生物化學(xué)生化課件糖代謝

1、生物化學(xué)（下）生物化學(xué)（下）零、代謝引論和生物能學(xué)概論零、代謝引論和生物能學(xué)概論一、糖代謝一、糖代謝 二、生物氧化二、生物氧化三、脂代謝三、脂代謝四、蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝四、蛋白質(zhì)降解和氨基酸代謝五、核酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)五、核酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)六、核酸的降解和核苷酸代謝六、核酸的降解和核苷酸代謝七、復(fù)制七、復(fù)制（DNA的合成和修復(fù)）的合成和修復(fù)）八、轉(zhuǎn)錄（八、轉(zhuǎn)錄（RNA的合成和加工）的合成和加工）九、翻譯九、翻譯（蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)）（蛋白質(zhì)的合成及轉(zhuǎn)運(yùn)）零、代謝引論和生物能學(xué)概論零、代謝引論和生物能學(xué)概論1 新陳代謝新陳代謝通論通論2 生物能學(xué)簡(jiǎn)介生物能學(xué)簡(jiǎn)介3 高能化合物高能化合物主要內(nèi)容主要

2、內(nèi)容介紹新陳代謝的概念，生物能學(xué)的基本介紹新陳代謝的概念，生物能學(xué)的基本內(nèi)容和高能化合物的概念及特點(diǎn)。內(nèi)容和高能化合物的概念及特點(diǎn)。1 1 新陳代謝通論新陳代謝通論1.1 1.1 新陳代謝新陳代謝的概念的概念1.2 1.2 能量代謝在新陳代謝中的能量代謝在新陳代謝中的重要地位重要地位1.3 1.3 新陳代謝的新陳代謝的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)1.1 1.1 新陳代謝的概念新陳代謝的概念新陳代謝（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物與周?chē)h(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換、能量交換和信息交換的過(guò)程特點(diǎn)：特異、有序、高度適應(yīng)和靈敏調(diào)節(jié)、逐步進(jìn)行新陳代謝的內(nèi)涵 大分子大分子 小分子小分子分解代謝分解代謝 釋放能量釋

3、放能量 需要能量需要能量合成代謝合成代謝 小分子小分子 大分子大分子物物質(zhì)質(zhì)代代謝謝能能量量代代謝謝新新陳陳代代謝謝catabolismanabolism1.2 1.2 能量代謝在新陳代謝中的重能量代謝在新陳代謝中的重要地位要地位太陽(yáng)能是所有生物最根本的能量來(lái)源。生物界能量傳遞及轉(zhuǎn)化總過(guò)程太太 陽(yáng)陽(yáng)電子傳遞電子傳遞合成合成分解分解電子傳遞電子傳遞光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用生生命命現(xiàn)現(xiàn)象象自自養(yǎng)養(yǎng)細(xì)細(xì)胞胞異異養(yǎng)養(yǎng)細(xì)細(xì)胞胞ATPADPCO2+H2O(CH2O)+O2ATPADP（光能）（光能）（電能）（電能）（化學(xué)能）（化學(xué)能）（化學(xué)能）（化學(xué)能）（電能）（電能）（化學(xué)能）（化學(xué)能）生物合成

4、、機(jī)械生物合成、機(jī)械功、主動(dòng)運(yùn)輸、功、主動(dòng)運(yùn)輸、生物發(fā)光、生物生物發(fā)光、生物發(fā)電、生物發(fā)熱發(fā)電、生物發(fā)熱1.3 1.3 新陳代謝的調(diào)節(jié)新陳代謝的調(diào)節(jié)三個(gè)不同水平：三個(gè)不同水平： 分子水平分子水平 細(xì)胞水平細(xì)胞水平 整體水平整體水平2 2 生物能學(xué)簡(jiǎn)介生物能學(xué)簡(jiǎn)介2.1 自由能自由能的概念的概念2.2 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)中自由能的變化和意義中自由能的變化和意義2.3 生物體能量產(chǎn)生的生物體能量產(chǎn)生的三個(gè)階段三個(gè)階段2.1 2.1 自由能（自由能（free energyfree energy）物理意義物理意義:-:-* *( (體系中能對(duì)環(huán)境作功的能量體系中能對(duì)環(huán)境作功的能量) )自由能的變化能預(yù)示

5、某一過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)行，即：自由能的變化能預(yù)示某一過(guò)程能否自發(fā)進(jìn)行，即： G0G0G0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 G=0G=0，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)2.2 2.2 化學(xué)反應(yīng)中自由能的變化和意義化學(xué)反應(yīng)中自由能的變化和意義2.2.1 化學(xué)反應(yīng)自由能變化與化學(xué)反應(yīng)自由能變化與平衡常數(shù)平衡常數(shù)的關(guān)系的關(guān)系2.2.2 偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)GG變化的變化的可加性可加性2.2.3 能量學(xué)用于生物化學(xué)反應(yīng)中的一些能量學(xué)用于生物化學(xué)反應(yīng)中的一些規(guī)定規(guī)定2.2.1 2.2.1 自由能的變化和平衡常數(shù)的關(guān)系自由能的變化和平衡常數(shù)的關(guān)系GG= - RTlnKeq= - RTlnKeqbad

6、CBADCKeq GG: : 標(biāo)準(zhǔn)條件（標(biāo)準(zhǔn)條件（T=298K,T=298K,大氣壓為大氣壓為1atm,1atm,反應(yīng)反應(yīng)物和生成物濃度為物和生成物濃度為1mol/L,pH=7.01mol/L,pH=7.0）下，化學(xué)反應(yīng)自由）下，化學(xué)反應(yīng)自由能的變化。能的變化。 2.2.2 2.2.2 偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)GG變化的可加性變化的可加性在偶聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)中，各反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化在偶聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)中，各反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化是可以相加的：例：是可以相加的：例： A = B+C GG= + 20.92 = + 20.92 KJ/molKJ/mol B = D GG= - 33.47 = - 33.4

7、7 KJ/molKJ/mol 則則 A = C + D GG= - 12.55 KJ/mol= - 12.55 KJ/mol該規(guī)則表明一個(gè)在熱力學(xué)上不利的反應(yīng)，可以與熱力學(xué)該規(guī)則表明一個(gè)在熱力學(xué)上不利的反應(yīng)，可以與熱力學(xué)有利的反應(yīng)偶聯(lián)進(jìn)行，即可以被熱力學(xué)有利的反應(yīng)所驅(qū)有利的反應(yīng)偶聯(lián)進(jìn)行，即可以被熱力學(xué)有利的反應(yīng)所驅(qū)動(dòng)而進(jìn)行。這在生物化學(xué)反應(yīng)中是很多的。動(dòng)而進(jìn)行。這在生物化學(xué)反應(yīng)中是很多的。2.2.3 2.2.3 能量學(xué)用于生化反應(yīng)中的一些規(guī)定能量學(xué)用于生化反應(yīng)中的一些規(guī)定1、在稀的水溶液系統(tǒng)中，如果有水作為反應(yīng)物或產(chǎn)、在稀的水溶液系統(tǒng)中，如果有水作為反應(yīng)物或產(chǎn)物時(shí)，水的濃度（近似的即活度）為物

8、時(shí)，水的濃度（近似的即活度）為1.0 。2、生物體標(biāo)準(zhǔn)狀況的、生物體標(biāo)準(zhǔn)狀況的pH規(guī)定為規(guī)定為7.0 。3、GG是是pH7.0時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的標(biāo)準(zhǔn)自由能。時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的標(biāo)準(zhǔn)自由能。4、根據(jù)國(guó)際單位制、根據(jù)國(guó)際單位制(SI單位單位)，熱和能量的單位用焦，熱和能量的單位用焦耳耳/摩爾摩爾(J/mol)或或kJ/mol 。1 cal = 4.184 J。脂肪脂肪葡萄糖、葡萄糖、其它單糖其它單糖三羧酸三羧酸循環(huán)循環(huán)電子傳遞電子傳遞（氧化）（氧化）蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油脂肪酸、甘油多糖多糖氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoAe-磷酸化磷酸化+Pi小分子化合物分小分子化合物分解成共同的中間解成共同的中間產(chǎn)物（如

9、產(chǎn)物（如丙酮酸丙酮酸、乙酰、乙酰CoA等）等） 共同中間物進(jìn)入共同中間物進(jìn)入三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán),氧化氧化脫下的氫由電子脫下的氫由電子傳遞鏈傳遞生成傳遞鏈傳遞生成H2O，釋放出大，釋放出大量能量，其中一量能量，其中一部分通過(guò)磷酸化部分通過(guò)磷酸化儲(chǔ)存在儲(chǔ)存在ATP中。中。大分子降解成大分子降解成基本結(jié)構(gòu)單位基本結(jié)構(gòu)單位 2.3 2.3 生物體能量產(chǎn)生的三個(gè)階段生物體能量產(chǎn)生的三個(gè)階段3 3 高能化合物高能化合物生化反應(yīng)中，在水解時(shí)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)中生化反應(yīng)中，在水解時(shí)或基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)中可釋放出大量自由能（可釋放出大量自由能（21 kJ/mol21 kJ/mol）的化）的化合物稱(chēng)為高能化合物。相應(yīng)的共

10、價(jià)鍵稱(chēng)為合物稱(chēng)為高能化合物。相應(yīng)的共價(jià)鍵稱(chēng)為“高能鍵高能鍵”，用，用“”表示。表示。高能化合物類(lèi)型ATP的特點(diǎn)在在pH=7pH=7環(huán)境中，環(huán)境中，ATPATP分子中的三個(gè)磷酸基團(tuán)完全分子中的三個(gè)磷酸基團(tuán)完全解離成帶解離成帶4 4個(gè)負(fù)電荷的離子形式（個(gè)負(fù)電荷的離子形式（ATPATP4-4-），具有），具有較大勢(shì)能，加之水解產(chǎn)物穩(wěn)定，因而水解自由能較大勢(shì)能，加之水解產(chǎn)物穩(wěn)定，因而水解自由能很大（很大（GG=-30.5=-30.5千焦千焦/ /摩爾）。摩爾）。ATPATP4- 4- + H+ H2 2O O ADPADP3- 3- + Pi+ Pi2- 2- + H+ H+ + G G -30.5k

11、J-30.5kJ MOLMOL-1-1腺嘌呤腺嘌呤核糖核糖 O P O P O P O-OOOO-O-O- + + +Mg2+ATP在能量轉(zhuǎn)運(yùn)中地位和作用 ATP ATP是細(xì)胞內(nèi)的是細(xì)胞內(nèi)的“能量通貨能量通貨” ATPATP是細(xì)胞內(nèi)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的中間載體是細(xì)胞內(nèi)磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的中間載體PPPPATPP02108641214磷磷酸酸基基團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移能能磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸磷酸肌酸磷酸肌酸（磷酸基團(tuán)儲(chǔ)備物）（磷酸基團(tuán)儲(chǔ)備物）6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖3-磷酸甘油磷酸甘油一、糖代謝一、糖代謝1 糖酵解途徑糖酵解途徑2 TCA循環(huán)循環(huán)3 戊糖磷酸途徑和糖的其他代

12、謝途徑戊糖磷酸途徑和糖的其他代謝途徑4 糖原的分解和生物合成糖原的分解和生物合成重點(diǎn)要求重點(diǎn)要求糖無(wú)氧分解與有氧氧化的關(guān)鍵酶、基本糖無(wú)氧分解與有氧氧化的關(guān)鍵酶、基本途徑、生理意義、調(diào)節(jié)方式途徑、生理意義、調(diào)節(jié)方式糖異生的關(guān)鍵酶、基本途徑、調(diào)節(jié)方式、糖異生的關(guān)鍵酶、基本途徑、調(diào)節(jié)方式、生理意義生理意義磷酸戊糖途徑的主要產(chǎn)物及其生理意義磷酸戊糖途徑的主要產(chǎn)物及其生理意義糖原分解與合成的基本過(guò)程及其調(diào)節(jié)糖原分解與合成的基本過(guò)程及其調(diào)節(jié)1 1 糖酵解途徑糖酵解途徑1.1 糖酵解途徑概述及生理意義糖酵解途徑概述及生理意義1.2 糖酵解的研究歷史糖酵解的研究歷史1.3 糖酵解的反應(yīng)機(jī)制糖酵解的反應(yīng)機(jī)制1.

13、4 EMP途徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義途徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義1.5 丙酮酸的去路丙酮酸的去路1.6 糖酵解的調(diào)控糖酵解的調(diào)控1.7 其它六碳糖進(jìn)入糖酵解的途徑其它六碳糖進(jìn)入糖酵解的途徑1.1 1.1 糖酵解途徑概述及生理意義糖酵解途徑概述及生理意義糖酵解途徑（糖酵解途徑（glycolytic pathway）是將葡）是將葡萄糖降解為萄糖降解為丙酮酸丙酮酸并伴隨著并伴隨著ATP生成的一生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑，簡(jiǎn)稱(chēng)降解的途徑，簡(jiǎn)稱(chēng)EMP途徑。途徑。發(fā)酵（發(fā)酵（fermentation）是由酵母菌將葡萄）是由酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為糖轉(zhuǎn)化

14、為酒精酒精的過(guò)程。的過(guò)程。糖酵解（糖酵解（glycolysis）是動(dòng)物肌肉利用葡萄）是動(dòng)物肌肉利用葡萄糖最后轉(zhuǎn)化為糖最后轉(zhuǎn)化為乳酸乳酸的過(guò)程。的過(guò)程。發(fā)酵和酵解基本途徑一致發(fā)酵和酵解基本途徑一致葡萄糖骨架變化：葡萄糖骨架變化：發(fā)酵發(fā)酵C-C-C-C-C-C C-C-C+C-C-C 2CH3-CH2OH+2CO2葡萄糖（六碳糖）葡萄糖（六碳糖） 三碳糖三碳糖 乙醇乙醇C6H12O6+Pi+2ADP 2CH3CH2OH+2ATP+2H2O+2CO2酵解酵解C-C-C-C-C-C C-C-C+C-C-C 2CH3CH(OH)COO葡萄糖（六碳糖）葡萄糖（六碳糖） 三碳糖三碳糖 乳酸乳酸 C6H12O

15、6+Pi+2ADP 2CH3CH(OH)COO+2ATP+2H2O+2H+糖酵解的生理意義糖酵解的生理意義1. 缺氧情況下，如機(jī)體缺氧、劇烈運(yùn)動(dòng)肌肉缺氧情況下，如機(jī)體缺氧、劇烈運(yùn)動(dòng)肌肉局部缺血等，能量獲得的主要途徑。局部缺血等，能量獲得的主要途徑。2. 是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑。能途徑。 無(wú)線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞無(wú)線粒體的細(xì)胞，如：紅細(xì)胞 代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)代謝活躍的細(xì)胞，如：白細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、胞、神神經(jīng)組織經(jīng)組織和骨骼和骨骼1.2 1.2 糖酵解的研究歷史糖酵解的研究歷史4000年前，釀酒年前，釀酒18541864年，發(fā)

16、酵由活的微生物引起年，發(fā)酵由活的微生物引起1897年，沒(méi)有活細(xì)胞的參與也能發(fā)酵年，沒(méi)有活細(xì)胞的參與也能發(fā)酵1905年，分離到發(fā)酵的中間產(chǎn)物年，分離到發(fā)酵的中間產(chǎn)物Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway1.3 1.3 糖酵解的反應(yīng)機(jī)制糖酵解的反應(yīng)機(jī)制兩個(gè)階段兩個(gè)階段十步反應(yīng)十步反應(yīng)糖酵解和酒精發(fā)酵的過(guò)糖酵解和酒精發(fā)酵的過(guò)程程 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）葡萄糖葡萄糖-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1, 6-二磷酸二磷酸甘油甘油醛醛-3-磷酸磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮磷酸2 1, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸

17、磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸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第一階段第一階段A葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化第一階段第一階段B磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解第二階段第二階段丙酮酸和丙酮酸和ATP的生成的生成EMP的化學(xué)歷程的化學(xué)歷程第一階段：第一階段：葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸和和 二羥丙酮磷酸二羥丙酮磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸第一階段第一階段A 葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化ATP ADPATPADP葡萄糖葡萄糖激酶激酶磷酸果磷酸果糖激酶糖激酶異異構(gòu)構(gòu)酶酶P P1 1

18、、葡萄糖生成葡萄糖、葡萄糖生成葡萄糖-6-6-磷酸磷酸HO-CHHO-CH2 2O OO OOHOH H HHOHOOHOHH HH HOHOHP P -O-CH-O-CH2 2O OO OOHOHH HHOHOOHOHH H H HOHOHATP ADPATP ADPMgMg2+2+H HG016.7 kJ/mol自由能變化較大反應(yīng)不可逆自由能變化較大反應(yīng)不可逆A T PA T P( (三磷酸腺苷三磷酸腺苷) )OHN+CHCHOCHCHCH2OOHPOO-OO-OOPCCCNCHNHCHNNH2POO-O-Mg2+H H O-CHO-CH2 2O OO OOHOH H HHOHOOHOHH

19、 HH HOHOHH H:葡萄糖葡萄糖ATPATP與與MgMg2+2+的相互作用：的相互作用：葡萄糖的磷酸化激活：葡萄糖的磷酸化激活： 通過(guò)己糖激酶（或葡萄糖激酶）活化通過(guò)己糖激酶（或葡萄糖激酶）活化 第一個(gè)第一個(gè)ATP消耗消耗 活化葡萄糖以進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)活化葡萄糖以進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)Note： 己糖激酶是變構(gòu)酶，葡萄糖己糖激酶是變構(gòu)酶，葡萄糖-6-磷酸和磷酸和 ADP是它的變構(gòu)抑制劑是它的變構(gòu)抑制劑 己糖激酶專(zhuān)一性不強(qiáng)，可活化六碳糖己糖激酶專(zhuān)一性不強(qiáng)，可活化六碳糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-6-磷酸的意義磷酸的意義1.葡萄糖磷酸化后容易參與反應(yīng)葡萄糖磷酸化后容易參與反應(yīng)2.磷酸

20、化后的葡萄糖帶負(fù)電荷，不能透過(guò)磷酸化后的葡萄糖帶負(fù)電荷，不能透過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜，因此是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制細(xì)胞質(zhì)膜，因此是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制己糖激酶與葡萄己糖激酶與葡萄糖結(jié)合的誘導(dǎo)契糖結(jié)合的誘導(dǎo)契合作用：合作用：P P -O-CH -O-CH2 2O OO OOHOH H HHOHOOHOHH H H HOHOHP P -O-CH -O-CH2 2 OHOHOHOHH HH HOHOH CHCH2 2OHOHOHOHO OG01.7 kJ/mol 自由能變化較小反應(yīng)可逆自由能變化較小反應(yīng)可逆開(kāi)鏈形式進(jìn)行異構(gòu)化開(kāi)鏈形式進(jìn)行異構(gòu)化fructose-6-phosphate(F-6-P）OHCH2CCCCCH

21、2OOOHHHOHHOHPOOHOH 磷酸已糖異構(gòu)酶磷酸已糖異構(gòu)酶glucose-6phosphate(G-6-P）HCCCCCCH2OOHOHOHHHOHHOHPOOHOH底物專(zhuān)一性和立體專(zhuān)一性底物專(zhuān)一性和立體專(zhuān)一性 CHCH2 2-OH-OH C=O C=OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CHCH2 2O- O- P P CHCH2 2-O- -O- P P C=O C=OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- O- P PATP ADPATP ADP MgMg2+2+3 3、

22、果糖、果糖-6-6-磷酸生成果糖磷酸生成果糖-1,6-1,6-二磷酸二磷酸 糖酵解過(guò)程的第二個(gè)調(diào)節(jié)酶糖酵解過(guò)程的第二個(gè)調(diào)節(jié)酶也是酵解中的限速酶也是酵解中的限速酶G014.2 kJ/mol自由能變化較大反應(yīng)不可逆自由能變化較大反應(yīng)不可逆限速酶限速酶 / / 關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶特特點(diǎn)點(diǎn)1.1.催化非可逆反應(yīng)催化非可逆反應(yīng)2.2.催化效率低催化效率低3.3.受激素或代謝物的調(diào)節(jié)受激素或代謝物的調(diào)節(jié)4.4.常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶5.5.活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度和方向活性的改變可影響整個(gè)反應(yīng)體系的速度和方向磷酸果糖激酶（同工酶）磷酸果糖激酶（同工酶）是糖酵解

23、三個(gè)調(diào)節(jié)酶中催是糖酵解三個(gè)調(diào)節(jié)酶中催化效率最低的酶化效率最低的酶, ,因此是糖酵解作用因此是糖酵解作用限速酶限速酶。果糖果糖-6-磷酸的磷酸化：磷酸的磷酸化： 通過(guò)磷酸果糖激酶通過(guò)磷酸果糖激酶1激活激活 第第2個(gè)個(gè)ATP消耗消耗 不不可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)Note： 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶PFK是變構(gòu)酶，該步反應(yīng)是變構(gòu)酶，該步反應(yīng) 是糖酵解關(guān)鍵步驟是糖酵解關(guān)鍵步驟 ATP抑制，抑制，AMP、ADP或或Pi解除抑制；解除抑制； 檸檬酸也是一種變構(gòu)抑制劑檸檬酸也是一種變構(gòu)抑制劑 果糖果糖-2,6-二磷酸是變構(gòu)激活劑二磷酸是變構(gòu)激活劑 低能量狀態(tài)（低能量狀態(tài)（ATP濃度?。┘せ顫舛刃。┘せ頟FK； 反之

24、抑制反之抑制PFK第一階段第一階段B B 磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解醛縮酶醛縮酶異構(gòu)酶異構(gòu)酶醛縮酶醛縮酶 CHCH2 2-O- P-O- P C O C O CH CH2 2OHOH O=C-HC-H H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- PO- P CHCH2 2O- PO- P C=O C=OHO-C-HHO-C-H H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH CH2 2O- PO- PG023.97 kJ/mol二羥丙酮磷酸二羥丙酮磷酸(dihydroxyacetone phosphate)(dihydroxyacetone phosphate)OHCH2

25、COCH2OPOOHOHOHHOCCHCH2OPOOHOH3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖異構(gòu)酶磷酸丙糖異構(gòu)酶G07.5 kJ/mol 自由能變化較低反應(yīng)可逆自由能變化較低反應(yīng)可逆糖酵解第一階段糖酵解第一階段第二階段：第二階段：甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸（轉(zhuǎn)移高能磷酸基轉(zhuǎn)移高能磷酸基生成生成ATP） 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸和一個(gè)丙酮酸和一個(gè)ATP第二階段：第二階段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATPATP的生成的生成

26、NAD+ NADH+H+ PiADP ATPH2OMg或或MnATP ADP 丙酮酸丙酮酸PEP丙酮酸丙酮酸激酶激酶脫氫酶脫氫酶激酶激酶變位變位酶酶烯醇化酶烯醇化酶磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸(glyceraldehyde 3-phosphate)OHHOCCHCH2OPOOHOHOHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸1,3-biphosphoglycerate (1,3-BPG) PNADH3PO4NADH+H+6 6、甘油醛甘油醛-3-3-磷磷酸氧化為酸氧化為 1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸甘油醛甘油醛-3-

27、磷酸氧化為磷酸氧化為1,3-二磷酸甘油酸：二磷酸甘油酸：通過(guò)通過(guò)2-磷酸甘油醛脫氫酶催化磷酸甘油醛脫氫酶催化是糖酵解是糖酵解2步能量?jī)?chǔ)存的第步能量?jī)?chǔ)存的第1步步可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)3）3-P-甘油醛脫氫酶甘油醛脫氫酶 (phosphoglyceral dehyde dHE) 活性中心在酶的活性中心在酶的Cys-SH上，上，氧化型氧化型NADNAD+ +與酶緊密結(jié)合，受氫還原與酶緊密結(jié)合，受氫還原后與酶脫離，磷酸攻擊硫酯鍵生成后與酶脫離，磷酸攻擊硫酯鍵生成1,3-1,3-二磷酸甘油酸。二磷酸甘油酸。只有只有NADNAD+ +不斷取不斷取代代NADHNADH才能保持酶的催化活力才能保持酶的催化活力，否

28、則，否則酵解就要停止。酵解就要停止。ICHICH2 2COOHCOOH與與-SH-SH反應(yīng)，反應(yīng)，可強(qiáng)烈抑制酶的活性?？蓮?qiáng)烈抑制酶的活性。磷酸甘油醛脫氫酶作用機(jī)理：磷酸甘油醛脫氫酶作用機(jī)理：碘乙酸與脫氫酶活性位點(diǎn)的碘乙酸與脫氫酶活性位點(diǎn)的-SH-SH共價(jià)結(jié)合，共價(jià)結(jié)合，使酶失活使酶失活。磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶HOHOOCCHCH2OPOOHOH 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)這是糖酵解這是糖酵解中第一次中第一次底物水平底物水平磷酸化反應(yīng)磷酸化反應(yīng)ADPATPOHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(1,3-biph

29、osphoglycerate)(1,3-BPG) PMg 27 7、1,3-1,3-二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸生成生成3-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸的磷?；D(zhuǎn)移給二磷酸甘油酸的磷酰基轉(zhuǎn)移給ADP生生成成ATP：通過(guò)磷酸甘油酸激酶催化：通過(guò)磷酸甘油酸激酶催化底物水平磷酸化底物水平磷酸化=底物分子內(nèi)部能量重新分布，將高能鍵底物分子內(nèi)部能量重新分布，將高能鍵轉(zhuǎn)移至轉(zhuǎn)移至ADP或或GDP生成生成ATP或或GTP的過(guò)的過(guò)程程=ATP生成的生成的2種方式之一，另一種為線種方式之一，另一種為線粒體內(nèi)的氧化磷酸化粒體內(nèi)的氧化磷酸化3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerat

30、e)HOHOOCCHCH2OPOOHOH磷酸甘油酸變位酶磷酸甘油酸變位酶 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)OHHO-OOCCHCH2O-POOHOH8 8、3-3-磷磷酸甘油酸酸甘油酸轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)闉?-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸9 9、2-2-磷磷酸甘油酸酸甘油酸轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)闉?磷磷酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸 COOCOO- -HO-C- HO-C- P P CH CH3 32-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOCOO- -C-OC-O P P +H +H2 2O OCHCH2 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 H H2 2O O通過(guò)烯醇化酶催化通過(guò)烯醇化酶催化氟

31、化物能與氟化物能與MgMg2+2+絡(luò)合而抑制此酶活性絡(luò)合而抑制此酶活性1010、磷、磷酸酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸釣楸岜峒っ副峒っ窹KPK磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)糖酵解過(guò)程的第三個(gè)調(diào)節(jié)酶，糖酵解過(guò)程的第三個(gè)調(diào)節(jié)酶，也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng)也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng)Mg2+或或Mn2+ADPATP丙酮酸丙酮酸(pyruvate)COOCOO- -C-OC-O P P CHCH2 2COOCOO- -C=OC=OCHCH3 3丙酮酸激酶是關(guān)鍵酶，反應(yīng)不可逆丙酮酸激酶是關(guān)鍵酶，反應(yīng)不可逆糖酵解第二階段糖酵解第二階段糖

32、糖酵酵解解途途徑徑1.4 EMP1.4 EMP途徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義途徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義 總反應(yīng)式總反應(yīng)式:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H+ +2ATP+2H2O 能量計(jì)算：能量計(jì)算：氧化一分子葡萄糖凈生成氧化一分子葡萄糖凈生成: 2ATP + 2NADH 生物學(xué)意義：生物學(xué)意義：1. 葡萄糖在生物體內(nèi)進(jìn)行有氧或無(wú)氧分解的共同途徑，葡萄糖在生物體內(nèi)進(jìn)行有氧或無(wú)氧分解的共同途徑，通過(guò)糖酵解，生物體獲得生命活動(dòng)所需要的能量通過(guò)糖酵解，生物體獲得生命活動(dòng)所需要的能量2. 形成多種重要的中間產(chǎn)物，為氨基酸、脂類(lèi)合成提形成多種重要的中間產(chǎn)物，為氨基酸、脂

33、類(lèi)合成提供碳骨架供碳骨架3. 為糖異生提供基本途徑為糖異生提供基本途徑1.5 1.5 丙酮酸的去路丙酮酸的去路必須從產(chǎn)物必須從產(chǎn)物NADH中再生成中再生成NAD+才能使才能使推進(jìn)劑繼續(xù)進(jìn)行下去推進(jìn)劑繼續(xù)進(jìn)行下去在有氧情況下，在有氧情況下，NADH通過(guò)將電子和氫通過(guò)將電子和氫傳遞給傳遞給O2而氧化再生，丙酮酸徹底氧化而氧化再生，丙酮酸徹底氧化為為CO2和和H2O排出排出在無(wú)氧條件下，在無(wú)氧條件下，NADH通過(guò)還原丙酮酸通過(guò)還原丙酮酸而再生而再生丙酮酸丙酮酸還原形成乳酸還原形成乳酸乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶（LDH）丙酮酸丙酮酸還原形成乙醇還原形成乙醇丙酮酸脫羧酶丙酮酸脫羧酶乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶（ADH

34、）1.6 1.6 糖酵解的調(diào)控糖酵解的調(diào)控調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)方式 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié) 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 己糖激酶己糖激酶 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖酶的別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑效應(yīng)劑別別構(gòu)構(gòu)中中心心活性活性中心中心別構(gòu)酶的反饋調(diào)控機(jī)理別構(gòu)酶的反饋調(diào)控機(jī)理A （產(chǎn)物或中間產(chǎn)物）（產(chǎn)物或中間產(chǎn)物）EDCB關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶 酶的共價(jià)修飾酶的共價(jià)修飾某些酶可以通過(guò)其它酶對(duì)其多肽鏈上某些基團(tuán)進(jìn)行可逆的共某些酶可以通過(guò)其它酶對(duì)其多肽鏈上某些基團(tuán)進(jìn)行可逆的共價(jià)修飾，使其處于活性與非活性的互變狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)酶活價(jià)修飾，使其處于活性與非活性的互變狀態(tài)

35、，從而調(diào)節(jié)酶活性。這類(lèi)酶稱(chēng)為性。這類(lèi)酶稱(chēng)為共價(jià)修飾酶。共價(jià)修飾酶。目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種酶被翻譯后目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種酶被翻譯后都要進(jìn)行共價(jià)修飾，其中一部分處于分支代謝途徑，成為對(duì)都要進(jìn)行共價(jià)修飾，其中一部分處于分支代謝途徑，成為對(duì)代謝流量起調(diào)節(jié)作用的代謝流量起調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵酶或限速酶關(guān)鍵酶或限速酶。由于這種調(diào)節(jié)的生理意義廣泛，反應(yīng)靈敏，節(jié)約能量，機(jī)制由于這種調(diào)節(jié)的生理意義廣泛，反應(yīng)靈敏，節(jié)約能量，機(jī)制多樣，在體內(nèi)顯得十分靈活，加之它們常受激素甚至神經(jīng)的多樣，在體內(nèi)顯得十分靈活，加之它們常受激素甚至神經(jīng)的指令，導(dǎo)致級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，所以日益引人注目指令，導(dǎo)致級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，所以日益引人注目。 AP1GEDCB

36、HEa-bEc-dEc-g關(guān)鍵酶（限速酶）關(guān)鍵酶（限速酶）P2糖酵解的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物糖酵解的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-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-磷酸磷酸甘油甘油醛醛磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮2 1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸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磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶己己糖激酶糖激酶AMPAMPG-6-PG-6-PATPATP + +- -F-2,6-BPF-2,6-BPAMP

37、AMP+ +- -檸檬酸檸檬酸NADHNADHATPATP ATPATPAlaAlaF-1,6-BPF-1,6-BP- -+ +限速酶限速酶別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑：ATP(高濃度高濃度); 檸檬酸檸檬酸別構(gòu)激活劑：別構(gòu)激活劑： F-2,6-2P; AMP; ADP; F-1,6-2P磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（PFKPFK）的調(diào)控）的調(diào)控磷酸果糖激酶（磷酸果糖激酶（PFKPFK）的調(diào)控）的調(diào)控l高濃度的高濃度的ATPATP是該酶的變構(gòu)抑制劑，是該酶的變構(gòu)抑制劑，lATPATP的抑制作用可被的抑制作用可被AMPAMP解除。解除。l此酶有二個(gè)結(jié)合此酶有二個(gè)結(jié)合ATP的部位：的部位：

38、 活性中心底物結(jié)合部位活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時(shí)）（低濃度時(shí)） 別構(gòu)調(diào)節(jié)部位別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時(shí)）（高濃度時(shí)）反應(yīng)速度低濃度ATP高濃度ATP果糖-6-磷酸濃度O l檸檬酸、脂肪酸檸檬酸、脂肪酸也可抑制該酶活性。因?yàn)榧?xì)也可抑制該酶活性。因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)檸檬酸含量高，意味著有豐富的碳骨架胞內(nèi)檸檬酸含量高，意味著有豐富的碳骨架存在（有豐富的生物合成前體），葡萄糖無(wú)存在（有豐富的生物合成前體），葡萄糖無(wú)須為提供碳骨架而降解。檸檬酸通過(guò)增加須為提供碳骨架而降解。檸檬酸通過(guò)增加ATPATP對(duì)該酶的抑制作用而起抑制作用。對(duì)該酶的抑制作用而起抑制作用。l當(dāng)當(dāng)pHpH下降時(shí)，下降時(shí)，H H+ +對(duì)該酶有抑制作

39、用。（防止對(duì)該酶有抑制作用。（防止缺氧時(shí)有過(guò)量的乳酸形成。）缺氧時(shí)有過(guò)量的乳酸形成。）果糖果糖-2,6-2,6-二磷酸二磷酸是磷酸果糖激酶的激動(dòng)劑，是磷酸果糖激酶的激動(dòng)劑，增加該酶與其底物的親和力。（增加該酶與其底物的親和力。（19801980）果糖果糖-2,6-2,6-二磷酸對(duì)酵解的調(diào)節(jié)作用二磷酸對(duì)酵解的調(diào)節(jié)作用10080604020果糖-6-磷酸 mol/L ATP mol/L 0 未加F-2, 6-BP加1 mol/L F-2, 6-BP加0.1 mol/L 10080604020加0.1 mol/L F-2,6-BP加1 mol/L F-2,6-BP0酶的相對(duì)速度己糖激酶（己糖激酶（H

40、KHK）的調(diào)控）的調(diào)控別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑：葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸 不受不受葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸的抑的抑制制長(zhǎng)鏈脂肪酰長(zhǎng)鏈脂肪酰CoA 丙酮酸激酶丙酮酸激酶（PKPK）的調(diào)控的調(diào)控1. 別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)抑制劑：別構(gòu)抑制劑：ATP, 丙氨酸丙氨酸別構(gòu)激活劑：別構(gòu)激活劑：果糖果糖-1, 6-二磷酸二磷酸2. 共價(jià)修飾調(diào)節(jié)共價(jià)修飾調(diào)節(jié)酶的磷酸化和去磷酸化酶的磷酸化和去磷酸化 磷酸化的丙酮酸激酶磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）（低活性）去磷酸化的丙酮酸激酶去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）（高活性）H2OPiATPADP果糖-1，6-二磷酸ATP丙氨酸丙氨酸+低血糖低血糖Pi+丙酮酸激酶催化活

41、性控制關(guān)系圖丙酮酸激酶催化活性控制關(guān)系圖1.7 1.7 其它六碳糖的進(jìn)入糖酵解的途徑其它六碳糖的進(jìn)入糖酵解的途徑果糖果糖半乳糖半乳糖甘露糖甘露糖 果糖進(jìn)入糖酵解概況：果糖進(jìn)入糖酵解概況：來(lái)來(lái) 源：水果和甘蔗源：水果和甘蔗代謝部位：肝臟、肌肉和脂肪組織代謝部位：肝臟、肌肉和脂肪組織代謝概況：轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物代謝概況：轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物 （1 1）氧化供能）氧化供能 （2 2）糖原合成的原料）糖原合成的原料果糖蔗糖HHHOHOHCH2CH2OHOHOHCOCCCOOHHHHOHOOHOHOHHHCCHHOHOCHHOHOHHHOHHHA. 肌肉肌肉中，通過(guò)己糖激酶轉(zhuǎn)變?yōu)橹?，通過(guò)己糖激酶轉(zhuǎn)

42、變?yōu)镕-6-P進(jìn)入進(jìn)入EMP。B. 肝臟肝臟中，己糖激酶對(duì)中，己糖激酶對(duì)Glc的親和力大于對(duì)的親和力大于對(duì)Fru的的12倍，肝中幾乎不發(fā)生這種反應(yīng)。而倍，肝中幾乎不發(fā)生這種反應(yīng)。而是由果糖激酶催化是由果糖激酶催化Fru生成生成F-1-P，再由，再由F-1-P 醛縮酶催化裂解為醛縮酶催化裂解為DHAP和甘油醛，甘油和甘油醛，甘油醛激酶催化甘油醛生成醛激酶催化甘油醛生成3-P-G(消耗消耗1ATP)進(jìn)進(jìn)入入EMP。臟臟肝肝肌肉肌肉中，己糖激酶催化中，己糖激酶催化Fru+ATPF-6-P，直接進(jìn)入，直接進(jìn)入酵解。酵解。甘油醛甘油醛二羥丙酮磷酸二羥丙酮磷酸甘油醛甘油醛-3-磷磷酸酸半乳糖代謝概況：半乳

43、糖代謝概況：來(lái)來(lái) 源：源： 乳糖水解乳糖水解代謝部位：代謝部位： 肝臟肝臟代謝概況代謝概況: : 轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成糖酵解的中間產(chǎn)物 （1 1）氧化供能）氧化供能 （2 2）糖原合成的原料）糖原合成的原料半乳糖半乳糖OHHHOHHHOHOHOHCH2OHOOHHHOHHHOHOHCH2OHOHHHHHOHOHOHCH2OH乳糖乳糖D-Galactose由半乳糖激酶催化生成由半乳糖激酶催化生成Gal-1-P，再由尿苷，再由尿苷酰轉(zhuǎn)移酶催化與酰轉(zhuǎn)移酶催化與UDPG反應(yīng)生成反應(yīng)生成G-1-P和和UDPGal(由由差向異構(gòu)酶差向異構(gòu)酶催化變?yōu)榇呋優(yōu)閁DPG，完成再生完成再生)，而，而G-1

44、-P經(jīng)變位酶催化變成經(jīng)變位酶催化變成G-6-P進(jìn)入進(jìn)入EMP。GalATP，Mg2+半乳糖激酶半乳糖激酶Gal-1-P尿苷酰轉(zhuǎn)移酶尿苷酰轉(zhuǎn)移酶缺乏時(shí)，半乳糖血癥缺乏時(shí)，半乳糖血癥缺乏時(shí)，半缺乏時(shí)，半乳糖血癥乳糖血癥半乳糖代謝與臨床半乳糖代謝與臨床半乳糖血癥：半乳糖血癥： 先天性缺乏半乳糖激酶或半乳糖先天性缺乏半乳糖激酶或半乳糖-1-1-磷磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶患者，體內(nèi)半乳糖堆積而酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶患者，體內(nèi)半乳糖堆積而發(fā)生半乳糖血癥。發(fā)生半乳糖血癥。 肝功能衰竭和精神障礙。因半乳糖在肝功能衰竭和精神障礙。因半乳糖在晶體內(nèi)可被還原成半乳糖醇而堆積，導(dǎo)晶體內(nèi)可被還原成半乳糖醇而堆積，導(dǎo)致白內(nèi)障。致白內(nèi)障。

45、癥狀：癥狀：D-Mannose由己糖激酶催化生成由己糖激酶催化生成M-6-P，再經(jīng)，再經(jīng)異構(gòu)酶異構(gòu)酶催化轉(zhuǎn)變?yōu)榇呋D(zhuǎn)變?yōu)镕-6-P進(jìn)入進(jìn)入EMP。磷酸甘露糖磷酸甘露糖異構(gòu)酶異構(gòu)酶甘露糖甘露糖ATPATPADPADP甘露糖甘露糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖激酶己糖激酶糖酵解糖酵解2 TCA2 TCA循環(huán)循環(huán)2.1 準(zhǔn)備階段準(zhǔn)備階段乙酰乙酰CoA的形成的形成2.2 TCA循環(huán)反應(yīng)機(jī)制循環(huán)反應(yīng)機(jī)制2.3 TCA循環(huán)及循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的化學(xué)計(jì)葡萄糖有氧氧化的化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量量和能量計(jì)量2.4 TCA循環(huán)的意義循環(huán)的意義2.5 TCA循環(huán)的調(diào)控循環(huán)的調(diào)控2.6 草酰乙酸的回補(bǔ)反應(yīng)草酰乙

46、酸的回補(bǔ)反應(yīng)2.7 TCA中間產(chǎn)物的消耗與補(bǔ)充中間產(chǎn)物的消耗與補(bǔ)充2.8 植物的乙醛酸循環(huán)植物的乙醛酸循環(huán)2.1 2.1 準(zhǔn)備階段準(zhǔn)備階段乙酰乙酰CoACoA的形成的形成丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧形成丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧形成乙酰乙酰CoACoA和和CO2CO2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體丙酮酸脫氫酶復(fù)合體=3個(gè)酶?jìng)€(gè)酶+5個(gè)輔助因子個(gè)輔助因子E1：丙酮酸脫氫酶，：丙酮酸脫氫酶，焦磷酸硫胺素（焦磷酸硫胺素（TPP）E2：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；?，：二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙?；福蛐了?，硫辛酸，CoA-SHE3：二氫硫辛酸脫氫酶，：二氫硫辛酸脫氫酶，NAD+，F(xiàn)AD酶酶1 1上上TPPTPP的功能的功能硫辛酸硫辛酸

47、功能為傳送乙?；ɑ蚬δ転閭魉鸵阴；ɑ蚱渌；驓洌┢渌；?，或氫）結(jié)合于蛋白質(zhì)上的硫辛結(jié)合于蛋白質(zhì)上的硫辛酸象酸象“擺動(dòng)臂擺動(dòng)臂”一樣，可一樣，可以將電子和?；鶑膹?fù)合體以將電子和酰基從復(fù)合體中的一個(gè)酶?jìng)魉偷搅硪粋€(gè)中的一個(gè)酶?jìng)魉偷搅硪粋€(gè)酶酶亞砷酸可與硫辛酸的巰亞砷酸可與硫辛酸的巰基共價(jià)結(jié)合，使之失活基共價(jià)結(jié)合，使之失活 2.2 TCA2.2 TCA循環(huán)反應(yīng)機(jī)制循環(huán)反應(yīng)機(jī)制檸檬酸生成檸檬酸生成氧化脫羧氧化脫羧底物磷酸化底物磷酸化草酰乙酸再生草酰乙酸再生 OCH3-C-SCoACoASHNADHFADH2NADHNADHGTPNAD+FADNAD+TCA第一階段：檸檬酸生成第一階段：檸檬酸生成

48、檸檬酸異構(gòu)為異檸檬酸檸檬酸異構(gòu)為異檸檬酸通過(guò)順烏頭酸酶催化通過(guò)順烏頭酸酶催化反應(yīng)反應(yīng)=加水，脫水加水，脫水結(jié)果結(jié)果=-H和一個(gè)和一個(gè)-OH互換位置互換位置順烏頭酸酶只能以順烏頭酸酶只能以兩種旋光異構(gòu)方式中的一種兩種旋光異構(gòu)方式中的一種與檸與檸檬酸結(jié)合，它催化的第一步脫水反應(yīng)中的氫全來(lái)自檬酸結(jié)合，它催化的第一步脫水反應(yīng)中的氫全來(lái)自草酰乙酸草酰乙酸部分，第二步的水合反應(yīng)中的部分，第二步的水合反應(yīng)中的OHOH也只加在也只加在草酰乙酸草酰乙酸部分部分這種酶與底物結(jié)合進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)為這種酶與底物結(jié)合進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)結(jié)果，結(jié)果，TCATCA第一輪循環(huán)釋放的第一輪循環(huán)釋放的COCO2 2全來(lái)

49、自草酰乙酸全來(lái)自草酰乙酸部部分，乙酰分，乙酰CoACoA羰基碳在第二輪循環(huán)中釋放，甲基碳羰基碳在第二輪循環(huán)中釋放，甲基碳在第三輪循環(huán)中釋放在第三輪循環(huán)中釋放50%50%，以后每循環(huán)一輪釋放余，以后每循環(huán)一輪釋放余下的下的50%50%檸檬酸上的羥基是個(gè)檸檬酸上的羥基是個(gè)叔醇叔醇，無(wú)法進(jìn)一步被氧化。檸，無(wú)法進(jìn)一步被氧化。檸檬酸需轉(zhuǎn)變成異檸檬酸，將叔醇轉(zhuǎn)化成可以被氧化檬酸需轉(zhuǎn)變成異檸檬酸，將叔醇轉(zhuǎn)化成可以被氧化的的仲醇仲醇 CO2GDPPiGTPNAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫異檸檬酸脫氫酶酶CO2 酮戊二酮戊二酸脫氫酶酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸硫激酶硫激酶TCA第

50、二階段：兩次氧化脫羧第二階段：兩次氧化脫羧異檸檬酸氧化為異檸檬酸氧化為-酮戊二酸酮戊二酸 + CO2通過(guò)異檸檬酸脫氫酶催化通過(guò)異檸檬酸脫氫酶催化=氧化脫羧氧化脫羧產(chǎn)生產(chǎn)生NAD(P)H-酮戊二酸氧化形成琥珀酰酮戊二酸氧化形成琥珀酰CoA + CO2通過(guò)通過(guò)酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化復(fù)合體由復(fù)合體由E1E1，E2E2和和E3E3三種酶構(gòu)成，有三種酶構(gòu)成，有TPPTPP，硫辛酸，硫辛酸，CoA-CoA-SHSH，F(xiàn)ADFAD和和NADNAD五種輔助因子五種輔助因子反應(yīng)反應(yīng)= =氧化脫羧氧化脫羧酮戊二酸氧化產(chǎn)生的能量貯存在琥珀酰酮戊二酸氧化產(chǎn)生的能量貯存在琥珀酰CoACoA的硫

51、脂鍵中的硫脂鍵中產(chǎn)生產(chǎn)生NADHNADH底物磷酸化生成底物磷酸化生成GTPGTP琥珀酰琥珀酰CoA轉(zhuǎn)化為琥珀酸轉(zhuǎn)化為琥珀酸通過(guò)琥珀酰通過(guò)琥珀酰CoA合成酶催化水解高能硫脂鍵釋合成酶催化水解高能硫脂鍵釋放的能量驅(qū)動(dòng)放的能量驅(qū)動(dòng)GDP合成為合成為GTP（或（或ATP）底物水平磷酸化底物水平磷酸化琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶（琥珀酸硫激酶）合成酶（琥珀酸硫激酶）這是這是TCATCA中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)，直中唯一的底物水平磷酸化反應(yīng)，直接生成接生成GTPGTP。在高等植物和細(xì)菌中，硫酯鍵水解釋放出的在高等植物和細(xì)菌中，硫酯鍵水解釋放出的自由能，可直接合成自由能，可直接合成ATPATP。在哺乳動(dòng)

52、物中，先合成在哺乳動(dòng)物中，先合成GTPGTP，然后在核苷二，然后在核苷二磷酸激酶的作用下，磷酸激酶的作用下，GTPGTP轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成ATPATP。 草酰乙酸再生草酰乙酸再生草酰乙酸再生草酰乙酸再生FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶延胡索酸酶蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸脫氫酶脫氫酶琥珀酸氧化為延胡索酸琥珀酸氧化為延胡索酸通過(guò)琥珀酸脫氫酶催化，輔基通過(guò)琥珀酸脫氫酶催化，輔基FAD該酶含該酶含1個(gè)個(gè)FAD輔基（該反應(yīng)自由能不足以還輔基（該反應(yīng)自由能不足以還原原NAD+）2H從底物移除，產(chǎn)生從底物移除，產(chǎn)生FADH2NoteNote：琥珀酸脫氫酶是琥珀酸脫

53、氫酶是TCATCA循環(huán)中唯一嵌入線粒循環(huán)中唯一嵌入線粒體內(nèi)膜的酶。體內(nèi)膜的酶。丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，丙二酸是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可阻斷三羧酸循環(huán)?？勺钄嗳人嵫h(huán)。 延胡索酸水合形成蘋(píng)果酸延胡索酸水合形成蘋(píng)果酸通過(guò)延胡索酸酶催化通過(guò)延胡索酸酶催化=水合作用（立體專(zhuān)一的加載水合作用（立體專(zhuān)一的加載H和和OH），），OH專(zhuān)專(zhuān)一地加載與延胡索酸雙鍵的一側(cè)而形成一地加載與延胡索酸雙鍵的一側(cè)而形成L-蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸L-L-蘋(píng)果酸氧化為草酰乙酸蘋(píng)果酸氧化為草酰乙酸通過(guò)通過(guò)NAD連接的蘋(píng)果連接的蘋(píng)果酸脫氫酶催化酸脫氫酶催化產(chǎn)生產(chǎn)生NADH + H+反應(yīng)方向向左，此反應(yīng)無(wú)法發(fā)生？反應(yīng)方向向

54、左，此反應(yīng)無(wú)法發(fā)生？但由于草酰乙酸與乙酰但由于草酰乙酸與乙酰CoA不斷合不斷合成檸檬酸而使反應(yīng)向右進(jìn)行成檸檬酸而使反應(yīng)向右進(jìn)行小小 結(jié)結(jié) 三羧酸循環(huán)的概念三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰指乙酰CoA和和草酰乙草酰乙酸酸縮合生成縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過(guò)程。 TAC過(guò)程的反應(yīng)部位過(guò)程的反應(yīng)部位是線粒體。是線粒體。 三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)三羧酸循環(huán)的要點(diǎn) 經(jīng)過(guò)一次三羧酸循環(huán)，經(jīng)過(guò)一次三羧酸循環(huán)， 消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA， 經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。經(jīng)四

55、次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。 生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2， 1分子分子GTP。 關(guān)鍵酶有：關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)2.3 TCA2.3 TCA循環(huán)及循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的葡萄糖有氧氧化的化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量 a、總反應(yīng)式、總反應(yīng)式: CHCH3 3COSCoACOSCoA+3NAD+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO 2CO2 2+CoASH

56、+CoASH+3NADH3NADH+3H+3H+ + + +FADHFADH2 2+ +GTPGTP能量能量“現(xiàn)金現(xiàn)金” : 1 GTP 能量能量“支票支票”: 3 NADH 1 FADH2兌換率兌換率 1：2.57.5ATP兌換率兌換率 1：1.51.5ATP1ATP10ATPb、三羧酸循環(huán)的能量計(jì)量、三羧酸循環(huán)的能量計(jì)量葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP酵解階段：酵解階段： 2 ATP 2 1 NADH兌換率兌換率 1:2.5 (或或1.5)2 ATP2 (1.5或或2.5 ATP )三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2

57、7.5 ATP2 1.5 ATP兌換率兌換率 1:2.5兌換率兌換率 1:1.5丙酮酸氧化：丙酮酸氧化：2 1NADH兌換率兌換率 1：2.52 2.5 ATP總計(jì)：總計(jì)：30 ATP 或或 32 ATP產(chǎn)生一個(gè)高能磷酸酯鍵（產(chǎn)生一個(gè)高能磷酸酯鍵（GTP）：從乙）：從乙酰酰CoA的高能硫脂鍵轉(zhuǎn)移到的高能硫脂鍵轉(zhuǎn)移到GDP而生成而生成2分子水被消耗：分子水被消耗：1分子水消耗于檸檬酸合成是水解開(kāi)乙酰分子水消耗于檸檬酸合成是水解開(kāi)乙酰CoA的高能硫脂鍵的高能硫脂鍵1分子水消耗于延胡索酸的水合作用分子水消耗于延胡索酸的水合作用一輪一輪TCA循環(huán)的總結(jié)算循環(huán)的總結(jié)算2釋放出的釋放出的CO2中的中的2個(gè)

58、個(gè)C原子并不是進(jìn)原子并不是進(jìn)入循環(huán)的乙酰入循環(huán)的乙酰CoA中的中的2個(gè)個(gè)C原子原子2.4 2.4 三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義 是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑 是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心 形成多種重要的中間產(chǎn)物形成多種重要的中間產(chǎn)物 一方面，一方面，TCA是糖、脂肪、氨基酸等徹底氧化是糖、脂肪、氨基酸等徹底氧化分解的共同途徑，另一方面，循環(huán)中生成的草酰乙分解的共同途徑，另一方面，循環(huán)中生成的草酰乙酸、酸、-酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酰酮戊二酸、檸檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸和延胡索酸等又

59、是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，等又是合成糖、氨基酸、脂肪酸、卟啉等的原料，因而因而TCA將各種有機(jī)物的代謝聯(lián)系起來(lái)。將各種有機(jī)物的代謝聯(lián)系起來(lái)。 TCA是是聯(lián)系體內(nèi)三大物質(zhì)代謝的中心環(huán)節(jié)，為合成其它物聯(lián)系體內(nèi)三大物質(zhì)代謝的中心環(huán)節(jié)，為合成其它物質(zhì)提供質(zhì)提供C架。架。TCA循環(huán)是物質(zhì)代謝的樞紐循環(huán)是物質(zhì)代謝的樞紐 OCH3-C-SCoACoASH2.5 三羧三羧酸循酸循環(huán)的環(huán)的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸順烏頭酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸調(diào)節(jié)位點(diǎn)：調(diào)節(jié)位點(diǎn)： 檸檬酸合酶（限速酶）檸檬酸合酶（限速酶） 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-

60、-酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶ADPADP+ +NADHNADHATPATP- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADH- -琥珀酰琥珀酰CoACoANADHNADHATPATP- -蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸草酰乙酸草酰乙酸NADH表面上看來(lái)，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的表面上看來(lái)，三羧酸循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可草酰乙酸在三羧酸循環(huán)中是不會(huì)消耗的，它可被反復(fù)利用。但是，機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間被反復(fù)利用。但是，機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，是彼此聯(lián)系、相互配合的，TCATCA中的某些中間中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以溝通糖和代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他