物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié).ppt

,第二篇 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié),新陳代謝概述,提問：什么是新陳代謝？ 新的來，舊的去 花開花落、四季輪回、“長江后浪推前浪，一代新人換舊人” 生化定義泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)與能量交換的過程。 是生物體物質(zhì)代謝與能量代謝的有機(jī)統(tǒng)一。,1.1 物質(zhì)代謝與能量代謝的統(tǒng)一,二者相輔相成，研究物質(zhì)代謝就是研究能量代謝,1.2 新陳代謝的共性,生物雖然形貌各異，習(xí)性萬千，但體內(nèi)的新陳代謝卻有著許多相同之處。 提問：為什么具有許多相同之處呢？ 共同的祖先！ A. 代謝途徑相似 大同各類生物的物質(zhì)的代謝途徑十分相似 小異也有偏向 低等的厭氧生物尚沒有發(fā)展出好氧代謝途徑，而高等生物包括好氧細(xì)菌都發(fā)展出了更為高效的好氧代謝，但同時保存了厭氧代謝途徑。,B. 反應(yīng)步驟繁多，具有嚴(yán)格的順序性；,C. 與環(huán)境相適應(yīng)，自動調(diào)節(jié)； 通過酶活性調(diào)節(jié)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。,重點掌握內(nèi)容,1.各類物質(zhì)代謝的基本反應(yīng)途徑、關(guān)鍵酶、主要調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)、重要生理意義。 2.各類物質(zhì)代謝的相互聯(lián)系 3.代謝異常與疾病的關(guān)系,第四章 糖代謝,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 糖的無氧分解 第三節(jié) 糖的有氧氧化 第四節(jié) 磷酸戊糖途徑 第五節(jié) 糖原的合成與分解 第六節(jié) 糖異生 第七節(jié) 血糖及其調(diào)節(jié),第一節(jié) 概述,一.糖的主要生理功用：氧化供能： 2840kJ（679kcal）/1mol 供應(yīng)人體所需能量的50%70% 二.糖的消化吸收 三.糖代謝的概況,糖代謝總圖,磷酸戊糖途徑,儲存性糖類 （糖原、淀粉等）,葡糖-6-磷酸,甘露糖,葡萄糖,果糖,磷酸丙糖,丙酮酸,乳酸、乙醇,乙酰輔酶A,ATP CO2+H2O,三羧酸循環(huán) 乙醛酸循環(huán),戊糖磷酸,核糖,CO2+H2O,酵解,發(fā)酵,糖異生,重點,A.總論,丙酮酸,CO2 + H2O,重點,第二節(jié) 糖的無氧分解（糖酵解 Glycolysis),定義：在缺氧的情況下,葡萄糖分解產(chǎn)生乳酸，并伴隨ATP生成的過程。 位置：細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞質(zhì),G 2丙酮酸 + 2NADH + 2ATP,丙酮酸,1,2,+,丙酮酸,裂解,脫氫,異構(gòu),產(chǎn)能,脫水,異構(gòu),產(chǎn)能步驟：,提問：為什么中間分子都帶磷酸基團(tuán)？,答案：1. 傳遞能量； 2. 不能由生物膜滲漏出細(xì)胞。,其他單糖通過轉(zhuǎn)化為糖酵解中間產(chǎn)物形式進(jìn)入糖酵解。,2.無氧發(fā)酵 （Fermentation),乙醇發(fā)酵,丙酮酸脫羧酶 + TPP,乙醇脫氫酶,乙醇,乳酸發(fā)酵,提問：發(fā)酵不產(chǎn)生能量，其生物意義何在呢？ 答案：消耗糖酵解脫下的 H，保持細(xì)胞內(nèi)的pH穩(wěn)定。,很低,很高,Go= 47Kcal/mol Go= 44Kcal/mol 每生成1ATP固定了7.3Kcal/mol能量 葡萄糖 獲能效率 27.3/47 = 31% 糖原 獲能效率 37.3/44 = 49.7%,Go= 686Kcal/mol 葡萄糖 獲能效率 27.3/686 = 2.1% 糖原 獲能效率 37.3/686 = 3.1%,糖酵解+糖發(fā)酵產(chǎn)能效率,二 糖酵解的調(diào)節(jié),(一)6-磷酸果糖激酶-1 它是糖酵解途徑最重要的限速酶。主要受各種變構(gòu)劑的調(diào)節(jié)。 抑制劑:ATP和檸檬酸 激活劑：AMP、ADP、1,6-雙磷酸果糖 2,6-雙磷酸果糖,(二)丙酮酸激酶,受變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾調(diào)節(jié) 激活劑:1,6-雙磷酸果糖 抑制劑:ATP;丙氨酸(肝臟內(nèi)) 磷酸化被抑制或失活,去磷酸化激活,(三)葡萄糖激酶或己糖激酶,二者是同工酶,葡萄糖激酶存在于肝臟,它對葡萄糖的親和力低 己糖激酶:受6-磷酸葡萄糖的變構(gòu)抑制 葡萄糖激酶:受長鏈脂酰輔酶A 的抑制;胰島素可以誘導(dǎo)其合成.,三 糖酵解的生理意義,主要意義就是在機(jī)體氧氣供應(yīng)不足時迅速提供能量,尤其是對肌肉的收縮更為重要. 它是紅細(xì)胞唯一的能量來源 神經(jīng)、白細(xì)胞、骨髓等代謝活躍組織在養(yǎng)供充足時也通過酵解供應(yīng)部分能量,三羧酸循環(huán)（Citric Acid Cycle) 在好氧真核生物線粒體基質(zhì)中或好氧原核生物細(xì)胞質(zhì)中，酵解產(chǎn)物丙酮酸脫羧、脫氫，徹底氧化為CO2、H2O并產(chǎn)生ATP的過程。,第三節(jié) 糖的有氧氧化 ( Aerobic oxidation),三羧酸？ 循環(huán)？,每個分子具有3個碳的丙酮酸庫（基質(zhì)中）,三種羧酸！ 草酰乙酸打循環(huán)！,(4)(7)(8)(10),o,A,C,H,2,C,H,2,C,O,O,H,G,D,P,+,P,i,G,T,P,C,o,A,S,H,H,2 O,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,F,A,D,H,2,F,A,D,C,H,C,O,O,H,C,H,C,O,O,H,H,O,C,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,H,+,N,A,D,+,C,O,2,+,+,C,o,A,S,H,H 2 O,C,o,A,S,H,C,O,2,丙酮酸,乙酰 CoA,(2),(1),(7),(8),(9),(10),(5),(6),(3),(4),檸檬酸,異檸檬酸,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,琥珀酸,延胡索酸,L-蘋果酸,草酰乙酸,H O,2,(1) 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 (2) 檸檬酸合成酶 (3) 順烏頭酸酶 (4)(5)異檸檬酸脫氫酶 (6) -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 (7) 琥珀酰CoA合成酶 (8) 琥珀酸脫氫酶 (9) 延胡索酸酶 (10)L-蘋果酸脫氫酶,三羧酸循環(huán),產(chǎn)能步驟 2NAD(P)H 1FADH2 1GTP,(1)(6)-產(chǎn)能脫碳 2NADH + 2 CO2,(5)-脫碳-1CO2, 3步不可逆反應(yīng),.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,.總反應(yīng)方程式,+ 4NAD(P)+ +FAD+GDP+Pi+3H2O 3CO2 +4NAD(P)H +4H+ +FADH2+GTP,4NAD(P)H +4H+ 12ATP 4H2O FADH2 2ATP 1H2O ADP ATP - 3H2O GTP GDP 1ATP 1H2O 15ATP 2H2O,氧化磷酸化作用,O2,.糖酵解+三羧酸循環(huán)的效率,糖酵解 1G 2ATP+2NADH+2H+2丙酮酸 =2+23=8ATP 三羧酸循環(huán) 2丙酮酸 30ATP+6CO2+4H2O 38ATP 儲能效率=38 7.3/686= 42% 比世界上任何一部熱機(jī)的效率都高！ 提問：其余能量何處去？ 答案：以熱量形式。一部分維持體溫，一部分散失。,.生物意義,三羧酸循環(huán)是各種好氧生物體內(nèi)最主要的產(chǎn)能途徑！ 也是脂類、蛋白質(zhì)徹底分解的共同途徑！,三羧酸循環(huán)焚燒爐,中間酸是合成其他化合物的碳骨架百寶庫。 例如 草酰乙酸 天冬氨酸、天冬酰胺等等 -酮戊二酸 谷氨酸 其他氨基酸 琥珀酰CoA 血紅素 既是“焚燒爐又是百寶庫”,三 有氧氧化的調(diào)節(jié),一丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié) 有變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價修飾兩種方式,四 巴斯德效應(yīng),有氧氧化抑制無氧氧化的現(xiàn)象。 這是法國科學(xué)家Pastuer 發(fā)現(xiàn)的，故稱為巴斯德效應(yīng)。 主要原因是：在氧供應(yīng)充足時，胞漿中產(chǎn)生的NADH進(jìn)入線粒體，使丙酮酸不能還原成乳酸,第四節(jié) 磷酸戊糖途徑（磷酸己糖支路）,細(xì)胞質(zhì)中,磷酸戊糖磷酸戊糖為代表性中間產(chǎn)物。 支路糖酵解在磷酸己糖處分生出的新途徑。,A.過程,6-磷酸葡萄糖,B.生物意義,（一）磷酸核糖用于DNA、RNA的合成； （二）NADPH作為供氫體參與反應(yīng) 1.為多種物質(zhì)的合成提供H 2.參與體內(nèi)羥化 反應(yīng) 3.維持谷胱甘肽的還原狀態(tài) （三）各種單糖用于合成各類多糖；,第五節(jié) 糖原的合成與分解,糖的分解、合成 3.1多糖和低聚糖的酶促降解 A.胞外降解,細(xì)胞外 多糖和低聚糖,胞外水解酶（淀粉酶、寡糖酶）,B.胞內(nèi)降解,細(xì)胞內(nèi)儲備的 糖原或淀粉,磷酸化酶,活化、水解,斷支鏈,活化、水解,糖原的形成,去單糖降解,7,7,例 肝糖元的分解,三 糖原合成與分解的調(diào)節(jié),(一)磷酸化酶: 主要是共價修飾調(diào)節(jié);也可以被葡萄糖變構(gòu)抑制 (二)糖原合酶:接受共價修飾調(diào)節(jié),糖酵解7步可逆步驟 + 3特異反應(yīng),第六節(jié) 糖異生,A.植物的光合作用 在植物葉綠體中，在光能驅(qū)動下CO2與H2O合成葡萄糖，放出氧氣的過程。 B.動物的糖異生 異生非糖物質(zhì)合成糖原。 部位：肝臟 a.過程,第1步 丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸,提問：如何進(jìn)行？,答案：提供更多的活化能量。,草酰乙酸,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,提問：這里CO2的作用是什么？,能量載體,合成的草酰乙酸新COOH中儲存了ATP水解的鍵能，脫碳時損失的鍵能相對較少，總體自由能上升。,磷酸烯醇式丙酮酸逆行至1，6-二磷酸果糖 第2步,提問：如何進(jìn)行？,水解酶催化,答案：在水解酶作用下水解。 第3步,提問：哪些物質(zhì)可以通過糖異生途徑形成糖元？,答案：凡能轉(zhuǎn)變成糖代謝中間產(chǎn)物的物質(zhì)。,乳酸回爐再造解毒、節(jié)能,饑餓狀態(tài)下氨基酸、甘油維持血糖濃度,提問：其他多糖是如何產(chǎn)生的？,答案：由磷酸戊糖途徑提供各種單糖，由類似糖元合成途徑合成。,二 糖異生的調(diào)節(jié),通過兩個底物循環(huán)進(jìn)行,三 糖異生的意義,(一)維持血糖濃度 (二)補(bǔ)充肝血糖 (三)調(diào)節(jié)酸堿平衡,四 乳酸循環(huán),第七節(jié) 血糖極其調(diào)節(jié),一血糖的來源和去路 血糖專指血液中的葡萄糖,血糖水平相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定,維持在3.896.11mmol/L,二 血糖水平的調(diào)節(jié),(一)胰島素:唯一降低血糖的激素 1:促進(jìn)組織攝取 2:增強(qiáng)磷酸二酯酶活性 3:激活丙酮酸脫氫酶 4:抑制肝內(nèi)糖異生 5:抑制脂肪組織中的激素敏感性脂肪 酶,二 胰高血糖素,1 通過cAMP使磷酸化酶磷酸化而激活 2 抑制6-磷酸果糖激酶-2活性 3 促進(jìn)磷酸稀醇式丙酮酸羧激酶的合成 4 加速脂肪動員,糖皮質(zhì)激素,1 促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)分解,促進(jìn)糖異生 2 抑制肝外組織攝取葡萄糖 腎上腺素 激活磷酸化酶,促進(jìn)糖原分解,主要在應(yīng)急狀態(tài)下發(fā)揮作用,三 血糖代謝異常,