【課件】生物化學第四章2PPT(PPT 44頁)

1、第五節(jié)三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle, TCA 循環(huán)）Company Logo第1頁，共44頁。主要內容 三羧酸循環(huán)的化學歷程 三羧循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的化學計量和能 量計量 三羧循環(huán)的生物學意義 三羧酸循環(huán)的調控 草酰乙酸的回補反應（自學）Company Logo第2頁，共44頁。第一階段：丙酮酸的生成（胞漿）第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA（線粒體）第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán) 徹底氧化（線粒體）三 個 階 段葡萄糖的有氧氧化過程Company Logo第3頁，共44頁。丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA：丙酮酸進入線粒體(mitochondrion)

2、，在丙酮酸脫氫酶系(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脫羧生成乙酰CoA(acetyl CoA)。 丙酮酸脫氫酶系NAD+ +HSCoANADH+H+ +CO2*Company Logo第4頁，共44頁。E1 丙酮酸脫氫酶。催化丙酮酸的脫羧及脫氫，形成二碳單位乙?；＞哂休o基TPP。E2 二氫硫辛酸轉乙酰基酶。催化二碳單位乙酰基的轉移。具有輔基硫辛酸。E3 二氫硫辛酸脫氫酶。催化還原型硫辛酸氧化型。具有輔基FAD。Company Logo第5頁，共44頁。有5種輔酶，即TPP、硫辛酸、FAD、NAD和CoA，分別含有B1、硫辛酸、B2、PP、泛酸等維生素

3、。當這些維生素缺乏將導致糖代謝障礙。Company Logo第6頁，共44頁。Company Logo第7頁，共44頁。三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)）是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過一系列的代謝反應，乙?；谎趸纸猓蒗Ｒ宜嵩偕难h(huán)反應過程。 1.三羧酸循環(huán)的反應歷程Company Logo第8頁，共44頁。Company Logo第9頁，共44頁。Company Logo第10頁，共44頁。每經(jīng)歷一次TCA循環(huán) 有2個碳原子通過乙酰CoA進入循環(huán)，以后有2個碳原子通過脫羧反應離開循環(huán)。 有4對氫原子通過脫氫反應離開循環(huán)，其中3對由NADH攜帶，

4、1對由FADH2攜帶。 產(chǎn)生1分子高能磷酸化合物GTP，通過它可生成1分子ATP。 消耗2分子水，分別用于合成檸檬酸（水解檸檬酰CoA）和延胡索酸的加水。 2. TCA循環(huán)的總反應Company Logo第11頁，共44頁。三羧酸循環(huán)的關鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶系。 Company Logo第12頁，共44頁。 由TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復成氧化態(tài)，再去接受TCA循環(huán)脫下的氫。產(chǎn)物NADH和FADH2的去路: 所以，TCA循環(huán)需要在有氧的條件下進行。否則NADH和FADH2攜帶的H無法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無法進行，N

5、AD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中的脫氫反應因缺乏氫的受體而無法進行。2. TCA循環(huán)的總反應Company Logo第13頁，共44頁。3 三羧循環(huán)的化學計量和能量計量 a、總反應式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP12ATP 1 GTP 3 NADH 1 FADH21：39ATP1：22ATP1ATPb、三羧酸循環(huán)的能量計量Company Logo第14頁，共44頁。4 三羧酸循環(huán)的調控位點及相應調節(jié)物abc 調控位點 激活劑 抑制劑a 檸檬酸合成酶 NAD+ ATP （限速酶） NADH

6、琥珀酰CoA 脂酰CoAb 異檸檬酸 ADP ATP 脫氫酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH 脫氫酶 NAD+ 琥珀酰CoA 關鍵因素： NADH/NAD+ ATP/ADPCompany Logo第15頁，共44頁。5 三羧循環(huán)的生物學意義是有機體獲得生命活動所需能量的主要途徑是糖、脂、蛋白質等物質代謝和轉化的中心 樞紐循環(huán)中的中間物為生物合成提供原料； 如草酰乙酸、a-酮戊二酸可轉變?yōu)榘被幔ˋsp,Ala），琥珀酰CoA可用于合成葉綠素及血紅素分子中的卟啉。Company Logo第16頁，共44頁。第六節(jié) 磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathwa

7、y, ppp）Company Logo第17頁，共44頁。一、磷酸戊糖途徑的反應歷程二、磷酸戊糖途徑的意義主要內容Company Logo第18頁，共44頁。磷酸戊糖途徑(pentose phosphate pathway，HMS)是指從G-6-P脫氫反應開始，經(jīng)一系列代謝反應生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。Company Logo第19頁，共44頁。第一階段： 氧化反應 生成NADPH和CO2第二階段： 非氧化反應 一系列基團轉移反應 (生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)磷酸戊糖途徑的過程Company Logo第20頁，共44頁。化學計量氧化階

8、段66-磷酸葡萄糖+12NADP+6H2O 65-磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+非氧化重排階段65-磷酸核酮糖+H2O 56-磷酸葡萄糖總反應式6-磷酸葡萄糖+12NADP+7H2O 6CO2+12NADPH+12H+H3PO4Company Logo第21頁，共44頁。1. 產(chǎn)生大量的NADPH，為細胞的各種合成反應提供還原力 NADPH作為主要供氫體，為脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成、氨的同化等反應所必需。2. 途徑中的中間物為許多化合物的合成提供原料 可以產(chǎn)生各種磷酸單糖。如磷酸核糖是合成核苷酸的原料，4-磷酸赤蘚糖與PEP可合成莽草酸，經(jīng)莽草酸途徑可合成芳香族氨基酸。二

9、、HMP途徑的生物學意義Company Logo第22頁，共44頁。HMP途徑在生物體中普遍存在，其中動物、微生物中占糖降解的30%，植物中占50%。3. HMP定位于細胞質，和EMP等途徑相通 4. HMP在植物脅迫(如干旱、病害、傷害等)時被高速啟動 Company Logo第23頁，共44頁。磷酸戊糖途徑的總反應式6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+ 磷酸戊糖途徑的生理意義產(chǎn)生大量NADPH, 主要用于還原（加氫）反應，為細胞提供還原力產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)系，實現(xiàn)某些單糖間的轉變Comp

10、any Logo第24頁，共44頁。第七節(jié) 糖的生物合成一、單糖的生物合成二、雙糖的生物合成三、多糖的生物合成Company Logo第25頁，共44頁。一、單糖的生物合成1、葡萄糖生物合成的最基本途徑：光合作用2、糖異生作用 糖異生作用的主要途徑和關鍵反應 糖酵解與糖異生作用的關系 糖分解與糖異生作用的關系Company Logo第26頁，共44頁。糖異生主要途徑和關鍵反應 非糖物質轉化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應的酶催化下,繞過糖酵解途徑的三個不可逆反應,利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

11、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Company Logo第27頁，共44頁。糖異生途徑關鍵反應之一+ H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖Company Logo第28頁，共44頁。糖異生途徑關鍵反應之二二磷酸果糖磷酸酯酶+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHHCompany Logo第29頁，共44頁。糖異生途徑關鍵反應之三PEP羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶

12、P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2Company Logo第30頁，共44頁。（胞液）（線粒體）糖分解和糖異生的關系（PEP）丙酮酸天冬氨酸谷氨酸（轉氨基作用）Company Logo第31頁，共44頁。二、雙糖的生物合成1 、單糖基的活化糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成 糖核苷二磷酸在不同聚糖形成時，提供糖基和能量。植物細胞中蔗糖合成時需UDPG，淀粉合成時需ADPG，纖維素合成時需GDPG和UDPG；動物細胞中糖元合成時需UDPG。Company Logo第32頁，共44頁。UDPG的結構GUDPCompany Logo第33頁，共44頁。糖核

13、苷酸的生成+PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG焦磷酸化酶Company Logo第34頁，共44頁。二、蔗糖的生物合成有三條途徑： 1、蔗糖磷酸化酶途徑（微生物） 1-P葡萄糖+果糖 蔗糖+Pi 2、蔗糖合酶(植物） UDPG+果糖 UDP+蔗糖該酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPG作為葡萄糖基供體。在發(fā)育的谷類籽粒（非光合組織）中主要是分解反應。蔗糖磷酸化酶蔗糖合酶Company Logo第35頁，共44頁。3、蔗糖磷酸合酶途徑（植物光合組織）UDPG+6-P果糖 磷酸蔗糖+UDP 磷酸蔗糖 + 水 蔗糖+Pi蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸磷脂酶植物光合組織中蔗糖磷酸合酶的活性較高

14、，而在非光合組織中蔗糖合酶的活性較高。Company Logo第36頁，共44頁。三、多糖的生物合成1、 淀粉的生物合成2、糖原的生物合成 3、纖維素的生物合成（自學）Company Logo第37頁，共44頁。 淀粉的結構特點 直鏈淀粉合成 由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成1.4糖苷鍵。 支鏈淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成-1.4糖苷鍵 Q酶（分支酶）:既能催化-1.4糖苷鍵的斷裂，又能催化-1、6糖苷鍵的形成淀粉的生物合成Company Logo第38頁，共44頁。淀粉的分枝結構開始分枝的殘基非還原端殘基兩個葡萄糖單位之間的1，6-糖苷鍵兩個葡萄糖單位之間的1，4-糖

15、苷鍵Company Logo第39頁，共44頁。1. 淀粉磷酸化酶 淀粉磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖與引子合成淀粉。動物、植物、酵母和某些微生物細菌中都有淀粉磷酸化酶存在，該酶在離體條件下催化可逆反應： 1-磷酸葡萄糖 （引子）n （引子）n+1 Pi淀粉磷酸化酶直鏈淀粉的合成Company Logo第40頁，共44頁。2. 淀粉合成酶淀粉合成酶催化UDPG 或ADPG 與引子合成淀粉。UDPG（或ADPG）在此作為葡萄糖的供體，此途徑是淀粉合成的主要途徑。UDPG （引子）n （引子）n+1 UDP或 ADPG （引子）n （ 引子）n+1 ADP淀粉合成酶利用ADPG 比利用UDPG 的效率高近10 倍。Company Logo第41頁，共44頁。3. D-酶 D-酶（D-enzyme）是一種糖苷轉移酶，它可作用于-1,4-糖苷鍵，將一個麥芽多糖的殘余鍵段轉移到受體上。受體可以是葡萄糖、麥芽糖，或其它醎-1,4-鍵的多糖。例