糖代謝 (3)精品課件

1、關(guān)于糖代謝 (3)第一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)定義：葡萄糖在有氧的條件下徹底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代謝過程，稱為糖的有氧氧化。有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多數(shù)組織細胞都通過有有氧氧化獲得能量。反應(yīng)部位：細胞液和線粒體C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 36/38 ATP第二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1.糖有氧氧化概況葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循環(huán)糖的有氧氧化乳酸糖酵解線粒體內(nèi)胞漿第三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月反應(yīng)分為三個

2、階段第一階段：丙酮酸的生成（在細胞液中進行）葡萄糖2NAD2ADP2Pi 2丙酮酸 2ATP2NADH2H第二階段：丙酮酸的氧化脫羧生成乙酰CoA （在線粒體中）第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體中）第四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.糖的有氧氧化與糖酵解細胞胞漿線粒體葡萄糖丙酮酸乳酸(糖酵解)葡萄糖丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸第六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.丙酮酸的生成（胞漿）葡萄糖 + NAD+ + 2ADP +2Pi 2（丙酮酸+ ATP + NADH+ H+ ）2丙酮酸進

3、入線粒體進一步氧化2(NADH+ H+ )2H2O + 6/8 ATP線粒體內(nèi)膜上特異載體穿梭系統(tǒng)氧化呼吸鏈第七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A第八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月丙酮酸脫氫酶系3 種 酶： E1丙酮酸脫羧酶(TPP、Mg2+) E2二氫硫辛酸乙酰基轉(zhuǎn)移酶(硫辛酸、輔酶A) E3二氫硫辛酸脫氫酶(FAD、NAD+)6種輔助因子： TPP、 Mg2+、硫辛酸、輔酶A、FAD、NAD+ （含B1、硫辛酸、泛酸、B2 、PP五種維生素） 第九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月A

4、model of the E. coli pyruvate dehydrognase complex showing the three kinds of enzymes and the flexible lipoamide arms covalently attached to E2E2 (dihydrolipoyl transacetylase): consisting the core, 24 subunits;E1 (pyruvate dehydrogenase): bound to the E2 core, 24 subunits;E3 (dihydrolipoyl dehydrog

5、enase): bound to the E2 core, 12 subunits. PyruvateE2E3Hydroxyethyl-TPPCO2Acetyl-CoA第十一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Three-dimensional image of the PDH complex第十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月X-ray structure of the E2 transacetylase core: only four out of eight trimers are shown here.The E2 core(a total of 24 subunit

6、s)forms a hollowcube.第十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月丙酮酸脫氫酶系催化的反應(yīng)第十九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Oxidative decarboxylation of pyruvate to acetyl-CoA by the PDH complex第二十一張

7、，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)羥乙基TPP二氫硫辛酰胺乙酰二氫硫辛酰胺硫辛酰胺丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+ 乙酰CoA + C O2 + NADH+H+ 第二十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月*丙酮酸經(jīng)丙酮酸脫氫酶系催化后生成乙 酰輔酶A，產(chǎn)生一分子CO2和一對NADH+H+（在線粒體中NADH+H+經(jīng)呼吸鏈的傳遞， 氧化磷酸化產(chǎn)生3個ATP。）第二十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月砷化物對硫辛酰胺的毒害作用第二十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5.乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid c

8、ycle，TAC)又稱檸檬酸循環(huán)(citric acid cycle)/ Krebs循環(huán)(Krebs cycle)。 乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含3個羧基的檸檬酸開始，經(jīng)過一系列代謝反應(yīng)，乙?；粡氐籽趸?，草酰乙酸得以再生的過程稱為三羧酸循環(huán)。第二十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月6.糖有氧氧化的生理意義 糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。 糖有氧氧化是體內(nèi)三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝的總樞紐。 糖有氧氧化途徑與體內(nèi)其他代謝途徑有著密切的聯(lián)系。第二十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、三羧酸循環(huán)的定義 反應(yīng)從乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成含有三個羧基的檸檬酸為開始，最終以生成草酰乙酸

9、而為循環(huán),又稱為檸檬酸循環(huán)，又稱為Krebs循環(huán)，又稱為TCA循環(huán)。Tricarboxylic acid cycle,TCA環(huán)三羧酸循環(huán)的反應(yīng)部位：線粒體基質(zhì)第二十七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Mitochondria is the major site forfuel oxidation to generate ATP.第二十九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三羧酸循環(huán)發(fā)現(xiàn)的大事記1911-1920 T.Thunberg 等 肌肉組織可氧化檸檬酸、琥珀酸、 延胡索酸和蘋果酸等。 1935 Albert, Szent 4

10、C的二羧酸（琥珀酸、延胡索酸、 -Gyorgyi 蘋果酸和草酰乙酸等)能促進肌氧耗 量;并確立琥珀酸經(jīng)延胡索酸和蘋果 酸轉(zhuǎn)變成草酰乙酸。 Wagner-Janregy等 異檸檬酸是檸檬酸的氧化產(chǎn)物。1936 Green等 豬心肌中提得蘋果酸脫氫酶。1937 Martius, F.Knoop等 證明檸檬酸經(jīng)順烏頭酸異構(gòu)化為異 檸檬酸，并進一步氧化成-酮戊二 酸。1937 Hans Krebs 證明檸檬酸來自乙酰CoA和草酰乙 酸的縮合。 第三十張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程（一）縮合反應(yīng) （二）檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸 （三）異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸 （

11、四）-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA（五）琥珀酰CoA水解生成琥珀酸（六）琥珀酸脫氫生成延胡索酸（七）延胡索酸加水生成蘋果酸（八）草酰乙酸的再生 第三十一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月The citricacid cycleFates of carbon andelectrons; ATP (GTP)formation.第三十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月CH3 CSCoA+CH2OOCCOOHCH2COOH檸檬酸合成酶HOCCOOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2OHHHHHHHHHHCH2COOHO檸檬酸合成酶乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸HSCoA（一）縮

12、合反應(yīng)檸檬酸合成酶是三羧酸循環(huán)的第一個限速酶不可逆反應(yīng)，2C+4C=6CH2O關(guān)鍵酶第三十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Large conformationalchange occurs for thecitrate synthase dimerafter binding to oxaloacetateOxaloacetateCarboxylmethyl-CoA第三十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Structure of citrate synthase -induced fit第三十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸HOCCO

13、OHCHCOOHCH2COOHHCCOOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2COOHCH2COOHHOH2OH2O順烏頭酸酶順烏頭酸酶HOHH2OHOHH2O檸檬酸順烏頭酸異檸檬酸失水、加水，H與OH互換位置第三十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4Fe-4S cubic array: each Fe is bonded to three inorganic S and a cysteine sulfur atom (except one)Dehydration/hydration. Catalyzed by aconitase, whichcontains a 4Fe-4S

14、 iron-sulfur centerReaction 2半胱氨酸第三十七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月HOH（三）異檸檬酸生成-酮戊二酸CHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO異檸檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+異檸檬酸脫氫酶CO2CO2草酰琥珀酸-酮戊二酸 這是三羧酸循環(huán)的第一次氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生NADH +H+.異檸檬酸脫氫酶是第二個限速酶。異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶HH第三十八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）-酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)CH2CHCOOHCH2COOHO-酮戊二酸CH2

15、CH2COOH+HSCoACOSCoA琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 這是三羧酸循環(huán)的第二次氧化脫羧反應(yīng)，產(chǎn)生NADH +H+. -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體是第三個限速酶。COOCO2HHHH第三十九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月多酶復(fù)合體：幾種酶彼此鑲嵌成一個功能完整的具有特定結(jié)構(gòu)的復(fù)合體。-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體包括： 1、-酮戊二酸脫氫酶E1 2、琥珀酰轉(zhuǎn)移酶E2 3、二氫硫辛酸脫氫酶E3 4、六個輔助因子： TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2+ 與丙酮酸脫氫酶系相似,但是在酶的結(jié)構(gòu)和功能上則有些差別。第四十張，P

16、PT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月-酮戊二酸脫氫酶 TPP（焦磷酸硫胺素） B1 琥珀酰硫辛酸轉(zhuǎn)移酶 硫辛酸輔酶A 硫辛酸 泛酸 二氫硫辛酸脫氫酶 FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸） NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸） B2 PP 第四十一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（五）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCOSCoA琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酰CoA合成酶這是三羧酸循環(huán)的唯一一次底物水平磷酸化。GTP + ADPATPGTP+ GDP第四十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月The dimeric succinyl-CoA s

17、ynthetase from E. coli (active site located at the interface of the two subunits).Phospho-His246Coenzyme AStabilizing electric dipoles偶極of two power helices第四十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月HH（六）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸+ FADCHCOOHCHCOOHHHHH+ FADH2H2延胡索酸琥珀酸脫氫酶 這是三羧酸循環(huán)的第三次脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生FADH2.第四十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第四

18、十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月HOHH2O（七）蘋果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索酸H2OCHCOOHCHCOOHHOH延胡索酸酶蘋果酸+第四十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（八）草酰乙酸的再生CHCOOHCCOOH蘋果酸OCCOOHCH2COOH草酰乙酸NAD+NADH+H+HHOH蘋果酸脫氫酶HOHHH 這是三羧酸循環(huán)的第四次脫氫反應(yīng)，產(chǎn)生NADH+H+.第四十七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月檸檬 酸草酰乙酸 乙酰CoACoAH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸 琥珀酰CoA 異檸檬酸 H2OH2O異檸檬酸脫氫酶NAD+NADH+H+CO2-酮戊二酸

19、脫氫酶復(fù)合體檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體延胡索酸 蘋果酸 FADFADH2H2O草酰琥珀酸 CO2NAD+NADH+H+三羧酸循環(huán)琥珀酸 GDPGTPATPNADH+H+NAD+-酮戊二 酸CO2CO2HHHHH2HHNAD+NAD+NAD+FADATP第四十八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Products of one turn of the citric acid cycle第四十九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三羧酸循環(huán)小結(jié) TAC運轉(zhuǎn)一周的凈結(jié)果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸僅起載體作用，反應(yīng)前后無改變。乙酰輔酶A+ 3NAD+ FAD+

20、2H2O+ GDP+Pi2 CO2+3(NADH+H+ )+FADH2+ HSCoA+GTP14C標記乙酰CoA進行研究結(jié)果，第一周循環(huán)中并無14C出現(xiàn)CO2，即CO2的碳原子來自草酰乙酸而不是來自乙酰CoA，第二周循環(huán)時，才有14 CO2 出現(xiàn)。TAC中的一些反應(yīng)在生理條件下是不可逆的，所以整個三羧酸循環(huán)是一個不可逆的系統(tǒng)TAC的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，故需不斷補充第五十張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(九)草酰乙酸的生成：類似催化劑：是TCA循環(huán)的起始物又是 終止物，在循環(huán)中本身無量的變化。草酰乙酸的含量直接影響乙?；M入TCA

21、循環(huán)的多少 草酰乙酸的來源：第五十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）（2）（1）第五十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來源(1)丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸 + ADP + Pi+ CO2 +ATP+ ADP + Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg 2+第五十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月生物素的作用機理第五十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三羧酸循環(huán)中草酰乙酸的來源(2)+ CO2NADPH+H+NADP+NAD+NADH+H+丙酮酸 + CO2 蘋果酸 草酰乙

22、酸蘋果酸酶蘋果酸脫氫酶第五十七張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月四、反應(yīng)特點1、需氧2、不可逆：三個限速酶3、兩次脫羧、四次脫氫（三次受體是NAD， 一次是FAD）、一次底物水平磷酸化，4、共產(chǎn)生3*3+2+1=12molATP3*2.5+1.5+1=10第五十八張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十九張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三羧酸循環(huán)的限速酶及其調(diào)節(jié)酶 的 名 稱檸檬酸合酶*異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶系變構(gòu)激活劑ADP變構(gòu)抑制劑ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰CoA第六十張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十一張，PPT共七十六頁，創(chuàng)

23、作于2022年6月第六十二張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月五、生理意義是生物體內(nèi)能源物質(zhì)氧化分解的共同途徑；是生物體內(nèi)釋放能量最多的氧化分解階段；是物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)：三羧酸循環(huán)是物質(zhì)代謝樞紐。即是糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝的最后共同通路，有時另一些物質(zhì)代謝如：糖異生、脂肪酸合成、膽固醇合成和轉(zhuǎn)氨基作用等的起點。第六十三張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十四張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十五張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月六、葡萄糖分解代謝過程中能量的產(chǎn)生葡萄糖在分解代謝過程中產(chǎn)生的能量有兩種形式：直接產(chǎn)生ATP；生成高能分子NADH或FADH2，后者在線粒體呼吸鏈氧化并產(chǎn)生ATP。第六十六張，PPT共七十六頁，創(chuàng)作于2022年6月糖酵解：1分子葡萄糖 2分子丙酮酸，共消耗了2個ATP，產(chǎn)生了4 個ATP，實際上凈生成了2個ATP，同時產(chǎn)生2個NADH。有氧分解（丙酮酸生成乙酰CoA及三羧酸循環(huán)）產(chǎn)生的ATP、NADH和FADH2丙酮酸氧化脫羧：丙酮酸 乙酰CoA，生成1個NADH。三羧酸循環(huán)：乙酰CoA CO2和H2O，產(chǎn)生一個GTP（即ATP）、3個NADH和1個FADH2。糖酵解、丙酮酸氧化脫羧及三羧酸循環(huán)生成的NADH和