生物化学换位教学

1、2021/6/161生物化学生物化学换位教学换位教学2021/6/162换位教学课题换位教学课题 谷氨酸在体内如何氧化供能？又如谷氨酸在体内如何氧化供能？又如何转变成葡萄糖？何转变成葡萄糖？2021/6/163琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸异亮氨酸异亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸丝氨酸丝氨酸 苏

2、氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺组氨酸组氨酸 缬氨酸缬氨酸CO2CO2TCA氨基酸、糖代谢的联系氨基酸、糖代谢的联系2021/6/1652021/6/1662021/6/167（一）、（一）、L-L-谷氨酸通过谷氨酸通过L-L-谷氨酸谷氨酸脱氢酶催化脱去氨基脱氢酶催化脱去氨基存在于肝、脑、肾中存在于肝、脑、肾中辅酶为辅酶为 NADNAD+ + 或或NADPNADP+ +GTPGTP、ATPATP为其抑制剂为其抑制剂GDPGDP、ADPADP为其激活剂为其激活剂催化酶：催化酶： L-

3、L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶L-L-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+NH32021/6/1682021/6/169（二）、转氨基偶联氧化脱氨基作用（二）、转氨基偶联氧化脱氨基作用 此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式，也是体内合成非必需氨基酸的主式，也是体内合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、肾和脑组织进行。要方式。

4、主要在肝、肾和脑组织进行。氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸转氨酶转氨酶 NH3+NADH+H+L-L-谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸H2O+NAD+2021/6/16102021/6/16112021/6/1612三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环(T(TCACA) )也称为柠檬酸也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于羧基的柠檬酸。由于KrebsKrebs正式正式提出了三羧酸循环的学说，故提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为此循环又称为KrebsKrebs循环，它由循环，它由

5、一连串反应组成。一连串反应组成。反应部位：线粒体反应部位：线粒体2021/6/1613（一）（一）TCATCA循环由循环由8 8步代谢反应组成步代谢反应组成 乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoACoA 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 苹果酸脱

6、氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶2021/6/1615TCA 三羧酸循环是从三羧酸循环是从2 2碳乙酰辅酶碳乙酰辅酶A A与与4 4碳草酰乙酸缩合碳草酰乙酸缩合为为6 6碳的柠檬酸开始，不断脱氢脱羧，

7、（这是机体碳的柠檬酸开始，不断脱氢脱羧，（这是机体COCO2 2的主要来源）最后回到草酰乙酸。所以可以看的主要来源）最后回到草酰乙酸。所以可以看成是乙酰辅酶成是乙酰辅酶A A被彻底氧化分解（其实是经过重新被彻底氧化分解（其实是经过重新整合后分解，如整合后分解，如COCO2 2的的C C原子来自草酰乙酸而不是原子来自草酰乙酸而不是乙酰辅酶乙酰辅酶A A）。）。 三羧酸循环共有三羧酸循环共有4 4次脱氢。其中三次由次脱氢。其中三次由NADNAD+ +携带，携带，一次由一次由FADFAD携带。它们作为递氢体（电子传递体）携带。它们作为递氢体（电子传递体）将氢（电子）传给将氢（电子）传给O O2 2

8、生成生成H H2 20 0，并释放能量。，并释放能量。2021/6/1616TCA 三羧酸循环有一次底物水平磷酸化，实质是一个三羧酸循环有一次底物水平磷酸化，实质是一个单位的单位的ATPATP生成。生成。 三羧酸循环的中间产物起着类似催化剂的作用，三羧酸循环的中间产物起着类似催化剂的作用，本身并无量的变化。不可能通过三羧酸循环从乙本身并无量的变化。不可能通过三羧酸循环从乙酰酰CoACoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中的其它中间产合成草酰乙酸或三羧酸循环中的其它中间产物物。 同样，这些中间产物也不可能直接在三羧酸循环同样，这些中间产物也不可能直接在三羧酸循环中被氧化成中被氧化成COCO2 2 和和H

9、 H2 20 0。2021/6/1617（二）（二）TCATCA循环受底物、产物和关键循环受底物、产物和关键酶活性的调节酶活性的调节TCATCA循环中有循环中有3 3个关键酶个关键酶 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶2021/6/1618乙酰乙酰CoA CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA - -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠

10、檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATPATP、ADPADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如CaCa2+2+可可激活许多酶激活许多酶三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节2021/6/1619（三）生成（三）生成ATP ATP 提供能量提供能量 在线粒体中在线粒体中，1 1分子分子NADH+HNADH+H+ +传递给传递给呼吸链可生成呼吸链可生成2.52.5分子分子ATPATP。 1 1分子分子F

11、ADHFADH传递给呼吸链只能生成传递给呼吸链只能生成1.51.5分子分子ATPATP。 在胞液中，由于穿梭机制的不同，在胞液中，由于穿梭机制的不同，1 1分子分子NADH+HNADH+H+ +传递给呼吸链可生成传递给呼吸链可生成1.51.5或或2.52.5分子分子ATPATP。2021/6/1620（四）转变成葡萄糖（四）转变成葡萄糖 途径：糖异生途径：糖异生 部位：肝（主要）部位：肝（主要）、肾（次要）肾（次要） 亚细胞亚细胞定定位：胞浆及线粒体位：胞浆及线粒体 2021/6/1621糖异生糖异生 糖糖异异生生糖糖酵酵解解 2021/6/1622线粒体内草酰乙酸沿糖异生途径线粒体内草酰乙酸

12、沿糖异生途径的去路的去路 1.1.（1 1）转变为苹果酸（苹果酸脱氢酶）转变为苹果酸（苹果酸脱氢酶）例：丙酮酸等例：丙酮酸等 （2 2）转变为为天冬氨酸（谷草转氨）转变为为天冬氨酸（谷草转氨酶）酶） 例：乳酸例：乳酸 这样才透出线粒体，在胞液里经有关这样才透出线粒体，在胞液里经有关酶作用下，再转变回草酰乙酸，并生酶作用下，再转变回草酰乙酸，并生成为磷酸稀醇式丙酮酸成为磷酸稀醇式丙酮酸(PEP)(PEP)。 2.2.在线粒体内转变为磷酸稀醇式丙酮在线粒体内转变为磷酸稀醇式丙酮酸酸(PEP)(PEP)后进入胞液后进入胞液2021/6/1623苹果酸苹果酸NADH + H+ NAD+天冬氨酸天冬氨酸

13、谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP + CO2线线粒粒体体胞胞液液PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GOT草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸转变为草酰乙酸转变为PEPPEP2021/6/16241,6-1,6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为6-6-磷酸果磷酸果糖糖糖酵解（途径）糖酵解（途径）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-16-6-磷酸果糖磷酸果糖+P+Pi i1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1糖异生（途径）糖异生（

14、途径）2021/6/16256-6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖己糖激酶（葡萄糖激己糖激酶（葡萄糖激酶）酶）葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶糖酵解糖酵解糖异生糖异生2021/6/1626糖异生的调节糖异生的调节 糖异生的调节主要是对两个糖异生的调节主要是对两个“底物循底物循环环”的调节的调节。 底物的可逆反应分别有不同的酶催化底物的可逆反应分别有不同的酶催化并可产生互变循环称底物循环。并可产生互变循环称底物循环。 当可逆反应相等时，底物循环其实是当可逆反应相等时，底物循环其实是无效循环，因而可逆反应一般并不相无效循环，因而可逆反应一般并

15、不相等，即两类酶活性并不相等。等，即两类酶活性并不相等。2021/6/1627（一）（一）6-6-磷酸果糖与磷酸果糖与1 1，6-6-二二磷磷酸果糖的互变酸果糖的互变糖酵解（途径）糖酵解（途径）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-16-6-磷酸果糖磷酸果糖+P+Pi i1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1糖异生（途径）糖异生（途径）2021/6/1628（二）磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮（二）磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸的互变酸的互变 虽然虽然1 1，6 6- -二磷酸果糖二磷酸果糖; 2; 2，6 6- -二磷酸果糖二磷酸果糖不是此反应的直接底物或产物，但仍为主不是此反应的直接底物或产物，但仍为主要的丙酮酸激酶的变构激活剂，能促进糖要的丙酮酸激酶的变构激活剂，能促进糖酵解。因此它们可将两个底物循环相联系酵解。因此它们可将两个底物循环相联系和协调。和协调。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶酶丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶ADPADPATPATPGDPGDPGTPGTPATPATPADPADP琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙