第二篇物质代谢及其调节PPT学习教案

1、会计学1第二篇物质代谢及其调节第二篇物质代谢及其调节新陈代谢概述新陈代谢概述提问提问：什么是新陈代谢？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，长江后浪推前浪，一代新人换旧人一代新人换旧人”生化定义生化定义泛指生物与周围环境进行物质泛指生物与周围环境进行物质与能量交换的过程。与能量交换的过程。是生物体是生物体物质代谢物质代谢与与能量代谢能量代谢的有机的有机统一统一。第1页/共60页合成合成代谢代谢（同同化作用）化作用）分解分解代谢代谢（异异化作用）化作用） 物质代谢与能量代谢的统一物质代谢与能量代谢的统一生物小分子合成生物大分子生物小

2、分子合成生物大分子需要能量需要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，研究物质代谢就是研究能量代谢二者相辅相成，研究物质代谢就是研究能量代谢第2页/共60页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相同之处。提问：为什么具有许多相同之处呢？提问：为什么具有许多相同之处呢？共同的祖先！共同的祖先！A. 代谢代谢途径相似途径相似大同大同各类生物的物质的代谢途径十分相似小异也有偏向低等的厌氧生物尚没有发展出好氧代谢途径，而高等生物包括好氧细菌都发展出了 ，但同时保存了厌氧代谢途径。第3页/共60页C

3、. 与环境相适应，与环境相适应，自动调节；自动调节；通过通过酶活性调节酶活性调节来进行调节。来进行调节。第4页/共60页重点掌握内容重点掌握内容1.1.各类物质代谢的各类物质代谢的基本反应途径、基本反应途径、关键酶关键酶、主要调节环节、重要、主要调节环节、重要生理意义生理意义。2.2.各类物质代谢的各类物质代谢的相互联系相互联系3.3.代谢异常与疾病的关系代谢异常与疾病的关系第5页/共60页第6页/共60页第7页/共60页第8页/共60页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

4、、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第9页/共60页丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖“糖酵解糖酵解”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10页/共60页细胞质细胞质 G G 2丙酮酸丙酮酸 + 2NADH + 2ATP丙酮酸丙酮酸

5、第11页/共60页 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ADPADP1第12页/共60页23-磷磷酸酸甘甘油油醛醛 磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮 NAD+

6、 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= +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P

7、i第13页/共60页P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙磷酸二羟丙酮酮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

8、果糖活化产能脱水异构产能HHOH第14页/共60页磷酸烯醇磷酸烯醇 式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶ADP ATP共共三三步不可逆反应！步不可逆反应！反应总体不能全部逆转反应总体不能全部逆转。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第15页/共60页2() + + 2() - - 1() - - 1() = 2ATPG G为起始物为起始物胞内多糖为起始物胞内多糖为起始物2() + + 2() - - 1() = 3ATP有氧

9、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通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解。其他单糖通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解。第16页/共60页COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH + HNAD+CH3CH2OH丙酮酸脱羧酶+ TPP乙醇脱氢酶 乙醇第17页/共60页COOHCOCH3NADH + HNAD+CH3CHOHCOOH提问提问：发酵不产生能量，其生物意义何在呢？：发酵不产生能量，其生物意义何在呢？答案：答案：消耗糖酵解脱下的消耗糖酵解脱下

10、的 H H，保持细胞内的保持细胞内的pHpH稳定稳定。第18页/共60页 葡萄糖葡萄糖 2乳酸乳酸 + 2ATP 糖原糖原（葡萄糖）（葡萄糖） 2乳酸乳酸 + 3ATP Go= 47Kcal/mol Go= 44Kcal/mol每生成每生成1ATP1ATP固定了能量固定了能量 葡萄糖葡萄糖 获能效率获能效率 231% 糖原糖原 获能效率获能效率 349.7%葡萄糖葡萄糖 CO2 H2OGo= 686Kcal/mol葡萄糖葡萄糖 获能效率获能效率 2.1% 糖原糖原 获能效率获能效率 3.1% 第19页/共60页第20页/共60页第21页/共60页第22页/共60页第23页/共60页第24页/共

11、60页细胞质细胞质第25页/共60页线粒体膜线粒体膜第三个碳以第三个碳以COCO2 2形式失去形式失去四碳二羧酸四碳二羧酸第二个碳以第二个碳以COCO2 2形式失去形式失去三羧酸三羧酸？循环循环？五碳二羧酸五碳二羧酸基质中基质中丙酮酸丙酮酸基质中基质中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COCO2 2形式失去形式失去重新加入到草酰乙酸库重新加入到草酰乙酸库第26页/共60页 (4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH + H+CoASHCO2CH3COSCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH

12、2COOHCH2COOHCHCOOHCH(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)(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

13、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)H1FADH21GTP(1)(6)-产能产能脱碳脱碳2NADH + 2 CO2(5)-脱碳脱碳-1CO2 3步步不可逆反应不可逆反应第27页/共60页. .丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶60条肽链形成的复合体CO2CH3OCOOCTPPCH3CHOHTPPS(CH2)4COOSOCH3CS(CH2)4COOSH-SH(CH2)4COOSH-FADH2FAD

14、NADNADH+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 第28页/共60页. .总反应方程式总反应方程式 + 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 2H2O氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用O2COOHCOCH3第29页/共60页第30页/共60页. .+ +的效率的效率糖酵解糖酵解 2ATP+2NADH+2H+ =2+23= ATP三

15、羧酸循环三羧酸循环 ATP+6CO2+4H2O 储能效率储能效率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！提问提问：其余能量何处去？：其余能量何处去？答案答案：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。第31页/共60页. .生物意义生物意义三羧酸循环三羧酸循环是各种好氧生物体内是各种好氧生物体内最主要的产最主要的产能途径能途径！ 也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途也是脂类、蛋白质彻底分解的共同途径径！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

16、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焚烧炉焚烧炉中间酸是合成其他化合物的碳骨架中间酸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

17、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“焚烧炉又是百宝库焚烧炉又是百宝库”第32页/共60页第33页/共60页第34页/共60页第35页/共60页第四节第四节 磷酸戊糖途径（磷酸己糖磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）支路）2磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径细胞质中细胞质中磷酸戊糖磷酸戊糖磷酸戊糖为磷酸戊糖为代表性中间产物代表性中间产物。支路支路糖酵解在磷酸己糖处糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径分生出的新途径。第36页/共60页A.过程过程5-磷酸核糖核糖5-磷酸木酮糖木酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖酵解糖酵解6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸酸 NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖

18、 NADP+NADPH+H+CO2 27 7-磷酸景天酮糖景天酮糖3-磷酸甘油醛甘油醛6 6-磷酸果糖酸果糖4-磷酸赤藓糖赤藓糖3-磷酸甘油醛甘油醛 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 + 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)第37页/共60页B.B.生物意义生物意义 （一）（一）磷酸核糖用于磷酸

19、核糖用于DNADNA、RNARNA的合成；的合成；（二）（二）NADPHNADPH作为供氢体参与反应作为供氢体参与反应 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 反应反应 3.3.维持谷胱甘肽的还原状态维持谷胱甘肽的还原状态（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；第38页/共60页胞外胞外水解水解酶酶（淀粉酶、寡糖酶）（淀粉酶、寡糖酶）B.胞内降解胞内降解磷酸化磷酸化酶酶活化、水解活化、水解转移转移酶酶 脱枝脱枝酶酶断支链断支链磷酸化磷酸化酶酶活化、水解活化、水解单糖单糖主要是葡萄糖第39页/共60页糖原的形成糖原的形成

20、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 糖链第40页/共60页第41页/共60页去分枝酶 + H3PO41 G-1-P糖原核心糖原核心磷酸化酶+ H3PO4G-1-P去单糖降解去单糖降解转移酶糖原核心糖原核心第42页/共60页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糖苷键糖苷键糖原核心糖原核心糖原核心糖原核心 G

21、-1-P +第43页/共60页第44页/共60页糖酵解糖酵解7 7步可逆步骤步可逆步骤 + + 3 3特异反应特异反应A.A.植物的光合作用植物的光合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CO2与与H2O合成葡萄糖，放出氧气的过程。合成葡萄糖，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非糖物质物质合成合成糖原。糖原。部位：部位：肝脏肝脏 a.过程过程第45页/共60页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

22、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提问：如何进行？：如何进行？答案：答案：提供更多的活化能量。提供更多的活化能量。第46页/共60页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提问：这里这里的作用是什么的作用是什么？能量载体能量载体合成的合成的草酰乙酸新草酰乙酸新COOH中储存了中储存了ATP水解的键