生物化学第五章糖代谢.pptx

1、第五章糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,内容提纲,概述 糖的分解代谢 糖的无氧氧化 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径 糖原的合成与分解 糖异生作用 血糖及其调节,2,01,糖的无氧氧化,02,糖的有氧氧化,03,磷酸戊糖途径,04,糖醛酸途径,Contents,糖的分解代谢,3,第三节 糖的有氧氧化,概念 反应过程 （1）葡萄糖分解成丙酮酸 （2）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （3）三羧酸循环及氧化磷酸化 调节 生理意义,4,Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄

2、糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,部位：细胞质及线粒体,概念,5,糖的有氧氧化概况,胞质,线粒体,丙酮酸,6,一、有氧氧化的反应过程,7,第一阶段：糖酵解（细胞质）,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（线粒体）,第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化 （线粒体）,1. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA,8,总反应式:,反应部位：线粒体,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,FAD NAD+,E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶,E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶,TPP,E1：丙酮酸脱氢酶,9,丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程,(1) 丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。 (2) 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催

3、化形成乙酰硫辛酰胺-E2。 (3) 二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。 (4) 二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD。 (5) 在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+。,10,11,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,(5) NADH+H+的生成,(1) -羟乙基-TPP的生成,(2)乙酰硫辛酰胺的生成,(3)乙酰CoA的生成,(4) 硫辛酰胺的生成,2.三羧酸循环,12,从乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含有3个羧基的柠檬酸开始，经过一系列反应，

4、最终仍生成草酰乙酸而构成循环，故称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TAC)、TCA cycle或柠檬酸循环 、Krebs循环。,三羧酸循环的反应部位：线粒体,1953年诺贝尔生理学/医学奖,13,14,NADH+H+,NAD+,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP(ADP)+Pi,FAD,FADH2,NADH+H+,NAD+,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,总反应方程式,乙酰CoA + 3NAD+ + FAD + GDP(ADP) + Pi + 2H2O,15,2C

5、O2 +3(NADH +H+) +FADH2 +GTP(ATP) +HSCoA,三羧酸循环的要点,一次底物水平磷酸化（1分子GTP/ATP） 二次脱羧（2分子CO2） 三次不可逆反应 关键酶有：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 四次脱氢 (1分子FADH2，3分子NADH+H+ ),16,TCA循环的中间产物必须不断更新和补充,17,三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。,18,.机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TAC中

6、的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。,TCA循环为氨基酸、脂肪酸和葡萄糖合成提供前体,19,20,.机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。,所以，TAC中间产物处于不断被更新补充。,补缺反应重新补充TCA循环中的中间产物,21,草酰乙酸的来源,22,三羧酸循环的生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径； 是三大营养物质代谢联系的枢纽； 为其它物质代谢提供小分子前体； 为呼吸链提供H+ + e。,23,三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽,关键酶, 酵解途径：己糖激酶, 丙

7、酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体, 三羧酸循环：柠檬酸合酶,磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶,异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体,二、有氧氧化的调节,25,1. 丙酮酸脱氢酶复合体的调节,别构调节 抑制剂：乙酰CoA、 NADH+H+、 ATP 、长链脂肪酸 激活剂：AMP、ADP、NAD+、CoA,26,化学修饰调节 丙酮酸脱氢酶复合体磷酸化后失去活性。,ATP/AMP 、乙酰CoA/CoA、NADH/NAD+，则酶活,27,丙酮酸脱氢酶复合体的调节,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸 脱氢酶复合体,柠檬酸,Ca2+, ATP、ADP的影响, 产物堆积引起抑制, 循环中后续反应中间产

8、物别位反馈抑制前面反应中的酶, 其他，如Ca2+可激活许多酶,2. 三羧酸循环的调节,28,三羧酸循环的调节,三羧酸循环与上游和下游反应相协调 三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA； 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环，前者速率降低，则后者速率也减慢。,29,有氧氧化的调节特点,有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现 有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要 ATP/ADP或ATP/AMP比值全程影响有氧氧化的速率,30,ATP/ADP或ATP/AMP,则抑制有氧氧化， ATP/ADP或ATP/AMP,则促进有氧氧化。,三、有

9、氧氧化的生理意义,31,糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。,H+ + e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。,有氧氧化生成的ATP,32,有氧氧化生成的ATP,33,合 计,第三阶段,第二阶段,第一阶段,30或32,ATP产生,辅酶,反 应,胞质,线 粒 体,1分子乙酰CoA经三羧酸循环和氧化磷酸化，可生成多少分子ATP？,?,？,1mol下列物质在有氧时彻底氧化，净生成ATP数最多的是： A.葡萄糖 B.丙酮酸 C.1，6-二磷酸果糖 D.1，3-二磷酸甘油酸,Q1,

10、糖有氧氧化,！,32.5+1.5+1=10,C,34,糖无氧氧化与有氧氧化的储能效率,糖无氧氧化： 1G +2ADP+2Pi 2乳酸 +2ATP+2H2O G0 - 196kJ/mol （每mol ATP储能30.5kJ） 储能效率=2 30.5/ 196= 31%,35,问：其余能量何处去？ 答：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。,有氧氧化：C6H12O6 + 30/32 ADP + 3032Pi6O2 30/32 ATP + 6CO244 H2O G0 -2842kJ/mol 储能效率=32 (30)30.5/2842= 34%（32%) 比世界上任何一部热机的效率都高！,巴斯德效应

11、（Pasteur effect）,36,肌组织中糖的有氧氧化抑制无氧氧化。,Louis Pasteur 1822-1895,瓦伯格效应（Warburg effect),37,肿瘤细胞在有氧情况下也不彻底氧化葡萄糖，而是被分解生成乳酸，这种现象由德国生化学家O. H. Warburg发现，故称Warburg效应，亦称为有氧糖酵解（aerobic glycolysis),无氧氧化和有氧氧化的区别,38,糖的有氧氧化 要求,39,1. 糖的有氧氧化概念 2. 有氧氧化的基本反应过程、关键酶 3. ATP生成及生理意义；,【掌握】,1糖的有氧氧化的调节 2巴斯德效应的概念,【熟悉】,通过将乙酰CoA加入