糖類化學(xué)及糖代謝2三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑中文

糖及糖代謝

Carbohydrates&Carbohydrates

Metabolism宋瀟達(dá)2014.111上節(jié)課內(nèi)容概述：糖化學(xué)：糖定義，分類，二糖，多糖多糖和低聚糖的酶促降解糖酵解：部位，無氧，總反應(yīng)所有的反應(yīng):葡萄糖

6磷酸葡萄糖6磷酸果糖1,6二磷酸果糖磷酸二羥丙酮和3磷酸甘油醛互換為3磷酸甘油醛1，3二磷酸甘油酸3磷酸甘油酸2磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸調(diào)控部位己糖激酶（葡萄糖激酶）6磷酸果糖抑制果糖磷酸激酶ATP，檸檬酸抑制，H+抑制丙酮酸激酶ATP，丙氨酸抑制目錄Section1.

總覽Section2.糖類和糖生物學(xué)Section3.糖代謝Section4.糖原代謝Section5.糖代謝調(diào)控糖酵解

三羧酸循環(huán)

戊糖磷酸途徑糖異生2糖原葡萄糖丙酮酸葡萄糖蛋白酶消化吸收分解合成糖酵解糖異生非糖前體乳酸丙酮酸甘油三羧酸循環(huán)NADHATP1953諾貝爾獎細(xì)胞膜淀粉乙酰輔酶A生物氧化乙醇乳酸戊糖磷酸途徑核糖-5-磷酸線粒體膜Section3.2三羧酸循環(huán)3Section3.2三羧酸循環(huán)If

citrate

is

added

the

rates

of

respiration

is

often

increased…the

extra

oxygen

uptake

is

by

far

greater

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oxidation

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citrate…Since

citric

acids

reacts

catalytically

in

the

tissue

it

is

probable

that

it

is

removed

by

a

primary

reaction

but

regenerated

by

a

subsequent

reaction.------

H.A.Krebs

article

in

Enzymologia

1937Hans.

Adolf.

Krebs

1900-19811953年諾貝爾獎得主三羧酸循環(huán)（TCACycle）也稱為檸檬酸循環(huán)（Citricacidscycle），Krebs循環(huán)（Krebs

Cycle）

三羧酸循環(huán)的發(fā)現(xiàn)：45發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)：歷史背景：葡萄糖丙酮酸糖酵解三羧酸循環(huán)NADHATP乙酰輔酶A生物氧化19401936194819451897CO21933SuccinateFumarateL-MalateOxaloacetate1935年發(fā)現(xiàn)琥珀酸富馬酸延胡索酸L-蘋果酸草酰乙酸61935年后期發(fā)現(xiàn)Succinate琥珀酸α-酮戊二酸順烏頭酸異檸檬酸檸檬酸Citratecis-AconitateIsocitrateα-Ketoglutarate1936年Krebs受到化學(xué)反應(yīng)的啟發(fā)草酰乙酸7葡萄糖的有氧分解：從葡萄糖到丙酮酸經(jīng)三羧酸循環(huán)（TCA），徹底氧化生成CO2、H2O和釋放大量能量的過程。

?丙酮酸降解為CO2,產(chǎn)生一些ATP?

大量產(chǎn)生NADH?

NADH通過氧化磷酸化產(chǎn)生更多的ATP丙酮酸三羧酸循環(huán)NADHATP乙酰輔酶A線粒體膜胞質(zhì)葡萄糖脂肪酸代謝氨基酸代謝生物氧化大量ATP8從丙酮酸生成乙酰輔酶A丙酮酸脫氫酶復(fù)合體?

從丙酮酸氧化脫羧形成丙酮酸乙酰輔酶A?

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體使用TPP(硫胺素焦磷酸),lipoicacid(硫辛酸),FAD?

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體由三種酶組成

E1:丙酮酸脫羧酶

E2:二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰酶

E3:二氫硫辛酰脫氫酶ΔG’°=-33.4kJ/mol9丙酮酸乙酰輔酶A丙酮酸脫氫酶復(fù)合體晶體結(jié)構(gòu)，NMR模擬拼合圖。柔性鏈無法做結(jié)晶。E21eaa

E31ebdE11w851lac丙酮酸脫氫酶復(fù)合體電鏡下觀測照片，顯示亞基的結(jié)構(gòu)10結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)硫辛酸E2的賴氨酸氧化型還原型乙?；?11.丙酮酸脫羧產(chǎn)生CO2

生成HETPP2.

HETPP轉(zhuǎn)移到硫辛酸

形成乙?；蛐了?.

乙?；蛐了徂D(zhuǎn)移到輔酶A123E1:丙酮酸脫羧酶E2:二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰酶E3:二氫硫辛酰脫氫酶作用機(jī)理12砷化物的毒性無機(jī)砷，砷酸，砒霜有機(jī)砷，化學(xué)武器，路易斯氣解毒劑：二巰基丙醇胂凡鈉明1314三羧酸循環(huán):1.乙酰輔酶A與草酰乙酸生成檸檬酸草酰乙酸乙酰輔酶A檸檬酸?

誘導(dǎo)契合機(jī)理?草酰乙酸先于酶結(jié)合，誘導(dǎo)產(chǎn)生構(gòu)象變化,產(chǎn)生第二個結(jié)合底物（乙酰輔酶A）位點(diǎn)。當(dāng)檸檬酸乙酰輔酶A形成時，酶再次發(fā)生構(gòu)象變化，Asp殘基水解檸檬酸乙酰輔酶A上硫酯，產(chǎn)生檸檬酸。?這個機(jī)理有助于減少非反應(yīng)時乙酰輔酶A中硫酯的降解。檸檬酸合酶檸檬酸合酶機(jī)理ASP

375乙酰輔酶A檸檬酸中間體15檸檬酸結(jié)合位點(diǎn)草酰乙酸乙酰輔酶A結(jié)合位點(diǎn)PDBentry1ctsPDBentry2cts檸檬酸合酶與氟乙酸16檸檬酸合酶乙酰輔酶合成酶2-R,3-S,氟檸檬酸?2-R,3-S,氟檸檬酸和檸檬酸競爭順烏頭酸酶，抑制三羧酸循環(huán)，導(dǎo)致人死亡。應(yīng)用：早期毒鼠藥含氟乙酰胺民間自行配制的毒鼠藥：如一步倒、一掃光、王中王，均含有氟乙酰胺17氟乙酸鈉氟乙酸酯氟乙酰胺氟代偶數(shù)脂肪酸（考題）氟乙酰胺中毒：特效解毒劑解氟靈（乙酰胺）甲醇中毒的機(jī)理是甲醇被乙醇脫氫酶代謝為甲醛，問如何設(shè)計甲醇的解毒藥？解毒藥：乙二醇乙酸酯

乙醇，乙酸注射問：氟乙酸鈉，氟乙酸酯中毒，解氟靈有療效否？第二步：檸檬酸生成異檸檬酸★

在pH=7.4，25攝氏度情況下，平衡中異檸檬酸的含量只有10%，

為什么反應(yīng)拉向右邊？★

檸檬酸和異檸檬酸各自是否有對應(yīng)異構(gòu)體？為什么？18ΔG’°=13.3kJ/mol烏頭酸酶烏頭酸酶檸檬酸2R,3S異檸檬酸同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)19????檢出未檢出檸檬酸異檸檬酸20前手性（Prochiral）sp2碳的前手性sp3碳的前手性檸檬酸和酶的結(jié)合檸檬酸的生成21MoonlightingProteinsMoonlightingProteins：proteinsleaddoublelives,performingtwoentirelydifferentfunctions.視黃醛脫氫酶調(diào)控維甲酸水晶體吸收Cytochromeca.b.程序性細(xì)胞死亡(凋亡)3.

Phosphoglucoseisomerasea.b.細(xì)胞間信使,細(xì)胞分化和成熟的調(diào)控因子22123

轉(zhuǎn)錄

Ferritin的mRNAFerritin蛋白

順烏頭酸酶對細(xì)胞內(nèi)鐵的調(diào)控23

異檸檬酸脫氫產(chǎn)生酮戊二酸?經(jīng)典的NAD+chemistry，氧化脫羧，產(chǎn)生NADH24異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸酮戊二酸酮戊二酸氧化形成琥珀酸乙酰輔酶A?

與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體很類似?

第二個氧化脫羧反應(yīng)?

伴隨著NADH的產(chǎn)生?

同樣為砷化物作用位點(diǎn)（在線粒體胞質(zhì)中產(chǎn)生NADPH）25酮戊二酸琥珀酸乙酰輔酶A酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酸乙酰輔酶A合酶?

底物水平的磷酸化，產(chǎn)生GTP或ATP?

水解硫酯能量驅(qū)動產(chǎn)生ATP?

磷酸組氨酸的機(jī)理26琥珀酸乙酰輔酶A琥珀酸底物水平磷酸化產(chǎn)生琥珀酸琥珀酸乙酰輔酶A合酶機(jī)理27琥珀酸氧化為富馬酸?前面遇見過，生物氧化中的復(fù)合體II?

三羧酸循環(huán)中唯一一個結(jié)合在膜上的酶?

產(chǎn)生FADH2，直接進(jìn)入生物氧化（傳遞給UQ）28琥珀酸脫氫酶富馬酸琥珀酸富馬酸酶?水對雙鍵順式加成?高度的立體選擇性29富馬酸加水形成蘋果酸富馬酸L-蘋果酸30吳梧桐教授生產(chǎn)蘋果酸的方法90年代藥大生科院的杰出項(xiàng)目馬來酸脫氫酶?上一步接受羥基的碳原子被氧化成酮?

第三處產(chǎn)生NADH的位點(diǎn)31草酰乙酸L-蘋果酸總反應(yīng)：Acetyl-CoA+3NAD＋+FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H＋+CoA產(chǎn)生部位，反應(yīng)?底物水平磷酸化GTP（ATP）?三處NADH的產(chǎn)生?

FADH2的產(chǎn)生

?

CO2的產(chǎn)生?乙酰輔酶A中乙?；荚右訡O2形式離去（羰基碳在第二輪離去，甲基碳在二輪內(nèi)離去）三羧酸循環(huán)的意義?產(chǎn)生GTP（ATP），NADH?產(chǎn)生生物合成前體?產(chǎn)生CO2?糖類，脂肪，氨基酸的最終代謝?

中間體調(diào)控總代謝32糖酵解，三羧酸循環(huán)的能量計算P228333435三羧酸循環(huán)的調(diào)控36糖原葡萄糖丙酮酸葡萄糖蛋白酶消化吸收分解合成糖酵解糖異生非糖前體乳酸丙酮酸甘油三羧酸循環(huán)NADHATP細(xì)胞膜淀粉乙酰輔酶A生物氧化乙醇乳酸戊糖磷酸途徑核糖-5-磷酸線粒體膜Section3.3戊糖磷酸途徑3738Section3.3戊糖磷酸途徑體內(nèi)的貨幣能量貨幣：ATP第二貨幣：還原貨幣，NADPH39NADH和NADPH?

在代謝過程中不會有交互作用?

NADH參與能量代謝途徑產(chǎn)生ATP

NADPH參與還原性生物合成?

NADPH的合成是來源于戊糖磷酸途徑細(xì)胞內(nèi):[NAD+]/[NADH]

≈

1000[NADP+]/[NADPH]

≈

0.01葡萄糖分解代謝：氧化脂肪合成，甾體合成代謝：還原2.Isomerizationandepimerizationreactions40戊糖磷酸途徑overallreaction3G6P+6NADP+

+3H2O

6NADPH

+

6H+

+

3CO2

+

2F6P

+

GAP甘油三磷酸1.Oxidativereactions3G6P

+6NADP+

+3H2O

6NADPH

+

6H+

+

3CO2

+3Ru5P3Ru5P

R5P

+

2Xu5PR5P+2Xu5P

2F6P+

GAP3.AseriesofC?Cbondcleavageandformationreactions可逆反應(yīng)按細(xì)胞需求411.Oxidativereactions?30%oftheglucoseoxidationinliveroccursviathepentosephosphatepathway.?肌肉中沒有，肌肉核糖幾乎不自己合成42反應(yīng)一：氧化部分?被NADPH強(qiáng)烈抑制43?產(chǎn)物容易被易構(gòu)化?類似三羧酸循環(huán)中的異檸檬酸脫氫酶4445反應(yīng)二：非氧化部分46?腫瘤細(xì)胞70%的核糖合成是通過戊糖磷酸途徑?戊糖磷酸途徑在細(xì)胞漿中進(jìn)行?NADPH的產(chǎn)生是由第一步所控制glucose-6-phosphatedehydrogenase?酶的活性由NADP+調(diào)控47谷胱甘肽48?NADPH在快速分裂生長細(xì)胞（如胚