生物化学8糖代谢part2.ppt

四）、三羧酸循环（TCA） （Tricarboxylicacid cycle）,1 概念：三羧酸循环又叫柠檬酸循环或Krebs循环由草酰乙酸和乙酰CoA缩合生成柠檬酸开始，经一系列反应又生成草酰乙酸的循环过程柠檬酸合酶,+,*,,H2O,HSCoA,2. 三羧酸循环的反应过程,（1) 柠檬酸的形成 关键酶：柠檬酸合酶,,顺乌头酸酶,(2 )柠檬酸异构为异柠檬酸,Cis-Aconitate,,,,,异柠檬酸脱氢酶,,NAD+,NADH+H++CO2,*,(3) 第一次氧化脱羧(异柠檬酸→ α-酮戊二酸) 关键酶：异柠檬酸脱氢酶 受氢体： NAD+,,α-酮戊二酸脱氢酶系,,NADH+H+ +CO2,*,NAD+ +HSCoA,(4)第二次氧化脱羧(α-酮戊二酸→琥珀酰CoA) 关键酶：α-酮戊二酸脱氢酶复合体 受氢体： NAD+,,琥珀酰CoA合成酶,,GTP,GDP+Pi,(5) 底物水平磷酸化(琥珀酰CoA →琥珀酸),*,,,FAD,FADH2,琥珀酸脱氢酶,(6) 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 催化反应的酶：琥珀酸脱氢酶，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。

受氢体：FAD,,,H2O,延胡索酸酶,(7) 延胡索酸加水生成苹果酸,,,NAD+,NADH+H+,苹果酸脱氢酶,(8) 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 催化反应的酶：苹果酸脱氢酶 受氢体：NAD+,三羧酸循环的总反应式： CH3CO～SCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→ 2CO2+3NADH+3H++FADH2+HSCoA+GTP 生成的NADH和FADH2将通过电子传递链及氧化磷酸化生成H2O和产生ATP三羧酸循环的总反应式： CH3CO～SCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→ 2CO2+3NADH+3H++FADH2+HSCoA+GTP 生成的NADH和FADH2将通过电子传递链及氧化磷酸化生成H2O和产生ATPNADH+H+,NAD+,,NAD+,NADH+H+,GTP,GDP+Pi,FAD,,FADH2,NADH+H+,NAD+,,⑧,①,②,③,④,⑤,⑥,⑦,②,,,,,,,,,,,①柠檬酸合酶,②顺乌头酸梅,③异柠檬酸脱氢酶,④α-酮戊二酸脱氢酶复合体,⑤琥珀酰CoA合成酶,⑥琥珀酸脱氢酶,⑦延胡索酸酶,⑧苹果酸脱氢酶,助记顺口溜,草酰乙酰成柠檬， （异）柠又成-酮， 琥酰琥酸延胡索， 苹果落在草丛中。

丙酮酸脱羧及三羧酸循环中ATP的生成,反,应,辅,酶,ATP,异柠檬酸,→,α,-,酮戊二酸,2.5,α,-,酮戊二酸,→,琥珀酰,CoA,2.5,琥珀酰,CoA,→,琥珀酸,1,琥珀酸,→,延胡索酸,FAD,1.5,苹果酸,→,草酰乙酸,NAD,+,2.5,净生成,12.5ATP,,,,,NAD,+,NAD,+,TCA循环,,丙酮酸,→,乙酰,CoA,2.5,NAD,+,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,,反,应,辅,酶,ATP,第,一,阶,段,葡萄糖,→,6,-,磷酸葡萄糖,-,1,6,-,磷酸果糖,→,1,6,-,双磷酸果糖,-,1,2,×,3,-,磷酸甘油醛,→,2,×,1,3,-,二磷酸甘油酸,NAD,+,2,×,2.5,或,2,×,1.5*,2,×,1,,3,-,二磷酸甘油酸,→,2,×,3,-,磷酸甘油酸,2,×,1,2,×,磷酸烯醇式丙酮酸,→,2,×,丙酮酸,2,×,1,第二阶段,2,×,丙酮酸,→,2,×,乙酰,CoA,2,×,2.5,第,三,阶,段,2,×,异柠檬酸,→,2,×,α,-,酮戊二酸,2,×,2.5,2,×α,-,酮戊二酸,→,2,×,琥珀酰,CoA,2,×,2.5,2,×,琥珀酰,CoA,→,2,×,琥珀酸,2,×,1,2,×,琥珀酸,→,2,×,延胡索酸,FAD,2,×,1.5,2,×,苹果酸,→,2,×,草酰乙酸,NAD,+,2,×,2.5,净生成,32(,或,30)ATP,,,,,,NAD,+,NAD,+,NAD,+,3、三羧酸循环的意义 1）供能 2）三羧酸循环是体内营养物质彻底氧化分解的共同通路。

3）三羧酸循环是体内能量和物质代谢的枢纽4、三羧酸循环的调节 1）柠檬酸合成酶 最关键的限速酶活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA抑制；草酰乙酸和乙酰CoA激活 2）异柠檬酸脱氢酶 活性受ATP、NADH抑制；ADP、AMP激活 3）α-酮戊二酸脱氢酶系 调节机理与丙酮酸脱氢酶系相同另外，Ca2+也可激活总结： 影响糖有氧氧化酶活性的因素主要有三方面： 1） 代谢产物的反馈抑制作用： 乙酰辅酶A和琥珀酰CoA含量较多时，反馈抑制脱氢酶系活性 2） ATP和ADP影响： 3） NADH和NAD+的影响,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,α-酮戊二酸 脱氢酶复合体,柠檬酸,琥珀酰CoA,NADH,–,琥珀酰CoA,NADH ATP,NADH,三羧酸 循环的调节,三羧酸循环中的中间代谢物在三羧酸循环中是不会消耗的，可被反复利用但它们可以被用来合成其他分子，如：,5、草酰乙酸的回补反应,草酰乙酸可以由丙酮酸通过另外途径转变而来 1）由苹果酸酶和苹果酸脱氢酶催化（动物、植物、微生物）,2）由丙酮酸羧化酶催化（动物、酵母）——－－丙酮酸羧化支路,3）由磷酸丙酮酸羧化酶催化（植物、微生物）,酸,（五）乙醛酸循环(glyoxylate cycle) 存在：微生物和植物 关键酶：异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase)、苹果酸合酶(malate synthase)， 前者催化异柠檬酸裂解生成琥珀酸和乙醛酸； 后者催化乙醛酸与乙酰CoA合成苹果酸。

苹果酸合酶,,乙醛酸循环,,进入TCA,,,,,存在：植物、微生物,异柠檬酸,,2.苹果酸合酶,1.异柠檬酸裂解酶,乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系,2乙酰 CoA + NAD+ 琥珀酸+ 2CoASH + NADH + H+,,草酰乙酸,糖异生,,有些微生物具有乙酰CoA合成酶，能利用乙酸作为碳源，使乙酸生成乙酰CoA而进入乙醛酸循环乙酰辅酶A合成酶,+H2O+AMP+PPi,CH3CO ~ SCoA,乙醛酸循环的生物学意义,可看成TCA循环的一条支路（琥珀酸可进入TCA） 开辟了脂肪转变成糖的途径（油料种子萌发时） 对于某些植物、微生物，以乙酸、乙酸盐、乙酰COA等作为赖以生存的细胞原料六）磷酸戊糖途径 1、概念 磷酸戊糖途径（phosphopentose pathway）是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程也叫己糖磷酸支路（HMP途径）存在：动物、植物、微生物细胞中 动物体内约有30%的葡萄糖通过磷酸戊糖途径分解1、可在有氧条件下进行； 2、整个代谢途径在细胞液中进行； 3、代谢的主要目的不是获得能量，而是获得还原能力；,* 细胞定位：胞 液,第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,2 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。

6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,（1） 磷酸戊糖生成,关键酶,C,C,C,C,C,CH,2,O,,,,,,,,,,,,,,,,H,OH,OH,O,H,H,H,HO,H,H,,,,O,,,,,,,P,C,C,C,C,C=O,CH,2,O,,,,,,,,,,,,,,H,OH,OH,H,H,HO,H,,,,O,,,,,P,C,C,C,C,CO,O,—,CH,2,O,,,,,,,,,,,,,,H,OH,OH,,O,H,H,H,HO,H,,,P,CH,2,OH,C=O,C,C,CH,2,O,,,,,,,,,OH,,OH,H,H,,,P,（2）磷酸戊糖的相互转化,CH,2,OH,C=O,C,C,CH,2,O,,,,,,,,,OH,,OH,H,H,,,P,CHO,C,C,C,CH,2,O,,,,,,,,,OH,,OH,H,H,,,P,,OH,,H,CH,2,OH,C=O,C,C,CH,2,O,,,,,,,,,OH,,OH,H,H,,,P,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+。

反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物G-6-P,,,,5-磷酸核糖,,,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,,CO2,,通过一系列基团转移反应，将核糖转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖第二阶段： 基团转移反应,1）转酮反应,2）转醛反应 生成4-磷酸赤藓糖,3）转酮反应 生成6—磷酸果糖及3—磷酸甘油醛,5-磷酸核酮糖(C5) ×3,5-磷酸核糖 C5,,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,总反应式,3×6-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+,,2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H++3CO2,3、磷酸戊糖途径的生理意义,（2）为生物合成提供中间产物,（1）提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应,a. NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,b. NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关,c. NADPH可维持GSH的还原状态,（3）与光合作用联系密切,（4）提供能量,（七）、其它糖进入单糖分解的途径,半乳糖,半乳糖-1-P,UDP-半乳糖,UDP-葡萄糖,葡萄糖-1-磷酸,糖原或淀粉,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,果糖,蔗糖,果糖-6-磷酸,果糖-1、6-磷酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油,甘油,3-磷酸甘油醛,进入糖酵解,甘露糖,甘露糖-6-磷酸,,,,,,,,,,,,,ATP,ADP,Pi,,,,糖的生物合成,四、单糖的生物合成 五、双糖的生物合成 六、多糖的生物合成,,四、单糖的生物合成,葡萄糖生物合成的最基本途径： 光合作用(植物生理) 糖异生作用,,由非糖物质转化成糖的过程叫做糖异生作用。

由非糖物质合成葡萄糖对于哺乳动物绝对 必需，因脑、神经系统、红细胞、睾丸、肾上 腺髓质、胚胎组织等首选血液中的葡萄糖作为 他们唯一的或主要的燃料分子人脑每天需要 超过120g 的葡萄糖1、糖异生的前体 （1）凡是能生成丙酮酸的物质均可转变为葡萄糖； （2）凡是能转变成丙酮酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸的氨基酸（如丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等）均可转变成葡萄糖（生糖氨基酸）； （3）脂肪水解产生的甘油转变为磷酸二羟丙酮后转变为葡萄糖； 糖异生发生于所有动物、植物、真菌和微生物，过程相似2、进行部位 哺乳动物主要在肝脏中进行另外，肾脏中也可进行糖的异生（尤其是较长时间饥饿时肾脏糖异生作用很强，相当于同重量的肝脏的水平） 3、途径 各类非糖物质转变为糖的具体步骤基本上按糖酵解逆过程进行糖异生主要途径和关键反应,,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,,,葡萄糖,,,,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酯酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,,PEP羧激酶,,酵解的三步不可逆反应,A、糖异生途径关键反应之一,,B、糖异生途径关键反应之二,,C、糖异生途径关键反应之三,,4、糖酵解和葡萄糖异生的关系,A G-6-P磷酸酯酶 B F-1.6-P磷酸酯酶 C1 丙酮酸羧化酶 C2 PEP羧激酶,,5 、糖异生作用的调节,1、磷酸果糖激酶和1，6-二磷酸果糖酯酶的调节 1）能量ATP的调节 2）共价修饰调节—磷酸化—去磷酸化 2、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的调节 1、丙酮酸激酶受ATP抑制， 1，6-二磷酸果糖的正反馈激活 2、丙酮酸羧化酶受乙酰辅酶A。