第七章 糖代谢 第二次课

TCA循环 循环
乙酰CoA与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸 ⑴ 乙酰 与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸
乙酰辅酶A 乙酰辅酶A
关键酶 CH3CO～SCoA ～
柠檬酸合成酶
H2C COOH HO
HSCoA 柠檬酸 (citrate) 柠檬酸 + CoA-SH
H2O
C COOH H2C COOH
O C COOH H2C COOH
草酰乙酸
乙酰CoA+草酰乙酸 草酰乙酸 乙酰
TCA循环 循环
⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸 H2O
H2C COOH HO C COOH H CH COOH
H2C COOH C COOH HC COOH
H2C COOH H C COOH
COOH HO CH
柠檬酸
顺乌头酸 异柠檬酸
顺乌头酸酶 柠檬酸 异柠檬酸
适应环境 内外环境） （内外环境）
6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1(PFK-1) 磷酸果糖激酶
* 别构调节 变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6二磷酸果糖 能量充足，抑制 能量充足， 产能途径 变构抑制剂：ATP、柠檬酸、 变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸 • F-1,6-2P 正反馈调节该酶 6-磷酸果糖 磷酸果糖
例如： 例如：
草酰乙酸 α-酮戊二酸 酮戊二酸 柠檬酸 琥珀酰CoA 琥珀酰
天冬氨酸 谷氨酸 脂肪酸 卟啉
II
TAC的中间产物诸如草酰乙酸不足时 ， 会抑制 的中间产物诸如草酰乙酸不足时， 的中间产物诸如草酰乙酸不足时 TAC，因此草酰乙酸等必须不断被更新补充 ，
草酰乙酸或 循环中任何 一种中间产 物不足
称之未-科综合征，乙醇会妨碍 称之未 科综合征，乙醇会妨碍VB1的 科综合征 吸收及促进其排泄？ 吸收及促进其排泄？
Why？ ？
丙酮酸的脱氢酶复合体 多酶复合体：是催化功能上有联系的几种酶通过非 多酶复合体：是催化功能上有联系的几种酶通过非
连接彼此嵌合形成的复合体。 共价键连接彼此嵌合形成的复合体 共价键连接彼此嵌合形成的复合体。
丙酮酸脱氢酶复合体的组成
NAD+
酶 E1：丙酮酸脱氢酶
辅酶
TPP（来自 B1） （来自V S 硫辛酸（ 硫辛酸（ L ） E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 HSCoA 长期酗酒者：缺乏V 糖有氧氧化抑制， S 长期酗酒者：缺乏 B1 →糖有氧氧化抑制，糖酵解增 糖有氧氧化抑制 机体酸中毒→严重猝死 强→机体酸中毒 严重猝死 机体酸中毒 E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD, NAD+
NAD+ NADH+H+
1,3-
磷酸Hale Waihona Puke Baidu
ADP
酸
ATP
酸
3-磷酸 磷酸 2-磷酸 磷酸 磷酸
E3
酸 酸 丙酮酸
谢 途 径
NAD+ NADH+H+ ATP ADP
丙酮酸
二、糖酵解的调节
① 己糖激酶 关键酶 磷酸果糖激酶-1 ② 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶 ③ 丙酮酸激酶 ① 别构调节 调节方式 ② 共价修饰调节
FAD
FADH2
H CH COOH H CH COOH
琥珀酸 (succinate) 琥珀酸脱氢酶
HOOC CH HC COOH
延胡索酸 (fumarate)
琥珀酸 + FAD
延胡索酸 +FADH2
TCA循环 循环
延胡索酸水化生成苹果酸 生成苹果 ⑺ 延胡索酸水化生成苹果酸
H2O
HOOC CH HC COOH
TCA循环 循环
异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸 ⑶ 异柠檬酸氧化脱羧生成 酮戊二酸
H2C COOH
NAD+ HC COOH H2C COOH
H2C COOH CH2 O C COOH
α-酮戊二酸
HO C COOH H
异柠檬酸 NADH+H+
HC COOH O C COOH
草酰琥珀酸
CO2 关键酶 关键酶 关键酶 关键酶
H2C COOH CH2 O C SCoA GDP+Pi
琥珀酰CoA 琥珀酰 ATP 琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酰
HSCoA
H2C COOH H2C COOH
琥珀酸
GTP
ADP
底物水平 磷酸化反应
琥珀酸+ 琥珀酸 GTP + CoA-SH
⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸
TCA循环 循环
课后作业：记住糖酵解的反应途径。 课后作业：记住糖酵解的反应途径。 预习案例7-1 预习案例
Glu
E1
G-6-P
F-6-P
ATP ADP E1:己糖激酶 己糖激酶
E2 F-1, 6-2P ATP ADP
磷酸
丙酮
3-磷酸 磷酸
糖 酵 解 的 代
E2: 6-磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶-1 磷酸果糖激酶 E3: 丙酮酸激酶
6-磷酸 磷酸 果糖激 酶-2
1,6-二磷酸果糖 二磷酸果糖
2,6-二磷酸果糖 二磷酸果糖
丙酮酸激酶
原料增多 时，促进 转化 * 别构调节 别构激活剂： 别构激活剂：1,6-双磷酸果糖 双磷酸果糖 别构抑制剂： 别构抑制剂：ATP, 丙氨酸
丙氨酸 丙酮酸， 丙酮酸， 相当于产物， 相当于产物，产物 抑制酶活性
↔
能量充足， 能量充足， 抑制产能 途径
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
己糖激酶或葡萄糖激酶
* 6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄 磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶 磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶， 糖激酶不受其抑制。 糖激酶不受其抑制。 产物 Km值高，大剂量 激活酶 值高，大剂量G激活酶
* 长链脂肪酰 长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。 可别构抑制肝葡萄糖激酶。 可别构抑制肝葡萄糖激酶
第三阶段： 第三阶段：乙酰 CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解 进入三羧酸循环彻底氧化分解
* 概述
三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TAC)也 三羧酸循环 也 称为柠檬酸循环 由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成含 柠檬酸循环， 称为柠檬酸循环，由乙酰 和草酰乙酸缩合成含 个羧酸的柠檬酸， 有3个羧酸的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，使1分 个羧酸的柠檬酸 反复的进行脱氢脱羧， 分 子乙酰基彻底氧化， 子乙酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成的一个 循环。 循环。
O C COOH
草酰乙酸 苹果酸 (malate)
(oxaloacetate)
苹果酸 + NAD+
草酰乙酸 + NADH+H+
H2O
H2O
② ①
NADH+H+ NAD+ CoASH H2O
② ⑧
⑦
H2O FADH2
①柠檬酸合酶 ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体 酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酰CoA合成酶 ⑤琥珀酰 合成酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 ⑦延胡索酸酶 ⑧苹果酸脱氢酶 +
异柠檬酸脱氢酶
异柠檬酸+NAD+ 异柠檬酸
α-酮戊二酸 +CO2+NADH+H+ 酮戊二酸
TCA循环 循环
酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 ⑷ α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A HSCoA NAD+ H2C COOH
H2C COOH CH2
O C SCoA
CH2 O C COOH
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖
脂肪分解产物， 脂肪分解产物， 机体利用脂肪时， 机体利用脂肪时， 会减少糖的利用
第3节 糖的有氧氧化 节
Aerobic Oxidation of Carbohydrate
糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充 糖的有氧氧化 指在机体氧供充 足时，葡萄糖彻底氧化成H 和 并释放出能量 足时，葡萄糖彻底氧化成 2O和CO2，并释放出能量 的过程。是机体主要供能方式。 的过程。是机体主要供能方式。 C6H12O6 + 6O2 部位： 部位：胞液及线粒体 6 CO2 + 6 H2O + 36/38 ATP
NAD GDP+Pi GTP NADH+H+
NAD+ NADH+H+
③
⑥
FAD
CO2 ④
⑤ CoASH CO2 CoASH
小 结
三羧酸循环的要点(1,2,3,4)： ： 三羧酸循环的要点
经过一次三羧酸循环， 经过一次三羧酸循环， 消耗1分子乙酰 发生1次底物水平磷酸化 生成GTP) 次底物水平磷酸化(生成 消耗 分子乙酰CoA; 发生 次底物水平磷酸化 生成 分子乙酰 2次脱羧 生成 分子 次脱羧,生成 分子CO2 次脱羧 生成2分子 3个关键酶催化 个不可逆反应 个关键酶催化3个不可逆反应 个关键酶催化 4次脱氢 分子 次脱氢(1分子 分子NADH+H+) 次脱氢 分子FADH2和3分子 分子 关键酶有： 关键酶有： 柠檬酸合酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶
大肠肝菌中 其中每一个酶都有其特定的催化功能， 其中每一个酶都有其特定的催化功能，都有其催化 丙酮酸脱氢酶系 的电镜图 活性必需的辅酶。 活性必需的辅酶。
大肠肝菌中 丙酮酸脱氢酶系 的示意图
转乙酰酶
丙酮酸脱氢酶 二氢硫辛酰胺 脱氢酶
1. α-羟乙基 羟乙基-TPP的生成 的生成 羟乙基 CO2 2.乙酰硫辛酰 乙酰硫辛酰 胺的生成 NADH+H+ 5. NADH+H+ 的生成 NAD+ CoASH 3.乙酰 乙酰CoA 乙酰 的生成 4.硫辛酰胺的生成 硫辛酰胺的生成 E1丙酮酸脱氢酶 E2二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E3二氢硫辛酰胺脱氢酶
* 反应部位
所有的反应均在线粒体中进行。 所有的反应均在线粒体中进行。 线粒体中进行
TCA 简 图
1953年 汉斯·克雷布斯 克雷布斯， 1953年 汉斯 克雷布斯，李普曼 因发现柠檬酸循环而获奖
汉 斯 · 克 雷 布 斯 （ Hans Adolf Krebs,1900.8.25——1981.11.22 ） 生于德国希尔德斯海姆， 1918——1923年在德国多所大 年在德国多所大 学学医， 学学医 ， 1926 —— 1930年间 年间 成为瓦尔堡的助手， 成为瓦尔堡的助手 ， 因纳粹上 台而移居英国， 台而移居英国 ， 在谢菲尔德大 学主持生物化学研究所。 1945 学主持生物化学研究所 。 年任该校生化学教授， 年任该校生化学教授 ， 1954年 年 去牛津执教
延胡索酸 (fumarate) 延胡索酸酶
H2C COOH HO CH COOH
苹果酸 (malate)
延胡索酸 + H2O
苹果酸
苹果酸脱氢生成草酰乙 脱氢生成草酰乙酸 ⑻ 苹果酸脱氢生成草酰乙酸
TCA循环 循环
NAD+
NADH+H+
H2C COOH HO C COOH H
苹果酸脱氢酶
H2C COOH
整个循环反应为不可逆反应 维生素在三羧酸循环中发挥着重要作用。 维生素在三羧酸循环中发挥着重要作用。
小 结
三羧酸循环的双重作用
三羧酸循环的氧化作用。 三羧酸循环的氧化作用。 三羧酸循环的其他代谢作用。 三羧酸循环的其他代谢作用。 Ⅰ 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、 相互配合的， 机体内各种物质代谢之间是彼此联系 、 相互配合的 ， TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质 TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以 中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质， 沟通糖和其他物质代谢之间的联系。 沟通糖和其他物质代谢之间的联系。
糖酵解途径
三羧酸循环
胞浆
细胞质
CO2+H2O+ATP
糖的有氧氧化
第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆） 第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）
第二阶段： 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA（线粒体） （线粒体）
NAD+ , HSCoA
CO2 , NADH + H+
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶复合体
乙酰CoA 乙酰
HSCoA
α-酮戊二酸 酮戊二酸
+ NADH+HCO 2 关键酶
琥珀酰CoA 琥珀酰
α-酮戊二酸脱氢酶系 α-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 酮戊二酸 琥珀酰CoA + C O2 + NADH+H+ 琥珀酰
TCA循环 循环
琥珀酰CoA转变为琥珀酸 ⑸ 琥珀酰 转变为琥珀酸 琥珀酰CoA合成酶 合成酶 琥珀酰
糖的有氧氧化与糖酵解 糖的有氧氧化与糖酵解
葡萄糖→→……→→丙酮酸 乳酸(糖酵解 丙酮酸 丙酮酸→乳酸 糖酵解 糖酵解) 葡萄糖
丙酮酸 CO2+H2O+ATP
线粒体 胞浆 细胞
(糖的有氧氧化） 糖的有氧氧化） 糖的有氧氧化
一、有氧氧化的反应过程
线粒体内 糖酵解
乳酸 丙酮酸的氧化脱羧
葡萄糖→ →丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoA 葡萄糖→…→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoA
TCA循环 循环 速度降低
乙酰-CoA 乙酰 浓度增加
高水平的乙酰CoA激活 激活 高水平的乙酰
产生更多的草酰乙酸
丙酮酸羧化酶
草酰乙酸主要来自糖，糖供应不足时， 草酰乙酸主要来自糖，糖供应不足时，草 酰乙酸缺乏， 会怎么样？ 酰乙酸缺乏，TAC会怎么样？例如糖尿病 会怎么样