第二篇  物质代谢
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第二篇 物质代谢 PowerPoint PPT Presentation


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第二篇 物质代谢. 第二篇 物质代谢. 代谢:体内 体外 物质交换 糖 肌肉收缩 脂肪 ATP 脑力活动 蛋白质 神经传导 核酸 生物合成 维生素 Ca ++ ,Fe ++. 代 谢 讨 论 内 容. 第四章 糖代谢. 糖代谢.

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第二篇 物质代谢

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Presentation Transcript


4195749

第二篇 物质代谢


4195749

第二篇 物质代谢

  • 代谢:体内 体外 物质交换

  • 糖 肌肉收缩

  • 脂肪 ATP 脑力活动

  • 蛋白质 神经传导

  • 核酸 生物合成

  • 维生素

  • Ca++,Fe++

代 谢 讨 论 内 容


4195749

第四章 糖代谢


4195749

糖代谢

  • G(6碳) 6CO2+ 6H2O + 能量

  • C6H12O6


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糖代谢

  • 1. 糖 的 消化吸收

  • 2. 糖的分解代谢

  • 3. 糖原的合成和分解

  • 4. 糖异生

  • 5. 糖的其他代谢途径

  • 6. 血糖及其调节


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糖的消化吸收

  • 1. 糖的消化

  • 2. 糖的吸收

  • 3. 糖的运输


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糖的消化

  • 淀粉

  • 麦芽糖+麦芽三糖 -临界糊精+异麦芽糖

  • ~40% ~25% ~30% ~5%

  • -葡萄糖苷酶-临界糊精酶

  • (包括麦芽糖酶) (包括异麦芽酶)

  • 葡萄糖 葡萄糖


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葡萄糖(G)在肠粘膜的吸收

  • Na+ Na+ Na+ Na+

  • Na+

  • G G G

  • G

Na+泵


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糖的运输

  • 运输形式:血糖

  • 空腹时:4.5~5.5 mmol/L

  • 进食后:0.5~1hr, 有一高峰

  • 2hr 后恢复

  • 糖尿病指标:糖代谢不正常的后果

  • 组织细胞有葡萄糖转运体(GLUT),可将葡萄糖转运至细胞。


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糖的分解代谢

  • 1 糖酵解途径Glycolytic pathway

    • 糖酵解途径的反应

    • 糖酵解途径的调节

  • 2 糖酵解Glycolysis

  • 3 糖的有氧氧化Aerobic oxidation

    • 有氧氧化反应过程

    • 有氧氧化生成的ATP

    • 有氧氧化的调节

    • 巴斯德效应Pasteur effect


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糖酵解途径

  • 发现史:研究酵母菌的发酵时发现

  • 1.肌肉收缩生成乳酸N2多 O2少,休息后 

  • 2.乳酸生成时糖原, 乳酸:糖原=1:2

  • 3.需Pi,以糖的磷酸酯(已糖,丙糖)为中间物

  • 4.与酵母发酵仅一步之差:

  • 2(2H) 乳酸

  • G –2(2H) 2Pyr -2CO2 乙醛 2(2H)乙醇


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糖酵解途径

  • 部位:胞液中

  • 途径:人为分三段

  • 1.磷酸己糖的生成与转变

  • 葡萄糖磷酸化

  • 磷酸己糖的转变

  • 2.磷酸丙糖的生成

  • 3.丙酮酸的生成


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磷酸己糖的生成与转变

  • 葡萄糖磷酸化

ATP

HO

ADP

O

P

--O

H

O

H

H

H

H

OH

OH

HO

H

Mg2+

OH

HO

OH

己糖激酶

OH

OH

H

H

葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

P

为磷酸基


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磷酸己糖的生成与转变

  • 6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖

CH2-OH

|

C=O

P

-O

|

O

H

H

HO-C-H

H

OH

|

HO

OH

OH

H-C-OH

H

|

H-C-OH

6-磷酸葡萄糖

|

CH2O-

P

为磷酸基

P

6-磷酸果糖


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磷酸己糖的生成与转变

CH2-OH

  • 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖

CH2-O-

P

|

|

C=O

C=O

|

ATP

ADP

|

HO-C-H

HO-C-H

|

|

H-C-OH

Mg2+

6-磷酸果糖激酶

H-C-OH

|

|

H-C-OH

H-C-OH

|

|

CH2O-

P

CH2O-

P

6-磷酸果糖

P

为磷酸基

1,6-双磷酸果糖


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磷酸己糖的生成与转变

  • 关键酶:HK,GK,FPK: 耗能

  • 磷酸化酶: 不耗能

  • 催化二步限速反应

  • 意义:捕获G,不再透出cell

  • 激活G

  • 简式:G G-6-P  F-6-P  F-1,6-DP


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磷酸丙糖的生成

CH2-O-

P

|

CH2-O-

P

C=O

|

|

CH2OH

C=O

|

磷酸二羟丙酮

HO-C-H

|

磷酸丙糖异构酶

H-C-OH

|

醛缩酶

CHO

H-C-OH

|

|

H-C-OH

CH2O-

P

|

CH2O-

1,6-双磷酸果糖

P

P

为磷酸基

3-磷酸甘油醛


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磷酸丙糖的生成

  • 醛缩酶:催化可逆反应

  • 反应倾向于己糖的合成

  • 3- -甘油醛不断移去

  • 故反应向丙糖生成的方向进行

P


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丙酮酸的生成

O

O

||

||

CHO

  • 第一个ATP的生成

NADH+H+

-

NAD+

|

C-O~

P

C-O

ADP

ATP

|

H-C-OH

|

|

H-C-OH

H-C-OH

|

3-磷酸甘油

醛脱氢酶

|

CH2O-

Pi

磷酸甘油酸激酶

P

CH2O-

CH2O-

P

P

3-磷酸甘油醛

1,3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸

P

为磷酸基


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丙酮酸的生成

  • 第一个ATP的生成

3-磷酸甘油醛+NAD +Pi+ADP

3-磷酸甘油酸+NADH+H +ATP

+

+

底物水平磷酸化Substrate phosphorylation


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丙酮酸的生成

O

O

O

||

||

-

||

-

-

COO

  • 第二个ATP的生成

磷酸甘油

酸变位酶

-

C-O

C-O

H2O

|

C-O

ADP

ATP

|

|

H-C-OH

|

烯醇化酶

C-O~

C=O

P

|

H-C-O-

P

||

|

|

Mg

2+

CH2O-

P

CH2

CH3

丙酮酸激酶

CH2OH

磷酸烯醇型丙酮酸

3-磷酸甘油酸

2-磷酸甘油酸

丙酮酸

P

为磷酸基


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丙酮酸的生成

  • 关键酶:丙酮酸激酶(PyK)

  • 特点:有氧化脱氢及分子内氧化反应

  • 有 2步生成ATP,底物水平磷酸化

  • PyK催化第三个限速反应


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糖酵解途径的调节

  • 调节点:三步不可逆反应

  • HK,GK

  • PFK-1 最主要

  • PyK


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糖酵解途径的调节

  • PFK-1的调节

  • PFK-1:四聚体,有别构调节和共价修饰

  • 1. 别构调节 ATP,Cit

  • AMP,ADP,F-1,6-DP

  • F-2,6-DP

  • F-2,6-DP:中间代谢物

+


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糖酵解途径的调节

  • 2,6-双磷酸果糖的合成和分解

ATP

6-磷酸果糖

Pi

AMP

6-磷酸果糖激酶-2

+

柠檬酸

果糖磷酸酶-2

-

ADP

2,6-双磷酸果糖

H2O


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糖酵解途径的调节

  • F-2,6-DP

  • FDPE-2 AMP — PFK-2

  • G — F-6-PCit

  • —ATP—

  • FDPE-1 — AMP — PFK-1

  • F-1,6-DP—糖酵解途径

+

+

+


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FDPE-2 / PFK-2

FDPE-2/PFK-2

FDPE-2/PFK-2

P

+

+

P

P

糖酵解途径的调节

  • 2.共价修饰调节:

  • FDPE-2/PFK-2 双功能酶

  • 胰高血糖素cAMP 蛋白激酶

  • FDPE-2/PFK-2

  • 磷酸酶

  • 酶 化或去 化,表现一种酶的活性


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糖酵解途径的调节

ADP

ATP

6-磷酸果糖激酶-2

(无活性)

6-磷酸果糖激酶-2

(活性)

|

P

Pi


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糖酵解途径的调节

  • PyK的调节

  • F-1,6-DP

  • ATP

  • Ala

  • 磷酸化后失活

+

+


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糖酵解途径的调节

-

-

  • GK,HK的调节

  • HK:G-6-P 长链脂酰CoA

  • GK:Ins诱导 长链脂酰CoA

  • HK可分四型, Ⅰ~ Ⅳ,

  • Ⅳ型又称为GK, 仅存在于肝脏, 胰腺

  • 对G, HK:Km ≈ 0.1 mmol/L

  • GK:Km ≈ 10 mmol/L

  • 由于GK对G亲和力低,且受Ins诱导,故

  • GK主要用于维持血糖和糖代谢的调节。

-


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糖酵解途径的调节

  • 综合调节:一个供能的途径受能量调节

  • 能荷:ATP/AMP

  • 能荷 PFK-1,PyK,G分解供能

  • 能荷 PFK-1,PyK, G分解

  • 以调节ATP的生成来适应肌肉对ATP的需求

+


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糖酵解途径的调节

  • 综合调节:

  • 肝脏:能量来源于FA,调节是维持血糖

  • 进食后:Ins  脱 化

  • PFK-2  F-2,6-DP   PFK-1

  • G分解 

  • 饥饿时:胰高 化乙酰CoA

  • PFK-2 G分解 FA合成

  • G异生 

  • 血糖=

P

+

P


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糖酵解

O

  • 丙酮酸转变成乳酸

COOH

||

乳酸脱氢酶

|

+NADH + H+

C=O

C-OH

+ NAD+

|

|

CHOH

CH3

|

CH3

丙酮酸

乳酸


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糖酵解

+

3-磷酸甘油醛

+

Pi

乳酸

NAD

+

NADH+H

丙酮酸

1,3-二磷酸甘油酸


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糖酵解

  • 生理意义:

  • 1 组织绝对或相对缺氧时(生理或病理),

  • 糖供能的主要形式

  • Cs中,过程短,供能迅速

  • 2 某些组织获能的主要方式

  • RBC中无Mit,100%

  • 神经,WBC,骨髓等代谢旺盛cell

  • 恶性肿瘤:代谢异常,有氧氧化被抑制


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糖酵解

  • ATP生成:

  • 酵解总反应:

  • G + 2ADP+2Pi —2Lac + 2ATP +2H2O

  • 总生成:4 消耗:2

  • 净生成:4-2=2

  • G —Lac 净生成:4-2=2

  • Gn —Lac 净生成:4-1= 3


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糖的有氧氧化

  • 发现史:

  • 1 碘乙酸抑制3PGADH,也抑制有氧氧化

  • 2 缺B1时,Pyr,有氧氧化,酵解不影响

  • 3 发现了PyrDH, 需B1作辅酶, 生成乙酰CoA

  • 即: Lac 无O2

  • G —2Pyr—

  • 乙酰CoACO2+ H2O 有O2


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糖的有氧氧化

  • 部位:

O2

O2

O2

H2O

+

H +e

葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

丙酮酸

丙酮酸

乙酰CoA

CO2

胞液

线粒体


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糖的有氧氧化

  • 乙酰辅酶A

NH2

CH3

O

O

N

N

|

||

||

CO-CH2-CH2-NH-CO-CH-C-CH2O-P-O-P-O-CH2

N

N

|

|

|

O

-

-

NH

OH

CH3

O

O

O

CH2

-

||

|

O-P-O

CH2

OH

|

|

-

S

O

O=C-CH3


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糖有氧氧化的反应过程

  • 1 糖酵解途径 G — 2Pyr

  • 2 Pyr —乙酰辅酶A

  • 3 经TAC彻底氧化产能


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糖有氧氧化的反应过程

  • 关键酶:

  • Pyr脱氢酶系,Mit,膜上有 Pyr载体

  • 共3个酶,5个辅酶,1个金属离子Mg++

  • 分子数 辅基 作用

  • Pyr脱羧酶 12 TPP 脱羧,成羟乙基酶

  • 硫辛酸乙 转移乙酰基,

  • 酰转移酶 60 硫辛酸, CoA 硫辛酸 CoA

  • 二氢硫辛酰 从Lip(SH)2上转氢

  • 胺脱氢酶 6 FAD,NAD+ FADH2NADH+H


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糖有氧氧化的反应过程

  • Pyr 脱羧,成羟乙基酶

-

O

C=O

CO2

N

H

CH3

N

CH3

|

-

+

C C

HO-C-

C C

C=O + H

|

CH3

S C

S C

CH3

羟乙基TPP-酶

丙酮酸


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糖有氧氧化的反应过程

  • 硫辛酰胺-酶

S S

O

||

H2C-CH2-CH-(CH2)4-C-NH-(CH2)4-酶


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糖有氧氧化的反应过程

  • 转移乙酰基

H

N

N

CH3

CO~

|

CH3

S

S

H

CH3

S

|

S

|

-

L

L

C C

HO-C-

C C

+

+

|

CH3

S C

S C

羟乙基TPP-酶


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糖有氧氧化的反应过程

  • 转移乙酰基

CO~

|

CH3

S

S

H

HS

HS

CO~

|

CH3

SCoA

L

L

+

+ HSCoA

乙酰CoA


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糖有氧氧化的反应过程

  • 从Lip(SH)2上转氢, FADH2NADH+H

HS

HS

L

FAD 酶

NADH酶+H +

S

|

S

NAD+酶

FADH2 酶

L


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糖有氧氧化的反应过程

  • 特点:

  • 1 底物或产物从一个活性中心直接转至

  • 另一个活性中心, 效率高, Lip的长臂

  • 2 三辅酶, 二辅基, 一金属离子共同作用

  • 3 生成高能硫脂键, 以转移乙酰基

  • 4 经TAC及氧化磷酸化彻底氧化产能


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糖有氧氧化的反应过程

  • 总反应:

  • COOH COOH

  • C=O +NAD++ CoA—C=O + NADH + H+ +CO2

  • CH3 S~ CoA

  • Pyr 乙酰CoA

  • 乙酰CoA ———————— CO2 +H2O

三羧酸循环


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三羧酸循环

  • Krebs提出,故也称为Krebs循环,也称为Cit循环。

  • 发现史:

  • 1 鸽胸肌中一些二羧酸(Fum,Suc,Mal)可

  • 促进其摄取O2,而本身量不变

  • (实质:促进 Pyr氧化)

  • 2 Cit 也促进氧化,可转变成KG

  • 3 加入丙二酸,促使Suc堆积,继而引起

  • KG


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三羧酸循环

  • 4 OAA在肌匀浆中可与乙酸(乙酰CoA)

  • 合成Cit

  • 5 同位素标记的乙酰CoA掺入了二羧酸

  • 及三羧酸中

  • *乙酰CoA *Cit * KG

  • * OAA * Suc

  • * Mal * Fum


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三羧酸循环的反应过程

  • 1 缩合反应 COOH

  • O O CH2C~SCoA CH2

  • C~SCoA + C–COOH HO–COOH HO–C–COOH

  • CH3 CH2COOH CH2COOH CH2

  • COOH

  • 柠檬酸合成酶:对OAA的Km低,反应快速进行

  • 能量由硫脂键提供,不可逆

CoA





H+



H2O


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三羧酸循环的反应过程

  • 2 异柠檬酸生成

  • COO– COO– COO–

  • CH2 C –H H – C – OH

  • – OOC – C – OH –OOC –C –OOC – C – H

  • CH2 CH2 CH2

  • COO– H2O COO– COO–

  • 柠檬酸 [酶-顺乌头酸] 异柠檬酸

  • 复合物

H2O


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三羧酸循环的反应过程

  • 3 第一次氧化脱羧

  • COO– COO–

  • H–C –H C = O

  • – OOC – C –H CH2

  • CH2 CH2

  • COO– COO–

  • 异柠檬酸 酮戊二酸

CO2

NAD+ NADH+H+

异柠檬酸脱氢酶

Mg++


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三羧酸循环的反应过程

  • 简式: 2H+

  • Cit — 异Cit — KG

  • CO2

  • 乌头酸酶:使对称分子变成不对称

  • 异CitDH:关键酶, 以NAD+为辅酶

  • 脱下的CO2来自OAA

  • 氧化脱羧


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三羧酸循环的反应过程

  • 4 第二次氧化脱羧

  • 2H+

  • KG — Suc~SCoA

  • CO2

  • 氧化脱羧

  • 放能反应:能量 高能硫脂键储存

  • NADH++H+


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三羧酸循环的反应过程

  • KG TPP Suc~Lip CoA

  • E1 E2

  • Lip LipH2

  • CO2 Suc-TPP Suc~SCoA

  • FADH2 FAD

  • NAD+ NADH+H+

E3


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三羧酸循环的反应过程

  • KGDH:一个复合酶,类似于PyrDH

  • 三个酶,五个辅酶

  • 转Suc酶,KG DH, 二氢硫辛酰胺DH

  • TPP,FAD,NAD+,硫辛酸,CoA

  • 意义:反应有序,迅速

  • 不浪费能量

  • 无副反应


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三羧酸循环的反应过程

  • 5 底物水平磷酸化

  • Suc~SCoA — Suc

  • GDP GTP

  • GTP + ADP — GDP + ATP

  • Suc~SCoA硫激酶:动物:GTP

  • 细菌,植物:ATP


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三羧酸循环的反应过程

  • 6 OAA再生

  • 2H+ FADH2 2H+ NADH

  • Suc  Fum  Mal  OAA

  • 脱氢 加水 再脱氢

  • 饱和  不饱和  羟酸  酮酸

  • SucDH在 Mit 膜上,直接与呼吸链相连


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柠檬酸合酶

顺乌头酸酶

H2O

丙酮酸羧化酶

苹果酸脱氢酶

顺乌头酸酶

异柠檬酸脱氢酶

延胡索酸酶

琥珀酸脱氢酶

琥珀酸硫激酶

α-酮戊二酸脱氢酶系


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三羧酸循环总结

  • 1 总反应

  • CH3

  • C~SCoA +3NAD++ FAD+2H2O +ADP +Pi 

  • O

  • 2CO2+3NADH +3H++FADH2+CoASH +ATP

  • 四次脱氢(3NAD+,1FAD),二次脱羧

  • 二次加水,一次高能键转移


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三羧酸循环总结

  • 碳原子变化

  • 2C CO2 CO2

  • 4C  6C  5C  4C

  • CO2的 C来源于 4C的OAA,而非

  • CH3CO~SCoA,如用同位素标记实验,可发现第二或第三次循环才出现同位素。


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三羧酸循环总结

  • 2 TAC中间物的其他来源去路

  • 来源:回补支路

  • Pyr + CO2+ATP OAA

  • Asp OAA

  • Glu KG

  • Mal OAA

  • Phe,Tyr Fum

  • Val,Ile Suc


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三羧酸循环总结

  • 去路:旁支反应

  • KG Mal

  • Fum  OAA  Pyr

  • Suc 

  • Cys 乙酰CoA

  • Ala

  • Ser

  • :Mal酶 :OAA 脱羧酶

TAC


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三羧酸循环总结

  • 3 产能

  • 总反应:

  • G  Pyr 乙酰CoA CO2+H2O

  • 葡萄糖+38ADP+38Pi+6O2 38ATP+6CO2+44H2O

  • 同酵解途径2ATP+2NADH+H+ 8

  • Pyr脱氢NADH+H+ 32

  • TAC 3NADH+H++FADH2+ATP 122

  • 38


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三羧酸循环的生理意义

  • 1 糖在体内主要产能方式:

  • 38~39ATP/G,Gn

  • 2 三大营养物质彻底氧化的共同通路

  • FA  乙酰CoA

  • AAPyr ,KG,OAA 乙酰CoA

  • 甘油  磷酸二羟丙酮乙酰CoA

  • 乙酰CoA TAC CO2+H+


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三羧酸循环的生理意义

  • 脂肪 蛋白质

  • 3 三大营养物质互变的枢纽

  • 糖 乙酰CoA  FA

  • Pyr ,KG,OAA AA


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三羧酸循环的生理意义

  • Mit 内膜 Cs

  • Pyr Pyr G

  • FA

  • 乙酰CoA

  • 乙酰CoA

  • OAA Cit Cit

  • OAA


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三羧酸循环的生理意义

  • 4 TAC中间物的其他作用

  • 调节三大代谢:Cit是很活跃的调节物

  • Cit PFK-2, F-2,6-DP 糖分解

  • Cit ACC(乙酰CoA 羧化酶), FA合成

  • 生物合成的原料基地:

  • Gly + SucCoA    血红素

  • 乙酰CoA    胆固醇

+


4195749

糖有氧氧化的调节

  • 1. 糖酵解途径:同前

  • 2. 丙酮酸脱氢:

  • 调节点:丙酮酸脱氢酶系

  • 调节物:代谢物和能荷

  • 调节方式:1. 别构调节

  • 2. 共价修饰调节

  • 3. 综合调节

  • 3. 彻底氧化:后述


4195749

糖有氧氧化的调节

  • 氧化与磷酸化的偶联,使得磷酸化的速度成为对TCA的调节。

  • TAC中三步不可逆反应:

  • Cit合成酶:Cit可转运出Mit,故调节作用不大

  • 异CitDH

  • -KGDH 主要调节作用


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糖有氧氧化的调节

  • TAC:

  • ATP/ADP 异CitDH, Cit Mit

  • ADP 异CitDH,TCA

  • Ca++:胞液中Ca++,使Mit中Ca++ ,与

  • 异CitDH和 -KGDH 结合,Km

  • 而活性,TCA 

+


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糖有氧氧化的调节

+

+

  • 1. 别构调节:产物 底物

  • 乙酰CoA , NADH ADP,NAD+

  • 2. 共价修饰调节:

  • 产物 PyrDKPyrDH 化 而

  • Ca++,Ins  磷酸酶 脱 化 而

  • 3. 综合调节:有氧氧化是主要能源,调节意义

  • 重大, 能荷:ATP/AMP [ATP]=[AMP]50

  • 所以, ATP/AMP的变化比ATP更显著,灵敏

  • 能荷 PFK-1,PyK, PyrDH,异CitDH,KGDH

  • 氧化, ATP生成

  • 反之亦然

P

+

P

+

+

+


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糖有氧氧化的调节

  • 饥饿时:

  • 乙酰CoA ,NADH ,ATP,AMP ,肌体FA分解,主要能源

  • 此时,G的有氧氧化,确保脑部糖供应


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巴斯德效应

  • 法国人Pasteur 发现:

  • 有氧时, G的有氧氧化抑制无氧酵解

  • 机理:有氧时, NADH氧化而被消耗

  • Pyr 乙酰CoA ,氧化抑制酵解

  • 无氧时, NADH不消耗

  • Pyr + NADHLac

  • 氧化,磷酸化 ADP+Pi ATP 

  • 所以,ATP/ADP,FDP-1和PyK

  • 酵解

+


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糖原的合成和分解

  • 糖原:糖在体内的储存形式

  • 淀粉 消化吸收G 脂肪(多)

  • 但:  糖原(少)

  • 1. 可迅速动用

  • 2. 对于一些只用糖的组织具有意义

  • 肝糖原: 70~100mg, ~肝重的10%

  • 肌糖原: 180~300mg, ~肌重的1%


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糖原的合成和分解

  • 1 肝糖原的合成与分解

    • 肝糖原的合成

    • 肝糖原的分解Glycogenolysis

  • 2 肝糖原合成与分解的调节

    • 共价修饰

    • 别构调节

  • 3肌糖原的合成与分解

  • 4 糖原累积症Glycogen storage disease


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肝糖原的合成

  • G G-6-P 1-P-G UDPG +PPi

  • UTP

HO

HO

o

O

H

H

H

+PPi

H

+

~

~

-

尿苷

H

P

P

P

OH

OH

HO

H

O-

HO

P

O-

~

-

尿苷

P

P

OH

OH

H

H

1-P-葡萄糖

UDPG

P

为磷酸基


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肝糖原的合成

糖原n+1

UDP

  • Gn+UDPG Gn+1:n4

(d)

Pi

(c)

UDPG

(b)

PPi

(a)磷酸葡萄糖变位酶

(b)UDPG焦磷酸化酶

(c)糖原合成酶

ADP

ATP

G-1-P

(a)

UTP

G

G-6-P

(d)磷酸化酶

Pi


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肝糖原的合成

  • 1. 糖原分支酶:

  • 1,4-糖苷键  1,6糖苷键

  • 水溶性, 便于分解(多头进行)

  • 2. 糖原合成是耗能的过程

  • G磷酸化:1个ATP

  • G活化:1个UTP

  • G Gn+1:共消耗2个ATP

  • 3. 关键酶:糖原合成酶


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肝糖原的分解

  • 肝糖原  1,6糖苷酶游离G

  •  磷酸化酶1-P-G 6-P-G

  • 肾中也有,但肾糖原很少,故意义不大

  • 所以,肝糖原是维持血糖的原料

  • Gn Gn-1 + 1-P-G 6-P-G G

  • 脱支酶:转移分支

  • 水解 1,6糖苷酶


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肝糖原合成与分解的调节

  • 合成

  • 分解 二种酶控制二条途径,互为制约

  • 1. 共价修饰调节

  • 磷酸化与脱磷酸化的调节

  • 磷酸化酶b (-) 磷酸化酶a(b-P)(+)

  • (T型,致密型) (R型,疏松型)

  • 糖原合成酶a(+) 糖原合成酶b (a-P)


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肝糖原合成与分解的调节

  • 激素腺苷酸环化酶cAMP A激酶

  • 蛋白质磷酸化

  • A激酶:

  • 磷酸化酶激酶磷酸化酶:糖原分解

  • 糖原合成酶糖原合成

  • 磷蛋白磷酸酶抑制剂:磷蛋白磷酸酶

  • 蛋白质脱磷酸化


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肝糖原合成与分解的调节

  • 2 别构调节

  • G是别构效应物磷酸化酶(R T)

  • 变构的酶易受磷蛋白磷酸酶催化而脱

  • 磷酸化,活性

  • 同时,磷蛋白磷酸酶使糖原合成酶脱磷

  • 酸化而活性

  • 表现为:G ,糖原合成,糖原分解


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肌糖原合成与分解

  • 合成:(同肝糖原,无三碳途径)

  • 分解:与肝糖原不同,(无G6PE)

  • 糖原G-6-P 糖酵解途径

  • 调节:肾上腺素为主

  • AMP: 别构激活磷酸化酶-b

  • ATP及G-6-P:抑制磷酸化酶-b

  • G-6-P: 别构激活糖原合成酶


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肌糖原合成与分解

  • Ca2 +激活磷酸化酶激酶

  • 亚基

  • 亚基

Ca2+

Ca2+

磷酸化酶b激酶

无活性

磷酸化酶b激酶

活性


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糖原累积症

  • 一类遗传疾病:体内糖原堆积

  • 机理:先天性缺乏代谢的酶类,糖原不

  • 能分解,而在组织中堆积,使组

  • 织功能受损

  • 分型:见教科书P88


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糖异生

  • 1 糖异生途径gluconeogenic pathway

  • 2 糖异生的调节

  • 3 糖异生的生理意义

  • 4 乳酸循环


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糖异生

  • 糖异生:

  • 非糖物质糖,一个逆糖酵解过程

  • 正常人:50Kg,肝糖原70~100mg

  • 10hr即分解完

  • 但实际上,24hr绝食,血糖降低并不多

  • 糖异生在维持血糖上有重要意义


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糖异生

  • 场所:肝,肾,以肝为主

  • 长期饥饿时,肝=肾

  • 原料:Pyr, Lac(运动时), Gly(Fat分解),

  • AA(成糖AA,Ala最强)

  • 过程:糖酵解的逆过程,部分在线粒体

  • 需越过三个能障,耗能

  • 共四个反应,四个关键酶


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糖异生途径

O

O

O

||

||

||

-

-

CO2

CO2

  • 1.丙酮酸转变成磷酸烯醇型丙酮酸(PEP)

  • 关键酶:丙酮酸羧化酶(Mit), PEP羧激酶

-

C-O

C-O

C-O

|

|

|

C=O

C-O~

C=O

P

|

||

|

ATP ADP+Pi

CH2

|

COOH

CH2

CH3

GTP GDP

丙酮酸

磷酸烯醇

型丙酮酸

草酰乙酸

P

为磷酸基


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糖异生途径

  • 2.可逆反应:

  • PEP3PGA F-1,6-DP

  • 3.果糖二磷酸酶

  • F-1,6-DP F-6-P

  • 4.葡萄糖-6-磷酸酶

  • F-6-P G


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糖异生途径

  • 甘油-P-甘油二羟丙酮

  •  

  • G G6P  F6P F1,6DP 3PGA

  •   

  • PEP Pyr

  •   

  • 成糖AA TCA中间物—— OAA

  • :关键酶 :耗能 :产能


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糖异生途径

  • 线粒体还原当量的转移

+

+

NADH+H

草酰乙酸 草酰乙酸

NADH+H

+

+

NAD

苹果酸 苹果酸

NAD

线粒体 线粒体膜 胞液


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糖异生的调节

  • 关键酶:丙酮酸羧化酶(乙酰CoA )

  • PEP羧激酶(激素诱导)

  • 果糖二磷酸酶(限速酶)

  • 葡萄糖-6-磷酸酶(非限速酶)

  • 底物循环:分别由不同酶催化的一对逆

  • 向反应,往往有能量变化。


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糖异生的调节(第一个底物循环)

ATP

6-磷酸果糖

Pi

2,6-双磷酸果糖

FPK-1

+

FDPE1

-

AMP

ADP

1,6-双磷酸果糖


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糖异生的调节(第一个底物循环)

  • 胰高血糖素 糖异生,血糖

  •  

  • cAMP  PFK-2 化而失活F-2,6-DP 

  • Ins PFK-2脱 化而激活F-2,6-DP 

  • 糖异生,糖酵解

P

P


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糖异生 的调节(第二个底物循环)

磷酸烯醇型丙酮酸

ADP

1,6-二磷酸果糖

丙酮酸激酶

(活性)

草酰乙酸

+

+

丙酮酸

ATP

-

乙酰CoA


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糖异生 的调节(第二个底物循环)

  • 胰高血糖素F-1,6-DP PyK

  •  cAMP  PyK化而失活,糖异生

  • 此外,

  • 饥饿时脂肪动员,乙酰CoA 

  • 乙酰CoA PDC  糖异生

  • PyrDH   Pyr氧化

  • 总效果:血糖稳定,FA供能


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糖异生的生理意义

  • 1. 维持血糖稳定

  • 尤其饥饿时,保证RBC和脑的用糖

  • 成人:脑:120克/天

  • 骨髓,RBC,WBC:40克/天

  • 2. 回收乳酸能量

  • 肌肉运动乳酸,进入肝脏,糖异生

  • 3. AA分解的重要途径

  • Ala,Glu等生糖AA


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糖异生的生理意义

  • 4. 补充恢复肝糖原储存

  • 饥饿时进食:

  • 先补充肝糖原, 糖异生

  • 后分解供能, 糖异生


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糖异生的生理意义

  • 5. 酸中毒时, 诱导PEPCK, 促进肾小管泌

  • 铵泌H+,以维持酸碱平衡

  • Gln— Glu — KG— Mal(Mit)

  • GPEP— OAAMal(Cs)

  • PEPCK  后,平衡向箭头方向移动,Gln脱氨

  • NH3+H+ NH4+ , 经肾小管排出,降低血液pH

–NH2–NH2

PEPCK


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糖异生的生理意义

  • 糖异生总结:

  • 1. 1个部位:肝脏

  • 2. 2个底物循环:糖异生 的调节

  • 3. 3个能障: ATP变化

  • 4. 4个关键酶:PDC, PEPCK, FDPE, G6PE

  • 5. 5个生理意义


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乳酸循环

  • 定义:肌肉中产生的乳酸经血液循环进

  • 肝脏,异生成糖再回到肌肉。

  • 二组酶分布不同:肌肉肝脏

  • 每循环一次:

  • 消耗6个ATP,2乳酸G,可重新供能

  • 意义:

  • 1 防止肌肉中乳酸堆积,引起酸中毒

  • 2 节约能量


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乳酸循环

葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖

酵解

丙酮酸 丙酮酸

NADH NADH

NAD+ NAD+

乳酸 乳酸 乳酸

肝 血液 肌肉


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糖的其他代谢途径

  • 1 磷酸戊糖途径Pentose phosphate pathway

    • 途径

    • 调节

    • 生理意义

  • 2 糖醛酸途径Glucuronate pathway

  • 3 多元醇的生成Polyol pathway


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磷酸戊糖途径

  • 发现史:

  • 1 碘乙酸抑制某些组织的酵解氧化后,G

  • 仍能分解,C14-G C14O2

  • 2 在RBC中发现G6P脱氢酶及6PGA脱氢酶

  • 3 发现了4C,5C,7C 糖

  • 被认为是G6P的代谢旁路,故又称为磷酸

  • 己糖旁路


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磷酸戊糖途径

  • 途径:

  • 有氧化脱羧,戊糖互变(转酮,转醛)

  • 异构,表构等步骤

  • 反应式简化为:

  • 3C6 —3C5 — — —2C6+C3

  • 乘以2,得:

  • 6C6—4C6+2C3(C6)

  • 相当于氧化一分子G

  • 产物:5-P-核糖,NADPH

3CO2转酮 转醛 转酮

6CO2


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磷酸戊糖途径

  • 关键酶:G6PD

  • 该途径是G6P的又一个去路,流量受

  • G6PD活力的控制

  • 调节物:该途径的产物NADPH

  • 体内脂肪酸合成, NADPH需求

  • 则G6PD活力

  • 快速调节: NADPH/ NADP+


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磷酸戊糖途径

  • 生理意义:

  • 1 产生NADPH的主要通路

  • NADPH 的功能:

  • 作为还原剂参与FA, Ch, 胆汁酸合成

  • 药物和毒物的生物转化(羟化反应)

  • 还原GSSG2GSH

  • GSH可维持Hb和膜蛋白上的SH


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磷酸戊糖途径

  • 2 产生5-P-核糖

  • 合成核苷酸RNA,DNA

  • 合成辅酶:NAD, NADP, FAD, CoA

  • 3 5-P-核糖的氧化分解途径


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血糖及其调节

  • 血糖的来源去路:

  • 氧化分解

  • 食物 戊糖,糖醛酸

  • 肝糖原 糖原合成

  • 糖异生 转化(AA,FA)

  • 协调的结果:血糖=4.5~5.5mmol/L

血糖


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血糖及其调节

  • 1 胰岛素Insulin

  • 2 胰高血糖素glucagon

  • 3 糖皮质激素

  • 4 肾上腺素


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血糖及其调节

  • 1 胰岛素(Ins)

  • 促进G肌肉,脂肪便于分解利用

  • cAMP,脱磷酸化 糖原合成

  • Pry-a b(-),GS-D I(+) 糖原分解

  • PFK-1,-2,Pyk(+)  糖分解

  • FDPE-1,-2(-)  糖异生

  • PyrDH(+)  有氧氧化


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血糖及其调节

  • 诱导糖酵解的三个关键酶 糖酵解

  • 阻遏糖异生的四个关键酶 糖异生

  • 抑制脂肪动员,促进组织利用G

  • 促进AA进入肌细胞蛋白质合成

  • 总效果:降低血糖


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血糖及其调节

  • 2 胰高血糖素:

  •  cAMP 磷酸化 糖原合成

  • Pry-ba (+),GS- ID(-) 糖原分解

  • PFK-1,-2,Pyk(-)  糖分解

  • FDPE-1,-2(+)  糖异生

  • 诱导PEPCK,FDPE-1 糖异生

  • 抑制肝型PyK,肝摄取AA   糖异生

  • 加速脂肪动员,FA抑制组织利用G

  • 总效果:血糖升高


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血糖及其调节

  • 3 糖皮质激素:升高血糖

  • 糖原合成

  • 蛋白质分解 糖异生

  • 抑制肝外组织利用G,(-)PyrDH

  • 诱导GS极其磷酸酶,糖原合成(肝)

  • 诱导糖异生的四个关键酶,糖异生


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血糖及其调节

  • 4 肾上腺素:

  • 应急情况下,作用与胰高血糖素相同


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