王鏡巖 生物化學(xué) 經(jīng)典課件 9糖代謝1 考研必備 學(xué)生物化學(xué)必備

糖酵解作用

第22章糖酵解作用第22章1一、糖酵解作用的研究歷史1905年HardenA和YangWJ發(fā)現(xiàn)糖分解過程中生成磷酸酯，隨后發(fā)現(xiàn)這一過程有輔酶參與。1897年Buchner兄弟發(fā)現(xiàn)糖轉(zhuǎn)化為乙醇不需要活細(xì)胞。一、糖酵解作用的研究歷史1905年HardenA和Y230年代Embden和Meyerhof對糖的無氧分解進行深入研究，基本搞清了無氧分解的途徑，故這一途徑也稱作Embden-Meyerhof途徑。30年代Embden和Meyerhof對糖的無氧分解進3二、糖酵解過程概述二、糖酵解過程概述4四、糖酵解第一階段的反應(yīng)機制

四、糖酵解第一階段的反應(yīng)機制5(一)葡萄糖的磷酸化己糖激酶是調(diào)控酶，受葡萄糖-6-磷酸的抑制。該酶催化的反應(yīng)釋放大量能量，為不可逆反應(yīng)。HexokinaseGlucoseInducedfit己糖激酶(哺乳動物為單體酶,酵母為二聚體)有4種同工酶，同工酶主要存在于腦和腎，葡萄糖-6-磷酸對該酶有抑制作用，少量的無機磷可解除葡萄糖-6-磷酸的抑制作用，同工酶主要存在于骨骼肌和心肌，同工酶主要存在于肝臟和腎臟，同工酶(葡萄糖激酶)只存在于肝臟，其合成受胰島素的誘導(dǎo)。(一)葡萄糖的磷酸化己糖激酶是調(diào)控酶，受葡萄糖-6葡萄糖-6-磷酸的代謝途徑葡萄糖-6-磷酸的代謝途徑7(二)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)化形成果糖-6-磷酸人類的磷酸葡萄糖異構(gòu)酶為二聚體(二)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)化形成果糖-6-磷酸人類的磷酸8(三)果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸磷酸果糖激酶亞基的結(jié)構(gòu)（四個亞基）白色為ATP，紅色為果糖-6-磷酸(三)果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸磷酸果糖激酶9磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)不可逆，ATP是別構(gòu)抑制劑,F-2,6-BP是別構(gòu)激活劑。兩次磷酸化使葡萄糖轉(zhuǎn)化為反應(yīng)活性很高的F-1,6-BP，有利于隨后的分解反應(yīng)。磷酸果糖激酶是關(guān)鍵的調(diào)控酶，有4個亞基，3種同工酶，同工酶A存在于骨骼肌和心肌，對磷酸肌酸、檸檬酸、無機磷酸的抑制作用最敏感；同工酶B存在于肝臟和紅細(xì)胞，對2,3-二磷酸甘油酸(BPG)的抑制作用最敏感；同工酶C存在于腦中，對腺嘌呤核苷酸的作用最敏感。磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)不可逆，ATP是別構(gòu)抑制劑,10(四)果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸

*(四)果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮1123970=-8.314310lnKK=10-4FBPDHAP+G3P1-XXX若FBP為:1mol/L10-4=X2/(1X)X=10-2若FBP為:10-5mol/L10-4=X2/(10-5

X)X=0.9210-5

醛縮酶有多種同工酶，型醛縮酶存在于高等動植物，為四聚體,有3種同工酶，A主要存在于肌肉中，B主要存在于肝臟，C主要存在于腦組織，3種同工酶均由4中不同的亞基組成。型醛縮酶存在于微生物，相對分子質(zhì)量只有型醛縮酶的一半，含有二價金屬離子。果糖-1，6-二磷酸濃度較低時，容易轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸。23970=-8.314310lnK醛縮酶有多12果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸的反應(yīng)機制果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸的反13(五)二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸丙糖磷酸異構(gòu)酶為四聚體，圖中所示為單體的結(jié)構(gòu)，紅色為二羥丙酮磷酸。反應(yīng)機制(五)二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸丙糖磷酸異構(gòu)酶為14五、酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機制五、酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機制15(一)甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸從兔的肌肉中分離的甘油醛-3-磷酸脫氫酶有4個相同的亞基(一)甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸從兔的肌16砷酸化合物迅速分解，不能生成ATP砷酸化合物迅速分解，不能生成ATP17(二)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP(二)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP18(三)3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶為二聚體酵母的反應(yīng)機制麥芽的反應(yīng)機制(三)3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶為19(四)2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶為二聚體(五)磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵a(chǎn)生一個ATP分子丙酮酸激酶為四聚體，反應(yīng)可以看作2步。(四)2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶為二20Amechanismforthepyruvatekinasereaction:(a)awaterontheMg2+ioncoordinatedtoADPisreplacedbythephosphorylgroupofPEP;(b)Mg2+dissociatesfromtheα-PofADP;(c)thephosphorylgroupistransferred;and(d)theenolateofpyruvateisprotonated.Amechanismforthepyruvatek21六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖崮芰哭D(zhuǎn)變的估算

六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖崮芰哭D(zhuǎn)變的估算22ATP的生成數(shù)ATP的生成數(shù)23七、丙酮酸的去路和NAD+

的再生七、丙酮酸的去路和NAD+的再生24王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備25九、其他六碳糖進入糖酵解途徑九、其他六碳糖進入糖酵解途徑26半乳糖的代謝途徑缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶使晶狀體半乳糖增高，引起白內(nèi)障，嚴(yán)重時引起生長停滯，智力遲鈍，甚至引起肝損傷導(dǎo)致死亡。半乳糖的代謝途徑缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶使晶狀體半乳27反應(yīng)的乒乓動力學(xué)機制反應(yīng)的乒乓動力學(xué)機制28甘油分解的途徑甘油分解的途徑29基本要求1.熟悉糖酵解作用的研究歷史。2.掌握糖酵解過程的概況。（重點）3.熟悉糖酵解作用的反應(yīng)過程。（難點）4.掌握糖酵解過程的能量計算。（重點）5.掌握丙酮酸的去路。（重點）6.掌握糖酵解作用的調(diào)節(jié)。（重點）7.熟悉其他六碳糖進入糖酵解的途徑?；疽?0檸檬酸循環(huán)

第23章檸檬酸循環(huán)第23章31一、檸檬酸循環(huán)概貌又稱三羧酸循環(huán)（Tricarboxylicacidcycle,TCA），或Krebs循環(huán)，是物質(zhì)代謝的樞紐。一、檸檬酸循環(huán)概貌32王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備33二、丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoAE1：丙酮酸脫氫酶，E2：二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；?，E3：二氫硫辛酸脫氫酶。有5種輔酶參與反應(yīng)。二、丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoAE1：34催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA的反應(yīng)步驟

催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA的反應(yīng)步驟35丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的結(jié)構(gòu)

12個丙酮酸脫氫酶二聚體(PDH,E1,黃色)構(gòu)成立方體，8個二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；溉垠w(TA,E2,粉色)構(gòu)成另一個立方體，6個二氫硫辛酸脫氫酶二聚體(DLD,E3,藍色)與上述兩個立方體相互嵌合，構(gòu)成一個由60個亞基組成的復(fù)雜的復(fù)合體。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的結(jié)構(gòu)36丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控

E1被磷酸化活力降低，脫磷酸活力增高，乙酰-CoA競爭性抑制E2,NADH競爭性抑制E3。

亞砷酸鹽及有機砷化合物抑制作用的機制之一是使還原型硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。同樣的機制還可抑制α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體?；盍档捅崦摎涿笍?fù)合體的調(diào)控活力降低37三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制(一)草酰乙酸(oxaloacetate)與乙酰-CoA縮合(condense)形成檸檬酸反應(yīng)不可逆.檸檬酸合酶為二聚體，圖中所示為亞基的結(jié)構(gòu)。草酰乙酸為黃色，CoA為紅色。ATP，NADH，琥珀酰-CoA，酯酰-CoA抑制該酶的活性。三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制反應(yīng)不可逆.檸檬酸合酶為二聚體，圖38(二)檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸烏頭酸酶為二聚體，圖中所示為活性部位的結(jié)構(gòu)。鐵硫串為紅色，半胱氨酸為黃色，異檸檬酸為白色。(二)檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸烏頭酸酶為二聚體，圖中所示39烏頭酸酶的鐵-硫串在反應(yīng)中的作用氟乙酸形成的氟檸檬酸對烏頭酸酶有抑制作用烏頭酸酶的鐵-硫串在反應(yīng)中的作用氟乙酸形成的氟檸檬酸對烏頭酸40(三)異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶為四聚體（α2βγ）,圖中所示的活性部位。異檸檬酸為綠色，NADP+為金色,Ca2+為紅色。ADP，NAD是該酶的別構(gòu)激活劑，ATP，NADH是該酶的別構(gòu)抑制劑。(三)異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶41(四)α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA該酶的結(jié)構(gòu)，催化及調(diào)控機制與丙酮酸脫氫酶相似。(五)琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個高能磷酸鍵琥珀酰-CoA合成酶為αβ二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。(四)α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA該酶的結(jié)構(gòu)，42Succinyl-CoASynthetasefromE.coliCoenzymeAHis246-PiSuccinyl-CoACoenzymeAHis246-P43(六)琥珀酸脫氫形成延胡索酸琥珀酸脫氫酶為αβ二聚體，活性部位有鐵硫串。琥珀酸脫氫的抑制劑(六)琥珀酸脫氫形成延胡索酸琥珀酸脫氫酶為αβ二聚體，活44(七)延胡索酸水合形成L-蘋果酸延胡索酸酶為四聚體，有兩種可能的反應(yīng)機制。反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。(七)延胡索酸水合形成L-蘋果酸延胡索酸酶為四聚體，有兩45(八)L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶為二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。L-蘋果酸脫氫酶的結(jié)構(gòu)蘋果酸為紅色，NAD+為藍色。(八)L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶為二聚體，反46脫氫酶的作用脫氫酶的活性中心脫氫酶的作用脫氫酶的活性中心47乙酰-CoA碳原子在檸檬酸循環(huán)中的命運乙酰-CoA碳原子在檸檬酸循環(huán)中的命運48王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備49四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算

檸檬酸循環(huán)有4個脫氫步驟,其中3對電子經(jīng)NADH傳遞給氧,每對電子產(chǎn)生2.5個ATP,一對電子經(jīng)FADH2傳遞給氧,產(chǎn)生1.5個ATP,檸檬酸循環(huán)本身產(chǎn)生1個ATP,每次循環(huán)產(chǎn)生7.5+1.5+1=10個ATP.過去的計算是9+2+1=12個ATP.

四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算50五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控51六.乙醛酸途徑六.乙醛酸途徑52蘋果酸合成酶的反應(yīng)異檸檬酸裂解酶的反應(yīng)蘋果酸合成酶的反應(yīng)異檸檬酸裂解酶的反應(yīng)53王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備54七、檸檬酸循環(huán)的雙重作用檸檬酸循環(huán)提供多種合成代謝的中間物七、檸檬酸循環(huán)的雙重作用檸檬酸循環(huán)提供多種合成代謝的中間物55王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備56檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物的補充此外，乙醛酸途徑和氨基酸脫氨基均可生成檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物。檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物的補充此外，乙醛酸途徑和氨基酸脫氨基均可57八、檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史1937年HansKrebs提出檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制,其主要的依據(jù)有:Krebs于1932年發(fā)現(xiàn)乙酸，琥珀酸，延胡索酸，蘋果酸，檸檬酸，草酰乙酸可以促進組織勻漿或切片的氧化作用；AlbertSzent-Gyoryi發(fā)現(xiàn)少量的四碳二羧酸可以加快糖類氧化反應(yīng)的速度，提出可能存在一個酶促的系列反應(yīng)。他還發(fā)現(xiàn)了丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制作用；CarlMartius和FranzKnoop發(fā)現(xiàn)檸檬酸可以轉(zhuǎn)化為圖示的其他有機酸；Krebs發(fā)現(xiàn)草酰乙酸可以和活性乙酸反應(yīng)生成檸檬酸，在反映體系中過量加入其中的任意一種有機酸可以很快轉(zhuǎn)化為其他的有機酸，因而提出反應(yīng)體系構(gòu)成一個循環(huán)。八、檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史58基本要求1.熟悉形成乙酰-CoA的過程。（難點）2.掌握檸檬酸循環(huán)的概況。（重點）3.熟悉檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制。（難點）4.掌握檸檬酸循環(huán)的能量計算。（重點）5.熟悉檸檬酸循環(huán)的調(diào)控和雙重作用。（難點）6.熟悉檸檬酸循環(huán)的研究歷史?；疽?9第24章電子傳遞和氧化磷酸化作用

第24章電子傳遞和氧化磷酸化作用60一、氧化-還原電勢(一)氧化-還原電勢生物氧化是通過加氧、脫氫或失電子而進行的，加氧反應(yīng)較少見，氧原子通常是通過加水再脫氫引入代謝物的。代謝物中生成的羧基，可通過脫羧基作用生成二氧化碳。脫氫或失電子反應(yīng)是生物氧化的主要方式，反應(yīng)過程中伴隨著氧化-還原電勢的變化。ε=E正極-E負(fù)極一、氧化-還原電勢61(二)生物體中某些重要的氧化-還原電勢(二)生物體中某些重要的氧化-還原電勢62(三)電勢和自由能的關(guān)系ΔG0=-nFΔE0(四)標(biāo)準(zhǔn)電動勢和平衡常數(shù)的關(guān)系E0=(RT/nF)lnk=E0+(RT/nF)ln{[ox]/[red]}(三)電勢和自由能的關(guān)系63二、電子傳遞和氧化呼吸鏈（一）呼吸鏈的概念（二）呼吸鏈的各個成員1.NAD二、電子傳遞和氧化呼吸鏈（一）呼吸鏈的概念1.NAD64王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備652.FAD2.FAD663.CoQ3.CoQ674.細(xì)胞色素4.細(xì)胞色素68王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備695.鐵硫蛋白5.鐵硫蛋白70王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備71（三）呼吸鏈的結(jié)構(gòu)1.氧化還原電位2.阻斷劑實驗3.亞組分重組實驗（三）呼吸鏈的結(jié)構(gòu)72王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備73電子傳遞鏈的氧化還原電位黑線表示E0,紅線表示E電子傳遞鏈的氧化還原電位黑線表示E0,紅線表示E74復(fù)合體的電子傳遞途徑4.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞途徑復(fù)合體的電子傳遞途徑4.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞途徑75復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和電子傳遞途徑復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和電子傳遞途徑76復(fù)合體Ⅲ的結(jié)構(gòu)**黏噻唑菌醇復(fù)合體Ⅲ的結(jié)構(gòu)**黏噻唑菌醇77復(fù)合體Ⅲ的電子傳遞途徑復(fù)合體Ⅲ的電子傳遞途徑78復(fù)合體Ⅳ的結(jié)構(gòu)復(fù)合體Ⅳ的結(jié)構(gòu)79復(fù)合體Ⅳ的電子傳遞復(fù)合體Ⅳ的電子傳遞80Theelectrontransferpathwayforcytochromeoxidase.TheCuAsiteofcytochromeoxdase.ThebinuclearcenterofcytochromeoxdaseTheelectrontransferpathway81AmodelforthemechanismofO2reductionbycytochromeoxdaseAmodelforthemechanismofO82王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備83三、氧化磷酸化作用

（一）線粒體的結(jié)構(gòu)

三、氧化磷酸化作用（一）線粒體的結(jié)構(gòu)84（二）氧化磷酸化作用機制

對三氟甲氧基苯腙羰基氰基化物二環(huán)己基羰二亞胺雙香豆素2-噻吩甲酰三氟丙酮殺粉蝶菌素汞制劑（二）氧化磷酸化作用機制對三氟甲氧基苯腙羰基氰基化物二環(huán)己85（三）質(zhì)子梯度的形式（三）質(zhì)子梯度的形式86王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備87王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備88（四）ATP合成機制AmodeloftheF1andf0componentsoftheATPsynthase.arotationmolecularmotor.Thea,b,α,β,andδsubunitsconstiturethestatorofthemotor,andthec,γ,andεsubunitsformtherotor.FlowofprotonsthroughthestructureturnstherotoranddrivethecycleofconformationchangesinαandβthatsynthesizeATP.（四）ATP合成機制AmodeloftheF1an89Moleculargraphicimages(a)sideviewand(b)topviewofF1-ATPsynthase.Theγ-subunitisthepinkstructurevisibleinthecenterofview(b).ThebindingchangemechanismforATPsynthesisbyATPsynthase實驗證明3個質(zhì)子通過離子通道可以合成一個ATPMoleculargraphicimages(a)s90王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備91OutwardtrasportofATP(viatheATP/ADPtranslocase)isfavoredbythemembraneelectrochemicalpotentialOutwardtrasportofATP(viat92(五）氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制劑魚藤酮安密妥二環(huán)己基羰二亞胺電子傳遞鏈的抑制劑2-噻吩甲酰三氟丙酮(五）氧化磷酸化的解偶聯(lián)和抑制劑魚藤酮安密妥二環(huán)己基羰二亞胺93雙香豆素解偶聯(lián)劑對三氟甲氧基苯腙羰基氰化物雙香豆素解偶聯(lián)劑對三氟甲氧基苯腙羰基氰化物94Therotarymotionofthebacterialflagellaisenergizeddirectlybytheprotongradientacrosstheinnerplasmamembrane.Therotarymotionofthebacte95（六）細(xì)胞溶膠內(nèi)NADH的再氧化甘油-3-磷酸穿梭主要存在于肌肉和神經(jīng)組織（六）細(xì)胞溶膠內(nèi)NADH的再氧化甘油-3-磷酸穿梭主要存在96蘋果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于肝、腎、心等組織蘋果酸-天冬氨酸穿梭主要存在于肝、腎、心等組織97(七)氧化磷酸化的調(diào)控殺黑星菌素(七)氧化磷酸化的調(diào)控殺黑星菌素98王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備99(八)葡萄糖徹底氧化的總結(jié)算(八)葡萄糖徹底氧化的總結(jié)算100(九)氧的不完全還原氧的徹底還原需要4個電子，1個電子使氧還原成超氧化物負(fù)離子，2個電子使氧還原成過氧化氫，3個電子使氧還原成羥自由基。超氧化物歧化酶可清除超氧化物自由基，可能的機制如圖24-33所示。過氧化氫可被過氧化氫酶或谷胱甘肽過氧化物酶清除。清除超氧化物自由基和過氧化氫可防止羥自由基的生成?？寡趸瘎┯兄陬A(yù)防疾病和延緩衰老?；疽?.熟悉氧化-還原電勢的基本概念。（難點）2.掌握呼吸鏈的結(jié)構(gòu)和有關(guān)抑制劑。（重點、難點）3.掌握氧化磷酸化作用的機制。（重點、難點）(九)氧的不完全還原基本要求101糖酵解作用

第22章糖酵解作用第22章102一、糖酵解作用的研究歷史1905年HardenA和YangWJ發(fā)現(xiàn)糖分解過程中生成磷酸酯，隨后發(fā)現(xiàn)這一過程有輔酶參與。1897年Buchner兄弟發(fā)現(xiàn)糖轉(zhuǎn)化為乙醇不需要活細(xì)胞。一、糖酵解作用的研究歷史1905年HardenA和Y10330年代Embden和Meyerhof對糖的無氧分解進行深入研究，基本搞清了無氧分解的途徑，故這一途徑也稱作Embden-Meyerhof途徑。30年代Embden和Meyerhof對糖的無氧分解進104二、糖酵解過程概述二、糖酵解過程概述105四、糖酵解第一階段的反應(yīng)機制

四、糖酵解第一階段的反應(yīng)機制106(一)葡萄糖的磷酸化己糖激酶是調(diào)控酶，受葡萄糖-6-磷酸的抑制。該酶催化的反應(yīng)釋放大量能量，為不可逆反應(yīng)。HexokinaseGlucoseInducedfit己糖激酶(哺乳動物為單體酶,酵母為二聚體)有4種同工酶，同工酶主要存在于腦和腎，葡萄糖-6-磷酸對該酶有抑制作用，少量的無機磷可解除葡萄糖-6-磷酸的抑制作用，同工酶主要存在于骨骼肌和心肌，同工酶主要存在于肝臟和腎臟，同工酶(葡萄糖激酶)只存在于肝臟，其合成受胰島素的誘導(dǎo)。(一)葡萄糖的磷酸化己糖激酶是調(diào)控酶，受葡萄糖-107葡萄糖-6-磷酸的代謝途徑葡萄糖-6-磷酸的代謝途徑108(二)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)化形成果糖-6-磷酸人類的磷酸葡萄糖異構(gòu)酶為二聚體(二)葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)化形成果糖-6-磷酸人類的磷酸109(三)果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸磷酸果糖激酶亞基的結(jié)構(gòu)（四個亞基）白色為ATP，紅色為果糖-6-磷酸(三)果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸磷酸果糖激酶110磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)不可逆，ATP是別構(gòu)抑制劑,F-2,6-BP是別構(gòu)激活劑。兩次磷酸化使葡萄糖轉(zhuǎn)化為反應(yīng)活性很高的F-1,6-BP，有利于隨后的分解反應(yīng)。磷酸果糖激酶是關(guān)鍵的調(diào)控酶，有4個亞基，3種同工酶，同工酶A存在于骨骼肌和心肌，對磷酸肌酸、檸檬酸、無機磷酸的抑制作用最敏感；同工酶B存在于肝臟和紅細(xì)胞，對2,3-二磷酸甘油酸(BPG)的抑制作用最敏感；同工酶C存在于腦中，對腺嘌呤核苷酸的作用最敏感。磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)不可逆，ATP是別構(gòu)抑制劑,111(四)果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸

*(四)果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮11223970=-8.314310lnKK=10-4FBPDHAP+G3P1-XXX若FBP為:1mol/L10-4=X2/(1X)X=10-2若FBP為:10-5mol/L10-4=X2/(10-5

X)X=0.9210-5

醛縮酶有多種同工酶，型醛縮酶存在于高等動植物，為四聚體,有3種同工酶，A主要存在于肌肉中，B主要存在于肝臟，C主要存在于腦組織，3種同工酶均由4中不同的亞基組成。型醛縮酶存在于微生物，相對分子質(zhì)量只有型醛縮酶的一半，含有二價金屬離子。果糖-1，6-二磷酸濃度較低時，容易轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸。23970=-8.314310lnK醛縮酶有多113果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸的反應(yīng)機制果糖-1，6-二磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸和二羥丙酮磷酸的反114(五)二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸丙糖磷酸異構(gòu)酶為四聚體，圖中所示為單體的結(jié)構(gòu)，紅色為二羥丙酮磷酸。反應(yīng)機制(五)二羥丙酮磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)楦视腿?3-磷酸丙糖磷酸異構(gòu)酶為115五、酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機制五、酵解第二階段放能階段的反應(yīng)機制116(一)甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸從兔的肌肉中分離的甘油醛-3-磷酸脫氫酶有4個相同的亞基(一)甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸從兔的肌117砷酸化合物迅速分解，不能生成ATP砷酸化合物迅速分解，不能生成ATP118(二)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP(二)1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)移高能磷酸基團形成ATP119(三)3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶為二聚體酵母的反應(yīng)機制麥芽的反應(yīng)機制(三)3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶為120(四)2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶為二聚體(五)磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岵a(chǎn)生一個ATP分子丙酮酸激酶為四聚體，反應(yīng)可以看作2步。(四)2-磷酸甘油酸脫水生成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶為二121Amechanismforthepyruvatekinasereaction:(a)awaterontheMg2+ioncoordinatedtoADPisreplacedbythephosphorylgroupofPEP;(b)Mg2+dissociatesfromtheα-PofADP;(c)thephosphorylgroupistransferred;and(d)theenolateofpyruvateisprotonated.Amechanismforthepyruvatek122六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖崮芰哭D(zhuǎn)變的估算

六、由葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿颖崮芰哭D(zhuǎn)變的估算123ATP的生成數(shù)ATP的生成數(shù)124七、丙酮酸的去路和NAD+

的再生七、丙酮酸的去路和NAD+的再生125王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備126九、其他六碳糖進入糖酵解途徑九、其他六碳糖進入糖酵解途徑127半乳糖的代謝途徑缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶使晶狀體半乳糖增高，引起白內(nèi)障，嚴(yán)重時引起生長停滯，智力遲鈍，甚至引起肝損傷導(dǎo)致死亡。半乳糖的代謝途徑缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰轉(zhuǎn)移酶使晶狀體半乳128反應(yīng)的乒乓動力學(xué)機制反應(yīng)的乒乓動力學(xué)機制129甘油分解的途徑甘油分解的途徑130基本要求1.熟悉糖酵解作用的研究歷史。2.掌握糖酵解過程的概況。（重點）3.熟悉糖酵解作用的反應(yīng)過程。（難點）4.掌握糖酵解過程的能量計算。（重點）5.掌握丙酮酸的去路。（重點）6.掌握糖酵解作用的調(diào)節(jié)。（重點）7.熟悉其他六碳糖進入糖酵解的途徑?；疽?31檸檬酸循環(huán)

第23章檸檬酸循環(huán)第23章132一、檸檬酸循環(huán)概貌又稱三羧酸循環(huán)（Tricarboxylicacidcycle,TCA），或Krebs循環(huán)，是物質(zhì)代謝的樞紐。一、檸檬酸循環(huán)概貌133王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備134二、丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoAE1：丙酮酸脫氫酶，E2：二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；?，E3：二氫硫辛酸脫氫酶。有5種輔酶參與反應(yīng)。二、丙酮酸進入檸檬酸循環(huán)的準(zhǔn)備階段:形成乙酰-CoAE1：135催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA的反應(yīng)步驟

催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA的反應(yīng)步驟136丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的結(jié)構(gòu)

12個丙酮酸脫氫酶二聚體(PDH,E1,黃色)構(gòu)成立方體，8個二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；溉垠w(TA,E2,粉色)構(gòu)成另一個立方體，6個二氫硫辛酸脫氫酶二聚體(DLD,E3,藍色)與上述兩個立方體相互嵌合，構(gòu)成一個由60個亞基組成的復(fù)雜的復(fù)合體。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的結(jié)構(gòu)137丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控

E1被磷酸化活力降低，脫磷酸活力增高，乙酰-CoA競爭性抑制E2,NADH競爭性抑制E3。

亞砷酸鹽及有機砷化合物抑制作用的機制之一是使還原型硫辛酰胺形成無催化能力的砷化物。同樣的機制還可抑制α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體。活力降低丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)控活力降低138三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制(一)草酰乙酸(oxaloacetate)與乙酰-CoA縮合(condense)形成檸檬酸反應(yīng)不可逆.檸檬酸合酶為二聚體，圖中所示為亞基的結(jié)構(gòu)。草酰乙酸為黃色，CoA為紅色。ATP，NADH，琥珀酰-CoA，酯酰-CoA抑制該酶的活性。三、檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制反應(yīng)不可逆.檸檬酸合酶為二聚體，圖139(二)檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸烏頭酸酶為二聚體，圖中所示為活性部位的結(jié)構(gòu)。鐵硫串為紅色，半胱氨酸為黃色，異檸檬酸為白色。(二)檸檬酸異構(gòu)化形成異檸檬酸烏頭酸酶為二聚體，圖中所示140烏頭酸酶的鐵-硫串在反應(yīng)中的作用氟乙酸形成的氟檸檬酸對烏頭酸酶有抑制作用烏頭酸酶的鐵-硫串在反應(yīng)中的作用氟乙酸形成的氟檸檬酸對烏頭酸141(三)異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶為四聚體（α2βγ）,圖中所示的活性部位。異檸檬酸為綠色，NADP+為金色,Ca2+為紅色。ADP，NAD是該酶的別構(gòu)激活劑，ATP，NADH是該酶的別構(gòu)抑制劑。(三)異檸檬酸氧化形成α-酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶142(四)α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA該酶的結(jié)構(gòu)，催化及調(diào)控機制與丙酮酸脫氫酶相似。(五)琥珀酰-CoA轉(zhuǎn)化成琥珀酸并產(chǎn)生一個高能磷酸鍵琥珀酰-CoA合成酶為αβ二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。(四)α-酮戊二酸氧化脫羧形成琥珀酰-CoA該酶的結(jié)構(gòu)，143Succinyl-CoASynthetasefromE.coliCoenzymeAHis246-PiSuccinyl-CoACoenzymeAHis246-P144(六)琥珀酸脫氫形成延胡索酸琥珀酸脫氫酶為αβ二聚體，活性部位有鐵硫串。琥珀酸脫氫的抑制劑(六)琥珀酸脫氫形成延胡索酸琥珀酸脫氫酶為αβ二聚體，活145(七)延胡索酸水合形成L-蘋果酸延胡索酸酶為四聚體，有兩種可能的反應(yīng)機制。反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。(七)延胡索酸水合形成L-蘋果酸延胡索酸酶為四聚體，有兩146(八)L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶為二聚體，反應(yīng)的G大約為0，反應(yīng)可逆。L-蘋果酸脫氫酶的結(jié)構(gòu)蘋果酸為紅色，NAD+為藍色。(八)L-蘋果酸脫氫形成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶為二聚體，反147脫氫酶的作用脫氫酶的活性中心脫氫酶的作用脫氫酶的活性中心148乙酰-CoA碳原子在檸檬酸循環(huán)中的命運乙酰-CoA碳原子在檸檬酸循環(huán)中的命運149王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備150四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算

檸檬酸循環(huán)有4個脫氫步驟,其中3對電子經(jīng)NADH傳遞給氧,每對電子產(chǎn)生2.5個ATP,一對電子經(jīng)FADH2傳遞給氧,產(chǎn)生1.5個ATP,檸檬酸循環(huán)本身產(chǎn)生1個ATP,每次循環(huán)產(chǎn)生7.5+1.5+1=10個ATP.過去的計算是9+2+1=12個ATP.

四、檸檬酸循環(huán)的化學(xué)總結(jié)算151五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控五、檸檬酸循環(huán)的調(diào)控152六.乙醛酸途徑六.乙醛酸途徑153蘋果酸合成酶的反應(yīng)異檸檬酸裂解酶的反應(yīng)蘋果酸合成酶的反應(yīng)異檸檬酸裂解酶的反應(yīng)154王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備155七、檸檬酸循環(huán)的雙重作用檸檬酸循環(huán)提供多種合成代謝的中間物七、檸檬酸循環(huán)的雙重作用檸檬酸循環(huán)提供多種合成代謝的中間物156王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備157檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物的補充此外，乙醛酸途徑和氨基酸脫氨基均可生成檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物。檸檬酸循環(huán)中間產(chǎn)物的補充此外，乙醛酸途徑和氨基酸脫氨基均可158八、檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史1937年HansKrebs提出檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制,其主要的依據(jù)有:Krebs于1932年發(fā)現(xiàn)乙酸，琥珀酸，延胡索酸，蘋果酸，檸檬酸，草酰乙酸可以促進組織勻漿或切片的氧化作用；AlbertSzent-Gyoryi發(fā)現(xiàn)少量的四碳二羧酸可以加快糖類氧化反應(yīng)的速度，提出可能存在一個酶促的系列反應(yīng)。他還發(fā)現(xiàn)了丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制作用；CarlMartius和FranzKnoop發(fā)現(xiàn)檸檬酸可以轉(zhuǎn)化為圖示的其他有機酸；Krebs發(fā)現(xiàn)草酰乙酸可以和活性乙酸反應(yīng)生成檸檬酸，在反映體系中過量加入其中的任意一種有機酸可以很快轉(zhuǎn)化為其他的有機酸，因而提出反應(yīng)體系構(gòu)成一個循環(huán)。八、檸檬酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歷史159基本要求1.熟悉形成乙酰-CoA的過程。（難點）2.掌握檸檬酸循環(huán)的概況。（重點）3.熟悉檸檬酸循環(huán)的反應(yīng)機制。（難點）4.掌握檸檬酸循環(huán)的能量計算。（重點）5.熟悉檸檬酸循環(huán)的調(diào)控和雙重作用。（難點）6.熟悉檸檬酸循環(huán)的研究歷史?；疽?60第24章電子傳遞和氧化磷酸化作用

第24章電子傳遞和氧化磷酸化作用161一、氧化-還原電勢(一)氧化-還原電勢生物氧化是通過加氧、脫氫或失電子而進行的，加氧反應(yīng)較少見，氧原子通常是通過加水再脫氫引入代謝物的。代謝物中生成的羧基，可通過脫羧基作用生成二氧化碳。脫氫或失電子反應(yīng)是生物氧化的主要方式，反應(yīng)過程中伴隨著氧化-還原電勢的變化。ε=E正極-E負(fù)極一、氧化-還原電勢162(二)生物體中某些重要的氧化-還原電勢(二)生物體中某些重要的氧化-還原電勢163(三)電勢和自由能的關(guān)系ΔG0=-nFΔE0(四)標(biāo)準(zhǔn)電動勢和平衡常數(shù)的關(guān)系E0=(RT/nF)lnk=E0+(RT/nF)ln{[ox]/[red]}(三)電勢和自由能的關(guān)系164二、電子傳遞和氧化呼吸鏈（一）呼吸鏈的概念（二）呼吸鏈的各個成員1.NAD二、電子傳遞和氧化呼吸鏈（一）呼吸鏈的概念1.NAD165王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備1662.FAD2.FAD1673.CoQ3.CoQ1684.細(xì)胞色素4.細(xì)胞色素169王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備1705.鐵硫蛋白5.鐵硫蛋白171王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備172（三）呼吸鏈的結(jié)構(gòu)1.氧化還原電位2.阻斷劑實驗3.亞組分重組實驗（三）呼吸鏈的結(jié)構(gòu)173王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備174電子傳遞鏈的氧化還原電位黑線表示E0,紅線表示E電子傳遞鏈的氧化還原電位黑線表示E0,紅線表示E175復(fù)合體的電子傳遞途徑4.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞途徑復(fù)合體的電子傳遞途徑4.線粒體內(nèi)膜的電子傳遞途徑176復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和電子傳遞途徑復(fù)合體的結(jié)構(gòu)和電子傳遞途徑177復(fù)合體Ⅲ的結(jié)構(gòu)**黏噻唑菌醇復(fù)合體Ⅲ的結(jié)構(gòu)**黏噻唑菌醇178復(fù)合體Ⅲ的電子傳遞途徑復(fù)合體Ⅲ的電子傳遞途徑179復(fù)合體Ⅳ的結(jié)構(gòu)復(fù)合體Ⅳ的結(jié)構(gòu)180復(fù)合體Ⅳ的電子傳遞復(fù)合體Ⅳ的電子傳遞181Theelectrontransferpathwayforcytochromeoxidase.TheCuAsiteofcytochromeoxdase.ThebinuclearcenterofcytochromeoxdaseTheelectrontransferpathway182AmodelforthemechanismofO2reductionbycytochromeoxdaseAmodelforthemechanismofO183王鏡巖生物化學(xué)經(jīng)典課件9糖代謝1考研必備學(xué)生物化學(xué)必備184三、氧化磷酸化作用

（一）線粒體的結(jié)構(gòu)

三、氧化磷酸化作用（一）線粒體的結(jié)構(gòu)185（二）氧化磷酸化作用機制

對三氟甲氧基苯腙羰基氰基化物二環(huán)己基羰二亞胺雙香豆素2-噻吩甲酰三氟丙酮殺粉蝶