第二篇物质代谢.ppt
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1、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,G(6碳) 6CO2+ 6H2O + 能量 C6H12O6,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,糖的消化吸收,1. 糖的消化 2. 糖的吸收 3. 糖的运输,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
2、括异麦芽酶) 葡萄糖 葡萄糖,葡萄糖(G)在肠粘膜的吸收,Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ G G G G,Na+泵,糖的运输,运输形式:血糖 空腹时:4.55.5 mmol/L 进食后:0.51hr, 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。,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 ef
3、fect,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,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,磷酸己糖的生成与转变,HO,OH,HO,H,H,H,OH,H,OH,ATP,ADP,Mg2+,O,己糖激酶,葡萄糖,H,OH,葡萄糖磷酸化,O,-O,H,HO,OH
4、,OH,H,H,6-磷酸葡萄糖,为磷酸基,P,P,为磷酸基,H,OH,O,-O,H,HO,OH,OH,H,H,6-磷酸葡萄糖,P,P,CH2-OH,|,C=O,|,HO-C-H,|,H-C-OH,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,6-磷酸果糖,磷酸己糖的生成与转变,6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖,为磷酸基,P,CH2-OH,|,C=O,|,HO-C-H,|,H-C-OH,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,CH2-O-,|,C=O,|,HO-C-H,|,H-C-OH,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,ATP,ADP,Mg2+ 6-磷酸果糖激酶,6-磷酸果糖,P,1,6-双磷酸果糖,
5、磷酸己糖的生成与转变,6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖,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,为磷酸基,P,CH2-O-,|,C=O,|,HO-C-H,|,H-C-OH,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,P,1,6-双磷酸果糖,CH2-O-,|,C=O,|,CH2OH,CHO,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,P,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,醛缩酶,磷酸丙糖异构酶,磷酸丙糖的生成,磷酸丙糖的生成,醛缩酶:催化可逆反应 反应倾向于己糖
6、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,为磷酸基,CHO,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,P,3-磷酸甘油醛,C-O,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,|,O,P,NAD+,NADH+H+,Pi,1,3-二磷酸甘油酸,ADP,ATP,磷酸甘油酸激酶,C-O,|,|,CH2O-,P,|,H-C-OH,O,-,3-磷酸甘油酸,丙酮酸的生成,第一个ATP的生成,3-磷酸甘油 醛脱氢酶,丙酮酸的生成,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,+,+,第一个ATP的生
7、成,为磷酸基,COO,|,H-C-OH,|,CH2O-,P,P,3-磷酸甘油酸,C-O,|,H-C-O-,|,CH2OH,P,|,O,2-磷酸甘油酸,C-O,|,|,CH3,|,C=O,O,-,-,-,H2O,Mg,2+,C-O,|,|,CH2,P,|,C-O,-,磷酸烯醇型丙酮酸,O,丙酮酸,ADP,ATP,丙酮酸的生成,第二个ATP的生成,磷酸甘油 酸变位酶,烯醇化酶,丙酮酸激酶,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,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
8、 PyK,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,+,糖酵解途径的调节,2,6-双磷酸果糖的合成和分解,Pi,H2O,ATP,ADP,AMP,6-磷酸果糖,2,6-双磷酸果糖,6-磷酸果糖激酶-2,果糖磷酸酶-2,+,柠檬酸,-,糖酵解途径的调节,F-2,6-DP FDPE-2 AMP PFK-2 G F-6-P Cit ATP FDPE-1 AMP PFK-1 F-1,6-DP糖酵解途径,+,+,+,糖酵解途径的调节,2.共价修饰调节: FD
9、PE-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,糖酵解途径的调节,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-2 (活性),6-磷酸果糖激酶-2 (无活性),|,P,Pi,糖酵解途径的调节,PyK的调节 F-1,6-DP ATP Ala 磷酸化后失活,+,+,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, , 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
10、诱导,故 GK主要用于维持血糖和糖代谢的调节。,-,-,-,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,+,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,+,COOH,|,C=O,|,CH3,C-OH,|,|,CH3,|,CHOH,O,丙酮酸,+NADH + H+,+
11、 NAD+,乳酸,乳酸脱氢酶,糖酵解,丙酮酸转变成乳酸,糖酵解,NAD,NADH+H,+,+,乳酸,丙酮酸,3-磷酸甘油醛 + Pi,1,3-二磷酸甘油酸,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,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,
12、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CoACO2+ H2O 有O2,糖的有氧氧化,O2,O2,O2,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,丙酮酸,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,CO2,H +e,+,胞液,线粒体,部位:,糖的有氧氧化,乙酰辅酶A,CO-CH2-CH2-NH-CO-CH-C-CH2O-P-O-P-O-CH2,NH,CH2,|,CH2,|,S,O=C-CH3,|,|,|,|,OH,CH3,CH3,O,O,-,-,|,|,O,O,
13、O,N,N,N,N,NH2,OH,O-P-O,|,|,O,O,-,-,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,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+ FADH2NADH+H,糖有氧氧化的反应过程,Pyr 脱羧,成羟乙基酶,C=O,C=O + H,CH3
14、,O,-,+,C C,S C,N,CH3,酶,丙酮酸,-,CO2,C C,S C,N,CH3,酶,HO-C-,|,|,CH3,H,羟乙基TPP-酶,糖有氧氧化的反应过程,硫辛酰胺-酶,S S,H2C-CH2-CH-(CH2)4-C-NH-(CH2)4-酶,|,O,糖有氧氧化的反应过程,转移乙酰基,C C,S C,N,CH3,酶,HO-C-,|,|,CH3,H,羟乙基TPP-酶,+,C C,S C,N,CH3,酶,S | S,L,酶,S S H,L,酶,CO | CH3,+,-,糖有氧氧化的反应过程,转移乙酰基,HS HS,L,酶,S S H,L,酶,CO | CH3,+ HSCoA,SCoA,
15、CO | CH3,乙酰CoA,+,糖有氧氧化的反应过程,从Lip(SH)2上转氢, FADH2NADH+H,HS HS,L,酶,S | S,L,酶,FADH2 酶,。,FAD 酶,。,NADH酶+H +,NAD+ 酶,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,糖有氧氧化的反应过程,总反应: COOH COOH C=O +NAD+ CoAC=O + NADH + H+ +CO2 CH3 S CoA Pyr 乙酰C
16、oA 乙酰CoA CO2 +H2O,三羧酸循环,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,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,三羧酸循环的反应过程,1 缩合反应 COOH O O CH2CSCoA
17、 CH2 CSCoA + CCOOH HOCOOH HOCCOOH 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,H2O,H+,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,三羧酸循环的反应过程,3 第一次氧化脱羧 COO COO HC H C = O OOC C H CH2 CH2 CH2 COO COO
18、异柠檬酸 酮戊二酸,NAD+ NADH+H+,Mg+,CO2,异柠檬酸脱氢酶,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,三羧酸循环的反应过程,4 第二次氧化脱羧 2H+ KG SucSCoA CO2 氧化脱羧 放能反应:能量 高能硫脂键储存 NADH+H+,三羧酸循环的反应过程,KG TPP SucLip CoA E1 E2 Lip LipH2 CO2 Suc-TPP SucSCoA FADH2 FAD NAD+ NADH+H+,E3,三羧酸循环的反应过程,K
19、GDH: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,三羧酸循环的反应过程,5 底物水平磷酸化 SucSCoA Suc GDP GTP GTP + ADP GDP + ATP SucSCoA硫激酶:动物:GTP 细菌,植物:ATP,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,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,
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