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生物化学第四章PPT课件主要内容主要内容 三羧酸循环三羧酸循环的化学历程的化学历程 三羧循环及葡萄糖有氧氧化的三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能化学计量和能 量计量量计量 三羧循环的三羧循环的生物学意义生物学意义 三羧酸循环的三羧酸循环的调控调控 草酰乙酸的回补反应（自学）草酰乙酸的回补反应（自学）第一阶段：第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoACoA（线粒体线粒体）第三阶段：第三阶段：乙酰乙酰CoACoA进入三羧酸循环进入三羧酸循环 彻底氧化（彻底氧化（线粒体线粒体）三三 个个 阶阶 段段葡萄糖的有氧氧化葡萄糖的有氧氧化过程过程丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：n n丙丙酮酮酸酸进进入入线线粒粒体体(mitochondrion)，在在丙丙酮酮 酸酸 脱脱 氢氢 酶酶 系系(pyruvate dehydrogenase complex)的的 催催 化化 下下 氧氧 化化 脱脱 羧羧 生生 成成 乙乙 酰酰CoA(acetyl CoA)。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系NADNAD+HSCoA+HSCoANADH+HNADH+H+CO+CO2 2*E E1 1 丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶。催催化化丙丙酮酮酸酸的的脱脱羧羧及及脱脱氢氢，形形成成二二碳碳单单位位乙乙酰酰基基。具具有有辅辅基基TPPTPP。E E2 2 二二氢氢硫硫辛辛酸酸转转乙乙酰酰基基酶酶。催催化化二二碳碳单位乙酰基的转移。具有辅基单位乙酰基的转移。具有辅基硫辛酸硫辛酸。E E3 3 二二氢氢硫硫辛辛酸酸脱脱氢氢酶酶。催催化化还还原原型型硫硫辛酸辛酸氧化型。具有辅基氧化型。具有辅基FADFAD。有有5 5种辅酶，即种辅酶，即TPPTPP、硫辛酸、硫辛酸、FADFAD、NADNAD和和CoACoA，分别含有，分别含有B B1 1、硫辛酸、硫辛酸、B B2 2、PPPP、泛酸、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代谢糖代谢障碍。障碍。n n三三羧羧酸酸循循环环（柠柠檬檬酸酸循循环环或或KrebsKrebs循循环环）是是指指在在线线粒粒体体中中，乙乙酰酰CoACoA首首先先与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成柠柠檬檬酸酸，然然后后经经过过一一系系列列的的代代谢谢反反应应，乙乙酰酰基基被被氧氧化化分分解解，而而草草酰酰乙乙酸酸再再生生的的循循环环反应过程。反应过程。1.1.三羧酸循环的反应历程三羧酸循环的反应历程每经历一次每经历一次TCA循环循环 有有2个碳原子个碳原子通过乙酰通过乙酰CoA进入循环，以后有进入循环，以后有2个个碳原子通过脱羧反应离开循环。碳原子通过脱羧反应离开循环。有有4对氢原子对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中通过脱氢反应离开循环，其中3对由对由NADH携带，携带，1对由对由FADH2携带。携带。产生产生1分子高能磷酸化合物分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成通过它可生成1分子分子ATP。消消耗耗2分分子子水水，分分别别用用于于合合成成柠柠檬檬酸酸（水水解解柠柠檬檬酰酰CoA）和延胡索酸的加水。和延胡索酸的加水。2.TCA循环的总反应三羧酸循环的关键酶是三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶柠檬酸脱氢酶和和-酮戊二酸脱氢酶系。酮戊二酸脱氢酶系。由由TCA循循环环产产生生的的NADH和和FADH2必必须须经经呼呼吸吸链链将将电电子子交交给给O2，才才能能回回复复成成氧氧化化态态，再再去去接接受受TCA循环脱下的氢。循环脱下的氢。产物产物NADH和和FADH2的去路的去路:所所以以，TCA循循环环需需要要在在有有氧氧的的条条件件下下进进行行。否否则则NADH和和FADH2携携带带的的H无无法法交交给给氧氧，即即呼呼吸吸链链氧氧化化磷磷酸酸化化无无法法进进行行，NAD+及及FAD不不能能被被再再生生，使使TCA循循环环中中的的脱脱氢氢反反应应因因缺缺乏乏氢氢的的受受体体而无法进行。而无法进行。2.TCA循环的总反应3 3 三羧循环的化学计量和能量计量三羧循环的化学计量和能量计量 a、总反应式、总反应式:CHCH3 3COSCoA+3NADCOSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH+3NADH+3H+CoASH+3NADH+3H+FADH+FADH2 2+GTP+GTP12ATP 1 GTP 3 NADH 1 FADH21：39ATP1：22ATP1ATPb、三羧酸循环的能量计量、三羧酸循环的能量计量4 三羧酸循环的调控位点及相应调节物三羧酸循环的调控位点及相应调节物abc 调控位点调控位点 激活剂激活剂 抑制剂抑制剂a a 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶 NADNAD+ATP ATP （限速酶）（限速酶）NADHNADH 琥珀酰琥珀酰CoACoA 脂酰脂酰CoACoAb b 异柠檬酸异柠檬酸 ADP ATPADP ATP 脱氢酶脱氢酶 NADNAD+NADHNADHc-c-酮戊二酸酮戊二酸 ADP NADHADP NADH 脱氢酶脱氢酶 NADNAD+琥珀酰琥珀酰CoACoA 关键因素：关键因素：关键因素：关键因素：NADH/NADNADH/NADNADH/NADNADH/NAD+ATP/ADP ATP/ADP ATP/ADP ATP/ADP5 三羧循环的生物学意义三羧循环的生物学意义l是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是有机体获得生命活动所需能量的主要途径l是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心 枢纽枢纽l循环中的中间物为生物合成提供原料；循环中的中间物为生物合成提供原料；如如草草酰酰乙乙酸酸、a a-酮酮戊戊二二酸酸可可转转变变为为氨氨基基酸酸（Asp,AlaAsp,Ala），琥琥珀珀酰酰CoACoA可可用用于于合合成成叶绿素及血红素分子中的卟啉。叶绿素及血红素分子中的卟啉。第六节第六节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway,ppp）一、磷酸戊糖途径的反应历程一、磷酸戊糖途径的反应历程二、磷酸戊糖途径的意义二、磷酸戊糖途径的意义主要内容主要内容n n磷磷 酸酸 戊戊 糖糖 途途 径径(pentose phosphate pathway，HMS)是是指指从从G-6-P脱脱氢氢反反应应开开始始，经经一一系系列列代代谢谢反反应应生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖等等中中间间代代谢谢物物，然然后后再再重重新新进进入入糖糖氧氧化化分分解解代代谢谢途途径径的的一一条条旁旁路路代代谢谢途途径。径。第一阶段第一阶段：氧化反应氧化反应 生成生成NADPHNADPH和和COCO2 2第二阶段：第二阶段：非氧化反应非氧化反应 一系列基团转移反应一系列基团转移反应 (生成生成3-3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-6-磷酸果糖磷酸果糖)磷酸戊糖途径的过程磷酸戊糖途径的过程化学计量化学计量氧化阶段氧化阶段6 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+12NADP+6H2O 6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+非氧化重排阶段非氧化重排阶段6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+H2O 5 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖总反应式总反应式6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+12NADP+7H2O 6CO2+12NADPH+12H+H3PO41.1.产产生生大大量量的的NADPHNADPH，为为细细胞胞的的各各种种合合成成反反应应提提供供还原力还原力 NADPHNADPH作作为为主主要要供供氢氢体体，为为脂脂肪肪酸酸、固固醇醇、四四氢氢叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。2.2.途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料 可可以以产产生生各各种种磷磷酸酸单单糖糖。如如磷磷酸酸核核糖糖是是合合成成核核苷苷酸酸的的原原料料，4-4-磷磷酸酸赤赤藓藓糖糖与与PEPPEP可可合合成成莽莽草草酸酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。二、二、HMP途径的生物学意义途径的生物学意义HMPHMP途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解的占糖降解的30%30%，植物中占，植物中占50%50%。3.3.HMPHMP定位于细胞质，和定位于细胞质，和EMPEMP等途径相通等途径相通 4.4.HMPHMP在在植植物物胁胁迫迫(如如干干旱旱、病病害害、伤伤害害等等)时时被被高高速启动速启动 磷酸戊糖途径的总反应式磷酸戊糖途径的总反应式6 G-6-P+12NADP+7 H2O 5 G-6-P+6CO2 +12NADPH+12H+磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义 产生大量产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力供还原力 产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物 与光合作用联系，实现某些单糖间的转变与光合作用联系，实现某些单糖间的转变第七节第七节 糖的生物合成糖的生物合成一一、单糖的生物合成单糖的生物合成二、双糖的生物合成二、双糖的生物合成三、多糖的生物合成三、多糖的生物合成一、单糖的生物合成一、单糖的生物合成1 1、葡萄糖生物合成的最基本途径：、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用光合作用2 2、糖异生作用、糖异生作用 糖异生作用的糖异生作用的主要途径主要途径和和关键反应关键反应 糖酵解与糖异生作用的糖酵解与糖异生作用的关系关系 糖分解与糖异生作用的糖分解与糖异生作用的关系关系糖异生主要途径和糖异生主要途径和关键反应关键反应 非非非非糖糖糖糖物物物物质质质质转转转转化化化化成成成成糖糖糖糖代代代代谢谢谢谢的的的的中中中中间间间间产产产产物物物物后后后后，在在在在相相相相应应应应的的的的酶酶酶酶催催催催化化化化下下下下,绕绕绕绕过过过过糖糖糖糖酵酵酵酵解解解解途途途途径径径径的的的的三三三三个个个个不不不不可可可可逆逆逆逆反反反反应应应应,利利利利用用用用糖糖糖糖酵酵酵酵解解解解途途途途径径径径其其其其它它它它酶酶酶酶生生生生成成成成葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖的的的的途途途途径径径径称称称称为为为为糖糖糖糖异生。异生。异生。异生。糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸磷酸葡萄糖磷酸磷酸葡萄糖磷酸磷酸葡萄糖磷酸酯酶酯酶酯酶酯酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 2 草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸PEPPEP羧激酶羧激酶羧激酶羧激酶糖异生途径关键反应之一糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖磷酸酯酶糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖糖异生途径关键反应之二糖异生途径关键反应之二二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）糖分解和糖糖分解和糖异生的关系异生的关系（PEP）丙酮酸丙酮酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸（转氨基作用）（转氨基作用）二、双糖的生物合成二、双糖的生物合成1 1、单单糖糖基基的的活活化化糖糖核核苷苷酸酸（UDPG、ADPG、GDPG等等）的合成）的合成 糖糖糖糖核核核核苷苷苷苷二二二二磷磷磷磷酸酸酸酸在在在在不不不不同同同同聚聚聚聚糖糖糖糖形形形形成成成成时时时时，提提提提供供供供糖糖糖糖基基基基和和和和能能能能量量量量。植植植植物物物物细细细细胞胞胞胞中中中中蔗蔗蔗蔗糖糖糖糖合合合合成成成成时时时时需需需需UDPGUDPGUDPGUDPG，淀淀淀淀粉粉粉粉合合合合成成成成时时时时需需需需ADPGADPGADPGADPG，纤纤纤纤维维维维素素素素合合合合成成成成时时时时需需需需GDPGGDPGGDPGGDPG和和和和UDPGUDPGUDPGUDPG；动物细胞中糖元合成时需；动物细胞中糖元合成时需；动物细胞中糖元合成时需；动物细胞中糖元合成时需UDPGUDPGUDPGUDPG。UDPG的结构的结构GUDP糖核苷酸的生成糖核苷酸的生成+PPi1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG焦磷酸焦磷酸化酶化酶二、蔗糖的生物合成二、蔗糖的生物合成有三条途径：有三条途径：1 1、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）、蔗糖磷酸化酶途径（微生物）1-P 1-P葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 蔗糖蔗糖+Pi+Pi 2 2、蔗糖合酶、蔗糖合酶(植物）植物）UDPG+UDPG+果糖果糖 UDP+UDP+蔗糖蔗糖v该酶也可利用该酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPGADPG,GDPG,TDPG,CDPG作为葡萄糖基供体。作为葡萄糖基供体。在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是分解反应。分解反应。蔗糖磷酸化酶蔗糖磷酸化酶蔗糖合酶蔗糖合酶3 3、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织）、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织）UDPG+6-PUDPG+6-P果糖果糖 磷酸蔗糖磷酸蔗糖+UDP+UDP 磷酸蔗糖磷酸蔗糖 +水水 蔗糖蔗糖+Pi+Pi蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸磷脂酶蔗糖磷酸磷脂酶植物植物植物植物光合组织光合组织光合组织光合组织中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在非光合组织非光合组织非光合组织非光合组织中蔗糖合酶的活性较高。中蔗糖合酶的活性较高。中蔗糖合酶的活性较高。中蔗糖合酶的活性较高。三、多糖的生物合成三、多糖的生物合成1 1、淀粉的生物合成淀粉的生物合成2 2、糖原的生物合成、糖原的生物合成 3 3、纤维素的生物合成（自学）、纤维素的生物合成（自学）淀粉的结构特点淀粉的结构特点淀粉的结构特点淀粉的结构特点 直链淀粉合成直链淀粉合成直链淀粉合成直链淀粉合成 由由由由淀淀淀淀粉粉粉粉合合合合成成成成酶酶酶酶催催催催化化化化，需需需需引引引引物物物物（GnGnGnGn）,ADPGADPGADPGADPG供供供供糖糖糖糖基基基基，形成形成形成形成1.41.41.41.4糖苷键。糖苷键。糖苷键。糖苷键。支链淀粉合成支链淀粉合成支链淀粉合成支链淀粉合成 淀粉合成酶淀粉合成酶淀粉合成酶淀粉合成酶:催化形成催化形成催化形成催化形成-1.4-1.4-1.4-1.4糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 Q Q Q Q酶酶酶酶（分分分分支支支支酶酶酶酶）:既既既既能能能能催催催催化化化化-1.4-1.4-1.4-1.4糖糖糖糖苷苷苷苷键键键键的的的的断断断断裂裂裂裂，又又又又能催化能催化能催化能催化-1-1-1-1、6 6 6 6糖苷键的形成糖苷键的形成糖苷键的形成糖苷键的形成淀粉的生物合成淀粉的生物合成淀粉的分枝结构淀粉的分枝结构开始分枝的残基开始分枝的残基非还原端非还原端残基残基两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，6-糖苷键糖苷键两个葡萄糖单位之两个葡萄糖单位之间的间的1，4-糖苷键糖苷键1.淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶 淀粉磷酸化酶催化淀粉磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖与引子合成淀粉。磷酸葡萄糖与引子合成淀粉。动物、植物、酵母和某些微生物细菌中都有淀粉磷酸动物、植物、酵母和某些微生物细菌中都有淀粉磷酸化酶存在，该酶在离体条件下催化可逆反应：化酶存在，该酶在离体条件下催化可逆反应：1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 （引子）（引子）n （引子）（引子）n+1 Pi淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶直链淀粉的合成直链淀粉的合成2.淀粉合成酶淀粉合成酶淀粉合成酶催化淀粉合成酶催化UDPG 或或ADPG 与引子合成淀粉。与引子合成淀粉。UDPG（或（或ADPG）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀粉合成的主要途径。粉合成的主要途径。UDPG（引子）（引子）n （引子）（引子）n+1 UDP或或 ADPG（引子）（引子）n （引子）引子）n+1 ADP淀粉合成酶利用淀粉合成酶利用ADPG 比利用比利用UDPG 的效率高近的效率高近10 倍。倍。3.D-酶酶 D-酶（酶（D-enzyme）是一种糖苷转移酶，它可作）是一种糖苷转移酶，它可作用于用于-1,4-糖苷键，将一个麦芽多糖的残余键段转糖苷键，将一个麦芽多糖的残余键段转移到受体上。受体可以是葡萄糖、麦芽糖，或其它移到受体上。受体可以是葡萄糖、麦芽糖，或其它醎醎-1,4-键的多糖。例如将麦芽三糖中的键的多糖。例如将麦芽三糖中的2 个葡萄个葡萄糖单位转移给另糖单位转移给另1 个麦芽三糖，生成麦芽五糖，反个麦芽三糖，生成麦芽五糖，反应继续进行，便可使淀粉链延长。应继续进行，便可使淀粉链延长。在在Q Q酶作用下的支链淀粉的合成酶作用下的支链淀粉的合成+Q酶（酶（1）Q酶（酶（2）BAAABBnmmmnn糖原的生物合成糖原的生物合成 糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。不相同的。引物引物：结合有一个寡糖链的多糖结合有一个寡糖链的多糖结合有一个寡糖链的多糖结合有一个寡糖链的多糖 酶酶：糖原合成酶，分支酶糖原合成酶，分支酶 糖基供体糖基供体：UDPG教学资料整理仅供参考，