第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)

第二篇物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日新陳代謝概述提問：什么是新陳代謝？新的來，舊的去花開花落、四季輪回、“長江后浪推前浪，一代新人換舊人”生化定義——泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)與能量交換的過程。是生物體物質(zhì)代謝與能量代謝的有機(jī)統(tǒng)一。第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日合成代謝（同化作用）分解代謝（異化作用）生物體的新陳代謝1.1

物質(zhì)代謝與能量代謝的統(tǒng)一生物小分子合成生物大分子需要能量釋放能量生物大分子分解為生物小分子能量代謝物質(zhì)代謝二者相輔相成，研究物質(zhì)代謝就是研究能量代謝第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日1.2新陳代謝的共性生物雖然形貌各異，習(xí)性萬千，但體內(nèi)的新陳代謝卻有著許多相同之處。提問：為什么具有許多相同之處呢？共同的祖先！A.代謝途徑相似大同各類生物的物質(zhì)的代謝途徑十分相似小異也有偏向低等的厭氧生物尚沒有發(fā)展出好氧代謝途徑，而高等生物包括好氧細(xì)菌都發(fā)展出了更為高效的好氧代謝，但同時(shí)保存了厭氧代謝途徑。第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日B.反應(yīng)步驟繁多，具有嚴(yán)格的順序性；C.與環(huán)境相適應(yīng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)；通過酶活性調(diào)節(jié)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日重點(diǎn)掌握內(nèi)容1.各類物質(zhì)代謝的基本反應(yīng)途徑、關(guān)鍵酶、主要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、重要生理意義。2.各類物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系3.代謝異常與疾病的關(guān)系第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四章糖代謝第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)概述

第二節(jié)糖的無氧分解

第三節(jié)糖的有氧氧化

第四節(jié)磷酸戊糖途徑

第五節(jié)糖原的合成與分解

第六節(jié)糖異生

第七節(jié)血糖及其調(diào)節(jié)第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日第一節(jié)概述一.糖的主要生理功用：氧化供能：

2840kJ（679kcal）/1mol

供應(yīng)人體所需能量的50%～70%二.糖的消化吸收三.糖代謝的概況第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日糖代謝總圖磷酸戊糖途徑儲(chǔ)存性糖類（糖原、淀粉等）葡糖-6-磷酸甘露糖葡萄糖果糖磷酸丙糖丙酮酸乳酸、乙醇乙酰輔酶AATPCO2+H2O三羧酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)戊糖磷酸核糖CO2+H2O各種脂類其他生糖物質(zhì)生糖氨基酸酵解發(fā)酵糖異生重點(diǎn)第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

A.總論丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途徑”需氧有氧情況缺氧情況好氧生物厭氧生物“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”乳酸“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重點(diǎn)第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)糖的無氧分解（糖酵解Glycolysis)定義：在缺氧的情況下,葡萄糖分解產(chǎn)生乳酸，并伴隨ATP生成的過程。位置：細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)

G

→

2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日1第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日2Pi第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羥丙酮123+P②異構(gòu)6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脫氫⑤異構(gòu)PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦產(chǎn)能⑨脫水⑧異構(gòu)⑩產(chǎn)能HHOH第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸⑩丙酮酸激酶ADP

ATP共三步不可逆反應(yīng)！反應(yīng)總體不能全部逆轉(zhuǎn)。產(chǎn)能步驟：3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油酸激酶第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日提問：為什么中間分子都帶磷酸基團(tuán)？答案：1.傳遞能量；

2.不能由生物膜滲漏出細(xì)胞。2(⑦)+

2(⑩)

-1(①)-1(②)=2ATPG為起始物胞內(nèi)多糖為起始物2(⑦)+

2(⑩)

-1(②)=3ATP有氧情況缺氧情況“三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)”

CO2+H2O“乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇丙酮酸其他單糖通過轉(zhuǎn)化為糖酵解中間產(chǎn)物形式進(jìn)入糖酵解。第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.無氧發(fā)酵（Fermentation)⑴乙醇發(fā)酵丙酮酸脫羧酶+TPP乙醇脫氫酶

乙醇第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日⑵乳酸發(fā)酵提問：發(fā)酵不產(chǎn)生能量，其生物意義何在呢？答案：消耗糖酵解脫下的H，保持細(xì)胞內(nèi)的pH穩(wěn)定。第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日

很低

很高葡萄糖2乳酸+2ATP糖原（葡萄糖）

2乳酸+3ATP

△Go`=

—47Kcal/mol

△Go`=

—44Kcal/mol每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量葡萄糖獲能效率＝2×7.3/47=31%

糖原獲能效率＝3×7.3/44=49.7%但葡萄糖CO2

＋H2O△Go`=

—686Kcal/mol葡萄糖獲能效率＝2×7.3/686=2.1%

糖原獲能效率＝3×7.3/686=3.1%

⑶糖酵解+糖發(fā)酵產(chǎn)能效率第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日二糖酵解的調(diào)節(jié)(一)6-磷酸果糖激酶-1

它是糖酵解途徑最重要的限速酶。主要受各種變構(gòu)劑的調(diào)節(jié)。抑制劑:ATP和檸檬酸激活劑：AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖

2,6-雙磷酸果糖第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日(二)丙酮酸激酶受變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾調(diào)節(jié)激活劑:1,6-雙磷酸果糖抑制劑:ATP;丙氨酸(肝臟內(nèi))磷酸化被抑制或失活,去磷酸化激活第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日(三)葡萄糖激酶或己糖激酶二者是同工酶,葡萄糖激酶存在于肝臟,它對(duì)葡萄糖的親和力低己糖激酶:受6-磷酸葡萄糖的變構(gòu)抑制葡萄糖激酶:受長鏈脂酰輔酶A

的抑制;胰島素可以誘導(dǎo)其合成.第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日三糖酵解的生理意義主要意義就是在機(jī)體氧氣供應(yīng)不足時(shí)迅速提供能量,尤其是對(duì)肌肉的收縮更為重要.它是紅細(xì)胞唯一的能量來源神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等代謝活躍組織在養(yǎng)供充足時(shí)也通過酵解供應(yīng)部分能量第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日⑴三羧酸循環(huán)（CitricAcidCycle)在好氧真核生物線粒體基質(zhì)中或好氧原核生物細(xì)胞質(zhì)中，酵解產(chǎn)物丙酮酸脫羧、脫氫，徹底氧化為CO2、H2O并產(chǎn)生ATP的過程。第三節(jié)糖的有氧氧化(Aerobicoxidation)原核細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)真核生物線粒體基質(zhì)（線粒體）第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日線粒體膜第三個(gè)碳以CO2形式失去四碳二羧酸第二個(gè)碳以CO2形式失去三羧酸？

循環(huán)？五碳二羧酸每個(gè)分子具有4個(gè)碳的草酰乙酸庫（基質(zhì)中）丙酮酸每個(gè)分子具有3個(gè)碳的丙酮酸庫（基質(zhì)中）六碳三羧酸三種羧酸！草酰乙酸打循環(huán)！第一個(gè)碳以CO2形式失去重新加入到草酰乙酸庫第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

(4)(7)(8)(10)CH3COCOOHNAD+NADH

+

H+CoASHCO2CH3CO~SCoAOCCOOHCH2COOHCH2COOHC(OH)COOHCH2COOHCH2COOHCHCOOHCH(OH)COOHNAD(P)NAD(P)H+HCH2COOHCHCOOHCOCOOHCH2COOHCH2COCOOHNADH+HNADNADH

+

H++CO~SCoACH2CH2COOHGDP+PiGTPCoASHH2OCH2COOHCH2COOHFADH2FADCHCOOHCHCOOHHOCCOOHCH2COOHH+NAD+CO2++CoASHH2OCoASHCO2丙酮酸乙酰CoA(2)(1)(7)(8)(9)(10)(5)(6)(3)(4)檸檬酸異檸檬酸草酰琥珀酸α-酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸L-蘋果酸草酰乙酸HO2(1)

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(2)

檸檬酸合成酶(3)

順烏頭酸酶(4)(5)異檸檬酸脫氫酶(6)α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體(7)

琥珀酰CoA合成酶(8)

琥珀酸脫氫酶(9)

延胡索酸酶(10)L-蘋果酸脫氫酶三羧酸循環(huán)產(chǎn)能步驟2NAD(P)H1FADH21GTP(1)(6)-產(chǎn)能脫碳2NADH+2CO2(5)-脫碳-1CO2→

3步不可逆反應(yīng)第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日Ⅰ.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體E2E3E1三種酶60條肽鏈形成的復(fù)合體乙酰二氫硫辛酸硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶硫辛酸二氫硫辛酸丙酮酸脫羧酶二氫硫辛酸脫氫酶丙酮酸乙酰CoAE1E3E2E2～第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日Ⅱ.總反應(yīng)方程式

+4NAD(P)+

+FAD+GDP+Pi+3H2O

3CO2+4NAD(P)H+4H+

+FADH2+GTP4NAD(P)H+4H+

12ATP4H2OFADH22ATP1H2O

ADPATP-3H2OGTPGDP1ATP1H2O—————————————————————————

15ATP2H2O氧化磷酸化作用O2第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日Ⅲ.糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率糖酵解

1G→2ATP+2NADH+2H++2丙酮酸

=2+2×3=8ATP三羧酸循環(huán)

2丙酮酸→30ATP+6CO2+4H2O———————————————————————

38ATP儲(chǔ)能效率=38×7.3/686=42%比世界上任何一部熱機(jī)的效率都高！提問：其余能量何處去？答案：以熱量形式。一部分維持體溫，一部分散失。第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日Ⅳ.生物意義㈠三羧酸循環(huán)是各種好氧生物體內(nèi)最主要的產(chǎn)能途徑！也是脂類、蛋白質(zhì)徹底分解的共同途徑！三羧酸循環(huán)—焚燒爐㈡中間酸是合成其他化合物的碳骨架—百寶庫。例如草酰乙酸→天冬氨酸、天冬酰胺等等

α-酮戊二酸→谷氨酸→其他氨基酸琥珀酰CoA→

血紅素既是“焚燒爐又是百寶庫”第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日三有氧氧化的調(diào)節(jié)一丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié)有變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾兩種方式第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日四巴斯德效應(yīng)有氧氧化抑制無氧氧化的現(xiàn)象。這是法國科學(xué)家Pastuer

發(fā)現(xiàn)的，故稱為巴斯德效應(yīng)。主要原因是：在氧供應(yīng)充足時(shí)，胞漿中產(chǎn)生的NADH進(jìn)入線粒體，使丙酮酸不能還原成乳酸第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)磷酸戊糖途徑（磷酸己糖支路）NADPH22CO磷酸戊糖途徑細(xì)胞質(zhì)中磷酸戊糖——磷酸戊糖為代表性中間產(chǎn)物。支路——糖酵解在磷酸己糖處分生出的新途徑。第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日A.過程5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖6-磷酸葡萄糖糖酵解6-磷酸葡萄糖酸NADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖NADP+NADPH+H+CO27-磷酸景天酮糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖4-磷酸赤蘚糖3-磷酸甘油醛

氧化階段(脫碳產(chǎn)能)非氧化階段(重組)2NADPH生物氧化O26ATP+2H2O6(6-磷酸葡萄糖)+6O2

6(5-磷酸核酮糖)+6CO2+6H2O+36ATP葡萄糖+O26CO2+6H2O+30ATP(6×6-6(活化))5(6-磷酸葡萄糖)第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日B.生物意義

（一）磷酸核糖用于DNA、RNA的合成；（二）NADPH作為供氫體參與反應(yīng)

1.為多種物質(zhì)的合成提供H2.參與體內(nèi)羥化反應(yīng)

3.維持谷胱甘肽的還原狀態(tài)（三）各種單糖用于合成各類多糖；第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日第五節(jié)糖原的合成與分解糖的分解、合成3.1多糖和低聚糖的酶促降解A.胞外降解細(xì)胞外多糖和低聚糖胞外水解酶（淀粉酶、寡糖酶）B.胞內(nèi)降解細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)備的糖原或淀粉磷酸化酶活化、水解轉(zhuǎn)移酶脫枝酶斷支鏈磷酸化酶活化、水解單糖主要是葡萄糖第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日糖原的形成第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日去分枝酶

+H3PO41G-1-P糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去單糖降解轉(zhuǎn)移酶糖原核心第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日77磷酸化酶(別構(gòu)酶)

ATP抑制-AMP激活

+

H3PO4例肝糖元的分解α葡萄糖1，4糖苷鍵α葡萄糖1，6糖苷鍵糖原核心糖原核心G-1-P

+第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日三糖原合成與分解的調(diào)節(jié)(一)磷酸化酶:

主要是共價(jià)修飾調(diào)節(jié);也可以被葡萄糖變構(gòu)抑制(二)糖原合酶:接受共價(jià)修飾調(diào)節(jié)第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日糖酵解7步可逆步驟+

3特異反應(yīng)第六節(jié)糖異生A.植物的光合作用在植物葉綠體中，在光能驅(qū)動(dòng)下CO2與H2O合成葡萄糖，放出氧氣的過程。B.動(dòng)物的糖異生異生——非糖物質(zhì)合成糖原。部位：肝臟

a.過程第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日第1步丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸提問：如何進(jìn)行？答案：提供更多的活化能量。第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日草酰乙酸丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2

ATP

ADP+PiGTP

GDPCO2

烯醇丙酮酸磷酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸提問：這里CO2的作