生物化学简明教程糖代谢.pptx

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,#,生物化学简明教程糖代谢,生物化学简明教程糖代谢,第1页,丙酮酸氧化,丙酮酸脱氢酶系,(,线粒体膜上,),酶组分,丙酮酸脱羧酶,硫辛酸乙酰移换酶,二氢硫辛酸脱氢酶,辅因子,TPP,硫辛酸,HSCoA,NAD,+,生物化学简明教程糖代谢,第2页,生物化学简明教程糖代谢,第3页,Regulation of the pyruvate dehydrogenase complex.,The complex is inhibited by its immediate products,NADH and acetyl CoA.The pyruvate dehydrogenase component is also regulated by covalent modification.A specific kinase phosphorylates and inactivates pyruvate dehydrogenase,and a phosphatase actives the dehydrogenase by removing the phosphoryl.The kinase and the phosphatase also are highly regulated enzymes.,丙酮酸脱氢酶系活性调控,生物化学简明教程糖代谢,第4页,Why does TPP deficiency lead primarily to neurological disorders?The nervous system relies essentially on glucose as its only fuel.In contrast,most other tissues can use fats as a source of fuel for the citric acid cycle.The product of aerobic glycolysis,pyruvate,can enter the citric acid cycle only through the pyruvate dehydrogenase complex.,丙酮酸代谢中止,脚气病以及汞、砷中毒原因？,生物化学简明教程糖代谢,第5页,Arsenite poisoning.,Arsenite inhibits the pyruvate dehydrogenase complex by inactivating the dihydrolipoamide component of the transacetylase.Some sulfhydryl reagents,such as 2,3-dimercaptoethanol,relieve the inhibition by forming a complex with the arsenite that can be excreted.,生物化学简明教程糖代谢,第6页,三羧酸循环,(tricarboxylic acid cycle,TCA),又叫柠檬酸循环,(citric acid cycle),循环,德国科学家,Hans Krebs,于年提出，,Krebs,所以于年取得诺贝尔奖。,Hans Krebs,生物化学简明教程糖代谢,第7页,三羧酸循环包含,8,个步骤：,（,1,）乙酰辅酶,A,与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,该反应不可逆，,三羧酸循环第一个限速酶。,柠檬酸合酶,(EC2.3.3.1),活性受,ATP,、,NADH,、琥珀酸,CoA,等抑制。,柠檬酸合酶,生物化学简明教程糖代谢,第8页,(2),柠檬酸脱水生成顺乌头酸，然后加水生成异柠檬酸,顺乌头酸酶,(,EC 4.2.1.3,),实际上起异构化作用，反应平衡时，柠檬酸占,90%,，顺乌头酸占,4%,，异柠檬酸占,6%,，但因为在线粒体内，异柠檬酸不停向下反应，整个反应趋向于异柠檬酸生成。,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,顺乌头酸酶,生物化学简明教程糖代谢,第9页,草酰琥珀酸,-,酮戊二酸,异柠檬酸脱氢酶,Mn,2+,(3)-,酮戊二酸生成,异柠檬酸脱氢酶特征：,1,）含有脱氢和脱羧两种功效，脱羧反应需要,Mn,2+,；,2,）是别构酶：,ADP,是激活剂；,ATP,和,NADH,是抑制剂。,3,）是限速酶,此步反应为一分界点，之前为三羧酸转化，之后为二羧酸改变。,生物化学简明教程糖代谢,第10页,(4)-,酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶,A,-,酮戊二酸脱氢酶系特征：,1,）包含三种酶（,-,酮戊二酸脱羧酶、硫辛酸琥珀酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢酶）和六种辅助因子（,TPP,、硫辛酸、,CoASH,、,FAD,、,NAD+,、,Mg2+,）。,2,）限速酶：受,ATP,、,NADH,和琥珀酰辅酶,A,抑制。,生物化学简明教程糖代谢,第11页,琥珀酸硫激酶,琥珀酰辅酶,A,GTP,琥珀酸,SH,（,5,）琥珀酸生成,三羧酸循环中唯一一次底物水平磷酸化,生物化学简明教程糖代谢,第12页,琥珀酸脱氢酶,琥珀酸,延胡索酸,（,6,）琥珀酸脱氢生成延胡索酸,生物化学简明教程糖代谢,第13页,延胡索酸,苹果酸,延胡索酸酶,（,7,）延胡索酸水化生成苹果酸,生物化学简明教程糖代谢,第14页,（,8,）苹果酸氧化生成草酰乙酸,苹果酸,草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,生物化学简明教程糖代谢,第15页,生物化学简明教程糖代谢,第16页,CH,3,CO-SCoA+3NAD,+,+FAD+GDP+H,3,PO4+2H,2,O,HSCoA+3NADH+3H,+,+FADH,2,+GTP+2CO,2,CH,3,CO-SCoA,2CO,2,3NAD,+,FAD,H,3,PO,4,2H,2,O,GTP,HSCoA,3NADH+3H,+,FADH,2,GDP,生物化学简明教程糖代谢,第17页,verview of the citric acid cycle.,The citric acid cycle oxidizes two-carbon units,producing two molecules,of CO2,one molecule of GTP,and highenergy electrons in the form of NADH and FADH2.,生物化学简明教程糖代谢,第18页,The link between glycolysis and the citric acid cycle.,Pyruvate produced by glycolysis is converted into acetyl CoA,the fuel of the citric acid cycle.,生物化学简明教程糖代谢,第19页,1mol,葡萄糖在有氧分解时所产生,ATP,mol,数,底物磷酸化（,ATP,）,NADH,2,FADH,2,葡萄糖 ,2,丙酮酸,2,丙酮酸 ,2,乙酰,CoA,2,乙酰,CoA 2 CO,2,累计,2,2,2,2,6,2,4,10,2,4+102.5+21.5=32,4+2,1.5+82.5+21.5=30,或,生物化学简明教程糖代谢,第20页,糖有氧分解中能量改变,C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O+2867.48kJ/mol,G,0,=-2867.48kJ/mol,能量利用率,=,3230.514,2867.48,100%,=34%,生物化学简明教程糖代谢,第21页,三羧酸循环生物学意义,1,、产能多，是氧化产能主要路径；,2,、是糖、脂肪和蛋白质转化枢纽；,3,、为体内物质合成提供中间产物。,生物化学简明教程糖代谢,第22页,TCA,循环是糖、脂肪和蛋白质转化枢纽,生物化学简明教程糖代谢,第23页,三羧酸循环代谢调整,三个限速酶,柠檬酸合成酶,(,该路径关键限速酶,),异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶系,ATP,NADH,琥珀酰,CoA,草酰乙酸和乙酰,CoA,生物化学简明教程糖代谢,第24页,乙醛酸路径,(glyoxylate pathway),植物,一些无脊椎动物,微生物,生物化学简明教程糖代谢,第25页,The glyoxylate pathway.,The glyoxylate cycle allows plants and some,microorganisms to grow on acetate because the cycle bypasses the decarboxylation steps of the citric acid cycle.The enzymes that permit the conversion of acetate into succinate,isocitrate lyase and malate synthase,are boxed in blue.,乙醛酸路径,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合酶,生物化学简明教程糖代谢,第26页,2,乙酰,CoA+NAD,+,+2H,2,O,琥珀酸,+2 CoASH+NADH+H,+,CH,3,COO-+CoASH+ATP,CH,3,CO-SCoA+H,2,O+AMP+PPi,乙酰辅酶,A,合成酶,生物化学简明教程糖代谢,第27页,乙醛酸路径意义,1,、以二碳物为起始物合成三羧酸循环中二羧酸和三,羧,酸，作为三羧酸循环上化合物补充；,2,、因为丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶,A,是不可逆，在普通情况下，靠脂肪合成大量糖是较困难。但在植物和微生物中脂肪能够经过乙醛酸路径转变为糖,生物化学简明教程糖代谢,第28页,乙醛酸循环路径,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合酶,三羧酸循环路径,2,乙酰,CoA,琥珀酸,乙酰,CoA,CO,2,+H,2,O,生物化学简明教程糖代谢,第29页,加入碘乙酸或氟化物,抑制,3-,磷酸甘油醛脱氢酶活性,糖酵解和,三羧酸循环,糖还能被氧化吗？,酶,-CH,2,SH+ICH,2,-CONH,2,酶,-CH,2,-S-CH,2,-CONH,2,+HI,生物化学简明教程糖代谢,第30页,糖无氧分解和有氧分解是体内糖分解主要路径，但不是唯一路径。,磷酸戊糖路径（,phosphopentose pathway,）,存在：动植物、微生物细胞中。,动物体内约有,30%,葡萄糖经过磷酸戊糖路径分解。,进行部位：细胞液。,磷酸己糖旁路（,hexose monophosphate shunt,HMS,）,生物化学简明教程糖代谢,第31页,磷酸戊糖路径反应过程,6-,磷酸葡萄糖氧化生成,6-,磷酸葡萄糖酸,6-,磷酸葡萄糖酸脱羧生成,5-,磷酸核酮糖,一、磷酸戊糖生成,生物化学简明教程糖代谢,第32页,5-,磷酸核酮糖经分子异构化生成,5-,磷酸核糖，,5-,磷酸木酮糖。,二、磷酸戊糖间相互转变,生物化学简明教程糖代谢,第33页,三、单糖分子间基团转换,7-,磷酸庚酮糖及,3-,磷酸甘油醛生成,6-,磷酸果糖及,4-,磷酸赤鲜糖生成,6-,磷酸果糖及,3-,磷酸甘油醛生成,6-,磷酸葡萄糖生成,生物化学简明教程糖代谢,第34页,6(,葡萄糖,-6-,磷酸,)+12 NADP,+,+6H,2,O,5(,葡萄糖,-6-,磷酸,)+12 NADPH+12 H,+,+6 CO,2,+H,3,PO,4,总反应式：,生物化学简明教程糖代谢,第35页,磷酸戊糖路径调整,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶是,HMS,限速酶。,受,NADPH/NADP,+,百分比调整。,生物化学简明教程糖代谢,第36页,1,、生成,NADPH,，为细胞各种合成反应提供还原力。,NADPH,是体内主要供氢体，参加各种生物合成反应。如合成脂肪酸、胆固醇及类固醇激素都需要大量,NADPH,。,2,、为,DNA,、,RNA,和各种辅酶合成提供核糖,-5-,磷酸,磷酸戊糖路径生理意义,3,、在特殊情况下，,HMS,路径也为细胞提供能量。,生物化学简明教程糖代谢,第37页,糖原异生作用,许多,非糖物质,如甘油、丙酮酸、乳酸以及一些氨基酸等能在肝脏中转变为糖原，称糖原异生作用。,生物化学简明教程糖代谢,第38页,动物肝脏是糖异生主要场所,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,丙酮酸,乳 酸,乳 酸,肝脏,骨骼肌,糖异生,糖酵解,Cori,循环,生物化学简明教程糖代谢,第39页,从丙酮酸转变为糖原过程中,并非完全是糖酵解逆反应,因为糖酵解过程中有三个激酶催化反应是不可逆,糖酵解路径,丙酮酸,烯醇丙酮酸磷酸,果糖,-6-,磷酸,果糖,-1,6-,二磷酸,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸,生物化学简明教程糖代谢,第40页,果糖,-6-,磷酸,果糖,-1,6-,二磷酸,果糖磷酸激酶,烯醇式丙酮酸磷酸,丙酮酸,丙酮酸激酶,葡萄糖激酶,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸,怎样跨越这三步反应？,生物化学简明教程糖代谢,第41页,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,烯醇丙酮酸磷酸,1,、丙酮酸,生物化学简明教程糖代谢,第42页,不过丙酮酸羧化酶是线粒体酶，而糖酵解和糖异生其它反应都是在胞液中进行。,怎么办？,生物化学简明教程糖代谢,第43页,线粒体中丙酮酸羧化作用,生物化学简明教程糖代谢,第44页,2,、果糖,-1,6-,二磷酸,果糖,-6-,磷酸,3,、葡萄糖,-6-,磷酸,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,果糖,-1,6-,二磷酸酶,肌细胞中不含：葡萄糖,-6-,磷酸酶,糖异生能否在肌细胞中完成？,肌糖原能否转化为血糖？,生物化学简明教程糖代谢,第45页,1,、是血糖主要起源,对维持空腹或饥饿时血糖相对恒定含有主要意义。体内糖贮存量有限，假如没有外源性补充，只需,10,多个小时糖原即可耗尽。实际上，禁食,24,小时，血糖仍能保持正常水平，此时完全依赖糖异生作用。,2,、是体内乳酸利用主要方式,乳酸很轻易经过细胞膜弥散入血，经过血液循环运到肝脏，经糖异生作用转变为葡萄糖；,肝脏糖异生作用生成葡萄糖又输送到血液循环，再被肌肉利用。这一过程叫做乳酸循环（或称,Cori,循环）。,可见，糖异生作用对乳酸再利用，肝糖原更新，补充肌肉糖消耗以及预防乳酸中毒等方面都起着主要作用。,糖原异生生理意义,生物化学简明教程糖代谢,第46页,蔗糖合成,+,葡萄糖,-1-,磷酸,尿苷三磷酸,(UTP),+,尿苷二磷酸葡萄糖,(UDPG),UDPG,焦磷酸化酶,生物化学简明教程糖代谢,第47页,磷酸蔗糖合成酶,蔗糖磷酸,磷酸酯酶,UDPG,果糖,-6-,磷酸,蔗糖,蔗糖合成,生物化学简明教程糖代谢,第48页,UDPG,糖原链非还原端,新非还原端,延长了一个葡萄糖单位糖原,糖原合成酶,糖原合成,生物化学简明教程糖代谢,第49页,非还原端,糖原分支酶,非还原端,新非还原端,糖原关键,糖原关键,糖原分支形成,生物化学简明教程糖代谢,第50页,1,、维持血中葡萄糖浓度相对恒定：糖原是糖在体内贮存形式。进食后多出糖可在肝脏或其它组织合成糖原，以免血糖浓度过分升高；不进食期间，肝糖标准分解为葡萄糖释放入血，使血糖浓度不至于太低。（人体在平静而空腹时血糖正常含量为,70-100mg/100ml,血液）,2,、糖原合成和分解与钾代谢相关：葡萄糖进入细胞合成糖原过程中，伴有,K,+,转移入细胞，使血,K,+,趋于降低，所以输注胰岛素和大量葡萄糖时，要注意预防低血钾。,糖原合成与分解意义,生物化学简明教程糖代谢,第51页,