生物化学第六章-糖类代谢.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,目 录,目 录,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,生物化学的研究内容,研究生物体物质的种类,研究组成生物体物质的结构及其化学性质和物理性质,研究生物体物质在体内进行物质代谢和能量代谢的过程和原理,研究生物体物质与复杂的生命现象之间的关系,静态生物化学,机能生物化学,代谢总论,新陈代谢：,指,营养物质在生物体内所经历的一切化学变化，它是生命现象的一个最基本的属性，是生命体的一个最明显的特征。,新陈代谢的功能,：,从周围环境中获得营养物质；,将外界摄入到体内的营养物质转变为自身所需要的结构元件，即大分子的组成前体；,将结构元件装配成自身的大分子；,形成或分解生物体特殊功能所需的生物分子；,提供生命活动所需的一切能量。,Metabolism Pathways or Networks,新成代谢是物质代谢与能量代谢的统一,合成代谢,（同化作用）,分解,代谢,（异化作用）,新陈代谢,生物小分子合成生物大分子,需要能量,释放能量,生物大分子分解为生物小分子,能量代谢,物质,代谢,第六章 糖类代谢,Metabolism of Carbohydrates,糖代谢是生物体内普遍存在的同时也是重要的代谢过程,通过糖代谢不仅能为生物体提供大量能量，且可为其他代谢过程提供原料,糖类代谢,糖类化合物（了解）,糖酵解（掌握，重点）,三羧酸循环（掌握，重点）,乙醛酸循环（理解）,磷酸戊糖途径（理解）,糖类化合物的元素组成和化学本质,糖类化合物,(carbohydrates),由碳、氢、氧组成，通式为,C,x,(H,2,O),y,即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下三大类。,单糖,(monosacchride),寡糖,(oligosacchride),多糖,(polysacchride),糖的分类及其结构,半乳糖,(galactose),已醛糖,核糖,(ribose),戊醛糖,3.,多糖,能水解生成超过,20,个分子单糖的糖，都是非还原性糖，一般不溶于水。,常见的多糖有,淀 粉,(starch),糖 原,(glycogen),纤维素,(cellulose),淀粉,是植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,淀粉是由,D-,葡萄糖以,糖苷键连接而成的多聚体。,直链淀粉,支链淀粉,淀粉,纤维素,作为植物的骨架,-1,4-,糖苷键,糖代谢的概况,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,第二节 糖酵解,Glycolysis,Page 139,一、糖酵解的生物化学过程,糖酵解的定义,在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成两分子丙酮酸并伴随,ATP,生成的过程，是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。,糖酵解的反应部位：,胞浆,糖酵解的反应过程：,分为两个阶段（共,10,步反应）,准备阶段,：1 葡萄糖 2 磷酸丙糖 （2,ATP）,（,3-,磷酸甘油醛）,共包括5步反应。,放能阶段,：2 磷酸丙糖 2 丙酮酸 （4,ATP）,共包括5步反应。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖的磷酸化,准备阶段,己糖激酶,（葡萄糖激酶）,G-6-P,2、葡萄糖激酶,哺乳类动物体内已发现有,4,种己糖激酶同工酶，分别称为,至,型。肝细胞中存在的是,型，又称为葡萄糖激酶,(glucokinase),。它的特点是：,对葡萄糖的亲和力很低,受激素调控,肌肉已糖激酶对,D-,葡萄糖的,Km,值为0.1,mmol/L，,肝葡萄糖激酶的,Km,值约为10,mmol/L,。因此平时细胞内葡萄糖浓度为5,mmol/L,，已糖激酶的酶促反应已达最大速度，而葡萄糖激酶并不活跃。只有当进食以后，血液和肝细胞内葡萄糖浓度变高时才起作用，将葡萄糖转化成6-磷酸葡萄糖，再以糖原形式贮存于细胞中。葡萄糖激酶是一个诱导酶，是由胰岛素促使合成。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,准备阶段,6,-,磷酸葡萄糖,异构化形成,6,-,磷酸,果糖,G-6-P,F,-6-P,磷酸葡萄糖,异构酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,准备阶段,6,-,磷酸果糖,形成,1,6,-,二磷酸果糖,磷酸果糖激酶,F-1,6-2P,F,-6-P,磷酸果糖激酶,是一种变构酶，它的催化效率很低，糖酵解的速率严格的依赖该酶的活力水平。,它是哺乳动物糖酵解途径最重要的调控关键酶,。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,准备阶段,1,6,-,二磷酸果糖裂解,为,3,-,磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮,醛缩酶,1,2,3,4,5,6,1,2,3,4,5,6,六碳糖由此裂解生成,两分子三碳糖,。在动物体内，醛缩酶有三种同工酶,A、B、C,。,A,型主要存在于肌肉中，,B,型主要存在于肝中，,C,型主要存在于脑中。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,准备阶段,磷酸二羟丙酮与,3,-,磷酸甘油醛的异构化,磷酸丙糖异构酶,磷酸丙糖异构酶催化此反应的速度非常迅速，磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛总是处于平衡状态，但由于3-磷酸甘油醛在酵解途径中不断被消耗，因此，反应得以向生成3-磷酸甘油醛方向进行，实际最后生成,两分子3-磷酸甘油醛,。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,放能阶段,1,3,-,二磷酸甘油酸转移高能磷酸键基团形成,ATP,高能磷酸键,底物水平磷酸化,将底物的高能磷酸基直接转移给,ADP(,或,GDP),生成,ATP(,或,GTP),。这种,ADP,（或,GDP,）的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为底物水平磷酸化。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,放能阶段,3,-,磷酸甘油酸转变为,2,-,磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,Mg,2+,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,放能阶段,2-,磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,催化此反应的酶是烯醇化酶，,它在结合底物前必须先结合2价阳离子如,Mg,2+,、Mn,2+,，,形成复合物，才能表现出活性,。该酶的相对分子量为85000，,氟化物是该酶强烈的抑制剂,，原因是氟与,Mg,2+,和无机磷酸结合形成一个复合物，取代了酶分子上,Mg,2+,的位置，从而使酶失活。,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,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,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,放能阶段,磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个,ATP,分子,丙酮酸激酶,高能磷酸键,丙酮酸激酶是由4个亚基构成的四聚体，是酵解途径中的一个重要的,变构酶,，其催化活性,需要,K,+,、,Mg,2+,、Mn,2+,等辅助因子的参与。该反应是糖酵解途径中第二次产生,ATP,的反应。,PEP,烯醇式丙酮酸,二、糖酵解途径总反应式,葡萄糖,+2NAD,+,+2ADP+2Pi,2,丙酮酸,+2H,2,O+2NADH+2H,+,+2ATP,三、糖酵解的意义,糖酵解是存在一切生物体内糖分解代谢的普遍途径。,通过糖酵解使葡萄糖降解生成,ATP,，为生命活动提供部分能量，尤其对,厌氧生物,是获得能量的主要方式。,糖酵解途径的许多,中间产物,可作为合成其他物质的原料（,提供碳骨架,）,是糖有氧分解的准备阶段。,由非糖物质转变为糖的异生途径基本为之逆过程。,四、糖酵解途径的调节,在代谢途径中，催化,不可逆反应的酶,所处的部位是控制代谢反应的有力部位。,糖酵解中有三步反应不可逆，分别由,己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶,催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-2P,磷酸果糖激酶,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,磷酸果糖激酶是关键酶,磷酸果糖激酶是酵解过程中最重要的调节酶，酵解速度主要取决于该酶活性，因此它是一个限速酶。,高浓度的,ATP,是该酶的变构抑制剂，,AMP,或,ADP,可消除抑制，增加酶的活性。,此酶有二个结合,ATP,的部位：,活性中心底物结合部位（低浓度时）,活性中心外别构调节部位（高浓度时）,柠檬酸,也可抑制该酶活性，通过增加,ATP,对该酶的抑制作用而起抑制作用。,ATP AMP,柠檬酸,ADP,（）,（）,磷酸果糖激酶,6-,磷酸果糖,1,，,6-,二磷酸果糖,ATP,ADP,己糖激酶的调控,ADP,及其产物,6-,磷酸葡萄糖变构抑制该酶活性。,胰岛素,诱导,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖激酶,ADP,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,己糖激酶,(-,),丙酮酸激酶的调控,己糖激酶可以控制葡萄糖的进入，丙酮酸激酶调节酵解的出口。,丙酮酸激酶催化活性控制关系图,ATP,和,丙氨酸,变构抑制该酶活性。丙氨酸是丙酮酸接受一个氨基形成的，丙氨酸浓度增加意味着丙酮酸作为丙氨酸的前体过量。,1、6,二磷酸果糖,对该酶有激活作用。,厌氧乳酸菌在无氧条件下，或动物,在激烈运动,时由于,呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时。,生成乳酸（乳酸发酵）,葡萄糖,+2ADP+2Pi,2,乳酸,+2ATP+2H,2,O,无氧条件：,五、丙酮酸的去路,生成,乙醇（酒精发酵）,酵母、微生物及植物,由葡萄糖转变为乙醇的过程称为,酒精发酵,:,葡萄糖,+,2ADP+2Pi+2H,+,2,乙醇,+2CO,2,+2ATP+2H,2,O,丙酮酸,乙醛,乙醇,丙酮酸脱羧酶,乙醇脱氢酶,焦磷酸硫胺素,生成乙酰,CoA,进入三羧酸循环,在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体生成乙酰,CoA,，参加,三羧酸,循环，被彻底氧化成,CO,2,和,H,2,O,，并释放大量能量,。,丙酮酸脱氢酶系由,3,种酶高度组合在一起形成。,丙酮酸,+NAD,+,+CoA-SH,乙酰,CoA+NADH+H,+,+CO,2,丙酮酸脱氢酶系,葡萄糖,丙酮酸,+,NADH,三羧酸循环,酒精发酵,乳酸发酵,酵解,有氧,无氧,习题,糖酵解；底物水平磷酸化,在无氧条件下，葡萄糖进行分解，形成两分子丙酮酸并伴随,ATP,生成的过程，是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。,将底物的高能磷酸基直接转移给,ADP(,或,GDP),生成,ATP(,或,GTP),。这种,ADP,（或,GDP,）的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为底物水平磷酸化。,糖酵解在细胞的,_,中进行，该途径是将,_,分子,_,转变为,_,分子,_,，同时生成,_,分子,_,和,_,分子,_,的一系列酶促反应。,细胞质；,1,；,葡萄糖；,2,；,丙酮酸；,2,；,ATP,；,2,；,NADH,丙酮酸的去路有哪些？,乳酸发酵、酒精发酵、生成乙酰,CoA,进入,TCA,六、葡萄糖异生作用,糖异生,(gluconeogenesis),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,*,部位,*,原料,*,概念,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,糖异生作用的途径,*,过程,糖酵解途径,中有,3,个由关键酶催化的不可逆反应,。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径,与糖酵解途径,大多数反应是共有的、可逆的；,1.,丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,(,PEP,),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,丙酮酸羧化酶,(pyruvate carboxylase),，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在胞液）,2.,1,6-,二磷酸果糖转变为,6-,磷酸果糖,1,6-,二磷酸果糖,6-,磷酸果糖,1,6-,二磷酸果糖酶,3.,6-,磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,磷酸葡萄糖酶,磷酸果糖激酶,葡萄糖激酶,两个催化单向反应的酶催化两个作用物互变的循环，称为作用物循环。,非糖物质进入糖异生的途径,糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,生糖氨基酸,-,酮酸,-NH,2,甘油,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,乳酸,丙酮酸,2H,上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,糖酵解和葡萄糖异生途径中酶的差异,糖酵解作用,葡萄糖异生作用,1,己糖激酶,磷酸葡萄糖酶,2,磷酸果糖激酶,1,6,-,二磷酸果糖酶,3,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,糖异生的总反应式为,：,2,丙酮酸,+4ATP+2GTP+2NADH+2H,+,+4H,2,O,葡萄糖,+4ADP+2GDP+6Pi+2NAD,+,糖异生的生理意义,糖异生作用是一个十分重要的生物合成葡萄糖的途径。,糖异生主要在肝脏中进行，肾上腺皮质中也有，脑和肌肉中很少。,维持血糖浓度满足组织对糖的需要。,消除骨骼肌中乳酸的积累，并使其得到充分的利用，防止酸中毒。,第三节 三羧酸循环,Tricarboxylic acid cycle,一、三羧酸循环的生物化学过程,三羧酸循环的定义,在有氧的情况下，,葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰,CoA,。乙酰,CoA,经一系列氧化、脱羧，最终生成,CO,2,并产生大量能量的过程,。该过程由于有几个中间产物具有,3,个羧基，因此被称为三羧酸循环（,tricarboxylic acid cycle,），简称,TCA,循环，亦称为柠檬酸循环、,Krebs,循环。,三羧酸循环的反应部位：,线粒体,糖的有氧氧化：葡萄糖或糖原在有氧的条件下，彻底氧化成,CO,2,和水的过程。,葡萄糖的有氧氧化包括四个阶段。,糖酵解产生丙酮酸（,2,丙酮酸、,2ATP,、,2NADH,）,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰,CoA,三羧酸循环（,CO,2,、,H,2,O,、,ATP,、,NADH,）,呼吸链氧化磷酸化（,NADH-ATP,）,原核生物：,-,阶段在胞质中,真核生物：在胞质中，,-,在线粒体中,1.,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰,CoA,丙酮酸进入线粒体转变为乙酰,CoA,这是连接糖酵解和三羧酸循环的中心环节。,丙酮酸氧化脱羧反应是由,丙酮酸脱氢酶系,催化的。该酶包括,丙酮酸脱氢酶,（,E1,），,硫辛酸乙酰转移酶,（,E2,）和,二氢二硫辛酸脱氢酶,（,E3,）及,焦磷酸硫胺素,(TPP),、,硫辛酸,，,FAD,NAD,+,CoASH,及,Mg,2+,六种辅助因子。,丙酮酸脱氢酶复合体,缩写 肽链数 辅因子 催化反应,丙酮酸脱氢酶,E,1,24 TPP,丙酮酸氧化脱羧,硫辛酸乙酰,E,2,24,硫辛酰胺 将乙酰基转移到,CoA,转移酶,CoA,二氢二硫辛,E,3,12 FAD,将还原型硫辛,酸脱氢酶,NAD,+,酰胺转变为氧化型,丙酮酸脱氢酶复合体相对分子量为,50,000,000,，由,60,条球形多肽链组成。,HSCoA,NAD,+,丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程,1.,由丙酮酸脱氢酶将丙酮酸脱羧形成羟乙基,-TPP,2.,由硫辛酸乙酰转移酶,(E,2,),催化形成二氢二硫辛酸乙酰复合物,3.,硫辛酸乙酰转移酶,(E,2,),催化生成乙酰,CoA,同时使硫辛酸上的二硫键还原为,2,个巯基,4.,二氢二硫辛酸脱氢酶,(E,3,),使还原的二氢二硫辛酸脱氢，同时将氢传递给,FAD,5.,在二氢二硫辛酸脱氢酶,(E,3,),催化下，将,FADH,2,上的,H,转移给,NAD,+,，形成,NADH+H,+,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.,NADH+H,+,的生成,1.,羟乙基,-TPP,的生成,2.,二氢二硫,辛酸乙酰复合物的,生成,3.,乙酰,CoA,的生成,4.,氧化型硫辛酸,的生成,反应总式,三羧酸循环生物化学过程,从乙酰,CoA,开始，全过程有,8,步反应,乙酰辅酶,A,与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,该反应为不可逆，是三羧酸循环中第一个可调控的限速步骤,柠檬酸,合酶是柠檬酸循环的关键酶。活性受,ATP,、,NADH,、琥珀酰,-CoA,、酯酰,-CoA,等的抑制,。,乙酰辅酶,A,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸合酶,柠檬酸异构化生成异柠檬酸,催化,这两步反应的是乌头酸酶,。,在,Fe,2+,与还原型谷胱甘肽或半胱氨酸存在时，该酶活性最高，它是一种铁硫蛋白。,柠檬酸,异柠檬酸,顺,-,乌头酸,异柠檬酸氧化脱羧生成,-,酮戊二酸,这,是三羧酸循环中第一次氧化作用,，异柠檬酸被,异柠檬酸脱氢酶所,催化，生成草酰琥珀酸。它是不稳定的化合物，易自动脱羧基，形成,-,酮戊二酸。,该反应不可逆，是,三羧酸循环中第二个可调控的限速步骤,线粒体,内含有两种异柠檬酸脱氢酶，一种是以,NAD,+,为电子受体，另一种是以,NADP,+,为受体。,异柠檬酸,草酰琥珀酸,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶,A,这是,TCA,循环中第二个氧化脱羧反应，是由,-,酮戊,二酸脱氢酶系所,催化，包含,5,步反应。,需要,TPP,、硫辛酸、,CoA,、,FAD,、,NAD,+,、,Mg,2+,6,中辅助因子,。,该反应不可逆，是,三羧酸循环中第三个可调控的限速步骤。,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酰,CoA,转化成琥珀酸，并产生,GTP,GTP,可以用于蛋白质合成，也可在二磷酸核苷激酶的,催化下将磷酰基转给,ADP,生成,ATP,。,琥珀酰,CoA,琥珀酸,琥珀酰,CoA,合成酶,琥珀酸脱氢生成延胡索酸,这是三羧酸循环中第三步氧化还原反应，由琥珀酸脱,氢酶催化,。该酶是一个铁硫蛋白。,琥珀酸,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸被水化生成,L,-,苹果酸,延胡索酸酶,L,-,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,这是,TCA,循环中第,4,次氧化还原反应，由,L-,苹果酸脱氢酶催化，,NAD,+,是氢的受体。,L-,苹果酸,草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,三羧酸循环总反应式,乙酰,CoA+3NAD,+,+FAD+GDP+Pi+2H,2,O,2CO,2,+3NADH+FADH,2,+GTP+CoA+3H,+,小 结,三羧酸循环的概念,：指乙酰,CoA,和,草酰乙酸,缩合生成,含三个羧基的柠檬酸,，反复的进行脱氢脱羧，又生成,草酰乙酸,，再重复循环反应的过程。,TCA,过程的反应部位,是线粒体。,三羧酸循环的要点,经过一次三羧酸循环，,消耗,一分子乙酰,CoA,，,2,分子水,经,四次脱氢,，,二次脱羧,，,一次底物水平磷酸化,。,生成,1,分子,FADH,2,，,3,分子,NADH+H,+,，,2,分子,CO,2,，,1,分子,GTP,。,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,整个循环反应为不可逆反应,二、三羧酸循环的化学计量,3NADH 7.5 ATP,，,1FADH,2,1.5ATP,若,从丙酮酸开始，加上纽带 生成的,1,个,NADH,，则共产生,10+2.5=12.5,个,ATP,。,若从葡萄糖开始，共可产生,12.5,2+7(5)=32(30),个,ATP,。,可见由糖酵解和,TCA,循环相连构成的糖的有氧氧化途径，是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式，也是机体产生能量的主要方式,。,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,NAD+通过磷酸甘油穿梭入线粒体,三、三羧酸循环的生物功能,三羧酸循环在动、植物，微生物细胞中普遍存在。,与糖酵解构成糖的有氧代谢途径，为机体提供大量的能量,。,为其他生物合成提供原料,是三大营养物质代谢联系的枢纽。,生成的,CO,2,被用于机体的生物合成。,柠檬酸循环的双重作用,1.,丙酮酸脱氢酶复合体的调控,别构调节,别构抑制剂：乙酰,CoA;NADH;ATP,别构激活剂：,AMP;ADP;NAD,+,*,乙酰,CoA/HSCoA,或,NADH/NAD,+,时，其活性也受到抑制。,四、三羧酸循环的调控,共价修饰调节,2.,柠檬酸合酶（限速酶）,该酶是一个变构酶，,ATP,、,NADH,、,琥珀酰,CoA,、柠檬酸等对该酶有抑制作用。,3.,异柠檬酸脱氢酶,该酶受,ATP,和,NADH,变构抑制，受,ADP,变构促进和,Ca,2+,激活。,4.,-,酮戊二酸脱氢酶,该酶受产物琥珀酰,CoA,、,NADH,的抑制，也受过量,ATP,的抑制。,5.,琥珀酸脱氢酶,其活性受无机磷酸和底物琥珀酸的促进，相反高浓度草酰乙酸抑制其活性。,ATP,、,ADP,的影响,产物堆积引起抑制,循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶,其他，如,Ca,2+,可激活许多酶,习题,糖异生过程是否为糖酵解的逆反应？为什么？,否，三步不可逆反应不同,葡萄糖有氧氧化包括哪几个阶段？,糖酵解产生丙酮酸,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰,CoA,三羧酸循环,呼吸链氧化磷酸化,三羧酸循环的要点,经过一次三羧酸循环，,消耗？分子乙酰,CoA,，？分子水,经？次脱氢，？次脱羧，？次底物水平磷酸化。,生成？分子,FADH,2,，？分子,NADH+H,+,，？分子,CO,2,，？分子,GTP,1,2,4,2,1,1,3,2,1,1,分子葡萄糖有氧氧化生成,CO,2,和水，最终生成？,ATP,32,或,30,第四节 乙醛酸循环,Glyoxylate cycle,乙醛酸循环,这一途径在动物体内并不存在，只存在于植物和微生物中。,它的主要内容是通过乙醛酸途径使乙酰,-,CoA,转变为琥珀酸，进入线粒体生成草酰乙酸，再进入葡萄糖异生途径。,在乙醛酸循环体中进行。,乙醛酸循环可使萌发的种子将贮存的甘油三酯通过乙酰,-CoA,转变为葡萄糖。,总反应式,2,乙酰,CoA+NAD,+,琥珀酸,+2CoASH+NADH+H,+,异柠檬酸裂解酶,乙醛酸循环与三羧酸循环的比较,相同,有三种酶相同：柠檬酸合酶，乌头酸酶，苹果酸脱氢酶,不同,柠檬酸循环是二碳单位的分解途径，乙醛酸循环为四碳单位的合成途径,进行部位不同,能量释放量不同,乙醛酸循环没有,CO,2,的释放,第五节 磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径,1931,年，发现,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶和,6-,磷酸葡糖酸脱氢酶。,1953,年发现磷酸戊糖途径，它是糖代谢的第二条重要途径，是葡萄糖分解的另外一种机制。,这条途径广泛存在动植物细胞内，在细胞质中进行。,*,细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成,磷酸戊糖，,NADPH+H,+,及,CO,2,一、磷酸戊糖途径的反应过程,*,反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应,包括一系列基团转移。,磷酸戊糖生成,该反应体系起始物为,6-,磷酸葡萄糖,，经氧化分解后产生五碳糖，,CO,2,、无机磷酸和,NADPH,。,磷酸戊糖途径的核心反应：,6-,磷酸葡萄糖,+2NADP,+,+H,2,O,5-,磷酸核酮糖,+CO,2,+2NADPH+2H,+,6-,磷酸葡萄糖酸,5-,磷酸核酮糖,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,NADP,+,CO,2,NADPH+H,+,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,H,CO,H,CH,2,OH,C,O,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,1.,磷酸戊糖生成,催化第一步脱氢反应的,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,是此代谢途径的关键酶。,两次脱氢脱下的氢均由,NADP,+,接受生成,NADPH+H,+,。,反应生成的磷酸核酮糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-,磷酸核酮糖,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,CO,2,生成的,5-,磷酸核酮糖，在一系列反应中，通过,3C,、,4C,、,6C,、,7C,等演变阶段，最终生成,3-,磷酸甘油醛,和,6-,磷酸果糖,。,2.,基团转移反应,5-,磷酸核酮糖,(,C,5,),5-,磷酸核糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,3-,磷酸甘油醛,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,6-,磷酸果糖,C,6,6-,磷酸果糖,C,6,3-,磷酸甘油醛,C,3,6,6-,磷酸葡萄糖,6,6-,磷酸葡萄糖,-,-,内酯,6,6-,磷酸葡萄糖酸,6,5-,磷酸核酮糖,2,5-,磷酸核糖,2,5-,磷酸木酮糖,2,7-,磷酸景天庚酮糖,2,3-,磷酸甘油醛,2,6-,磷酸果糖,2,3-,磷酸甘油醛,6-,磷酸葡萄糖,2,5-,磷酸木酮糖,2,6-,磷酸果糖,2,4-,磷酸赤藓糖,3-,磷酸甘油醛、磷酸二羟丙酮,1,6-,二磷酸果糖,6-,磷酸果糖,4,6-,磷酸葡萄糖,反应总式,6,6-,磷酸葡萄糖,+12NADP,+,+7H,2,O,6CO,2,+,12NADPH,+12H,+,+Pi+,5,6-,磷酸葡萄糖,二、磷酸戊糖途径的生理意义,产生大量的,NADPH,，为细胞的各种合成反应提供还原剂。,磷酸戊糖途径是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。,磷酸戊糖途径形成的中间产物，是其他代谢的原料。,三、磷酸戊糖途径的调节,*,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定,6-,磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。,此酶活性主要受,NADPH/NADP,+,比值,的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。,*,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,其活性受到产物,5-,磷酸核酮糖和,NADPH,的抑制,