生物化學(xué)課件LectureCarbohydrateMetabolism

1、2021/3/141合成合成ddGTP途徑二途徑二（1）2021/3/142合成合成ddGTP途徑二途徑二（2）2021/3/143合成合成ddGTP途徑二途徑二（3）2021/3/144第八章第八章 糖代謝糖代謝 糖類代謝為生物體提供重要的碳源和能糖類代謝為生物體提供重要的碳源和能源源,人體所需能量主要來(lái)自于糖人體所需能量主要來(lái)自于糖 糖類代謝的中間產(chǎn)物可為其他生命物質(zhì)糖類代謝的中間產(chǎn)物可為其他生命物質(zhì)的合成提供碳原子或碳骨架的合成提供碳原子或碳骨架 糖代謝包括分解代謝和合成代謝兩大類糖代謝包括分解代謝和合成代謝兩大類 糖代謝與其他物質(zhì)代謝相互聯(lián)系、相互糖代謝與其他物質(zhì)代謝相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化

2、轉(zhuǎn)化,不可分割不可分割2021/3/145一、多糖和低聚糖的酶促降解一、多糖和低聚糖的酶促降解 低聚糖和多糖不能透過(guò)細(xì)胞膜低聚糖和多糖不能透過(guò)細(xì)胞膜,必需水必需水解成單糖才能被生物體利用解成單糖才能被生物體利用OOOOOOOH2O水解H3PO4磷酸解HOOPHOHOOHOOH2021/3/146淀粉的酶促水解淀粉的酶促水解 -與與-淀粉酶淀粉酶,能水解淀粉中的能水解淀粉中的-1,4糖糖甘鍵甘鍵,不能水解不能水解-1,6糖苷鍵糖苷鍵,該鍵需該鍵需由由-1,6糖苷鍵酶來(lái)水解糖苷鍵酶來(lái)水解 淀粉酶水解的產(chǎn)物為糊精和麥芽糖淀粉酶水解的產(chǎn)物為糊精和麥芽糖 淀粉或糖原在細(xì)胞內(nèi)的降解是經(jīng)磷酸淀粉或糖原在細(xì)胞

3、內(nèi)的降解是經(jīng)磷酸化酶的磷酸化作用生成葡糖化酶的磷酸化作用生成葡糖-1-磷酸磷酸2021/3/147支鏈淀粉或糖原的酶促降解支鏈淀粉或糖原的酶促降解 (16)連接糖苷非還原端還原端 -淀粉酶 葡糖苷酶支鏈淀粉或糖原可磷酸化的支鏈淀粉核2021/3/148糖原的酶促降解糖原的酶促降解 葡萄糖轉(zhuǎn)移酶脫支酶磷酸化酶 H3PO4H2OOH2021/3/149纖維素及雙糖的酶促降解纖維素及雙糖的酶促降解 纖維素的酶促水解纖維素的酶促水解:靠纖維素酶靠纖維素酶 雙糖的水解在雙糖酶催化下進(jìn)行雙糖的水解在雙糖酶催化下進(jìn)行 食物中的糖類經(jīng)腸道消化為葡萄糖、食物中的糖類經(jīng)腸道消化為葡萄糖、果糖、半乳糖等單糖。單糖可

4、以被吸果糖、半乳糖等單糖。單糖可以被吸收入血。血液中的葡萄糖稱為血糖。收入血。血液中的葡萄糖稱為血糖。2021/3/1410二、糖的分解代謝二、糖的分解代謝 糖的分解代謝實(shí)質(zhì)上就是它的氧化作用糖的分解代謝實(shí)質(zhì)上就是它的氧化作用 動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的分解主要有動(dòng)物體內(nèi)葡萄糖的分解主要有3條途徑條途徑:在無(wú)氧的條件下在無(wú)氧的條件下,葡萄糖經(jīng)酵解生成乳酸葡萄糖經(jīng)酵解生成乳酸在有氧條件下在有氧條件下,葡萄糖最后經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧葡萄糖最后經(jīng)三羧酸循環(huán)徹底氧化為水和二氧化碳化為水和二氧化碳葡萄糖經(jīng)戊糖磷酸循環(huán)被氧化為水和二氧化碳葡萄糖經(jīng)戊糖磷酸循環(huán)被氧化為水和二氧化碳 植物體和微生物的分解代謝植物體和微生物

5、的分解代謝,除上述動(dòng)物體除上述動(dòng)物體的的3條途徑外條途徑外,還有生醇發(fā)酵和乙醛酸循環(huán)還有生醇發(fā)酵和乙醛酸循環(huán)2021/3/1411（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸 糖酵解糖酵解乙醛乙醛乙醇乙醇 生醇發(fā)酵生醇發(fā)酵糖酵解從葡萄糖開始糖酵解從葡萄糖開始,可分為四個(gè)階段可分為四個(gè)階段:己糖磷酸酯的生成己糖磷酸酯的生成丙糖磷酸的生成丙糖磷酸的生成甘油醛甘油醛-3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸丙酮酸還原成乳酸丙酮酸還原成乳酸2021/3/1412（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段2021/3/1413（一）糖的無(wú)氧酵解（一）

6、糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸糖原糖原 葡糖葡糖-1-磷酸磷酸磷酸化酶磷酸化酶葡糖激酶葡糖激酶葡糖磷酸變位酶葡糖磷酸變位酶(phosphogluco-mutase)(Glycogen Phosphorylase)2021/3/1414（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段54321OHOHHOHOHHOHCH2OH6HEP+P54321OHOHHOHOHHOHCH2O6HPP-E54321OHOHHOHOHHOHCH2O6HPP54321OHOHHOHHOHHOHCH2O6HPEP+EE = e

7、nzyme葡糖-6-磷酸葡糖-1，6-二磷酸葡糖-1-磷酸葡糖-1，6-二磷酸2021/3/1415（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段54321OHOHHOHHOHHOHCH2O6HP - -D D- -G Gl lu uc co os se e- -6 6- -p ph ho os sp ph ha at te e - -D D- -葡葡萄萄糖糖- -6 6- -磷磷酸酸4OHCH2OH1HCH2O6OHHH253OHOD D- -F Fr ru uc ct to os se e- -6 6- -p ph ho os sp ph ha at te

8、eD D- -果果糖糖- -6 6- -磷磷酸酸G = +1.7 kJ/mol己己糖糖磷磷酸酸異異構(gòu)構(gòu)酶酶p ph ho os sp ph ho og gl lu uc co o- -i is so omme er ra as se eP反反應(yīng)應(yīng)二二2021/3/1416（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段G = -14.2 kJ/mol反反應(yīng)應(yīng)三三ATP+4OHCH2OH1HCH2O6OHHH253OHOP4OHCH2O1HCH2O6OHHH253OHOPPMg2+-ADP-H+D D- -F Fr ru uc ct to os se e- -6 6

9、- -p ph ho os sp ph ha at te eD D- -果果糖糖- -6 6- -磷磷酸酸D D- -F Fr ru uc ct to os se e- -1 1, ,6 6- -b bi is sp ph ho os sp ph ha at te eD D- -果果糖糖- -1 1, ,6 6- -二二磷磷酸酸果果糖糖磷磷酸酸激激酶酶p ph ho os sp ph ho of fr ru uc ct to ok ki in na as se e2021/3/1417（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 丙糖磷酸的生成階段丙糖磷酸的生成階段G = +23.9 kJ/mol反反

10、應(yīng)應(yīng)四四4OHCH2O1HCH2O6OHHH253OHOPPD-Fructose-1,6-bisphosphateC2CH2O1OCH2OH3PC5CHO4CH2O6OHHP+醛醛縮縮酶酶a al ld do ol la as se eDihydroxyacetonephosphate二二羥羥丙丙酮酮磷磷酸酸D-glyceraldehyde-3-phosphateD D- -甘甘油油醛醛- -3 3- -磷磷酸酸D D- -果果糖糖- -1 1, ,6 6- -二二磷磷酸酸2021/3/1418（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 丙糖磷酸的生成階段丙糖磷酸的生成階段2021/3/1419果糖

11、果糖-1,6-二磷酸裂解機(jī)理二磷酸裂解機(jī)理H2NB-CH2O1C2OHC3HHOC4OHHC5OHHCH2O6PPCH2O1C2HC3HHOC4OHHC5OHHCH2O6PPNH-BCOHHCHO4CH2O PCH2O1CCPNHHBHHOCH2O1CCH2OHPNHB-CH2O1CCH2OHPFructose-1,6-bisphosphateSchiff baseDihydroxyacetonephosphate+H2OO2021/3/1420（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 甘油醛甘油醛-3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸2021/3/1421（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 甘油醛

12、甘油醛-3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸2021/3/1422甘油醛甘油醛-3-磷酸脫氫機(jī)理磷酸脫氫機(jī)理NAD+ NADH + H+CCCH2OOHHPHOSCCCH2OOHHPHOHSCCCH2OOHHPOSHPOO-OOH甘油醛-3-磷酸甘油醛-3-磷酸脫氫酶CCOOCH2OOHHPP+甘油酸-1,3-二磷酸2021/3/1423（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 甘油醛甘油醛-3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸2021/3/1424（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 甘油醛甘油醛-3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸2021/3/1425（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 甘油醛甘油醛-

13、3-磷酸生成丙酮酸磷酸生成丙酮酸G = -31.4 kJ/mol反應(yīng)十ADP, H+, Mg2+, K+CCOO-CH2O Pphosphoenol-pyruvate烯醇丙酮酸磷酸CCOO-OCH3ATP+pyruvate丙酮酸丙酮酸激酶(pyruvate kinase)2021/3/1426（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 丙酮酸還原成乳酸丙酮酸還原成乳酸CCOO-CH3OCHOHCOO-CH3反應(yīng)十一pyruvate丙酮酸lactate乳酸乳酸脫氫酶NADH + H+ NAD+(lactate dehydrogenase)2021/3/1427（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解生醇發(fā)

14、酵生醇發(fā)酵CCOO-CH3O丙酮酸CHOCH3+ CO2脫酸酶乙醛CHOCH3CH2OHCH3乙醇乙醛NADH + H+ NAD+乙醇脫氫酶2021/3/1428糖酵解的反應(yīng)類型糖酵解的反應(yīng)類型2021/3/1429糖無(wú)氧酵解總圖糖無(wú)氧酵解總圖糖原或淀粉葡糖-6-磷酸葡萄糖激酶葡萄糖ADP異構(gòu)酶果糖-6-磷酸果糖磷酸激酶ADPATP果糖-1，6-二磷酸縮醛酶2 甘油醛-3-磷酸二羥丙酮磷酸異構(gòu)酶甘油醛磷酸脫氫酶NAD+NADH + H+2 甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸磷酸激酶ADPATP2 甘油酸-3-磷酸烯醇化酶2 烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸激酶ATPADP2 丙酮酸丙酮酸脫羧酶2 乙醛2 乳酸乳

15、酸脫氫酶2 乙醇2 甘油酸-2-磷酸甘油酸磷酸變位酶NAD+NADH + H+縮醛酶ATP乙醇脫氫酶2021/3/1430糖酵解的能量計(jì)算糖酵解的能量計(jì)算反應(yīng)反應(yīng)P mol數(shù)的增減數(shù)的增減葡萄糖葡萄糖葡糖磷酸葡糖磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖果糖,二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸,二磷酸二磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸丙酮酸每每mol葡萄糖凈增葡萄糖凈增ATP mol數(shù)數(shù)-1-1+1 x 2+1 x 2+2mol葡萄糖酵解所產(chǎn)生的葡萄糖酵解所產(chǎn)生的mol數(shù)數(shù)葡萄糖葡萄糖乳酸乳酸G= -196kJ/mol葡萄糖酵解獲能效率葡萄糖酵解獲能效率2 x 30.514 / 196 x 10

16、0% 31%2021/3/1431糖酵解的調(diào)控糖酵解的調(diào)控糖酵解反應(yīng)速度主要受種酶活性的調(diào)控糖酵解反應(yīng)速度主要受種酶活性的調(diào)控1. 果糖磷酸激酶是最關(guān)鍵的限速果糖磷酸激酶是最關(guān)鍵的限速酶酶:ATP/AMP比值對(duì)該酶活性有重要影比值對(duì)該酶活性有重要影響響,ATP濃度較高時(shí)濃度較高時(shí),該酶幾乎無(wú)活性該酶幾乎無(wú)活性;反之反之,則活性較高則活性較高2. 己糖激酶活性的調(diào)控己糖激酶活性的調(diào)控3. 丙酮酸激酶活性的調(diào)節(jié)丙酮酸激酶活性的調(diào)節(jié)2021/3/1432其它糖的酵解其它糖的酵解DietarycarbohydratesIntracellularcarbohydratesFat metabolismGl

17、ycogenG1PLactoseGalactoseGlycerolMaltoseGlucoseG6PGlycerol-3-phosphateMannoseMannose-6-phosphateF6PDHAPSucroseFructoseFructose-1-phosphateGlyceraldehydeG3P2021/3/1433（二）糖的有氧分解（二）糖的有氧分解 糖的有氧代謝實(shí)際上是糖的無(wú)氧代謝的繼糖的有氧代謝實(shí)際上是糖的無(wú)氧代謝的繼續(xù)續(xù) 丙酮酸的生成是無(wú)氧代謝和有氧代謝的分丙酮酸的生成是無(wú)氧代謝和有氧代謝的分界點(diǎn)界點(diǎn)葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 乙酰輔酶乙酰輔酶 乳酸乳酸胞液線粒體膜胞液線

18、粒體膜酵解酵解有氧氧化有氧氧化2021/3/1434（二）糖的有氧分解（二）糖的有氧分解丙酮酸脫氫酶系丙酮酸脫氫酶系CCH3COO-O+HSCoACCH3OSCoANAD+NADH + H+CO2+丙酮酸脫氫酶系丙酮酸輔酶A乙酰輔酶AG = -33.4 kJ/mol2021/3/1435丙酮酸脫氫酶系統(tǒng)的催化機(jī)理丙酮酸脫氫酶系統(tǒng)的催化機(jī)理E2E1E3SSFADTPPH3CCOCOO-E2E1E3SSFADTPPCOHCH3HE2E1E3SHSFADTPPSSSSSSE2E1E3SSFADH2TPPSSE2E2E2E2E2E1E3SSFADTPPSHSHE2H+CO2H+E2E1E3SSFADT

19、PPSSHCCH3E2CH3COOAcetyl-S-CoACoA-SHNAD+NADH + H+2021/3/1436(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)1. 乙酰輔酶乙酰輔酶A與草酰乙酸縮合成檸檬酸與草酰乙酸縮合成檸檬酸COCH3CCOO-CH2COO-OCCH2COO-CH2COO-COO-HOCoASH檸檬酸合成酶H2OSCoA2021/3/1437(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)2. 檸檬酸脫水生成順烏頭酸檸檬酸脫水生成順烏頭酸, 然后加水然后加水生成異檸檬酸生成異檸檬酸CHOCOO-CH2COO-CHCOO-HCCOO-CH2C

20、OO-HCCOO-CHCOO-CH2COO-CHOCOO-H-H2O+H2O順烏頭酸酶順烏頭酸酶2021/3/1438(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)3. 異檸檬酸氧化脫羧生成異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸酮戊二酸CHCOO-CH2COO-CHOCOO-H均為異檸檬酸脫氫酶催化CHCOO-CH2COO-COCOO-CH2CH2COO-COCOO-NADH + H+NAD+Mn2+, -CO22021/3/1439(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)4. -酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)酮戊二酸氧化脫羧反應(yīng)CH2CH2COO-COCOO-CH2CH2

21、COO-COSCoANAD+ NADH + H+CoASH, -CO2SSL TPPFADMg2+琥珀酰輔酶AG = -33.4 kJ/mol酶2021/3/1440(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)5. 由琥珀酰輔酶由琥珀酰輔酶A生成生成琥珀酸琥珀酸CH2CH2COO-COSCoACH2COO-CH2COO-GDP琥珀酸硫激酶, Mg2+ Pi+ CoASHGTPADPATP2021/3/1441(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)6. 琥珀酸被氧化成延胡索酸琥珀酸被氧化成延胡索酸琥珀酸脫氫酶CH2COO-CH2COO-CHCOO-CHC

22、OO-FADFADH22021/3/1442(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)7. 延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸酶CHCOO-CHCOO-+ H2OCHOHCH2COO-COO-2021/3/1443(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 三羧酸循環(huán)反應(yīng)三羧酸循環(huán)反應(yīng)8. 蘋果酸被氧化成草酰乙酸蘋果酸被氧化成草酰乙酸NAD+NADH + H+蘋果酸脫氫酶CHOHCH2COO-COO-CCH2COO-COO-O2021/3/1444The citric acid cycleCoASHHOCCH2COO-COO-CH2COO-CCH2COO-COO-C

23、HCOO-CCH2COO-COO-CHCOO-HOHCO2NADHCH2CH2COO-CCOO-OCH2CH2COO-COSCoACH2CH2COO-COO-CHHCCOO-OOCFADH2CHCOO-HOCH2COO-CCOO-OCH2COO-檸檬酸(6C)H2OH2OCO2NADHCoASHCoASHATPH2ONADHCH3CSCoAO順式烏頭酸(6C)異檸檬酸(6C)草酰琥珀酸(5C)琥珀酰CoA(4C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)蘋果酸(4C)草酰乙酸(4C)2021/3/1445三羧酸循環(huán)中的酶和反應(yīng)三羧酸循環(huán)中的酶和反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)酶酶反應(yīng)類型反應(yīng)類型標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)G（kJ/mol)1檸

24、檬酸合成酶檸檬酸合成酶縮合縮合-31.52順烏頭酸酶順烏頭酸酶脫水脫水+8.43異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶脫羧、氧化脫羧、氧化-8.44-酮戊二酸脫氫酶系酮戊二酸脫氫酶系脫羧、氧化脫羧、氧化-30.245琥珀酸硫激酶琥珀酸硫激酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化-3.366琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶氧化氧化07延胡索酸酶延胡索酸酶水合水合-3.788蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶氧化氧化+29.82總計(jì)-39.062021/3/1446(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 能量變化能量變化反應(yīng)階段反應(yīng)階段反應(yīng)反應(yīng)ATP的消耗與合成的消耗與合成消耗消耗合成合成凈得凈得底物磷酸化底物磷酸化電子傳遞磷酸化電子傳遞磷

25、酸化酵解酵解葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸-1,3-二磷酸二磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸烯醇丙酮酸烯醇丙酮酸2-磷酸磷酸烯醇丙酮酸烯醇丙酮酸111 x 21 x 22.5 x 2 (NAD+)-1-1522丙酮酸氧化脫羧丙酮酸氧化脫羧丙酮酸丙酮酸乙酰輔酶乙酰輔酶A2.5 x 2 (NAD+)5三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)異檸檬酸異檸檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰輔酶琥珀酰輔酶A琥珀酰輔酶琥珀酰輔酶A 琥珀酸琥珀酸琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰

26、乙酸草酰乙酸1 x 22.5 x 2 (NAD+)2.5 x 2 (NAD+)1.5 x 2 (FAD)2.5 x 2 (NAD+)55235總計(jì)321mol葡萄糖在有氧分解時(shí)所產(chǎn)生的葡萄糖在有氧分解時(shí)所產(chǎn)生的ATP mol數(shù)數(shù)2021/3/1447(二二)糖的有氧分解糖的有氧分解 能量變化能量變化葡萄糖有氧分解能量利用率葡萄糖有氧分解能量利用率:32 x 30.514 / 2867.48 x 100% = 34%2021/3/1448三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)的生物學(xué)意義 動(dòng)物、植物和微生物都普遍存在著三羧酸動(dòng)物、植物和微生物都普遍存在著三羧酸循環(huán)途徑循環(huán)途徑 三羧酸循環(huán)不僅供給生物體

27、的能量三羧酸循環(huán)不僅供給生物體的能量,而且是而且是糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐 三羧酸循環(huán)所產(chǎn)生的各種重要的中間體三羧酸循環(huán)所產(chǎn)生的各種重要的中間體,對(duì)對(duì)其他化合物的生物合成也有重要意義其他化合物的生物合成也有重要意義 發(fā)酵工業(yè)上利用微生物的三羧酸循環(huán)代謝發(fā)酵工業(yè)上利用微生物的三羧酸循環(huán)代謝途徑生產(chǎn)有關(guān)的有機(jī)酸如檸檬酸等途徑生產(chǎn)有關(guān)的有機(jī)酸如檸檬酸等2021/3/1449三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)對(duì)于每一循環(huán)對(duì)于每一循環(huán),從乙酰輔酶從乙酰輔酶A獲得兩個(gè)碳獲得兩個(gè)碳,但同時(shí)有兩個(gè)碳被氧化成但同時(shí)有兩個(gè)碳被氧化成CO2,因此凈的碳因此凈的碳嵌入數(shù)為零嵌入數(shù)

28、為零對(duì)于每一循環(huán)對(duì)于每一循環(huán),可產(chǎn)生可產(chǎn)生三分子的三分子的NADH,一一分子的分子的FADH2和一分子的和一分子的ATP除了乙酰輔酶除了乙酰輔酶A,任何任何能產(chǎn)生三羧酸循環(huán)四能產(chǎn)生三羧酸循環(huán)四碳或五碳中間體的碳或五碳中間體的生物分子生物分子,都能都能通過(guò)通過(guò)此此循環(huán)循環(huán)氧化氧化。同時(shí)同時(shí)循環(huán)中間體循環(huán)中間體也可也可被用作各被用作各種生物合成的中間體。種生物合成的中間體。2021/3/1450三羧酸循環(huán)的代謝調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的代謝調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)速度受三羧酸循環(huán)速度受3種酶活性的調(diào)控種酶活性的調(diào)控:1. 檸檬酸合成酶是該途徑關(guān)鍵的限速酶。其檸檬酸合成酶是該途徑關(guān)鍵的限速酶。其活性受活性受ATP、NA

29、DH、琥珀酰、琥珀酰CoA的抑制的抑制;草酰乙酸和乙酰草酰乙酸和乙酰CoA的濃度較高時(shí)的濃度較高時(shí),可激可激活該酶的活性活該酶的活性2. 異檸檬酸脫氫酶與異檸檬酸脫氫酶與-酮戊二酸脫氫酶系是酮戊二酸脫氫酶系是三羧酸循環(huán)的另外兩種限速酶。它們的活三羧酸循環(huán)的另外兩種限速酶。它們的活性也受性也受ATP、NADH的抑制。的抑制。ADP是異檸是異檸檬酸脫氫酶的激活劑檬酸脫氫酶的激活劑2021/3/1451(三三)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)支路乙酸乙酰輔酶A檸檬酸(6C)異檸檬酸(6C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)蘋果酸(4C)草酰乙酸(4C)乙醛酸(2C)葡萄糖乙酰輔酶A輔酶A +

30、 H+繞過(guò)2021/3/1452植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞的結(jié)構(gòu)高爾基體高爾基體細(xì)胞間壁細(xì)胞間壁乙醛酸循環(huán)體乙醛酸循環(huán)體胞間連絲胞間連絲空泡空泡細(xì)胞壁細(xì)胞壁類囊體類囊體淀粉粒淀粉粒葉綠體葉綠體質(zhì)膜質(zhì)膜線粒體線粒體粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)粗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核仁核仁細(xì)胞核細(xì)胞核核糖體核糖體平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)平滑內(nèi)質(zhì)網(wǎng)細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架2021/3/1453(三三)乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)支路 異檸檬酸在異檸檬酸裂解酶催化下異檸檬酸在異檸檬酸裂解酶催化下,生成乙醛酸與生成乙醛酸與琥珀酸琥珀酸 乙醛酸與乙酰輔酶乙醛酸與乙酰輔酶A在蘋果酸合成酶催化下合成蘋在蘋果酸合成酶催化下合成蘋果酸果酸2021/3/1454(三三)乙醛

31、酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)支路三羧酸循環(huán)支路 乙醛酸循環(huán)的總反應(yīng)乙醛酸循環(huán)的總反應(yīng): 從乙酸開始的乙醛酸循環(huán)總反應(yīng)從乙酸開始的乙醛酸循環(huán)總反應(yīng):ATPAMP + PPiCH3COO- + CoASHCH3COSCoA + H2O乙酰輔酶 合成酶2 CH3COO- + 2ATP2AMP + 2PPiH2CH2CCOO-COO-NAD+NADH + H+2021/3/1455(三三)乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義 乙醛酸循環(huán)繞過(guò)了三羧酸循環(huán)的脫羧反應(yīng)乙醛酸循環(huán)繞過(guò)了三羧酸循環(huán)的脫羧反應(yīng),可以二碳物為起始物合成三羧酸循環(huán)中的可以二碳物為起始物合成三羧酸循環(huán)中的二羧酸和三羧酸二羧酸和三羧

32、酸,作為三羧酸循環(huán)上化合物作為三羧酸循環(huán)上化合物的補(bǔ)充的補(bǔ)充 乙醛酸循環(huán)允許一些植物和微生物代謝二乙醛酸循環(huán)允許一些植物和微生物代謝二碳化合物碳化合物,如乙酸等如乙酸等,并可將脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘遣⒖蓪⒅巨D(zhuǎn)變?yōu)樘?021/3/1456三羧酸循環(huán)中間體的其它作用三羧酸循環(huán)中間體的其它作用檸檬酸 酮戊二酸脂肪酸固醇類琥珀酰輔酶A草酰乙酸烯醇丙酮酸磷酸丙酮酸乙酰輔酶A血紅素，葉綠素谷氨酸其它氨基酸嘌呤等天冬氨酸其它氨基酸嘌呤、嘧啶等葡萄糖2021/3/1457（四）戊糖磷酸途徑（四）戊糖磷酸途徑除除酵解和有氧氧化途徑酵解和有氧氧化途徑外外,許多生物仍能許多生物仍能通過(guò)戊糖磷酸途徑將一定量的糖徹底氧化通過(guò)戊

33、糖磷酸途徑將一定量的糖徹底氧化成成CO2和水和水 此途徑是從葡糖此途徑是從葡糖-6-磷酸開始的磷酸開始的,故又稱為故又稱為己糖磷酸支路己糖磷酸支路2021/3/1458戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑- -氧化階段氧化階段54321OHOHHOHHOHHOHCH2O6HP - -D D- -G Gl lu uc co os se e- -6 6- -p ph ho os sp ph ha at te e - -D D- -葡葡萄萄糖糖- -6 6- -磷磷酸酸6 6- -P Ph ho os sp ph ho o- -D D- -G Gl lu uc co on no ol la ac ct to o

34、n ne eD D- -葡葡糖糖酸酸內(nèi)內(nèi)酯酯- -6 6- -磷磷酸酸葡葡糖糖- -6 6- -磷磷酸酸脫脫氫氫酶酶G Glucose-6-Pdehydrogenase第第一一步步54321OHOHHOHHOHCH2O6HPONADP+NADPH + H+2021/3/1459戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-氧化階段氧化階段葡葡糖糖酸酸內(nèi)內(nèi)酯酯酶酶G Gluconolactonase第第二二步步6 6- -P P- -D D- -G Gl lu uc co on no ol la ac ct to on ne eD D- -葡葡糖糖酸酸內(nèi)內(nèi)酯酯- -6 6- -磷磷酸酸54321OHOHHOHHOH

35、CH2O6HPOCCOO-COHHHOHCCOHHCH2OOHHP6 6- -P P- -D D- -G Gl lu uc co on na at te eD D- -葡葡糖糖酸酸- -6 6- -磷磷酸酸H2OH+2021/3/1460戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-氧化階段氧化階段葡葡糖糖酸酸- -6 6- -磷磷酸酸脫脫氫氫酶酶6 6- -Phosphogluconatedehydrogenase第第三三步步A ACCOO-COHHHOHCCOHHCH2OOHHP6 6- -P P- -D D- -G Gl lu uc co on na at te eD D- -葡葡糖糖酸酸- -6 6- -

36、磷磷酸酸CCOO-COHHOCCOHHCH2OOHHP3 3- -K Ke et to o- -6 6- -P P- -D D- -G Gl lu uc co on na at te eD D- -葡葡糖糖酸酸- -3 3- -酮酮- -6 6- -磷磷酸酸NADP+NADPH + H+2021/3/1461戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-氧化階段氧化階段第第三三步步B BH2CCOHOCCOHHCH2OOHHPD D- -R Ri ib bu ul lo os se e- -5 5- -P PD D- -核核酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸CCOO-COHHOCCOHHCH2OOHHP3 3-

37、-K Ke et to o- -6 6- -P P- -D D- -G Gl lu uc co on na at te eD D- -葡葡糖糖酸酸- -3 3- -酮酮- -6 6- -磷磷酸酸H+CO22021/3/1462戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-氧化階段氧化階段第第四四步步H2CCOHOCCOHHCH2OOHHPD D- -R Ri ib bu ul lo os se e- -5 5- -P PD D- -核核酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸HCCOHOHCCOHHCH2OOHHPHCCOOHCCOHHCH2OOHHPD D- -R Ri ib bo os se e- -5 5- -P

38、 PD D- -核核糖糖- -5 5- -磷磷酸酸HE En ne ed di io ol l烯烯二二醇醇異異構(gòu)構(gòu)酶酶2021/3/1463戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-非氧化階段非氧化階段第第五五步步H2CCOHOCCOHHCH2OOHHPD D- -R Ri ib bu ul lo os se e- -5 5- -P PD D- -核核酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸H2CCOHO-CCOHCH2OOHHPH2CCOHOCCHHOCH2OOHHPD D- -X Xy yl lu ul lo os se e- -5 5- -P PD D- -木木酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸EHBE:B表

39、表異異構(gòu)構(gòu)酶酶2021/3/1464戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-非氧化階段非氧化階段第第六六步步H2CCOHOCCHHOCH2OOHHPD D- -X Xy yl lu ul lo os se e- -5 5- -P PD D- -木木酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸HCCOOHCCOHHCH2OOHHPD D- -R Ri ib bo os se e- -5 5- -P PD D- -核核糖糖- -5 5- -磷磷酸酸HHCCOCH2OOHHPG Gl ly yc ce er ra al ld de eh hy yd de e- -3 3- -P P甘甘油油醛醛- -3 3- -磷磷酸酸CC

40、HOHCCOHHCH2OOHHPS Se ed do oh he ep pt tu ul lo os se e- -7 7- -P P景景天天糖糖- -7 7- -磷磷酸酸HCHOH2COHO+轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)酮酮醇醇酶酶2021/3/1465轉(zhuǎn)酮醇酶機(jī)理轉(zhuǎn)酮醇酶機(jī)理CCH2OHCHHCCH2OPO32-OHOOHNSRRRCCH2OHCHHCCH2OPO32-OHOOHNSRRRCHOHCCH2OPO32-OHHB-CCH2OHOHNSRRRHCHCHCHCCH2OPO32-OOHOHOHHBCCH2OHONSRRRCHHCHCHCCH2OPO32-OHOHOHCCH2OHOCHHCHCHCCH2OPO

41、32-OHOHOHHD-Ribose-5-PSedoheptulose-7-PHOHO2021/3/1466戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-非氧化階段非氧化階段第第七七步步HCOCCOHHCH2OOHHPE Er ry yt th hr ro os se e- -4 4- -P P赤赤蘚蘚糖糖- -4 4- -磷磷酸酸CCOHCCOHHCH2OOHHPF Fr ru uc ct to os se e- -6 6- -P P果果糖糖- -6 6- -磷磷酸酸HOHCCOCH2OOHHPG Gl ly yc ce er ra al ld de eh hy yd de e- -3 3- -P P甘甘油油醛

42、醛- -3 3- -磷磷酸酸CCHOHCCOHHCH2OOHHPS Se ed do oh he ep pt tu ul lo os se e- -7 7- -P P景景天天糖糖- -7 7- -磷磷酸酸HCHOH2COHO+轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)醛醛醇醇酶酶H2COH2021/3/1467轉(zhuǎn)醛醇酶機(jī)理轉(zhuǎn)醛醇酶機(jī)理2021/3/1468戊糖磷酸途徑戊糖磷酸途徑-非氧化階段非氧化階段第第八八步步HCOCCOHHCH2OOHHPE Er ry yt th hr ro os se e- -4 4- -P P赤赤蘚蘚糖糖- -4 4- -磷磷酸酸CCOHCCOHHCH2OOHHPF Fr ru uc ct to os

43、se e- -6 6- -P P果果糖糖- -6 6- -磷磷酸酸HOHCCOCH2OOHHPG Gl ly yc ce er ra al ld de eh hy yd de e- -3 3- -P P甘甘油油醛醛- -3 3- -磷磷酸酸H2CCOHOCCHHOCH2OOHHPX Xy yl lu ul lo os se e- -5 5- -P P木木酮酮糖糖- -5 5- -磷磷酸酸+轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)酮酮醇醇酶酶H2COH2021/3/1469戊糖磷酸循環(huán)的總圖戊糖磷酸循環(huán)的總圖Glucose-6-PGluconate-6-PRibulose-5-PNADP+NADP + H+NADP+NADPH +

44、 H+CO2Ribose-5-P Sedoheptulose-7-P Fructose-6-PXylulose-5-P Glyceraldehyde-3-P Erythrose-4-PGlyceraldehyde-3-PDihydroxylpyruvateFructose-1,6-2PH2OPi2021/3/1470（一）糖的無(wú)氧酵解（一）糖的無(wú)氧酵解 己糖磷酸酯的生成階段己糖磷酸酯的生成階段54321OHOHHOHHOHHOHCH2O6HP - -D D- -G Gl lu uc co os se e- -6 6- -p ph ho os sp ph ha at te e - -D D- -

45、葡葡萄萄糖糖- -6 6- -磷磷酸酸4OHCH2OH1HCH2O6OHHH253OHOD D- -F Fr ru uc ct to os se e- -6 6- -p ph ho os sp ph ha at te eD D- -果果糖糖- -6 6- -磷磷酸酸G = +1.7 kJ/mol己己糖糖磷磷酸酸異異構(gòu)構(gòu)酶酶p ph ho os sp ph ho og gl lu uc co o- -i is so omme er ra as se eP反反應(yīng)應(yīng)二二2021/3/1471戊糖磷酸途徑的特點(diǎn)戊糖磷酸途徑的特點(diǎn) 葡萄糖直接脫羧和脫氫葡萄糖直接脫羧和脫氫,不必經(jīng)過(guò)酵解途徑不必經(jīng)過(guò)酵解途

46、徑,也不必經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)也不必經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán) 整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中脫氫酶的輔酶為整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中脫氫酶的輔酶為NADP+而而不是不是NAD+6(葡糖葡糖-6-磷酸磷酸) + 6O2 5(葡糖葡糖-6-磷酸磷酸) + 6CO2 + 5H2O + H3PO42021/3/1472戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義戊糖磷酸途徑的生物學(xué)意義 戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的核糖戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的核糖-5-磷酸磷酸, 是核酸合是核酸合成的必需原料成的必需原料 戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的甘油醛戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的甘油醛-3-磷酸是糖分磷酸是糖分解三種途徑的樞紐點(diǎn)解三種途徑的樞紐點(diǎn) 戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的輔酶戊糖磷酸途徑產(chǎn)生的輔酶II（NADPH）,可可供給組織其他代謝的需要供給組織其他代謝的需要2021/3/1473NADPH的重要性的重要性O(shè)2O2-H2O2OH2GSHGSSGNADP+NADPH + H+Glucose-6-P6-PhosphogluconolactoneOxidative damage tolipids, proteins, DNA2H2OSuperoxideradicalHydrogenperoxideHydroxylfree radicalMitochondrial re