糖代谢 PPT课件

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丙酮酸脱氢酶系 *
NAD+ +HSCoA NADH+H+ +CO2
由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子 丙酮酸(pyruvate),故可生成两分子 乙酰CoA(acetyl CoA),两分子CO2和 两 分 子 ( NADH+H+ ) , 可 生 成 2×2.5 分子ATP 。
反 应 为 不 可 逆 ; 丙 酮 酸 脱 氢 酶 系 (pyruvate dehydrogenase complex) 是糖有氧氧化途径的关键酶之一。
5、各种代谢途径定位于细胞不同区域
细胞部位 代谢途径
线粒体 胞液
TCACycle 电子传递和氧化磷酸化 脂肪酸氧化 氨基酸分解代谢 酵解 脂肪酸合成 糖异生(部分途径)
内质网 脂类合成 类固醇合成
细胞核 DNA复制 各种RNA合成 糖原颗粒 糖原合成与降解
三、细胞代谢是一个经济的、精密的 调节过程
反应链的形式: (1)线性反应途径 A→B→C→D→E 酶1的产物为酶2的底物,依次类推。 (2)环状途径 如乙酰基氧化为CO2、H2O经过的 三羧酸循环途径。
(3)螺旋形代谢途径
如脂肪酸的生物合成中,同样的一组 酶可以重复用于给定分子的链的延伸 (图7-28)。 2、代谢的总轮廓特征 三句话:
第一节 代谢导论
一、新陈代谢基本概念 新陈代谢包括物质代谢和能量转换。
物质代谢可分为合成代谢和分解代谢。 合成代谢是合成用于细胞维持和生长所 需分子的代谢;分解代谢是降解复杂分 子为生物体提供小的构件分子和能量的 代谢。
二、新陈代谢的普遍原理和特点
1、代谢途径是由一系列酶促反应驱动
多步酶促反应组成一个代谢途径, 这一系列连续的化学反应构成一化 学反应链,称代谢反应链,即一个 多酶促序列。
1、体内各代谢途径本身及相互之间 的调控,以最经济的方式满足机体 对有机物和能量需求。如能量过剩 情况下,产能的代谢途径受到抑制。
2、机体对外界环境的适应调节。当外界 环境改变时,机体能迅速调节改变体内 代谢途径,建立新的代谢平衡,以适应 环境,得以生存发展。
如大肠杆菌在加入氨基酸于培养基内, 经一段时间后能直接利用氨基酸,减少 利用铵盐,节省了能量。学习代谢不仅 要了解代谢途径和过程,也不能忽略代 谢调节机制。
生物合成过程系一还原反应过程,
需要氢原子或电子形成还原力,通
过NADPH将分解代谢释放的部分能量
供给生物合成需要,从而实现能量
的传递,在此过程中
NADP++H++eNADPH 环。
实现自身循
注意:NADH和FADH2等主要作为生物 氧化过程中氢和电了携带者,经电 子传递链,用于产生ATP。
NADPH则仅用于还原性的生物合成过 程。
酵母在厌氧条件下可将丙酮酸转化成 乙醇
酵解过程,葡萄糖转换成丙酮酸,不仅产生了 ATP,同时还使氧化型的NAD+还原为NADH。 为了使酵解能连续进行,细胞就应当有办法供给 氧化型的NAD+,如果生成的NADH不能及时地 被氧化成NAD+,所有的氧化型的NAD+将全部 以还原型的NADH积累,酵解过程将终止。
3、ATP是代谢反应中能量转移的重要 载体
分解代谢过程如葡萄糖和其它燃 料分子的降解,所释放的能量通过 ADP→ATP过程被贮存,然后再经过 ATP的水解释放可作功的自由能,做 四种功:
(1)驱动合成反应做功
(2)细胞运动或肌肉收缩
(3)跨膜逆浓度梯度,主动运输营养 物质
(4)DNA、RNA、蛋白质生物合成过程 中参与遗传信息传递
糖酵解的反应过程可分为三个阶段: 己糖的磷酸化、磷酸己糖的裂解及 ATP和丙酮酸的生成。
1. 己糖的磷酸化——己糖磷酸酯 的生成:
葡 萄 糖 经 磷 酸 化 和 异 构 反 应 生 成 1,6-二磷酸果糖(FBP)的反应过程。 该过程共由三步化学反应组成。
⑴ 葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄 糖(glucose-6-phosphate,G-6-P);
⑵ G-6-P异构为6-磷酸果糖(fructose-6phosphate,F-6-P);
⑶ F-6-P 再 磷 酸 化 为 1,6- 二 磷 酸 果 糖 ( fructose-1,6-biphosphate,F-1,6BP)。
ATP (1)
ADP
* 己糖激酶/葡萄糖激酶
(2) 磷酸己糖异构酶
*
磷酸果糖激酶-1
葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+→2乙醇+2CO2+2ATP
+2H2O
乳酸的生成
利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的 NADH , 使 NADH 重 新 氧 化 为 NAD+ , 以 确 保 反应的继续进行。
NADH+H+
NAD+

乳酸脱氢酶
第三节 三羧酸循环
三羧酸循环 (柠檬酸循环或 Krebs循环 ) 是指在线粒体中,乙酰CoA首先与草酰乙 酸缩合生成柠檬酸,然后经过一系列的代 谢反应,乙酰基被氧化分解,而草酰乙酸 再生的循环反应过程。
二、糖酵解的调节
糖酵解代谢途径的调节主要是通过各 种变构剂对三个关键酶进行变构调节。
1. 己糖激酶或葡萄糖激酶: 葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的
主要的关键酶。
己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂
G-6-P -
己糖激酶 hexokinase
长链脂酰CoA -
葡萄糖激酶 glucokinase
2. 6-磷酸果糖激酶-1:
6-磷酸果糖激酶-1是调节糖酵解代谢 途径流量的主要因素。
ATP 柠檬酸
ADP、AMP 1,6-双磷酸果糖 2,6-双磷酸果糖
-
+
6-磷酸果糖激酶-1 6-phosphofructokinase-1
3. 丙酮酸激酶:
ATP 丙氨酸(肝)
-
1,6-双磷酸果糖
+
丙酮酸激酶 pyruvate kinase
(1)酶活力调节往往通过调节酶起 作用,调控代谢反应的速率。
调节酶:
共价调节酶—经化学修饰改变酶的活 性。常见的是磷酸化、腺苷酸化.
变构酶—效应物与酶别构中心结合, 引起酶构象改变而影响酶的活性 (激活或抑制效应)。
效应物:引起酶活性改变的作用物, 如中间产物,底物,其它化学分子。 调节酶通常对一系列酶促反应中的 第一步起调节作用,此步反应速率 对此代谢序列反应起关键作用,常 称为限速步骤(限速酶)。
在产能和需能的代谢过程中,ATP作 为能量携带者,故称ATP为生物体内 自由能的通用货币,ATP自身形成一 能量循环:
ADPATP,ATP-ADP Cycle。
4、NADPH以还原力形式携带能量
NADPH系携带分解代谢释放能量的另 一种形式:NADP+是一些分解代谢中 脱氢酶辅酶,结合释放的高能氢原 子转化为NADPH再通过其氧化,将能 量转移到需能的合成反应,因此它 携带的是高能氢原子,提供还原力。
⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)将高能磷 酸基交给ADP生成ATP;
⑾ 烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸 (pyruvate) 。
⑼ H2O 烯醇化酶
ADP ⑽
ATP
* 丙酮酸激酶
⑾ 自发
糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖 分解为两分子丙酮酸,净生成两分 子ATP。
糖酵解代谢途径有三个关键酶,即 己糖激酶(葡萄糖激酶)、磷酸果 糖激酶-1、丙酮酸激酶。
第六章 糖 代 谢
Metabolism of carbohydrate
糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖 类在生物体的生理功能主要有:
① 氧化供能:糖类占人体全部供能量的 70%。
② 作为结构成分:作为生物膜、神经组 织等的组分。
③ 作为核酸类化合物的成分:构成核苷 酸,DNA,RNA等。
④ 转变为其他物质:转变为脂肪或氨基 酸等化合物。
三羧酸循途径包括八步酶促反应
注意:合酶(Synthase):催化缩合反 应不需ATP参与,如柠檬酸合酶 (Citrate Synthase)。
合成酶(Synthatase):催化需 ATP(GTP)参与的缩合反应,如琥 珀酰C0A合成酶。
分解代谢会聚到少数几个终产物。 合成代谢分叉产生许多产物。 分解代谢第三阶段具有双重功能。
根据代谢产物结构的复杂性,可以将 分解代谢过程大致分为三个阶段:
阶段1:蛋白质、多糖、脂类等生物大 分子首先降解为主要的构件分子。
如多糖→戊糖或己糖;
脂肪→甘油、脂肪酸
阶段2:构件分子进一步降解为更小, 更简单的中间物。
三羧酸循环在线粒体中进行。一分子乙 酰CoA氧化分解后共可生成10分子ATP,故 此阶段可生成2×10=20分子ATP。
一、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA:
丙酮酸进入线粒体(mitochondrion),在丙 酮 酸 脱 氢 酶 系 (pyruvate dehydrogenase complex) 的 催 化 下 氧 化 脱 羧 生 成 乙 酰 CoA(acetyl CoA)。
三、糖酵解的生理意义
1. 在无氧或有氧条件下为生命活动提 供能量。
2. 形成的许多中间产物为其他化合物 的合成提供原料。
3. 为糖异生作用提供基础。
丙酮酸的去路
在无氧条件下:
(1)生成乳酸 细胞及藻类
乳酸杆菌、动物肌肉
(2) 生成乙醇 酵母菌及高等植物
在有氧条件下:
丙酮酸氧化为乙酰CoA,再进入三羧酸循 环。
(3) ATP ADP
2.裂解(lysis)——磷酸丙糖的生成:
一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互 变的磷酸丙糖(triose phosphate), 包括两步反应:
⑷ F-1,6-BP 裂 解 为 3- 磷 酸 甘 油 醛 (glyceraldehyde-3-phosphate) 和 磷 酸 二 羟 丙 酮 (dihydroxyacetone phosphate);
代谢调控一般可归纳为三个途径:
(1)神经系统调节 (2)激素调 节 (3)细胞内酶的调控
本课内容主要涉及激素和酶调节 (酶活性)。
激素调控机制:激素与靶细胞表面专 一受体结合,通过第二信使(cAMP) 产生级联放大反应,调控代谢过程 的酶活性,进而影响代谢途径。
酶的调节包括酶活力和酶量的调 控。
⑺ 1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP 生成ATP ;
⑻ 3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸;
NAD++Pi NADHБайду номын сангаасH+ (6)
3-磷酸甘油醛 脱氢酶
ADP (7)
ATP
磷酸甘油酸 激酶
(8) 磷酸甘油酸变位酶
⑼ 2- 磷 酸 甘 油 酸 (glycerate-2phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮 酸(phosphoenolpyruvate,PEP);
(2)酶合成(酶量)的调节则通过酶 基因的表达调控实现
主要机制:酶合成的诱导和阻遏 效应等.
第二节 糖酵解
糖 酵 解 ( glycolysis) 是 指 将 葡 萄 糖 降 解 为 丙 酮 酸 并 伴 随 着 ATP 生成的一系列反应。糖酵解途径 简称EMP途径。
一、糖酵解的反应过程
糖 酵 解 的 全 部 反 应 过 程 在 胞 液 (cytoplasm) 中 进 行 , 代 谢 的 终 产 物 为丙酮酸,一分子葡萄糖经糖酵解可 净生成两分子ATP。
在有氧条件下,NADH的氧化伴随着氧化磷酸 化过程,反应需要分子氧;而在厌氧条件下,丙 酮酸转化为乙醇或乳酸的过程中,消耗NADH, 生成NAD+,从而使得酵解继续进行。
在厌氧状态下,酵母细胞将丙酮酸转化成乙醇 和二氧化碳,同时NADH被氧化为NAD+。一分
子葡萄糖经酵解和丙酮酸转化为乙醇 的总反应为:
如戊糖、己糖、甘油→丙酮酸→乙酰 CoA
阶段3:中间产物最终降解为CO2、H2O、 NH3等 如需氧生物乙酰CoA→三羧酸循环 →CO2、H2O
合成代谢过程也可视为三个阶段:
阶段1:利用分解代谢阶段3产生的小 分子为合成的原料(前体)
阶段2:先合成各种生物大分子的构建 单元
阶段3:从构件分子合成大分子化合物
⑸ 磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。
(4) 醛缩酶
(5) 磷酸丙糖异构酶
3.放能和丙酮酸的生成:
3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及 放能等反应生成丙酮酸,包括六步反应。
⑹ 3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二 磷 酸 甘 油 酸 ( glycerate-1,3diphosphate);
丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成:丙酮 酸 脱 羧 酶 ( E1 ) , 硫 辛 酸 乙 酰 基 转 移 酶 (E2),二氢硫辛酸脱氢酶(E3)。该多酶 复 合 体 有 六 种 辅 助 因 子 : TPP , 硫 辛 酸 , NAD+,FAD,HSCoA和Mg2+。
二、三羧酸循环(TCA Cycle)
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