙糖异构酶2

7、 3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH H1.3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸 ADP 2 3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸 2 磷酸甘油酸变位酶 H20 磷磷酸酸 ADP ATP2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸 2 烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸 烯醇化酶 丙酮酸激酶 异构G= -0.6kcal/mol(可可逆逆)磷酸甘油酸激酶 ATP氧化磷酸化G= -0.4kcal/mol(可可逆逆)产能 1G= +0.3kcal/mol(可可逆逆) 产能 2G= -4.0kcal/mol (不不可可逆逆)异构 脱水G= +0.2kcal/mol G=-0.8kcal/mol(可可逆逆) （可可逆逆）2 丙丙酮酮酸酸PiP3PPOOHO

8、HCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP异构6-磷酸果糖磷酸果糖HCOHCOHH2COP564磷酸甘油醛磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸PCOH2CCOO HOHH2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COCH2COO HP磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖OOHCH2OPPGG葡萄糖葡萄糖活化裂解脱氢异构PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化产能脱水异构产能HHOH磷酸

9、烯醇磷酸烯醇 式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶ADP ATP共三步不可逆反响！共三步不可逆反响！反响总体不能全部逆转。反响总体不能全部逆转。产能步骤：产能步骤：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH H1.3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 ADP 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶 ATP3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶提问：为什么中间分子都带磷酸基团？提问：为什么中间分子都带磷酸基团？答案：答案：1. 传送能量；传送能量； 2. 不能由生物膜渗漏出细胞。不能由生物膜渗漏出细胞。2() + 2() - 1() - 1() = 2ATPG G为起始物为起始物胞内多糖

10、为起始物胞内多糖为起始物2() + 2() - 1() = 3ATP有氧情况有氧情况缺氧情况缺氧情况“三羧酸循环三羧酸循环“乙醛酸循环乙醛酸循环 CO2 + H2O“乳酸发酵、乳酸发酵、“乙醇发酵乙醇发酵乳酸或乙醇乳酸或乙醇丙酮酸其他单糖经过转化为糖酵解中间产物方式进入糖酵解。其他单糖经过转化为糖酵解中间产物方式进入糖酵解。2.无氧发酵无氧发酵 Fermentation)乙醇发酵乙醇发酵COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH + HNAD+CH3CH2OH丙酮酸脱羧酶+ TPP乙醇脱氢酶 乙醇乳酸发酵乳酸发酵COOHCOCH3NADH + HNAD+CH3CHOHCOOH提问：发酵不产生

11、能量，其生物意义何在呢？提问：发酵不产生能量，其生物意义何在呢？答案：耗费糖酵解脱下的答案：耗费糖酵解脱下的 H H，坚持细胞内的，坚持细胞内的pHpH稳定。稳定。 很低 很高葡萄糖葡萄糖 2乳酸乳酸 + 2ATP 糖原葡萄糖糖原葡萄糖 2乳酸乳酸 + 3ATP Go= 47Kcal/mol Go= 47Kcal/mol Go= Go= 44Kcal/mol44Kcal/mol每生成每生成1ATP1ATP固定了固定了7.3Kcal/mol7.3Kcal/mol能量能量 葡萄糖葡萄糖 获能效率获能效率 2 27.3/47 = 31%7.3/47 = 31% 糖原糖原 获能效率获能效率 3 37.

12、3/44 = 49.7%7.3/44 = 49.7%Go= 686Kcal/molGo= 686Kcal/mol葡萄糖葡萄糖 获能效率获能效率 2 27.3/686 = 2.1% 7.3/686 = 2.1% 糖原糖原 获能效率获能效率 3 37.3/686 = 3.1% 7.3/686 = 3.1% 二 糖酵解的调理(一)6-磷酸果糖激酶-1 它是糖酵解途径最重要的限速酶。主要受各种变构剂的调理。抑制剂:ATP和柠檬酸激活剂：AMP、ADP、1,6-双磷酸果糖 2,6-双磷酸果糖(二)丙酮酸激酶受变构调理和共价修饰调理激活剂:1,6-双磷酸果糖抑制剂:ATP;丙氨酸(肝脏内)磷酸化被抑制或失

13、活,去磷酸化激活(三)葡萄糖激酶或己糖激酶二者是同工酶,葡萄糖激酶存在于肝脏,它对葡萄糖的亲和力低己糖激酶:受6-磷酸葡萄糖的变构抑制葡萄糖激酶:受长链脂酰辅酶A 的抑制;胰岛素可以诱导其合成.三 糖酵解的生理意义主要意义就是在机体氧气供应缺乏时迅速提供能量,尤其是对肌肉的收缩更为重要.它是红细胞独一的能量来源神经、白细胞、骨髓等代谢活泼组织在养供充足时也经过酵解供应部分能量三羧酸循环三羧酸循环Citric Acid Cycle)Citric Acid Cycle)在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、核生物细胞质中，酵解产物丙

14、酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为脱氢，彻底氧化为CO2CO2、H2OH2O并产生并产生ATPATP的的过程。过程。第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 ( Aerobic oxidation)细胞质细胞质线粒体膜线粒体膜第三个第三个碳以碳以CO2CO2方式失方式失去去四碳二羧酸四碳二羧酸第二个碳以第二个碳以CO2CO2方式失去方式失去三羧酸？三羧酸？循环？循环？五碳二羧酸五碳二羧酸丙酮酸丙酮酸六碳三羧酸六碳三羧酸三种羧酸！三种羧酸！草酰乙酸打循环！草酰乙酸打循环！第一个碳以第一个碳以CO2CO2方式失去方式失去重新参与到重新参与到草酰乙酸库草酰乙酸库 (4)(7)(8)(10)CH3COCOOHN

15、AD+NADH + H+CoASHCO2CH3COSCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH + H+COSCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2 OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2+CoASHH 2 OCoASHCO2丙酮酸乙酰 CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)

16、(3)(4)柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸-酮戊二酸琥珀酰 CoA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸草酰乙酸H O2(1) 丙酮酸脱氢酶复合体(2) 柠檬酸合成酶(3) 顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6) -酮戊二酸脱氢酶复合体(7) 琥珀酰CoA合成酶(8) 琥珀酸脱氢酶(9) 延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶产能步骤产能步骤2NAD(P)H2NAD(P)H1FADH21FADH21GTP1GTP(1)(6)-产能脱碳2NADH + 2 CO2(5)-脱碳-1CO2. .丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链构成的复合体CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(

17、CH2)4COOSOCH3CS(CH2)4COOSH-SH(CH2)4COOSH-FADH2FADNADNADH+H+SCoACH3CSCoAOHH乙酰二氢硫辛酸硫辛酸二氢硫辛酸丙酮酸丙酮酸乙酰CoA . .总反响方程式总反响方程式 + 4NAD(P)+ +FAD+GDP+Pi+3H2O 3CO2 +4NAD(P)H +4H+ +FADH2+GTP4NAD(P)H +4H+ 12ATP 4H2OFADH2 2ATP 1H2O ADP ATP - 3H2O GTP GDP 1ATP 1H2O 15ATP 2H2O氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用O2COOHCOCH3. .糖酵解糖酵解+ +三羧酸循环

18、的效率三羧酸循环的效率糖酵解糖酵解 1G 2ATP+2NADH+2H+2丙酮酸丙酮酸 =2+23=8ATP三羧酸循环三羧酸循环 2丙酮酸丙酮酸 30ATP+6CO2+4H2O 38ATP储能效率储能效率=38 7.3/686= 42%比世界上任何一部热机的效率都高！比世界上任何一部热机的效率都高！提问：其他能量何处去？提问：其他能量何处去？答案：以热量方式。一部分维持体温，一部分散失。答案：以热量方式。一部分维持体温，一部分散失。. .生物意义生物意义三羧酸循环是各种好氧生物体内最主要的产能三羧酸循环是各种好氧生物体内最主要的产能途径！途径！ 也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！也是脂类、蛋白

19、质彻底分解的共同途径！异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺三羧酸循环三羧酸循环熄灭炉熄灭炉中间酸是合成其他化合物的碳骨架中间酸

20、是合成其他化合物的碳骨架百宝库。百宝库。例如例如 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸、天冬酰胺等等天冬氨酸、天冬酰胺等等 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其他氨基酸其他氨基酸 琥珀酰琥珀酰CoA 血红素血红素既是既是“熄灭炉又是百宝库熄灭炉又是百宝库三 有氧氧化的调理一丙酮酸脱氢酶复合体的调理 有变构调理和共价修饰两种方式四 巴斯德效应有氧氧化抑制无氧氧化的景象。这是法国科学家Pastuer 发现的，故称为巴斯德效应。主要缘由是：在氧供应充足时，胞浆中产生的NADH进入线粒体，使丙酮酸不能复原成乳酸第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸己糖支路磷酸戊糖途径磷酸己糖支路2磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径细胞质中细胞质

21、中磷酸戊糖磷酸戊糖磷酸戊糖为代表性中间产物。磷酸戊糖为代表性中间产物。支路支路糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径。糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径。A.过程过程5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖糖酵酵解解6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+NADPH+H+CO27-7-磷酸景天酮糖磷酸景天酮糖3-磷酸甘油醛6-6-磷酸果糖磷酸果糖4-磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛 氧化阶段氧化阶段(脱碳产能脱碳产能)非氧化阶段非氧化阶段(重组重组)C5C5C3C7C6C4C3C6+C3C7+C5C42NADPH生物氧化生物氧化O26ATP +

22、2H2O6(6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖)+6O2 6(5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+36ATP葡萄糖葡萄糖+O2 6CO2+6H2O+30ATP(66-6(活化活化)5(6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖)B.B.生物意义生物意义 一磷酸核糖用于一磷酸核糖用于DNADNA、RNARNA的合成；的合成；二二NADPHNADPH作为供氢体参与反响作为供氢体参与反响 1. 1.为多种物质的合成提供为多种物质的合成提供H H 2. 2.参与体内羟化参与体内羟化 反响反响 3. 3.维持谷胱甘肽的复原形状维持谷胱甘肽的复原形状三各种单糖用于合成各类多糖；三各种单糖用于合成各类多糖；糖的分解、合成糖

23、的分解、合成3.1多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解A.胞外降解胞外降解胞外水解酶淀粉酶、寡糖酶胞外水解酶淀粉酶、寡糖酶B.胞内降解胞内降解磷酸化酶磷酸化酶活化、水解活化、水解转移酶转移酶 脱枝酶脱枝酶断支链断支链磷酸化酶磷酸化酶活化、水解活化、水解单糖单糖主要是葡萄糖糖原的构成糖原的构成葡 萄糖ATP ADP葡 糖-6-磷 酸 葡 糖磷 酸 变位 酶葡 糖-1-磷 酸UDP焦磷 酸 化酶UTPPPiUDPG 糖 原合 成 酶R引 物UDPATPADPR- -1，4葡 萄糖链分支 酶糖原R-小段 葡 萄 糖多 糖链去分枝酶 + H3PO41 G-1-P糖原中心糖原中心磷酸化酶+ H3

24、PO4G-1-P去单糖降解去单糖降解转移酶糖原中心糖原中心7 77 7磷酸化酶磷酸化酶(别构酶别构酶) ATP抑制抑制-AMP激活激活 + H3PO4例 肝糖元的分解葡萄糖葡萄糖1，4糖苷键糖苷键葡萄糖葡萄糖1，6糖苷键糖苷键糖原中心糖原中心糖原中心糖原中心 G-1-P +三 糖原合成与分解的调理(一)磷酸化酶: 主要是共价修饰调理;也可以被葡萄糖变构抑制(二)糖原合酶:接受共价修饰调理糖酵解糖酵解7 7步可逆步骤步可逆步骤 + 3 + 3特异反响特异反响A.A.植物的光协作用植物的光协作用在植物叶绿体中，在光能驱动下在植物叶绿体中，在光能驱动下CO2CO2与与H2OH2O合成葡萄糖，合成葡萄

25、糖，放出氧气的过程。放出氧气的过程。B.B.动物的糖异生动物的糖异生异生异生非糖物质合成糖原。非糖物质合成糖原。部位：肝脏部位：肝脏 a. a.过程过程3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮 NAD+ 磷酸丙糖异构酶2 3-磷酸甘油醛脱氢酶 NADH H1.3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸 ADP 2 3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸 2 磷酸甘油酸变位酶 H20 磷磷酸酸 ADP ATP2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸 2 烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸 烯醇化酶 丙酮酸激酶 异构G= -0.6kcal/mol(可可逆逆)磷酸甘油酸激酶 ATP氧化磷酸化G= -0.4kcal/mol(可可逆逆)产能 1G

26、= +0.3kcal/mol(可可逆逆) 产能 2G= -4.0kcal/mol (不不可可逆逆)异构 脱水G= +0.2kcal/mol G=-0.8kcal/mol(可可逆逆) （可可逆逆）2 丙丙酮酮酸酸第第1步步丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸提问：如何进展？提问：如何进展？答案：提供答案：提供更多的活化更多的活化能量。能量。草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶烯醇丙酮酸磷酸羧化酶烯醇丙酮酸磷酸羧化酶磷酸磷酸烯醇烯醇式丙式丙酮酸酮酸提问：这里提问：这里CO2的作用是什么？的作用是什么？能量载体能量载体合成的草酰乙酸新合成的草酰乙酸新COOH中储存了中储存了ATP水解的键能

27、，水解的键能，脱碳时损失的键能相对较少，总体自在能上升。脱碳时损失的键能相对较少，总体自在能上升。磷酸烯醇式丙磷酸烯醇式丙酮酸逆行至酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖第第2步步 葡萄糖葡萄糖 糖原糖原（淀粉）（淀粉） ATP 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖 异构酶 6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP 磷酸果糖激酶 16二磷酸果糖二磷酸果糖 醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮活化G= -7.5kcal/mol(不可逆不可逆)异构G= -0.6kcal/mol(可逆可逆)二次活化G= -5.0kcal/mol(不可逆不