葡萄糖脂肪和氨基酸之间相互转变的途径和枢纽

1、葡萄糖、脂肪和氨基酸之间相互转变的途径和枢纽三大营养物相互转变的枢纽 （一）葡萄糖与脂肪代谢的联系 （二）葡萄糖与氨基酸代谢的联系 （三）脂肪与氨基酸代谢的联系三大营养物质代谢 从能量供应的角度看，糖、脂肪、蛋白质作为能源物质在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变。 糖、脂肪、蛋白质在体内分解氧化的代谢途径随各不相同，但乙酰辅酶A是他们共同的中间代谢物，三羧酸循环和氧化磷酸化成为三大营养物最后分解的共同代谢途径，释放出的能量均需转化为ATP的化学能。葡萄糖 有氧 H2O及CO2 糖原 糖原合成 磷酸核糖 + NADPH+H+磷酸戊糖途径 淀粉 消化与吸收 肝糖原分解 无氧 乳酸

2、糖异生乳酸、甘油、生糖氨基酸糖酵解途径丙酮酸 糖异生途径糖代谢的概况E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代谢途径NADH+H+ GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1, 3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙酮酸磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+ 胞浆TAC循环 糖有氧氧化的反应过程包括四个阶段第一阶段：糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸脱氢酶复合体（限速酶）第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：

3、氧化磷酸化丙酮酸 乙酰CoACO2NADH+H+ FADH2H2O 氧化磷酸化ATP ADP胞液线粒体n 丙酮酸脱氢酶复合体的组成E1：丙酮酸脱氢酶 TPPE2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸、HS-CoAE3：二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD、NAD+酶辅酶n糖原的合成与分解（胞浆）总图UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP Gn Pi 磷酸化酶 Gn 磷酸葡萄糖变位酶 G-1-P 己糖(葡萄糖)激酶 G-6-P G 葡萄糖-6-磷酸酶（肝） BACK（一）TCA循环由8步代谢反应组成1. 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 2. 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 3

4、. 异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸 4. -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 5. 琥珀酰CoA经底物水平磷酸化生成琥珀酸6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7. 延胡索酸加水生成苹果酸 8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 （二）三羧酸循环的要点： 经过一次三羧酸循环：l消耗一分子乙酰CoA；l二次脱羧，四次脱氢，一次底物水平磷酸化；l生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP（相当于ATP）；l限速酶：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶（关键酶） -酮戊二酸脱氢酶复合体（三）TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义1.TCA循环是3大营养素的最终代谢通路，其作用在于通过4次

5、脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量(H+ e) 。 2.TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽，为生物合成提供小分子前体。三羧酸循环TAC的反应部位：线粒体。TAC在有氧条件下运转。整个循环反应为不可逆反应。TAC是体内产生CO2的主要途径BACK甘油三酯游离脂酸甘油乙酰CoA脂肪动员-氧化酮体TCA循环氧化分解糖酵解途径裂解乙酰CoATCA循环氧化分解脂肪代谢概况12n脂肪动员过程：HSLb(无活性)HSLa(有活性)TG 甘油二酯 （DG） FFA 甘油FFA甘油一酯脂肪酶u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素+ 受体G蛋白ACATPcAMPPKA+FFA 甘油二酯脂

6、肪酶 甘油一酯13 脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。1甘油磷酸化为3-磷酸甘油（-磷酸甘油） 甘油经糖代谢途径代谢甘油激酶甘油 + ATP3-磷酸甘油 + ADP肝、肾、肠23-磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油NAD+磷酸二羟丙酮NADH + H+23-磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油NAD+磷酸二羟丙酮NADH + H+ 脂酸经-氧化分解供能1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）脂酰CoA合成酶 存在于内质网及线粒体外膜上。脂酰CoA合成酶ATP AMP PPi 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -O

7、H OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO= 其中，肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。2. 脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸-氧化的主要限速步骤 氧化方式：-氧化循环每一轮-氧化由四个连续的酶促反应组成： 脱氢、水化、再脱氢、硫解3. 脂酰基-氧化的最终产物主要是乙酰CoA 脂酸-氧化的前三步反应和TAC的后三步反应类似： 羧酸(脱氢)烯酸(加水)羟基酸(再脱氢)酮酸活化：消耗2个高能磷酸键 -氧化： 每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+

8、H+1分子FADH2 脂酸氧化是体内能量的重要来源 以16碳软脂酸的氧化为例157 轮循环产物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2能量计算： 生成ATP 810 + 7（2.5 + 1.5）= 108 净生成ATP 108 2 = 106循环轮次数 = N/2-12乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀酸 2乙酰CoA TAC 酮体的生成和利用的总示意图（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮三者总称为酮体。）线粒体膜胞液线粒体基质柠檬酸 柠檬酸 丙酮酸 乙酰CoA CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶

9、 CoA ATP AMP PPi ATP-柠檬酸裂解酶 草酰乙酸 苹果酸 苹果酸 丙酮酸 NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶 CO2CO2柠檬酸-丙酮酸循环甘油二酯途径 酯酰CoA转移酶 CoA R1COCoA 酯酰CoA 转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷酸酶Pi 酯酰CoA 转移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R

10、1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸O=PiCHCH2

11、 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2

12、2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯BACK氨基酸代谢概况合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮 化合物代谢转变胺类 + CO2脱羧基作用脱 氨 基作用消化吸收其它含氮物质 非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白质组织蛋白质血液氨基酸组织氨基酸氨基酸代谢库 丙氨酸氨基转移酶（ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。重要的转氨酶丙氨酸 + -酮戊二酸 ALT丙酮酸 + 谷氨酸ALT在肝中活性较高，在肝的疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 天冬氨酸氨基转移酶（AST），又称为谷草转氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸与-

13、酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。天冬氨酸 + 酮戊二酸草酰乙酸 + 谷氨酸ASTAST在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。 各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛谷氨酸-酮戊二酸 氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 转氨酶转氨酶的辅酶及其作用机制分子重排-H2O+H2O+H2O-H2O转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径。 通过此种方式并未产生游离的氨。转氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脱氢酶NH3 + NADH + H+H2O + NAD+ -酮戊二酸谷氨酸此种方式既是氨基酸脱氨基的主要方式

14、，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。转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基L-氨基酸氧化酶-氨基酸-酮酸O2 + FMNH2 + H2O NH4+ + H2O2（肝、肾）IMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸-酮酸NH3H2O-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草酰乙酸AMP延胡索酸苹果酸转氨酶AST腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸脱氨酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶 氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基 此种方式主要在骨骼肌和心肌中进行。 腺苷酸脱氨酶的活性较强。 7种酶参与催化。连续转氨基嘌呤核苷酸循环TAC鸟氨酸循环也有类似反应氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱

15、氨基后生成的 -酮酸 (-keto acid）主要有三条代谢去路。（一）-酮酸可彻底氧化分解并提供能量（三）-酮酸可转变成糖及脂类化合物（二）-酮酸经还原氨基化生成非必需氨基酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰

16、胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别BACK糖与脂肪的转化葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶6-磷酸果糖磷酸己糖异构酶1，6磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛醛 缩 酶磷酸丙糖异构酶1，3磷酸甘油醛PiNAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油酸ATPADP磷酸甘油酸激酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶PEPH2O烯醇化酶丙酮酸ATPADP

17、丙酮酸激酶乙酰COA脂肪甘油FFA脂酰COA线粒体Mg+ATP磷酸甘油脱氢酶线粒体基质中1脱氢2加水3再脱氢4硫解脂肪动员糖与氨基酸的转化柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖乙酰COA磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸戊糖途径CO2CO2亮氨酸、赖氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸谷氨酸精氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、半胱氨酸TAC脂肪与氨基酸的转化柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸乙酰COA丙酮酸CO2CO2亮氨酸、赖氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸谷氨酸精氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷

18、氨酰胺TAC缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、半胱氨酸脂肪PEP磷酸二羟丙酮甘油3-磷酸甘油NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶FFA脂酰COA线粒体中ATP、Mg2+、COASH琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸柠檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油三酯乙酰乙酰CoA丙氨酸半胱氨酸甘氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸亮氨酸异亮氨酸苏氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 缬氨酸酮体亮氨酸 赖氨酸苯丙氨酸色氨酸 酪氨酸谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 脯氨酸CO2CO2糖、脂肪及氨基酸代谢的联系T A

19、 C总结 1、三大营养物质代谢的相同点 （1）来源相同 三大营养物质的来源都有三条途径：食物中消化吸收、其他物质转化、自身物质的分解。 （2）都可以作为能源物质 三大营养物质在体内都可以进行氧化分解，作为能源物质使用。但它们供能有着先后顺序，它们按照糖类、脂质、蛋白质的顺序供能。 （3）在动物体内可以转化 糖类可以直接转化成蛋白质和脂肪，蛋白质也可以直接转化成糖类和脂肪，但脂肪不能直接转化成蛋白质。 （4）代谢终产物 和是三大营养物质相同的代谢终产物。 2、三大营养物质代谢的不同点 （1）能否在体内储存 糖类和脂肪都可以在体内储存，但蛋白质不能在体内储存。 （2）代谢终产物不完全相同 糖类和脂

20、肪的代谢终产物都是和，但是蛋白质的代谢终产物除了它们外还有尿素。 （3）在体内的主要用途不同 糖类主要是氧化分解提供生命活动所需的能量，脂肪主要是在体内再次合成为脂肪储存起来，蛋白质被消化分解成氨基酸之后，主要用来合成生物体内各种组织蛋白以及酶和某些激素等。 n 丙酮酸脱氢酶复合体的组成E1：丙酮酸脱氢酶 TPPE2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸、HS-CoAE3：二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD、NAD+酶辅酶（一）TCA循环由8步代谢反应组成1. 乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 2. 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 3. 异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸 4. -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰Co

21、A 5. 琥珀酰CoA经底物水平磷酸化生成琥珀酸6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7. 延胡索酸加水生成苹果酸 8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 （二）三羧酸循环的要点： 经过一次三羧酸循环：l消耗一分子乙酰CoA；l二次脱羧，四次脱氢，一次底物水平磷酸化；l生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP（相当于ATP）；l限速酶：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶（关键酶） -酮戊二酸脱氢酶复合体（三）TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意义1.TCA循环是3大营养素的最终代谢通路，其作用在于通过4次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量(H+ e) 。 2.TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽，为生物合成提