物质代谢及其调节优秀课件.ppt

乳酸乳酸糖酵解已糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ 物质代谢及其调节优秀葡萄糖葡萄糖G-6-P丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoACO2H2O胞胞液液线线粒粒体体H＋＋+eO2O2O2TAC糖的有氧氧化概况物质代谢及其调节优秀• •概念：概念： 葡葡萄萄糖糖在在有有氧氧条条件件下下彻彻底底氧氧化化为为CO2、、H2O，，并释放出大量并释放出大量能量能量的过程的过程• •地点：地点：胞浆、线粒体胞浆、线粒体 • •反应过程：反应过程：分为三个阶段分为三个阶段 1. 1. G → → 丙酮酸丙酮酸（糖酵解途径）（糖酵解途径） 2. 2. 丙酮酸丙酮酸 → → 乙酰辅酶乙酰辅酶A A 3. 3. 乙酰辅酶乙酰辅酶A → A → 三羧酸循环三羧酸循环 物质代谢及其调节优秀丙酮酸的氧化脱羧 H S- CoA3COOHCOCHCO2H C3NADH + H +DNA+~COS CoA丙酮酸丙酮酸 ＋＋ 辅酶辅酶A 乙酰辅酶乙酰辅酶A物质代谢及其调节优秀丙酮酸脱氢酶复合体•三种酶： 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺转乙酰酶转乙酰酶 二氢硫辛酰胺二氢硫辛酰胺脱氢酶脱氢酶•五种辅助因子： TPP、、硫辛酸、硫辛酸、FAD、、NAD+、、HSCoAE2E3E1E1E2E3B1 B2 Vpp 泛酸泛酸 物质代谢及其调节优秀SS(CH2)4COE2①①②②④④③③⑤⑤物质代谢及其调节优秀三羧酸循环• 乙酰CoA进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成CO2和H2O并释放出大量能量的过程。

• 由于循环反应开始于乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三羧酸循环或柠檬酸循环( (t tricarboxylicricarboxylic a acid cid c cycleycle，，TACTAC) )• Krebs于1937年首先提出，又称 Krebs循环物质代谢及其调节优秀线粒体膜线粒体膜线粒体膜线粒体膜第三个第三个碳以碳以COCO2 2形式失形式失去去四碳二羧酸四碳二羧酸第二个碳以第二个碳以COCO2 2形式失去形式失去循环？？五碳二羧酸五碳二羧酸丙酮酸丙酮酸具有具有具有具有3 3 3 3个碳的个碳的个碳的个碳的 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸库库库库（（（（基质中基质中））））六碳三羧酸六碳三羧酸•三个羧酸！三个羧酸！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重新加入到重新加入到重新加入到草酰乙酸库草酰乙酸库草酰乙酸库草酰乙酸库具有具有具有具有4 4 4 4个碳的个碳的个碳的个碳的草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸库库库库（（（（基质中基质中））））三羧酸？？草酰乙酸的循环！草酰乙酸的循环！乙酰辅酶乙酰辅酶A•三种羧酸！三种羧酸！物质代谢及其调节优秀O=C-COOH H C-COOH H3C –C~SCoA O H2OHSCoA①① 缩合缩合2CHOCOOHCHCOOHHCHCOOHH2O②② 脱水脱水2C COOHCHCOOHCHCOOHH2O③③ 加水加水CH2COOHCHCOOHCHCOOHOHNAD+NADH+H+CO2④④ 氧化氧化 脱羧脱羧CH2COOHCHHC COOHOCH2COOHCHHC SCoAO~NAD+NADH+H+CO2HSCoA⑤⑤氧化脱羧氧化脱羧FADFADH2⑦⑦脱氢脱氢CCOOHCCOOHHHC COOHCHCOOHHHHOH2O⑧⑧加水加水γβαCHCOOHC HCOHOHHGDPGTP⑥⑥HSCoAPiNADH+H+⑨⑨再脱氢再脱氢NAD+柠檬酸柠檬酸草酰乙酸草酰乙酸顺乌头酸顺乌头酸异柠檬酸异柠檬酸α-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸琥珀酰琥珀酰CoA乙酰乙酰CoA物质代谢及其调节优秀 NAD+NADH+ H+NADH+HNADNADH + H++GDP+PiGTPFADH2FAD+NAD+CO2H 2 OCO2乙酰乙酰 CoA(1)(6)(7)(8)(9)(4)(5)(2)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸α-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸H O2(1) 柠檬酸合酶(2)(3) 顺乌头酸酶(4) 异柠檬酸脱氢酶(5) α-酮戊二酸脱氢酶复合体(6) 琥珀酰CoA合成酶(7) 琥珀酸脱氢酶(8) 延胡索酸酶(9) 苹果酸脱氢酶三羧酸循环H2OHSCoAHSCoAHSCoAH 2 OH 2 O1 12 23 34 4物质代谢及其调节优秀总反应方程式•乙酰乙酰CoA + 3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H2O • • 2CO2 +3NADH +3H+ +FADH2+GTP+HsCoA•3NADH +3H+ 9ATP• FADH2 2ATP• ADP ATP• GTP GDP 1ATP•—————————————————————————• 12ATP12ATP氧化磷酸化作用氧化磷酸化作用O2物质代谢及其调节优秀三羧酸循环的生理意义1.为氧化磷酸化生成为氧化磷酸化生成ATP提供还原当量提供还原当量2.体内营养物质彻底氧化分解的体内营养物质彻底氧化分解的共同通路共同通路3.体内物质代谢体内物质代谢相互联系的枢纽相互联系的枢纽物质代谢及其调节优秀物质代谢及其调节优秀三羧酸循环小结1. 条件：条件：有氧2. 2. 地点：地点：线粒体3. . 反应：反应：两次脱羧，4次脱氢4. 4. 受氢体：受氢体：NAD＋，FAD5. 5. 产能：产能：可产生12ATP6. 6. 终产物：终产物：H2O、CO27. 7. 循环不可逆循环不可逆8. 8. 三大代谢联系的枢纽三大代谢联系的枢纽两次脱羧基反应 β-氧化脱羧：异柠檬酸脱氢酶催化 α-氧化脱羧：α-酮戊二酸脱氢酶复合体催化注意：注意： 以以CO2方方式式失失去去的的碳碳并并非非来来自自乙乙酰酰基基的的两两个个碳碳原原子子，，而是来自而是来自草酰乙酸草酰乙酸。

四次脱氢 三对氢原子: 以NAD+为受氢体，可生成3ATP 一对氢原子: 以FAD为受氢体，可生成2ATP物质代谢及其调节优秀有氧氧化生成的ATP合合合合 计计计计第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段第一阶段第一阶段3636或或或或3838ATP产生辅酶辅酶反反 应应 -1葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3×2 NAD+苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸2×2FAD琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 1×2琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A A 琥珀酸琥珀酸3×2NAD+a a-酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A3×2NAD+异柠檬酸异柠檬酸 a-a-酮戊二酸酮戊二酸3×2NAD+丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A 1×2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 1×21,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3- 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸3（或（或2））×2NAD+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸-16-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖物质代谢及其调节优秀32-34 ATP 2 ATP 2 ATP36-38 ATP12×212×23×23×26 6～～8 8物质代谢及其调节优秀糖酵解糖酵解与与有氧氧化有氧氧化的储能效率的储能效率•糖酵解：糖酵解： 1G1G +2ADP+2Pi→ 2 2乳酸乳酸乳酸乳酸 +2ATP+2H2O•∆G0’＝＝ - 47kcal/mol （每（每mol ATP储能储能7.3kcal）） •储能效率储能效率=2 ×7.3 / 47= 31%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•有氧氧化：有氧氧化：C6H12O6+36～～38ADP+38Pi＋＋6O2• 36～～38ATP+6CO2＋＋44H2O• ∆G0’＝＝ -679kcal/mol•储能效率储能效率=38 (36)×7.3/679= 41%（（38.5%)•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！物质代谢及其调节优秀•糖酵解途径的调节•丙酮酸脱氢酶复合体的调节•三羧酸循环的调节有氧氧化的调节物质代谢及其调节优秀有氧氧化的调节•丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节 变构调节： 抑制剂 —乙酰CoA、 NADH + H+、ATP （产物） 激活剂 — AMP 共价修饰调节： 磷酸化（失活）：丙酮酸脱氢酶激酶 去磷酸（复活）： 丙酮酸脱氢酶磷酸酶物质代谢及其调节优秀共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录物质代谢及其调节优秀有氧氧化的调节•三羧酸循环的调节 三个不可逆反应：柠檬酸合酶、 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶•后两者是三羧酸循环的调节点，主要通过产物的反馈抑制来实现的。

物质代谢及其调节优秀有氧氧化的调节•三羧酸循环的主要调节物 ATP/ADP、 NADH/NAD+•比值增高时，可反馈抑制异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶•ADP是异柠檬酸脱氢酶的变构激活剂•线粒体内Ca2+的浓度也是三羧酸循环和有氧氧化的激活剂 物质代谢及其调节优秀乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA α-α-酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 α- α-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 –ATP +ADP ADP +ATP –柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH –琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ①① ATP、、ADP的影响的影响②② 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制③③ 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶④④ 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节物质代谢及其调节优秀物质代谢及其调节优秀巴斯德效应 定义：有氧氧化抑制生醇发酵的现象称为巴斯德效应（Pastuer effect）。

机理：有氧时 NADH+H+ 可进入线粒体内氧化，丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸；所以有氧抑制了糖酵解• 缺氧时NADH+H+ 不能被氧化，丙酮酸就作为受氢体而生成乳酸物质代谢及其调节优秀Crabtree效应•在癌细胞发现给予葡萄糖时不论供氧充足与否都呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，称为Crabtree效应或反巴斯德效应•这种现象较普遍地存在于癌细胞中，此外也存在于一些正常组织细胞如视网膜、睾丸、颗粒白细胞等 物质代谢及其调节优秀临床讨论：患者主诉：患者主诉：开开始始时时：：下下肢肢软软弱弱无无力力、、麻麻木木，，常常有有沉沉重重感感（（如如同同““带带了了脚脚镣镣” ” ））厌厌食食、、体体重重下下降降、、消消化化不不良良和和便便秘秘还还头头痛痛、、失眠、不安、易怒、健忘等失眠、不安、易怒、健忘等后后来来：：从从脚脚开开始始，，出出现现灼灼痛痛或或异异样样感感觉觉，，逐逐渐渐向向小小腿腿发发展展，，原原来来感感觉觉过过敏敏处处渐渐趋趋迟迟钝钝，，甚甚则则痛痛觉觉，，温温觉觉及及振振动动感感觉觉依依次次消消失失肌肌肉肉酸酸痛痛，，以以腓腓肠肠肌肌为为著著，，上上下下楼楼梯梯困困难难。

继继而而足足、、趾趾下下垂垂，，肌肌肉肉挛挛缩缩，，卧床不起卧床不起临床生化检验：临床生化检验：①①测定尿中测定尿中硫胺素硫胺素排泄量：排泄量： ↓②②红细胞红细胞转酮醇酶转酮醇酶试验：转酮酶活性试验：转酮酶活性↓临床诊断：维生素临床诊断：维生素B1缺乏引起的缺乏引起的脚气病脚气病物质代谢及其调节优秀•B1↓→ TPP↓脚气病的发病机理TPP是三种重要酶的辅基： 丙酮酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶 转酮醇酶(磷酸戊糖途径)→ → 糖代谢障碍（氧化脱羧糖代谢障碍（氧化脱羧↓））→ → 丙酮酸、乳酸丙酮酸、乳酸↑ → → 神经组织、心肌能量神经组织、心肌能量↓→ →神经营养障碍，多发性神经炎神经营养障碍，多发性神经炎（周围神经系统）（周围神经系统）或或 心脏扩大，周围血管扩张，静息时心动过速，气促，心脏扩大，周围血管扩张，静息时心动过速，气促， 胸痛，水肿胸痛，水肿（心血管系统（心血管系统 ））物质代谢及其调节优秀我国60年代的三年自然灾害时期，由于粮食缺乏，患脚气病的人也很多而如今生活富裕了，丰衣足食，又见到象征贫困的脚脚气气病病卷卷土土重重来来，简直让人难以理解。

问题出在什么地方呢？ •首先是现代人吃的是精米白面首先是现代人吃的是精米白面•大大米米、、面面粉粉含含维维生生素素B1较较多多，，主主要要存存在在于于外外胚胚芽芽中中老老百百姓姓的的米米越越吃吃越越精精，，粮粮食食表表面面经经过过层层层层加加工工，，导导致致B族族维维生生素素剥剥落落，，人人体体获获得得维维生生素素B1的的主主要要渠渠道道也也因因此此消失了•第二是因为现代人饭吃得太少第二是因为现代人饭吃得太少• •第三是快餐食品惹的祸第三是快餐食品惹的祸 •麦麦当当劳劳、、汉汉堡堡包包、、肯肯德德基基炸炸鸡鸡、、比比萨萨馅馅饼饼等等很很少少有有维维生生素素B1再再加加上上这这些些食食品品含含糖糖量量特特别别高高，，人人体体内内过过多多地摄取糖分，则维生素地摄取糖分，则维生素B1的消耗量就得相对增加的消耗量就得相对增加 物质代谢及其调节优秀糖的有氧氧化与糖酵解的比较• 糖酵解关键酶糖酵解关键酶• 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体• 柠檬酸合酶柠檬酸合酶• 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶• α-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体关键酶关键酶有氧氧化有氧氧化机体产能的主要方式机体产能的主要方式生理意义生理意义迅速供能迅速供能• 6-磷酸果糖激磷酸果糖激-1• 丙酮酸激酶丙酮酸激酶• 己糖激酶己糖激酶36～～38ATP产能产能2 ATP糖原、葡萄糖糖原、葡萄糖→H2O+CO2底物产物底物产物糖原、葡萄糖糖原、葡萄糖→乳酸乳酸有氧有氧需氧条件需氧条件无氧或缺氧无氧或缺氧胞浆、线粒体胞浆、线粒体反应部位反应部位胞浆胞浆糖酵解糖酵解物质代谢及其调节优秀。