糖的有氧氧化與三羧酸循環(huán)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1糖的有氧氧化與三羧酸循環(huán)糖的有氧氧化與三羧酸循環(huán)鍵。形成的檸檬酰鍵。形成的檸檬酰CoACoA使酶結(jié)構(gòu)進一步變化，活性中心增加了一個天冬氨酸殘基使酶結(jié)構(gòu)進一步變化，活性中心增加了一個天冬氨酸殘基捕獲水分子以水解硫酯鍵。捕獲水分子以水解硫酯鍵。CoACoA和檸檬酸相繼離開酶，酶恢復(fù)成開放型。此酶是一和檸檬酸相繼離開酶，酶恢復(fù)成開放型。此酶是一個個調(diào)控酶調(diào)控酶，可受，可受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰CoACoA和長鏈脂酰和長鏈脂酰CoACoA抑制。故此反應(yīng)是抑制。故此反應(yīng)是可調(diào)控的可調(diào)控的限速步驟限速步驟。 檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶 ： 草酰乙酸草酰乙酸1.構(gòu)象變化：構(gòu)象變化

2、： 開放型開放型 關(guān)閉型關(guān)閉型 HSCOA、檸檬酸檸檬酸2.活性中心：活性中心： His 草酰乙酸；草酰乙酸； His 乙酰乙酰COA； Asp H2O3.可調(diào)節(jié)酶：可調(diào)節(jié)酶： ATPATP、NADHNADH、琥珀酰琥珀酰CoACoA和長鏈脂酰和長鏈脂酰CoACoA可抑制此酶活性?？梢种拼嗣富钚浴５?頁/共53頁第3頁/共53頁狀態(tài)時被激活。狀態(tài)時被激活。異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶是是TCATCA循環(huán)中第二個調(diào)節(jié)酶。循環(huán)中第二個調(diào)節(jié)酶。 第4頁/共53頁4 4。-酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰酮戊二酸氧化脫羧成為琥珀酰CoACoA： 第二次氧化反應(yīng)且伴有脫羧，由第二次氧化反應(yīng)且伴有脫羧，由- -

3、酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系催化催化 第5頁/共53頁5. 5. 琥珀酰琥珀酰COACOA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生GTPGTP； 這是這是TCATCA中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的步驟中唯一底物水平磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的步驟。 GTP + ADP GDP + ATP第6頁/共53頁6. 6. 6 6、 琥珀酸脫氫生成延胡索酸：琥珀酸脫氫生成延胡索酸：第三步氧化還原反應(yīng)，由第三步氧化還原反應(yīng)，由琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶催化，氫受體：酶的輔基催化，氫受體：酶的輔基FADFAD 7 7、延胡索酸水化成蘋果酸：、延胡索酸水化成蘋果酸：延胡索酸酶延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特異性

4、，具有立體異構(gòu)特異性，OHOH只加在延胡索酸一側(cè)，形成只加在延胡索酸一側(cè)，形成L-L-蘋果蘋果酸。酸。第7頁/共53頁8. 8. 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸：蘋果酸脫氫生成草酰乙酸： TCA TCA中第中第4 4次氧化還原反應(yīng)，由次氧化還原反應(yīng)，由L-L-蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶催化，催化，NADNAD+ +是輔酶。是輔酶。 在標(biāo)準熱力學(xué)條件下，平衡有利于逆反應(yīng)。但在生理情況下，反應(yīng)產(chǎn)物草在標(biāo)準熱力學(xué)條件下，平衡有利于逆反應(yīng)。但在生理情況下，反應(yīng)產(chǎn)物草酰乙酸不斷因合成檸檬酸而移去，使其在細胞內(nèi)濃度極低（小于酰乙酸不斷因合成檸檬酸而移去，使其在細胞內(nèi)濃度極低（小于1010-6 -6 mol/Lmol

5、/L）, ,而使反應(yīng)向右進行。而使反應(yīng)向右進行。注：有氧氧化第注：有氧氧化第3 3階段即階段即TCATCA循環(huán)的關(guān)鍵酶是：循環(huán)的關(guān)鍵酶是：檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶、異檸檬異檸檬 酸脫氫酶酸脫氫酶、 -酮戊二酸脫氫酮戊二酸脫氫酶系酶系有氧氧化第有氧氧化第2 2階段的關(guān)鍵酶：階段的關(guān)鍵酶： 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系有氧氧化第有氧氧化第1 1階段的關(guān)鍵酶：即階段的關(guān)鍵酶：即糖酵解的三個關(guān)鍵酶糖酵解的三個關(guān)鍵酶第8頁/共53頁 四、四、 TCATCA中中ATPATP生成與生物學(xué)意義：生成與生物學(xué)意義： （1 1）供能：）供能： 共產(chǎn)生共產(chǎn)生12 12 ATPATP 乙酰乙酰C CO OA A進入進

6、入TCA TCA ，每一次循環(huán)有：每一次循環(huán)有： 4 4次脫氫反應(yīng)次脫氫反應(yīng) 3 3 NADH 3NADH 3* *3 = 3 = 9 ATP9 ATP 1 FADH2 2 1 FADH2 2* *1 = 1 = 2 ATP2 ATP 底物水平磷酸化底物水平磷酸化 1 1GTP GTP 1 ATP1 ATP 體外燃燒 有效利能率有效利能率：84.6 / 209.1 *100 % = 42 %42 % （見P 100 圖13-10） 1乙酰輔酶A 209.1千卡， 7.3*12 = 84.6 千卡， （2 2）提供碳骨架：）提供碳骨架：例 草酰乙酸 + NH2 Asp （見P101 圖13-11

7、） （3 3） 有氧氧化有氧氧化 （可凈生成3636或3838 ATP） （琥珀酰（琥珀酰C CO OA A合成酶催化的反應(yīng)）合成酶催化的反應(yīng)）2丙酮酸 2乙酰輔酶A ：2 NADH 2 2* * 3 3 ATP G酵解：2 2 ATP + 2 NADH 肌細胞等：2 2* *2 2 ATP （穿梭） 肝細胞等：2 2* *3 3 ATP2乙酰輔酶A TCA循環(huán)：1212* *2 = 2 = 2424 ATP第9頁/共53頁三三. 五、五、TCATCA中碳骨架的不對稱反應(yīng)中碳骨架的不對稱反應(yīng) 乙酰乙酰C CO OA A經(jīng)經(jīng)TCATCA，產(chǎn)生產(chǎn)生2 2 COCO2 2；草酰乙酸經(jīng)循環(huán)可再次生成。

8、但是用同位草酰乙酸經(jīng)循環(huán)可再次生成。但是用同位素素 1414C C、 13 13C C分別標(biāo)記乙酰分別標(biāo)記乙酰C CO OA A的甲基和羰基碳，發(fā)現(xiàn)在第一輪循環(huán)中沒的甲基和羰基碳，發(fā)現(xiàn)在第一輪循環(huán)中沒有標(biāo)記的有標(biāo)記的COCO2 2釋放，說明第一輪循環(huán)釋放的二個碳原子并非乙酰釋放，說明第一輪循環(huán)釋放的二個碳原子并非乙酰C CO OA A的碳原子的碳原子。（。（P101 P101 圖圖13-1113-11、1212） 有人解釋其原因是順烏頭酸酶與檸檬酸結(jié)合不對稱，脫水時 H 僅來自草酰乙酸，故TCA第一輪沒有標(biāo)記的CO2出現(xiàn)。第10頁/共53頁 六、六、TCATCA的回補反應(yīng)的回補反應(yīng)第11頁/共

9、53頁 3. 3. 天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和酮戊二酸；異亮天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和酮戊二酸；異亮氨酸、氨酸、 纈氨酸和蘇氨酸、甲硫氨酸可形成琥珀酰纈氨酸和蘇氨酸、甲硫氨酸可形成琥珀酰COACOA而補充而補充TCATCA。 4. 4. 蘋果酸酶蘋果酸酶 ： （胞液） （線粒體） NADPH NAD+第12頁/共53頁三三. 七、乙醛酸循環(huán)七、乙醛酸循環(huán) 特殊生理意義：（特殊生理意義：（1 1）將脂肪酸分解產(chǎn)生的乙酰輔酶）將脂肪酸分解產(chǎn)生的乙酰輔酶A A轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，可合成糖；轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，可合成糖?（2 2）凈結(jié)果為：）凈結(jié)果為：2 2乙酰輔酶乙酰輔酶A

10、 A 琥珀酸琥珀酸 回補回補TCATCA第13頁/共53頁第14頁/共53頁 第四節(jié)第四節(jié) 磷酸戊糖途徑（磷酸己糖支路）磷酸戊糖途徑（磷酸己糖支路） 一一 磷酸戊糖途徑的生理意義：磷酸戊糖途徑的生理意義：19551955年年GunsalasGunsalas發(fā)現(xiàn)并提出單磷酸己糖支路（發(fā)現(xiàn)并提出單磷酸己糖支路（HMPHMP），），又稱戊糖途徑。又稱戊糖途徑。 二二. . 磷酸戊糖途徑：磷酸戊糖途徑： 氧化階段；氧化階段；G-6-P G-6-P 脫氫脫羧脫氫脫羧 5- 5-磷酸核糖磷酸核糖 可分為可分為 非氧化階段：磷酸戊糖分子重排非氧化階段：磷酸戊糖分子重排 磷酸單糖磷酸單糖 酵解酵解 1. 1、

11、 G-6-PG-6-P脫氫脫羧轉(zhuǎn)化成脫氫脫羧轉(zhuǎn)化成5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖（1 1）6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化磷酸葡萄糖脫氫酶催化G-6-PG-6-P脫氫生成脫氫生成6-6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯，反應(yīng)以磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯，反應(yīng)以NADPNADP為氫為氫受受 體形成體形成NADPHNADPH；（2 2）6-6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯在磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯在6-6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶催化下水解成磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯酶催化下水解成6-6-磷酸葡萄糖酸；磷酸葡萄糖酸； 第15頁/共53頁（3） 3 3） 6- 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化下，磷酸葡萄糖酸脫氫酶催化下，6-6-磷酸葡萄糖酸脫氫脫羧產(chǎn)生磷酸葡萄糖酸脫氫脫

12、羧產(chǎn)生5-5-磷酸核酮糖，反應(yīng)以磷酸核酮糖，反應(yīng)以NADPNADP為氫受體形成為氫受體形成NADPHNADPH； 6-6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶是此階段的是此階段的調(diào)控酶調(diào)控酶，催化不可逆反應(yīng)，催化不可逆反應(yīng)，NADPHNADPH反饋抑制酶活性。反饋抑制酶活性。 第16頁/共53頁1. 2 2、 磷酸戊糖同分異構(gòu)化生成磷酸戊糖同分異構(gòu)化生成5-5-磷酸核糖和磷酸核糖和5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖（ （1 1）磷酸戊糖異構(gòu)酶催化）磷酸戊糖異構(gòu)酶催化5-5-磷酸核酮糖同分異構(gòu)化成磷酸核酮糖同分異構(gòu)化成5-5-磷酸核糖；磷酸核糖； （2 2）磷酸戊糖差向酶催化）磷酸戊糖差向酶催化5-5-磷

13、酸核酮糖轉(zhuǎn)化成磷酸核酮糖轉(zhuǎn)化成5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 H第17頁/共53頁1. 3、 磷酸戊糖通過轉(zhuǎn)酮反應(yīng)及轉(zhuǎn)醛反應(yīng)生成酵解途徑的磷酸戊糖通過轉(zhuǎn)酮反應(yīng)及轉(zhuǎn)醛反應(yīng)生成酵解途徑的中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物6- 磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛第18頁/共53頁（反應(yīng)機制見P 105） （2）轉(zhuǎn)醛反應(yīng) 由轉(zhuǎn)醛酶催化使磷酸酮糖（7-磷酸景天酮糖）上的三碳單位（二羥丙酮基）轉(zhuǎn)到另一個磷酸醛糖（3-磷酸甘油醛）的C1上，生成6-磷酸果糖和4-磷酸赤蘚糖。第19頁/共53頁（3 3） 轉(zhuǎn)酮反應(yīng)：轉(zhuǎn)酮反應(yīng)： 4- 4-磷酸赤蘚糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮反應(yīng)接受磷酸赤蘚糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮反應(yīng)接受5-5-磷酸木酮糖上的二碳單位形磷酸

14、木酮糖上的二碳單位形成成 6- 6-磷酸果糖與磷酸果糖與3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛第20頁/共53頁磷酸戊糖途徑（簡稱HMP）可總結(jié)如下： 2（G-6-P） （2*6C） 2 NADP+ 2 NADPH+H+ 2 2（G-6-PG-6-P酸）酸） （2 2* *6 6C C） 2 NADP+ 2 NADPH+H+ + 2CO2 2 2（5-5-P P核酮糖）（核酮糖）（2 2* *5 5C C） （ 5- 5-P P核糖）核糖） （5-5-P P木酮糖木酮糖 ） （7 7C C）7-P7-P景天酮糖景天酮糖 3- 3-P P甘油醛甘油醛 （3 3C C） 另1分子G-6-P （4C4C） 4

15、-P 4-P赤蘚糖赤蘚糖 6-6-P P果糖果糖 （6 6C C） 5-5-P P木酮糖木酮糖 3 3 C C 3-P3-P甘油醛甘油醛 （3 3C C）COCO2 2 2 C 2 C 6-P 6-P果糖果糖 （6 6C C）第21頁/共53頁 HMPHMP總反應(yīng)式為：總反應(yīng)式為： 3 3（G-6-PG-6-P）+ 6 + 6 NADPNADP+ + + 3 H+ 3 H2 2O 2O 2（6-P6-P果糖果糖）+ 3 + 3 COCO2 2 + 6+ 6（NADPH+HNADPH+H+ +）3-3-P P甘油醛甘油醛 糖醛酸途徑糖醛酸途徑糖醛酸途徑及生理意義糖醛酸途徑及生理意義: :第22頁

16、/共53頁第五節(jié)第五節(jié) 糖原合成與分解糖原合成與分解一一. . 糖原分解代謝糖原分解代謝第23頁/共53頁 磷酸化酶磷酸化酶 使（使（無活性無活性）磷酸化酶磷酸化酶 b b 磷酸化酶磷酸化酶 a (a (有活性有活性) ) 第24頁/共53頁磷酸化酶磷酸化酶催化的反應(yīng)機制如下：催化的反應(yīng)機制如下： 2. 2. 去分支酶去分支酶催化糖原分支點的催化糖原分支點的1 1，6-6-糖苷鍵斷裂糖苷鍵斷裂: : 第25頁/共53頁 第26頁/共53頁3. 3. G-1-P G-1-P 轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成 G-6-PG-6-P；由由磷酸葡萄糖變位酶磷酸葡萄糖變位酶（活性中心有磷酸化絲（活性中心有磷酸化絲氨酸）氨酸

17、） 催化完成。催化完成。 G-1-P G-6-P 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + + H H2 2O O 葡萄糖葡萄糖 + + PiPi 在肝肝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有 葡萄糖葡萄糖6-6-磷酸酶磷酸酶 可催化此反應(yīng)，而骨骼肌和腦組織細胞內(nèi)缺乏此酶缺乏此酶。故故肝糖原肝糖原可直接水解補充血糖，為其它組織細可直接水解補充血糖，為其它組織細胞提供能量，而胞提供能量，而肌糖原肌糖原則需通過則需通過乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)才能轉(zhuǎn)變成葡萄糖。才能轉(zhuǎn)變成葡萄糖。二二. 二、糖原的合成代謝二、糖原的合成代謝1. 1. G-1-PG-1-P在在UDPUDP葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成催化下生成UDPUDP葡萄糖

18、葡萄糖第27頁/共53頁第28頁/共53頁第29頁/共53頁3. 3. 合成具有合成具有1 1，6=6=糖苷鍵的有分支的糖原，反應(yīng)由糖苷鍵的有分支的糖原，反應(yīng)由分支酶分支酶催化催化： 第30頁/共53頁 糖原分解與糖原合成二條途徑總結(jié)如下糖原分解與糖原合成二條途徑總結(jié)如下： 糖糖 原原 去分支酶去分支酶 分支酶分支酶 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 糖原合成酶糖原合成酶( (關(guān)鍵酶) 糖原糖原 （關(guān)鍵酶關(guān)鍵酶）磷酸化酶磷酸化酶 UDPG UDPG 焦磷酸化酶焦磷酸化酶 糖糖原原 分解分解 合合成成 G 1P 變位酶變位酶 G 6P H2O ADP (肝)葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 葡萄糖激酶葡萄糖激酶（

19、肝） Pi ATP 葡葡 萄萄 糖糖 注：（骨骼肌C內(nèi)缺乏此酶，故肌糖原只能分解為G-6-P，經(jīng)糖酵解生成乳酸，由乳酸循環(huán)運輸?shù)礁闻K，再經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變成葡萄糖或肝糖原。）第31頁/共53頁第六節(jié)第六節(jié) 糖的異生糖的異生糖的異生即形成糖的異生即形成“新新”糖的意思，是指從非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過糖的意思，是指從非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過程。程。 一、一、 糖異生的生理意義糖異生的生理意義 （3 3）生糖氨基酸可經(jīng)此途徑轉(zhuǎn)變成葡萄糖，是氨基酸代謝途徑之一。）生糖氨基酸可經(jīng)此途徑轉(zhuǎn)變成葡萄糖，是氨基酸代謝途徑之一。 例：天冬氨酸 草酰乙酸 丙酮酸 G第32頁/共53頁一一. 二、二、 糖異生的途徑糖異生的途

20、徑第33頁/共53頁第34頁/共53頁第35頁/共53頁第36頁/共53頁 4. 6- 4. 6-磷酸果糖至葡萄糖磷酸果糖至葡萄糖 6-磷酸果糖至葡萄糖經(jīng)酵解途徑逆向變成6-磷酸葡萄糖，再由葡萄糖6-磷酸酶催 化水解成葡萄糖。 Mg2+ 6-磷酸葡萄糖 + H2O 葡萄糖 + Pi 在肝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有在肝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有葡萄糖6-磷酸酶可催化此反應(yīng)，而骨骼肌和腦組織細胞內(nèi)缺乏此酶。糖異生的總反應(yīng)式為：糖異生的總反應(yīng)式為：第37頁/共53頁第38頁/共53頁 5. 5. 乳酸循環(huán)（乳酸循環(huán)（CoriCori循環(huán)）循環(huán)）： 肌糖原肌糖原G-6-P 葡萄糖葡萄糖 肌乳酸肌乳酸血 糖血乳酸 糖生骨 骼 肌血 液肝 臟 糖酵解糖酵解 G -6- P 丙酮酸丙酮酸 乳 酸 葡萄糖 肝糖原糖異生第39頁/共53頁第七節(jié)第七節(jié) 糖