第十章 糖代谢 (2) - PowerPoint PPT Presentation

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  1. 第十章 糖代谢(2) Glycometabolism 河北科技大学生工学院 生物化学教研组

  2. G + 6O26CO2+ 6H2O + 能量 二、柠檬酸循环(TCA,1953年获得诺贝尔奖) • EMP:G--------2丙酮酸(在细胞浆中) • 丙酮酸进线粒体--乙酰CoA • TCA:乙酰CoA进入TCA(在线粒体基质中) • 电子传递水平磷酸化(在线粒体内膜上)

  3. 1.EMP • G--------2丙酮酸 • 净得2ATP • 得2NADH+H+

  4. 葡萄糖→→……→→2丙酮酸 2. TCA(柠檬酸循环 、三羧酸循环第92页)tricarboxylic acid cycle) Krebs循环 • 有氧条件下,将酵解作用产生的丙酮酸氧化脱羧成乙酰CoA,再经一系列氧化和脱羧,最终生成二氧化碳和水并产生能量。 2 丙酮酸 + 2 GDP + 2 Pi + 4 H2O + 2 FAD + 8 NAD --------6 CO2 + 2 GTP + 2 FADH2 + 8 NADH+H+ • 化学历程 • 能量计量 • 调控 • 生物学意义

  5. (1)化学历程 • TCA循环的准备阶段:丙酮酸--乙酰CoA • TCA循环阶段:

  6. 五种辅助因子 3,4C 2,5C 1,6C ①准备阶段(丙酮酸进入线粒体--乙酰CoA) C3、C4 丙酮酸 + CoA-SH + NAD+ → Acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体系 需几种维生素?

  7. 丙酮酸脱氢酶复合体系 • 有三种酶组成:三种酶均以二聚体的形式存在。 • E1——丙酮酸脱氢酶(24条肽链) • E2 ——二氢硫辛酸转乙酰基酶(24条肽链) • E3 ——二氢硫辛酸脱氢酶(12条肽链) 砷化物: 可与E2-SH共价结合,使酶失去活性。

  8. 练习题 • 糖酵解的终产物是 丙酮酸 • 糖酵解的脱氢步骤反应是 ( ) A.1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛十磷酸二羟丙酮 B.3-磷酸甘油醛→磷酸二羟丙酮 C.3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸 D.1,3--磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸 • 缺氧情况下,糖酵解途径生成的NADH+H+的去路 ( ) A.进入呼吸链氧化供应能量 B.合成1,6-双磷酸果糖 C.3-磷酸甘油酸还原为3-磷酸甘油醛 D.丙酮酸还原为乳酸 • 糖酵解过程中最重要的关键酶是 ( ) A.己糖激酶 B.6-磷酸果糖激酶I C.丙酮酸激酶 D.果糖双磷酸酶 • 丙酮酸脱氢酶复合体中最终接受底物脱下的2H的辅助因子是 ( ) A.FAD B.硫辛酸 C.辅酶A D.NAD+ E.TPP • 糖酵解途径的反应全部在细胞进行。 • 葡萄糖激酶和己糖激酶在各种细胞中对葡萄糖的亲和力都是一样的. • 常食用糖类,应补充维生素,否则可导致积累。

  9. - 砷化物 - 反应过程与调控:96页 • E2分子上结合着两种特殊的酶-----激酶和磷酸酶 • E1的磷酸化(无活性)和去磷酸化(有活性) • ATP/ADP比值高、酶的磷酸化作用增加

  10. ②三羧酸循环 乙酰CoA---3NADH + FADH2 + 2CO2 + ATP • 柠檬酸生成阶段:(1) (2) • 氧化脱羧阶段:(3)(4)(5) • 草酰乙酸再生阶段:(6)(7)(8)

  11. NADH FADH2 1.5 ATP 2.5 ATP (2)TCA生成的能量 107页 Pyr+4NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O----3CO2+CoASH+4NADH+4H+ +FADH2+GTP 丙酮酸 12.5ATP

  12. G0’= - 2870KJ/mol 产能效率40% 葡萄糖的有氧代谢生成的能量 Glucose ATP 2ATP 2 2NADH------ 5 (或3) 2 Pyruvate 2 NADH----- 5 2 Acetyl CoA 6 NADH---- 15 2 FADH2--------- 3 2 GTP 2 6CO2+6H2O TOTAL: 30~32

  13. (3)三羧酸循环的调节 108页 • 受本身制约系统的和ATP、ADP和Ca2+的调节; • 底物 (乙酰CoA、草酰乙酸)浓度的推动,产物(NADH)浓度的抑制; 调节位点 • 柠檬酸合成酶(限速酶) • 异柠檬酸脱氢酶 • -酮戊二酸脱氢酶

  14. 三羧酸循环中的物质变化

  15. TCA循环的碳骨架的不对称

  16. (4)TCA的生理意义 110页 • 糖的有氧代谢是生物机体获得能量的主要途径 • 三羧酸循环是有机物质完全氧化的共同途径 • 三羧酸循环是分解代谢和合成代谢途径的枢纽 • 三羧酸循环产生的CO2,其中一部分排出体外,其余部分供机体生物合成需要

  17. 丙二酸可阻断三羧酸循环? 三羧酸循环顺利进行,要有充足的 草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等C4有机物

  18. (5)三羧酸循环途径的添补反应 丙酮酸羧化支路

  19. 两种的补充方式 (1)由其它非糖类的物质来补充。如Glu、Asp等。 (2)由糖质分解代谢过程中的中间产物来补充 --------即丙酮酸羧化支路。

  20. 苹果酸酶苹果酸脱氢酶 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 NADH+H+   NAD+  NAD+ NADH+H+ 丙酮酸羧化支路的三种途径 • 由苹果酸酶和苹果酸脱氢酶建立的途径:    (主要存在动、植物、微生物中)

  21. CO2丙酮酸羧化酶 丙酮酸 草酰乙酸 生物素,Mg2+ ATP ADP 由丙酮酸羧化酶所催化的反应(主要存在动物、酵母) 高浓度乙酰CoA是此酶的激动剂, 其生理意义?

  22. 由磷酸丙酮酸羧化酶催化 (主要存在植物、微生物) 磷酸烯醇式丙酮酸 +CO2+H2 O 草酰乙酸 天冬氨酸-草酰乙酸   谷氨酸-α-酮戊二酸 异亮氨酸.缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸-琥珀酰CoA ADP ATP

  23. 补充说明 • TCA循环中有二次脱羧反应,脱去的C原子分别来自于草酰乙酸中的C1和C4 。 • 将乙酰CoA的二个C原子用同位素标记后,经一轮TCA循环后,这两个同位素C原子的去向是 OAA,二轮循环后这两个同位素C原子的去向是OAA和CO2。 • TCA第二轮释放: C2或C5(乙酰CoA的羰基碳100%)和草酰乙酸中的1个羧基碳。 • TCA第三轮后释放:C1或C6(乙酰CoA的甲基碳:CH3C=O-CoA,每循环一轮释放50%) • 所有中间产物均可循环再生,每一轮循环彻底降解一分子乙酰辅酶A。 • TCA第一轮循环释放的CO2全来自草酰乙酸部分,乙酰CoA羰基碳在第二轮循环中释放,甲基碳在第三轮循环中释放50%。以后每循环

  24. 真核生物发生在线粒体,原核生物发生在胞质。真核生物发生在线粒体,原核生物发生在胞质。 柠檬酸转化为草酰乙酸,释放两分子CO2。途径是循环的,中间物不消耗。每消耗一个草酰乙酸分子,就会再产生一个。 三羧酸循环中每氧化一个乙酰CoA,获得的能量物质是3分子NADH、1分子FADH2和1分子ATP/GTP。 除了乙酰CoA,所有能产生三羧酸循环的四碳或五碳中间物的化合物(如氨基酸代谢产物)都能在这个循环中被氧化。 三羧酸循环的中间产物被调出,可以通过回补途径所补充。

  25. 1 3,4 2,5 4 1,6  丙酮酸、乙酰CoA 、草酰乙酸的结构 注:丙酮酸和乙酰CoA数字表示在葡萄糖分子中碳的序号 2,5 1,6

  26. 糖酵解与三羧酸循环

  27. 思考题: • 丙酮酸乙酰CoA,催化的酶是?参与的辅酶有? • TCA中两次脱羧部位?限速酶是? • TCA的抑制剂是(丙二酸,氟乙酸等作用机理)? NADH+H+?FADH2? • TCA生理意义?底物水平磷酸化(GTPATP)? • TCA回补途径? TCA调控? • 乙酰CoA是否进入TCA,草酰乙酸的浓度起重要作用。 • 1葡萄糖彻底氧化成CO2和H2O,产能ATP多少?分步分析,并写出各阶段总反应式。 第90页3,8,9,10,11 第112页2,3,4,8,9