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1、 第三節(jié)第三節(jié) 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) 一一. 有氧氧化的三個(gè)階段有氧氧化的三個(gè)階段 G - 2丙酮酸丙酮酸 同酵解同酵解 2丙酮酸 2乙酰輔酶A 2 乙酰輔酶A TCA循環(huán) 在有氧時(shí),丙酮酸可進(jìn)入線粒體內(nèi)氧化脫羧,生成乙酰輔酶A再進(jìn)入三羧酸循環(huán): 二、丙酮酸氧化脫羧成乙酰輔酶二、丙酮酸氧化脫羧成乙酰輔酶A 丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系 CH3COCOOH + HSCOA + NAD+ CH3COSCOA +CO2+ NADH+H+ 三、三、 TCA TCA途徑:途徑:這一途徑普遍存在動(dòng)、植物及微生物細(xì)胞中,不僅是糖分解的主要途徑,也是脂肪、蛋白質(zhì)分解代謝的最終途徑,

2、有重要的生理意義。為此獲1953年的諾貝爾獎(jiǎng)三三. TCA循環(huán)共有循環(huán)共有8步,步,P95,圖,圖13-91. 1、乙酰輔酶、乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合構(gòu)成檸檬酸:與草酰乙酸縮合構(gòu)成檸檬酸: TCA循環(huán)起始步驟,由檸檬酸合成酶檸檬酸縮合酶催化,乙酰輔酶循環(huán)起始步驟,由檸檬酸合成酶檸檬酸縮合酶催化,乙酰輔酶A的甲基移去質(zhì)子構(gòu)成負(fù)碳離子,親核攻擊草酰乙酸的酮的甲基移去質(zhì)子構(gòu)成負(fù)碳離子,親核攻擊草酰乙酸的酮基碳,縮合生成檸檬酰輔酶基碳,縮合生成檸檬酰輔酶A,再由高能硫酯鍵水解推進(jìn)總反響進(jìn)展,生成檸檬酸。,再由高能硫酯鍵水解推進(jìn)總反響進(jìn)展,生成檸檬酸。鍵。構(gòu)成的檸檬酰鍵。構(gòu)成的檸檬酰CoACoA使酶構(gòu)造

3、進(jìn)一步變化,活性中心添加了一個(gè)天冬氨酸殘基捕使酶構(gòu)造進(jìn)一步變化,活性中心添加了一個(gè)天冬氨酸殘基捕獲水分子以水解硫酯鍵。獲水分子以水解硫酯鍵。CoACoA和檸檬酸相繼分開酶,酶恢復(fù)成開放型。此酶是一個(gè)和檸檬酸相繼分開酶,酶恢復(fù)成開放型。此酶是一個(gè)調(diào)控酶,可受調(diào)控酶,可受ATPATP、NADHNADH、琥珀酰、琥珀酰CoACoA和長(zhǎng)鏈脂酰和長(zhǎng)鏈脂酰CoACoA抑制。故此反響是可調(diào)控的限抑制。故此反響是可調(diào)控的限速步驟。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: 開放型開放型 封鎖型封鎖型 HSCOA、檸檬酸、檸檬酸2.活性中心:活性中心: His 草酰乙酸;草

4、酰乙酸; His 乙酰乙酰COA; Asp H2O3.可調(diào)理酶:可調(diào)理酶: ATP、NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA和長(zhǎng)鏈脂酰和長(zhǎng)鏈脂酰CoA可抑制此酶活性??梢种拼嗣富钚?。形狀時(shí)被激活。異檸檬酸脫氫酶是形狀時(shí)被激活。異檸檬酸脫氫酶是TCATCA循環(huán)中第二個(gè)調(diào)理酶。循環(huán)中第二個(gè)調(diào)理酶。 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: 第二次氧化反響且伴有脫羧,由第二次氧化反響且伴有脫羧,由-酮戊二酸脫氫酶系催酮戊二酸脫氫酶系催化化 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中獨(dú)一底物程度磷酸化直接產(chǎn)生

5、高能磷酸鍵中獨(dú)一底物程度磷酸化直接產(chǎn)生高能磷酸鍵的步驟。的步驟。 GTP + ADP GDP + ATP6.6.6、琥珀酸脫氫生成延胡索酸:琥珀酸脫氫生成延胡索酸:第三步氧化復(fù)原反響,由琥珀酸脫氫酶催化,氫受體:酶的輔基第三步氧化復(fù)原反響,由琥珀酸脫氫酶催化,氫受體:酶的輔基FAD7 7、延胡索酸水化成蘋果酸:、延胡索酸水化成蘋果酸:延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特異性,延胡索酸酶具有立體異構(gòu)特異性,OHOH只加在延胡索酸一側(cè),只加在延胡索酸一側(cè),構(gòu)成構(gòu)成L-L-蘋果酸。蘋果酸。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次氧化復(fù)原反響,由次氧化復(fù)原反響,

6、由L-L-蘋果酸脫氫酶催化,蘋果酸脫氫酶催化,NAD+NAD+是輔酶。是輔酶。 在規(guī)范熱力學(xué)條件下,平衡有利于逆反響。但在生理情況下,反響產(chǎn)物草在規(guī)范熱力學(xué)條件下,平衡有利于逆反響。但在生理情況下,反響產(chǎn)物草酰乙酸不斷因合成檸檬酸而移去,使其在細(xì)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(xì)胞內(nèi)濃度極低小于10-6 10-6 mol/Lmol/L, ,而使反響向右進(jìn)展。而使反響向右進(jìn)展。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:檸檬酸合成酶、異檸檬循環(huán)的關(guān)鍵酶是:檸檬酸合成酶、異檸檬 酸脫氫酶、酸脫氫酶、 - -酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系有氧氧化第

7、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:即糖酵解的三個(gè)關(guān)鍵酶階段的關(guān)鍵酶:即糖酵解的三個(gè)關(guān)鍵酶 四、四、 TCA中中ATP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 ATP 12 ATP 乙酰乙酰COACOA進(jìn)入進(jìn)入TCA TCA ,每一次循環(huán)有:,每一次循環(huán)有: 4 4次脫氫反響次脫氫反響 3 NADH 3 3 NADH 3* *3 = 9 ATP 3 = 9 ATP 1 FADH2 2 1 FADH2 2* *1 = 2 ATP 1 = 2 ATP 底物程度磷酸化底物程度磷酸化 1GT

8、P 1 ATP 1GTP 1 ATP 體外熄滅 有效利能率:84.6 / 209.1 *100 % = 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:例提供碳骨架:例 草酰乙酸草酰乙酸 + NH2 Asp + NH2 Asp 見見P101 P101 圖圖13-1113-11 3 3 有氧氧化有氧氧化 可凈生成36或38 ATP 琥珀酰琥珀酰COACOA合成酶催化的反響合成酶催化的反響2丙酮酸 2乙酰輔酶A :2 NADH 2* 3 ATP G酵解:2 ATP + 2 NADH 肌細(xì)胞等:2*2 ATP 穿越 肝細(xì)胞等

9、:2*3 ATP2乙酰輔酶A TCA循環(huán):12*2 = 24 ATP三三. 五、五、TCA中碳骨架的不對(duì)稱反響中碳骨架的不對(duì)稱反響 乙酰乙酰COACOA經(jīng)經(jīng)TCATCA,產(chǎn)生,產(chǎn)生2 CO22 CO2;草酰乙酸經(jīng)循環(huán)可再次生成。但是用同位素;草酰乙酸經(jīng)循環(huán)可再次生成。但是用同位素 14C 14C、 13C 13C分別標(biāo)志乙酰分別標(biāo)志乙酰COACOA的甲基和羰基碳,發(fā)如今第一輪循環(huán)中沒(méi)有標(biāo)的甲基和羰基碳,發(fā)如今第一輪循環(huán)中沒(méi)有標(biāo)志的志的CO2CO2釋放,闡明第一輪循環(huán)釋放的二個(gè)碳原子并非乙酰釋放,闡明第一輪循環(huán)釋放的二個(gè)碳原子并非乙酰COACOA的碳原子。的碳原子。P101 P101 圖圖13-

10、1113-11、1212 有人解釋其緣由是順烏頭酸酶與檸檬酸結(jié)合不對(duì)稱,脫水時(shí) H 僅來(lái)自草酰乙酸,故TCA第一輪沒(méi)有標(biāo)志的CO2出現(xiàn)。 六、六、TCA的回補(bǔ)反響的回補(bǔ)反響 3. 天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以構(gòu)成草酰乙酸和酮戊二酸;異亮氨酸、 纈氨酸和蘇氨酸、甲硫氨酸可構(gòu)成琥珀酰COA而補(bǔ)充TCA。 4. 蘋果酸酶 : 胞液 線粒體 NADPH NAD+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轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?,可合成糖;轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁幔珊铣商牵?凈結(jié)果為:凈結(jié)果為:2乙酰輔酶乙酰輔酶A琥珀酸琥珀酸回補(bǔ)回補(bǔ)TCA 第四

11、節(jié) 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:1955年年Gunsalas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HMP,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 脫氫脫羧脫氫脫羧 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、G-6-P脫氫脫羧轉(zhuǎn)化成脫氫脫羧轉(zhuǎn)化成5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖16-磷酸葡萄糖脫氫酶催化磷酸葡萄糖脫氫酶催化G-6-P脫氫生成脫氫生成6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,反響以磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,反響以NA

12、DP為氫受為氫受體構(gòu)成體構(gòu)成NADPH;26-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯在磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯在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-磷酸葡萄糖酸;磷酸葡萄糖酸;3 3 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-磷酸葡萄糖酸脫氫脫羧產(chǎn)生磷酸葡萄糖酸脫氫脫羧產(chǎn)生5-磷酸核酮糖,反響以磷酸核酮糖,反響以NADP為氫受體構(gòu)成為氫受體構(gòu)成NADPH; 6-磷酸葡萄糖脫氫酶是此階段的調(diào)控酶,催化不可逆反響,NADPH反響抑制酶活性。 1.2、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-磷酸核糖和磷酸核糖和5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖1磷酸戊糖異構(gòu)酶催化磷酸戊糖異構(gòu)酶催化

13、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-磷酸核糖;磷酸核糖;2磷酸戊糖差向酶催化磷酸戊糖差向酶催化5-磷酸核酮糖轉(zhuǎn)化成磷酸核酮糖轉(zhuǎn)化成5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 H1.3、磷酸戊糖經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)酮反響及轉(zhuǎn)醛反響生成酵解途徑的中間產(chǎn)物磷酸戊糖經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)酮反響及轉(zhuǎn)醛反響生成酵解途徑的中間產(chǎn)物6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛反響機(jī)制見P 105 2轉(zhuǎn)醛反響 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(gè)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。3 3 轉(zhuǎn)酮反響:轉(zhuǎn)酮反響: 4- 4-磷酸赤蘚糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮反響接受磷酸赤蘚糖經(jīng)轉(zhuǎn)酮反響接受5-5-

14、磷酸木酮糖上的二碳單位構(gòu)成磷酸木酮糖上的二碳單位構(gòu)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磷酸戊糖途徑簡(jiǎn)稱HMP可總結(jié)如下: 2G-6-P 2*6C 2 NADP+ 2 NADPH+H+ 2G-6-P酸 2*6C 2 NADP+ 2 NADPH+H+ + 2CO2 25-P核酮糖2*5C 5-P核糖 5-P木酮糖 7C7-P景天酮糖 3-P甘油醛 3C 另1分子G-6-P 4C 4-P赤蘚糖 6-P果糖 6C 5-P木酮糖 3 C 3-P甘油醛 3CCO2 2 C CO2 2 C 6-P 6-P果糖果糖 6C6C HMP總反響式為: 3 3G-6-PG-6-P+ 6 NA

15、DP+ + 3 H2O 2+ 6 NADP+ + 3 H2O 26-P6-P果糖果糖+ 3 CO2 + 6+ 3 CO2 + 6NADPH+H+NADPH+H+3-P3-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 磷酸化酶 使無(wú)活性磷酸化酶使無(wú)活性磷酸化酶 b b 磷酸化酶磷酸化酶 a ( a (有活性有活性) ) 磷酸化酶催化的反響機(jī)制如下:磷酸化酶催化的反響機(jī)制如下: 2.去分支酶催化糖原分支點(diǎn)的去分支酶催化糖原分支點(diǎn)的1,6-糖苷鍵斷裂糖苷鍵斷裂:3. G-1-P 3.

16、G-1-P 轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成 G-6-P G-6-P;由磷酸葡萄糖變位酶活性中心有磷酸化絲氨;由磷酸葡萄糖變位酶活性中心有磷酸化絲氨酸酸 催化完成。催化完成。 G-1-P G-6-P 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 葡萄糖葡萄糖6-磷酸酶磷酸酶 可催化此反響,而骨骼肌和腦組織細(xì)胞內(nèi)可催化此反響,而骨骼肌和腦組織細(xì)胞內(nèi)缺乏此酶。故肝糖原可直接水解補(bǔ)充血糖,為其它組織細(xì)胞提供能量,而肌糖原那么需經(jīng)過(guò)乳酸循環(huán)才干轉(zhuǎn)變成葡萄缺乏此酶。故肝糖原可直接水解補(bǔ)充血糖,為其它組織細(xì)胞提供能量,而肌糖原那么需經(jīng)過(guò)乳酸循環(huán)才干轉(zhuǎn)變成葡萄糖。糖。二二. 二、糖原的合成

17、代謝二、糖原的合成代謝1. G-1-P1. G-1-P在在UDPUDP葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成葡萄糖焦磷酸化酶催化下生成UDPUDP葡萄糖葡萄糖3. 3. 合成具有合成具有1 1,6=6=糖苷鍵的有分支的糖原,反響由分支酶催化:糖苷鍵的有分支的糖原,反響由分支酶催化: 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 糖 原 合 成 酶 ( 關(guān) 鍵 酶 ) 糖原 關(guān)鍵酶磷酸化酶 UDPG 焦磷酸化酶 糖原 分解 合成 G 1P 變位酶 G 6P H2O ADP (肝)葡萄糖-6-磷酸酶 葡萄糖激酶肝 Pi ATP 葡 萄 糖 注:骨骼肌C內(nèi)缺乏此酶,故肌糖

18、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(yùn)輸?shù)礁闻K,再經(jīng)糖異生轉(zhuǎn)變成葡萄糖或肝糖原。第六節(jié)第六節(jié) 糖的異生糖的異生糖的異生即構(gòu)成糖的異生即構(gòu)成“新糖的意思,是指從非糖物質(zhì)合新糖的意思,是指從非糖物質(zhì)合成葡萄糖的過(guò)程。成葡萄糖的過(guò)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一一. 二、二、 糖異生的途徑糖異生的途徑 4. 6- 4. 6-磷酸果糖至葡萄糖磷酸果糖至葡萄糖 6- 6-磷酸果糖至葡萄糖經(jīng)酵解途徑逆向變成磷酸果糖至葡萄糖經(jīng)酵解途徑逆向變成6-6-磷酸葡萄糖,再由葡萄糖磷酸葡萄糖,再由葡萄糖6-6-磷酸磷酸酶催酶催 化水解成葡萄糖。化水解成葡萄糖。 Mg2+ Mg2+6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+H2O葡萄糖葡萄糖+Pi在肝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有葡萄糖在肝的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上含有葡萄糖6-6-磷酸酶可催化此反響,而骨骼肌和腦組織細(xì)胞內(nèi)磷酸酶可催化此反響,而骨骼肌和腦組織細(xì)胞內(nèi)缺乏此酶。糖異生的總反響式為:缺乏此酶。糖異生

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