第三节糖的有氧氧化与三羧酸循环 ppt课件

1、 第三节第三节 糖的有氧氧化与三羧酸循环糖的有氧氧化与三羧酸循环 一一. 有氧氧化的三个阶段有氧氧化的三个阶段 G - 2丙酮酸丙酮酸 同酵解同酵解 2丙酮酸 2乙酰辅酶A 2 乙酰辅酶A TCA循环 在有氧时，丙酮酸可进入线粒体内氧化脱羧，生成乙酰辅酶A再进入三羧酸循环: 二、丙酮酸氧化脱羧成乙酰辅酶二、丙酮酸氧化脱羧成乙酰辅酶A 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系 CH3COCOOH + HSCOA + NAD+ CH3COSCOA +CO2+ NADH+H+ 三、三、 TCA TCA途径：途径：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，

2、有重要的生理意义。为此获1953年的诺贝尔奖三三. TCA循环共有循环共有8步，步，P95，图，图13-91. 1、乙酰辅酶、乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合构成柠檬酸：与草酰乙酸缩合构成柠檬酸： TCA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的甲基移去质子构成负碳离子，亲核攻击草酰乙酸的酮的甲基移去质子构成负碳离子，亲核攻击草酰乙酸的酮基碳，缩合生成柠檬酰辅酶基碳，缩合生成柠檬酰辅酶A，再由高能硫酯键水解推进总反响进展，生成柠檬酸。，再由高能硫酯键水解推进总反响进展，生成柠檬酸。键。构成的柠檬酰键。构成的柠檬酰CoACoA使酶构造

3、进一步变化，活性中心添加了一个天冬氨酸残基捕使酶构造进一步变化，活性中心添加了一个天冬氨酸残基捕获水分子以水解硫酯键。获水分子以水解硫酯键。CoACoA和柠檬酸相继分开酶，酶恢复成开放型。此酶是一个和柠檬酸相继分开酶，酶恢复成开放型。此酶是一个调控酶，可受调控酶，可受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA和长链脂酰和长链脂酰CoACoA抑制。故此反响是可调控的限抑制。故此反响是可调控的限速步骤。速步骤。 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 ： 草酰乙酸草酰乙酸1.构象变化：构象变化： 开放型开放型 封锁型封锁型 HSCOA、柠檬酸、柠檬酸2.活性中心：活性中心： His 草酰乙酸；草

4、酰乙酸； His 乙酰乙酰COA； Asp H2O3.可调理酶：可调理酶： ATP、NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA和长链脂酰和长链脂酰CoA可抑制此酶活性。可抑制此酶活性。形状时被激活。异柠檬酸脱氢酶是形状时被激活。异柠檬酸脱氢酶是TCATCA循环中第二个调理酶。循环中第二个调理酶。 4 4。-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰CoACoA： 第二次氧化反响且伴有脱羧，由第二次氧化反响且伴有脱羧，由-酮戊二酸脱氢酶系催酮戊二酸脱氢酶系催化化 5. 5. 琥珀酰琥珀酰COACOA转化成琥珀酸并产生转化成琥珀酸并产生GTPGTP； 这是这是TCATCA中独一底物程度磷酸化直接产生

5、高能磷酸键中独一底物程度磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。的步骤。 GTP + ADP GDP + ATP6.6.6、琥珀酸脱氢生成延胡索酸：琥珀酸脱氢生成延胡索酸：第三步氧化复原反响，由琥珀酸脱氢酶催化，氢受体：酶的辅基第三步氧化复原反响，由琥珀酸脱氢酶催化，氢受体：酶的辅基FAD7 7、延胡索酸水化成苹果酸：、延胡索酸水化成苹果酸：延胡索酸酶具有立体异构特异性，延胡索酸酶具有立体异构特异性，OHOH只加在延胡索酸一侧，只加在延胡索酸一侧，构成构成L-L-苹果酸。苹果酸。8. 8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸：苹果酸脱氢生成草酰乙酸： TCA TCA中第中第4 4次氧化复原反响，由次氧化复原反响，

6、由L-L-苹果酸脱氢酶催化，苹果酸脱氢酶催化，NAD+NAD+是辅酶。是辅酶。 在规范热力学条件下，平衡有利于逆反响。但在生理情况下，反响产物草在规范热力学条件下，平衡有利于逆反响。但在生理情况下，反响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10-6 10-6 mol/Lmol/L, ,而使反响向右进展。而使反响向右进展。注：有氧氧化第注：有氧氧化第3 3阶段即阶段即TCATCA循环的关键酶是：柠檬酸合成酶、异柠檬循环的关键酶是：柠檬酸合成酶、异柠檬 酸脱氢酶、酸脱氢酶、 - -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系有氧氧化第

7、有氧氧化第2 2阶段的关键酶：阶段的关键酶： 丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系有氧氧化第有氧氧化第1 1阶段的关键酶：即糖酵解的三个关键酶阶段的关键酶：即糖酵解的三个关键酶 四、四、 TCA中中ATP生成与生物学意义：生成与生物学意义： 1 1供能：供能： 共产生共产生12 ATP 12 ATP 乙酰乙酰COACOA进入进入TCA TCA ，每一次循环有：，每一次循环有： 4 4次脱氢反响次脱氢反响 3 NADH 3 3 NADH 3* *3 = 9 ATP 3 = 9 ATP 1 FADH2 2 1 FADH2 2* *1 = 2 ATP 1 = 2 ATP 底物程度磷酸化底物程度磷酸化 1GT

8、P 1 ATP 1GTP 1 ATP 体外熄灭 有效利能率：84.6 / 209.1 *100 % = 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：例提供碳骨架：例 草酰乙酸草酰乙酸 + NH2 Asp + NH2 Asp 见见P101 P101 图图13-1113-11 3 3 有氧氧化有氧氧化 可净生成36或38 ATP 琥珀酰琥珀酰COACOA合成酶催化的反响合成酶催化的反响2丙酮酸 2乙酰辅酶A ：2 NADH 2* 3 ATP G酵解：2 ATP + 2 NADH 肌细胞等：2*2 ATP 穿越 肝细胞等

9、：2*3 ATP2乙酰辅酶A TCA循环：12*2 = 24 ATP三三. 五、五、TCA中碳骨架的不对称反响中碳骨架的不对称反响 乙酰乙酰COACOA经经TCATCA，产生，产生2 CO22 CO2；草酰乙酸经循环可再次生成。但是用同位素；草酰乙酸经循环可再次生成。但是用同位素 14C 14C、 13C 13C分别标志乙酰分别标志乙酰COACOA的甲基和羰基碳，发如今第一轮循环中没有标的甲基和羰基碳，发如今第一轮循环中没有标志的志的CO2CO2释放，阐明第一轮循环释放的二个碳原子并非乙酰释放，阐明第一轮循环释放的二个碳原子并非乙酰COACOA的碳原子。的碳原子。P101 P101 图图13-

10、1113-11、1212 有人解释其缘由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第一轮没有标志的CO2出现。 六、六、TCA的回补反响的回补反响 3. 天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以构成草酰乙酸和酮戊二酸；异亮氨酸、 缬氨酸和苏氨酸、甲硫氨酸可构成琥珀酰COA而补充TCA。 4. 苹果酸酶 ： 胞液 线粒体 NADPH NAD+三三. 七、乙醛酸循环七、乙醛酸循环特殊生理意义：特殊生理意义：1将脂肪酸分解产生的乙酰辅酶将脂肪酸分解产生的乙酰辅酶A转变为琥珀酸，可合成糖；转变为琥珀酸，可合成糖；2净结果为：净结果为：2乙酰辅酶乙酰辅酶A琥珀酸琥珀酸回补回补TCA 第四

11、节 磷酸戊糖途径磷酸己糖支路 一一 磷酸戊糖途径的生理意义：磷酸戊糖途径的生理意义：1955年年Gunsalas发现并提出单磷酸己糖支路发现并提出单磷酸己糖支路HMP，又称戊糖途径。，又称戊糖途径。 二二. 磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径： 氧化阶段；氧化阶段；G-6-P 脱氢脱羧脱氢脱羧 5-磷酸核糖磷酸核糖 可分为可分为非氧化阶段：磷酸戊糖分子重排非氧化阶段：磷酸戊糖分子重排磷酸单糖磷酸单糖酵解酵解1.1、G-6-P脱氢脱羧转化成脱氢脱羧转化成5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖16-磷酸葡萄糖脱氢酶催化磷酸葡萄糖脱氢酶催化G-6-P脱氢生成脱氢生成6-磷酸葡萄糖酸内酯，反响以磷酸葡萄糖酸内酯，反响以NA

12、DP为氢受为氢受体构成体构成NADPH；26-磷酸葡萄糖酸内酯在磷酸葡萄糖酸内酯在6-磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下水解成磷酸葡萄糖酸内酯酶催化下水解成6-磷酸葡萄糖酸；磷酸葡萄糖酸；3 3 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下，磷酸葡萄糖酸脱氢酶催化下，6-磷酸葡萄糖酸脱氢脱羧产生磷酸葡萄糖酸脱氢脱羧产生5-磷酸核酮糖，反响以磷酸核酮糖，反响以NADP为氢受体构成为氢受体构成NADPH； 6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此阶段的调控酶，催化不可逆反响，NADPH反响抑制酶活性。 1.2、磷酸戊糖同分异构化生成磷酸戊糖同分异构化生成5-磷酸核糖和磷酸核糖和5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖1磷酸戊糖异构酶催化磷酸戊糖异构酶催化

13、5-磷酸核酮糖同分异构化成磷酸核酮糖同分异构化成5-磷酸核糖；磷酸核糖；2磷酸戊糖差向酶催化磷酸戊糖差向酶催化5-磷酸核酮糖转化成磷酸核酮糖转化成5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 H1.3、磷酸戊糖经过转酮反响及转醛反响生成酵解途径的中间产物磷酸戊糖经过转酮反响及转醛反响生成酵解途径的中间产物6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛反响机制见P 105 2转醛反响 由转醛酶催化使磷酸酮糖7-磷酸景天酮糖上的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。3 3 转酮反响：转酮反响： 4- 4-磷酸赤藓糖经转酮反响接受磷酸赤藓糖经转酮反响接受5-5-

14、磷酸木酮糖上的二碳单位构成磷酸木酮糖上的二碳单位构成 6- 6-磷酸果糖与磷酸果糖与3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸戊糖途径简称HMP可总结如下： 2G-6-P 2*6C 2 NADP+ 2 NADPH+H+ 2G-6-P酸 2*6C 2 NADP+ 2 NADPH+H+ + 2CO2 25-P核酮糖2*5C 5-P核糖 5-P木酮糖 7C7-P景天酮糖 3-P甘油醛 3C 另1分子G-6-P 4C 4-P赤藓糖 6-P果糖 6C 5-P木酮糖 3 C 3-P甘油醛 3CCO2 2 C CO2 2 C 6-P 6-P果糖果糖 6C6C HMP总反响式为： 3 3G-6-PG-6-P+ 6 NA

15、DP+ + 3 H2O 2+ 6 NADP+ + 3 H2O 26-P6-P果糖果糖+ 3 CO2 + 6+ 3 CO2 + 6NADPH+H+NADPH+H+3-P3-P甘油醛甘油醛 糖醛酸途径糖醛酸途径糖醛酸途径及生理意义糖醛酸途径及生理意义: :第五节第五节 糖原合成与分解糖原合成与分解一一. . 糖原分解代谢糖原分解代谢 磷酸化酶 使无活性磷酸化酶使无活性磷酸化酶 b b 磷酸化酶磷酸化酶 a ( a (有活性有活性) ) 磷酸化酶催化的反响机制如下：磷酸化酶催化的反响机制如下： 2.去分支酶催化糖原分支点的去分支酶催化糖原分支点的1，6-糖苷键断裂糖苷键断裂:3. G-1-P 3.

16、G-1-P 转变成转变成 G-6-P G-6-P；由磷酸葡萄糖变位酶活性中心有磷酸化丝氨；由磷酸葡萄糖变位酶活性中心有磷酸化丝氨酸酸 催化完成。催化完成。 G-1-P G-6-P 6-磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi 在肝的内质网上含有在肝的内质网上含有 葡萄糖葡萄糖6-磷酸酶磷酸酶 可催化此反响，而骨骼肌和脑组织细胞内可催化此反响，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，而肌糖原那么需经过乳酸循环才干转变成葡萄缺乏此酶。故肝糖原可直接水解补充血糖，为其它组织细胞提供能量，而肌糖原那么需经过乳酸循环才干转变成葡萄糖。糖。二二. 二、糖原的合成

17、代谢二、糖原的合成代谢1. G-1-P1. G-1-P在在UDPUDP葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成UDPUDP葡萄糖葡萄糖3. 3. 合成具有合成具有1 1，6=6=糖苷键的有分支的糖原，反响由分支酶催化：糖苷键的有分支的糖原，反响由分支酶催化： 糖原分解与糖原合成二条途径总结如下：糖糖原原去分支酶去分支酶分支酶分支酶 转 移 酶 糖 原 合 成 酶 ( 关 键 酶 ) 糖原 关键酶磷酸化酶 UDPG 焦磷酸化酶 糖原 分解 合成 G 1P 变位酶 G 6P H2O ADP (肝)葡萄糖-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

18、原只能分解为G-6-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。第六节第六节 糖的异生糖的异生糖的异生即构成糖的异生即构成“新糖的意思，是指从非糖物质合新糖的意思，是指从非糖物质合成葡萄糖的过程。成葡萄糖的过程。 一、一、 糖异生的生理意义糖异生的生理意义 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。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一一. 二、二、 糖异生的途径糖异生的途径 4. 6- 4. 6-磷酸果糖至葡萄糖磷酸果糖至葡萄糖 6- 6-磷酸果糖至葡萄糖经酵解途径逆向变成磷酸果糖至葡萄糖经酵解途径逆向变成6-6-磷酸葡萄糖，再由葡萄糖磷酸葡萄糖，再由葡萄糖6-6-磷酸磷酸酶催酶催 化水解成葡萄糖。化水解成葡萄糖。 Mg2+ Mg2+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖葡萄糖+Pi在肝的内质网上含有葡萄糖在肝的内质网上含有葡萄糖6-6-磷酸酶可催化此反响，而骨骼肌和脑组织细胞内磷酸酶可催化此反响，而骨骼肌和脑组织细胞内缺乏此酶。糖异生的总反响式为：缺乏此酶。糖异生