第六章糖代谢第四节(2)

1、l第四节第四节 糖有氧氧化糖有氧氧化-三羧酸循环三羧酸循环l第四节第四节 第一次课预习内容第一次课预习内容l1、糖有氧氧化概念糖有氧氧化概念l2、反应部位反应部位l3、反应过程（分反应过程（分3个阶段进行）个阶段进行）l1）G丙酮酸（胞浆）丙酮酸（胞浆）l2）丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA（线粒体）（线粒体）l3）乙酰乙酰CoA进入三羧酸循环（线粒体）进入三羧酸循环（线粒体）lA. 三羧酸循环概念三羧酸循环概念lB.反应过程（从草酰乙酸反应过程（从草酰乙酸草酰乙酸）草酰乙酸）lC.不可逆反应（关键酶）不可逆反应（关键酶）lD.几步脱氢和几步脱羧反应？几步脱氢和几步脱羧反应？lE.1分子乙酰分子乙酰

2、CoA进入该循环分别产生多少进入该循环分别产生多少ATP、CO2、H2O？思考思考：当你进行：当你进行800m跑步时，需要的能量通过什么方式获得？跑步时，需要的能量通过什么方式获得？l 糖的有氧氧化糖的有氧氧化（Aerobic Oxidation of Carbohydrate） l概念：葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成CO2和H2O，并产生能量的过程。这是糖氧化的这是糖氧化的主要方式主要方式。l部位：胞浆及线粒体有氧氧化的反应过程有氧氧化的反应过程分为三个阶段：分为三个阶段：丙酮酸胞液线粒体第一阶段 （同酵解）第二阶段第三阶段三羧酸循环氧化磷酸化CO2+ H2O+ATP丙酮酸乙酰CoAG葡萄糖氧

3、化分解为丙酮酸葡萄糖氧化分解为丙酮酸Glc2CH3COCOOH2NADH + 2H+呼吸链呼吸链(respiratory chain)H2O + 2 2.5ATP（或（或 2 1.5ATP）同糖酵解途径相同，反应在细胞液进行同糖酵解途径相同，反应在细胞液进行一、一、 丙酮酸氧化为乙酰辅酶丙酮酸氧化为乙酰辅酶Al经经脱氢、脱羧、酰化脱氢、脱羧、酰化生成乙酰生成乙酰CoA，这是不可，这是不可逆反应。在逆反应。在线粒体线粒体内进行。内进行。COO- -CCH3NAD+NADH+H +O丙酮酸CH3C丙酮酸脱氢酶 复合体乙酰OSCoACoA+ HSCoA+ CO2(一一) 丙酮酸进入线粒体丙酮酸进入线

4、粒体（二）丙酮酸脱氢酶复合体（二）丙酮酸脱氢酶复合体调节、限速调节、限速 二氢硫辛酸乙酰转移酶（二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2）由由三种酶三种酶组成组成 丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E1） 二氢硫辛酸脱氢酶（二氢硫辛酸脱氢酶（E3）五种辅助因子五种辅助因子：TPP（VB1）、）、NAD+（Vpp）、硫辛酸、硫辛酸、FAD（VB2）、）、HSCoA（泛酸）、（泛酸）、HSCoANAD+丙酮酸脱氢酶复合体SSCHH2CH2C(CH2)4COOHSHSHCHH2CH2C(CH2)4COOH+2H- -2Hlipoic aciddihydrolipoic acidCCNH2HCNCH2SCCNCNCHCH

5、3CH2CH2H3COPOO-OPOO-O-+TPP辅酶辅酶A结构结构C CH2OCH2NH C COOHHCCH2CH3CH3O P OOHOPOHOO3AMP巯基乙胺 -丙氨酸丁酸焦磷酸泛酸HS CH2CH2NHl由乙酰由乙酰CoA与草酰乙酸缩合成与草酰乙酸缩合成柠檬酸柠檬酸开始，经反开始，经反复复脱氢、脱羧脱氢、脱羧再生成再生成草酰乙酸草酰乙酸的循环反应过程。的循环反应过程。又称又称柠檬酸循环和柠檬酸循环和Krebs循环循环。l部位：线粒体基质部位：线粒体基质二、 三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)三羧酸循环三羧酸循环 1937年年krebs提出。又

6、称提出。又称柠檬柠檬酸循环酸循环或或Crebs循环。循环。以乙酰以乙酰CoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合成柠檬酸（含成柠檬酸（含3个羧基）的个羧基）的反应为起始，对乙酰基团进反应为起始，对乙酰基团进行氧化脱羧再生成草酰乙酸行氧化脱羧再生成草酰乙酸的单向循环反应序列的单向循环反应序列. 在在线线粒体粒体中进行。中进行。所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行中进行 TCATCACH3COSCOA （C2）草酰乙酸草酰乙酸 （C4）柠檬酸柠檬酸（C6）-酮戊二酸酮戊二酸 （C5）HSCoA（一）反应厉程（一）反应厉程（P175-178）:1、柠檬酸生成、柠檬酸生成2、异柠檬酸生成、异柠檬酸生

7、成3、酮戊二酸生成、酮戊二酸生成4、琥珀酰、琥珀酰COA生成生成底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成ATP5、琥珀酸生成、琥珀酸生成6、延胡索酸生成、延胡索酸生成7、苹果酸生成、苹果酸生成8、草酰乙酸生成、草酰乙酸生成三羧酸循环的总反应式：三羧酸循环的总反应式： H2O + ATP电子传递链电子传递链总体概述：总体概述：l三羧酸循环的第一步是乙酰CoA与草酰乙酸缩合成6个碳原子的柠檬酸，然后柠檬酸经一系列反应重新形成草酰乙酸，完成一轮循环。l经过一轮循环，乙酰CoA的2个碳原子被氧化成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

8、受氢体，1次以次以FAD为受氢体为受氢体,脱下的H进入呼吸链进行氧化磷酸化，生成H2O和ATP。1次底物水平次底物水平磷酸化，磷酸化，可生成1分子ATP。三羧酸循环小结：Reducing equivalents 在有氧条件下，每在有氧条件下，每2个个H原子可以通过呼吸链（电子原子可以通过呼吸链（电子传递系统）传递给传递系统）传递给1/2O2，生成生成H2O，并且有能量释放，并且有能量释放用以合成用以合成ATP。 1分子分子NADH 经呼吸链生成经呼吸链生成1分子分子H2O和和2.5个个ATP 1分子分子FADH2 经呼吸链生成经呼吸链生成1分子分子H2O和和1.5个个ATPl1、三羧酸循环中不

9、可逆反应有几步？需何种酶催化？l2、三羧酸循环中脱氢和脱羧反应分别有几步？生成多少H2O和CO2?l3、三羧酸循环中共产生多少ATP？净产生多少ATP？思考题：思考题：l1分子丙酮酸进入此循环彻底氧化分解净产生多少ATP？当鱼藤酮存在时净产生多少ATP?l1.5分子琥珀酰SCoA通过电子传递体系磷酸化净产生多少ATP？思考题思考题 : 1 1）循环一周氧化）循环一周氧化1 1分子乙酰分子乙酰CoACoA 2 2）脱氢）脱氢4 4次次(2H) (2H) 3 3分子（分子（NADH+HNADH+H+ +）和）和1 1分子（分子（FADHFADH2 2） 3 3）2 2次脱羧（次脱羧（2CO2CO2

10、 2）三羧酸循环的反应特点三羧酸循环的反应特点 关键酶关键酶: : 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系循环的中间产物的作用：循环的中间产物的作用：1、起催化剂作用，本身无量的变化2、不能直接通过循环氧化为CO2和H2O3、可参与其他代谢反应，为保证循环而需补充l（二）三羧酸循环中间产物的回补l三羧酸循环的中间产物草酰乙酸和酮戊二酸常离开循环途径，用于天冬氨酸和谷氨酸合成，琥珀酰辅酶A用于合成卟啉等。由于这些中间产物的离开，引起中间产物浓度的下降，最终导致草酰乙酸浓度下降，从而影响三羧酸循环的运转，因此必须不断补充中间产物才能维持其循环正常进行

11、。这种补充称为回补反应(anaplerotic reaction)。在线粒体内主要是草酰乙酸的回补反应。l1、丙酮酸羧化草酰乙酸l丙酮酸进入线粒体后，可以不进入三羧酸循环，而由丙酮酸羧化酶催化，与CO2结合羧化为草酰乙酸。l2、丙酮酸羧化为苹果酸再脱氢产生草酰乙酸。l糖酵解产生的丙酮酸在苹果酸酶催化下与CO2反应生成苹果酸，NADPH作为氢供体和辅酶。苹果酸可进入线粒体，由苹果酸脱氢酶催化，沿三羧酸循环途径生成草酰乙酸。l3、氨基酸脱氨产生酮酸再转化为相应的中间产物l很多氨基酸分解代谢时都产生酮酸，可以进入三羧酸循环回补中间产物的不足。例如天冬氨酸脱氨后产生草酰乙酸，谷氨酸脱氨后形成酮戊二酸，

12、都能进入三羧酸循环。l（三）三羧酸循环的调控l三羧酸循环是细胞内能量的供应中心，也是细胞内物质代谢的联络枢纽。通过对三羧酸循环进行调控，可使细胞内的能量供应和物质转换处于一种平衡的稳态，确保细胞代谢的有序进行。在三羧酸循环过程中，共有三处调节酶，柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、-酮戊二酸脱氢酶（复合体）。如加上即丙酮酸脱氢酶（复合体）的调节则共四处调节。l三羧酸循环的速度主要取决于细胞对ATP的需求量，间接影响到NADH的氧化速率，以及对乙酰辅酶A的利用率。另外三羧酸循环也受细胞对于中间产物需求的影响。当细胞中ATP积累较多以及NADH氧化较慢情况下，ATP、NADH和乙酰辅酶A则作为别构抑制剂

13、抑制三羧酸循环速度。其抑制作用位点主要是循环中的调节酶。l1、ATP对三羧酸循环的调控作用l2、NADH对三羧酸循环的调控l3、乙酰辅酶A和琥珀酰辅酶A的调节作用补充：有氧氧化的调节补充：有氧氧化的调节 l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，还对丙酮酸丙酮酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体、柠檬酸合酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶和和 -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调节。四个关键酶存在调节。 1. 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体l变构调节：变构调节：l共价修饰调节：共价修饰调节：磷酸化失活；胰岛素和磷酸化失活；胰岛素和Ca2+促

14、进其去磷酸化，促进其去磷酸化，使其活性增加。使其活性增加。丙酮酸丙酮酸脱氢酶复合体乙酰CoAAMP、NAD+、CoA、Ca2+ATP、NADH、脂肪酸2. 柠檬酸合酶柠檬酸合酶l变构激活剂：变构激活剂：ADPl变构抑制剂：变构抑制剂：NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA、柠檬酸、柠檬酸、ATP3. 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶l变构激活剂：变构激活剂：ADP、Ca2+l变构抑制剂：变构抑制剂：ATP4. 酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体l与丙酮酸脱氢酶复合体相似。与丙酮酸脱氢酶复合体相似。总体说，总体说，l氧化磷酸化促进氧化磷酸化促进TAC。lATP/ADP，抑制，抑制TAC，氧化磷酸化，氧

15、化磷酸化； lATP/ADP，促进，促进TAC，氧化磷酸化，氧化磷酸化。 4、柠檬酸循环的调控：、柠檬酸循环的调控： 柠檬酸循环柠檬酸循环调控位点调控位点激活剂激活剂抑制剂抑制剂柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 （限速酶）（限速酶）NAD+ATP，NADH，琥珀酰琥珀酰CoA，脂酰，脂酰CoA异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 ADPNAD+ATP，NADH-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶 ADPNAD+NADH琥珀酰琥珀酰CoA草酰乙酸草酰乙酸 的补充的补充l1、分解糖类并进行能量转换l2、氧化有机碳为CO2l3、为其他合成代谢提供原料l4、三羧酸循环是勾通物质代谢的枢纽（二）三羧酸循环的意义（二）三羧酸循

16、环的意义注意点：注意点： （1 1）进行部位：）进行部位：线粒体线粒体 （2 2）关键酶：）关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，柠檬酸合酶，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。 （3 3）4 4次脱氢（其中三次以次脱氢（其中三次以NADNAD+ +为受氢体为受氢体, ,一次以一次以FADFAD为受氢体）。为受氢体）。 2 2次脱羧。次脱羧。 每循环一周产生每循环一周产生1010个个ATPATP。 （4）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗，但可以参加其他代谢而被消耗。被消耗，但可以参加其他代谢而被消耗。 草酰乙酸草酰乙

17、酸天冬氨酸天冬氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸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。 三大物质代谢联系的枢纽。三大物质代谢联系的枢纽。糖酵解和有氧氧化之间的互相调节糖酵解和有氧氧化之间的互相调节巴斯德效应巴斯德效应：有氧氧化抑制糖酵解的现象。：有氧氧化抑制糖酵解的现象。反巴斯德效应反巴斯德效应： 有些正常组织细胞如视网膜有些正常组织细胞如视网膜, ,小肠粘膜小肠粘膜, ,粒细胞及粒细胞及多种癌细胞，在充分供给葡萄糖时，不论有氧与否，多种癌细胞，在充分供给葡萄糖时，不论有氧与否，都进行很强的酵解反应。而有氧氧化反而相应降低。都进行很强的酵解反应。而有氧氧化反而相应降低。

18、返回柠檬酸循环柠檬酸循环有氧氧化生成的有氧氧化生成的ATPG酵解途径2NADH+H+2ATP2丙酮酸2乳酸入线粒体 氧化无氧有氧思考题：思考题：l1分子葡萄糖彻底氧化分解净产生多少ATP？以1分子的葡萄糖完全氧化为例进行能量计算第一阶段（胞液）：生成第一阶段（胞液）：生成2ATP 生成生成2(NADH+H+ ) 计计7（5）ATP第二阶段（线粒体）：第二阶段（线粒体）： 2(NADH+H+ ) 2CO2 计计5ATP第三阶段（线粒体）第三阶段（线粒体） ： 6(NADH+H+ ) 4CO2 2FADH2 2GTP（或（或2ATP） 计计20ATP 共计共计 32（30）ATP和和6CO2糖原糖原 脂肪脂肪 蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖 脂肪酸脂肪酸 氨基酸氨基酸 甘油甘油乙酰辅酶乙酰辅酶A营养物质氧化分解的共同通路营养物质氧化分解的共同通路TCA2H1/2O2ADPPiATP