葡萄糖脂肪和氨基酸之間相互轉變的途徑和樞紐PPT課件

1、三大營養(yǎng)物相互轉變的樞紐 （一）葡萄糖與脂肪代謝的聯(lián)系 （二）葡萄糖與氨基酸代謝的聯(lián)系 （三）脂肪與氨基酸代謝的聯(lián)系三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝 從能量供應的角度看，糖、脂肪、蛋白質(zhì)作為能源物質(zhì)在供應能量上可互相代替，互相制約，但不能完全互相轉變。 糖、脂肪、蛋白質(zhì)在體內(nèi)分解氧化的代謝途徑隨各不相同，但乙酰輔酶A是他們共同的中間代謝物，三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化成為三大營養(yǎng)物最后分解的共同代謝途徑，釋放出的能量均需轉化為ATP的化學能。第1頁/共30頁葡萄糖 有氧 H2O及CO2 糖原 糖原合成 磷酸核糖 + NADPH+H+磷酸戊糖途徑 淀粉 消化與吸收 肝糖原分解 無氧 乳酸 糖異生乳酸、甘油、生糖氨基酸

2、糖酵解途徑丙酮酸 糖異生途徑糖代謝的概況第2頁/共30頁E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代謝途徑NADH+H+ GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1, 3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙酮酸磷酸二羥丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+ 胞漿第3頁/共30頁TAC循環(huán) 糖有氧氧化的反應過程包括四個階段第一階段：糖酵解途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 丙酮酸脫氫酶復合體（限速酶）第三階段：三羧酸循環(huán) G（Gn）第四階

3、段：氧化磷酸化丙酮酸 乙酰CoACO2NADH+H+ FADH2H2O 氧化磷酸化ATP ADP胞液線粒體第4頁/共30頁n 丙酮酸脫氫酶復合體的組成E1：丙酮酸脫氫酶 TPPE2：二氫硫辛酰胺轉乙酰酶 硫辛酸、HS-CoAE3：二氫硫辛酰胺脫氫酶 FAD、NAD+酶輔酶第5頁/共30頁n糖原的合成與分解（胞漿）總圖UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 UTP UDPG PPi 糖原n+1 UDP Gn Pi 磷酸化酶 Gn 磷酸葡萄糖變位酶 G-1-P 己糖(葡萄糖)激酶 G-6-P G 葡萄糖-6-磷酸酶（肝） 第6頁/共30頁BACK第7頁/共30頁（一）TCA循環(huán)由8步代謝反應組成1. 乙酰C

4、oA與草酰乙酸縮合成檸檬酸 2. 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉變?yōu)楫悪幟仕?3. 異檸檬酸氧化脫羧轉變?yōu)?酮戊二酸 4. -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA 5. 琥珀酰CoA經(jīng)底物水平磷酸化生成琥珀酸6. 琥珀酸脫氫生成延胡索酸 7. 延胡索酸加水生成蘋果酸 8. 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 （二）三羧酸循環(huán)的要點： 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)：l消耗一分子乙酰CoA；l二次脫羧，四次脫氫，一次底物水平磷酸化；l生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP（相當于ATP）；l限速酶：檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶（關鍵酶） -酮戊二酸脫氫酶復合體（三）TCA循環(huán)在3大營養(yǎng)物質(zhì)代謝中具有重要

5、生理意義1.TCA循環(huán)是3大營養(yǎng)素的最終代謝通路，其作用在于通過4次脫氫，為氧化磷酸化反應生成ATP提供還原當量(H+ e) 。 2.TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐，為生物合成提供小分子前體。三羧酸循環(huán)第8頁/共30頁TAC的反應部位：線粒體。TAC在有氧條件下運轉。整個循環(huán)反應為不可逆反應。TAC是體內(nèi)產(chǎn)生CO2的主要途徑BACK第9頁/共30頁甘油三酯游離脂酸甘油乙酰CoA脂肪動員-氧化酮體TCA循環(huán)氧化分解糖酵解途徑裂解乙酰CoATCA循環(huán)氧化分解脂肪代謝概況第10頁/共30頁11n脂肪動員過程：HSLb(無活性)HSLa(有活性)TG 甘油二酯 （DG） FFA 甘油FFA

6、甘油一酯脂肪酶u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素+ 受體G蛋白ACATPcAMPPKA+FFA 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯第11頁/共30頁12 脂肪動員生成的甘油，主要經(jīng)血循環(huán)轉運至肝進行代謝。1甘油磷酸化為3-磷酸甘油（-磷酸甘油） 甘油經(jīng)糖代謝途徑代謝甘油激酶甘油 + ATP3-磷酸甘油 + ADP肝、腎、腸23-磷酸甘油氧化為磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油脫氫酶3-磷酸甘油NAD+磷酸二羥丙酮NADH + H+23-磷酸甘油氧化為磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油脫氫酶3-磷酸甘油NAD+磷酸二羥丙酮NADH + H+第12頁/共30頁 脂酸經(jīng)-氧化分解供能1. 脂酸的活化形式為脂酰CoA（

7、胞液）脂酰CoA合成酶 存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及線粒體外膜上。脂酰CoA合成酶ATP AMP PPi 脂脂 肪肪 酸酸RCHRCH2 2CHCH2 2C C- -OH OH OO=OO=脂脂 酰酰SCoARCHRCH2 2CHCH2 2C CSCoA SCoA OO=OO= 其中，肉堿脂肪酰轉移酶是脂肪酸-氧化的關鍵酶。2. 脂酰CoA經(jīng)肉堿轉運進入線粒體，是脂酸-氧化的主要限速步驟 氧化方式：-氧化循環(huán)每一輪-氧化由四個連續(xù)的酶促反應組成： 脫氫、水化、再脫氫、硫解3. 脂?；?氧化的最終產(chǎn)物主要是乙酰CoA 脂酸-氧化的前三步反應和TAC的后三步反應類似： 羧酸(脫氫)烯酸(加水)羥基酸(再脫氫)酮

8、酸第13頁/共30頁活化：消耗2個高能磷酸鍵 -氧化： 每輪循環(huán) 四個重復步驟：脫氫、水化、再脫氫、硫解產(chǎn)物：1分子乙酰CoA1分子少兩個碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH2 脂酸氧化是體內(nèi)能量的重要來源 以16碳軟脂酸的氧化為例147 輪循環(huán)產(chǎn)物：8分子乙酰CoA 7分子NADH+H+ 7分子FADH2能量計算： 生成ATP 810 + 7（2.5 + 1.5）= 108 凈生成ATP 108 2 = 106循環(huán)輪次數(shù) = N/2-1第14頁/共30頁2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羥丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀

9、酸 2乙酰CoA TAC 酮體的生成和利用的總示意圖（乙酰乙酸、-羥丁酸、丙酮三者總稱為酮體。）第15頁/共30頁線粒體膜胞液線粒體基質(zhì)檸檬酸 檸檬酸 丙酮酸 乙酰CoA CoA 草酰乙酸 H2O 檸檬酸合酶 CoA ATP AMP PPi ATP-檸檬酸裂解酶 草酰乙酸 蘋果酸 蘋果酸 丙酮酸 NADPH+H+ NADP+ 蘋果酸酶 CO2CO2檸檬酸-丙酮酸循環(huán)第16頁/共30頁甘油二酯途徑 酯酰CoA轉移酶 CoA R1COCoA 酯酰CoA 轉移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷酸酶Pi 酯酰CoA 轉移酶 CoA R3COCoA PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH

10、OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiPiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OH OH CHOH CHOH 3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOH CHOH PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R

11、1 1 CHOH CHOH 1-酯酯酰酰-3 - 磷磷酸酸甘甘油油O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸O=PiCHCH2 2OO- -CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=磷磷脂脂酸酸CHCH2 2OH OH CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=1 1，2 2- -甘甘油油二二酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -

12、R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯CHCH2 2OO- -C C- -R R3 3 CHCH2 2OO- -C C- -R R1 1 CHOCHO- -C C- -R R2 2 O=O=O=甘甘油油三三酯酯BACK第17頁/共30頁氨基酸代謝概況合成分解嘌呤、嘧啶、肌酸等含氮 化合物代謝轉變胺類 + CO2脫羧基作用脫 氨 基作用消化吸收其它含氮物質(zhì) 非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂類-酮酸谷氨酰胺尿素食物蛋白質(zhì)組織蛋白質(zhì)血液氨基酸組織氨基酸氨基酸代謝庫第18頁/共30頁 丙氨酸氨基轉移酶（ALT），又稱為谷丙轉氨酶（GPT）：ALT催

13、化丙氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。重要的轉氨酶丙氨酸 + -酮戊二酸 ALT丙酮酸 + 谷氨酸ALT在肝中活性較高，在肝的疾病時，可引起血清中ALT活性明顯升高。 天冬氨酸氨基轉移酶（AST），又稱為谷草轉氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸與-酮戊二酸之間的氨基移換反應，為可逆反應。天冬氨酸 + 酮戊二酸草酰乙酸 + 谷氨酸ASTAST在心肌中活性較高，故在心肌疾患時，血清中AST活性明顯升高。第19頁/共30頁 各種轉氨酶都具有相同的輔酶和作用機制n 轉氨酶的輔酶是磷酸吡哆醛谷氨酸-酮戊二酸 氨基酸 磷酸吡哆醛 -酮酸 磷酸吡哆胺 轉氨酶轉氨酶的輔酶及其作用機制分子重排-H

14、2O+H2O+H2O-H2O轉氨基作用不僅是體內(nèi)多數(shù)氨基酸脫氨基的重要方式，也是機體合成非必需氨基酸的重要途徑。 通過此種方式并未產(chǎn)生游離的氨。第20頁/共30頁轉氨酶氨基酸-酮酸L-谷氨酸脫氫酶NH3 + NADH + H+H2O + NAD+ -酮戊二酸谷氨酸此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。主要在肝、腎和腦組織進行。轉氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用氨基酸通過氨基酸氧化酶脫去氨基L-氨基酸氧化酶-氨基酸-酮酸O2 + FMNH2 + H2O NH4+ + H2O2（肝、腎）第21頁/共30頁IMP腺苷酸代琥珀酸氨基酸-酮酸NH3H2O-酮戊二酸谷氨酸天冬氨酸草

15、酰乙酸AMP延胡索酸蘋果酸轉氨酶AST腺苷酸代琥珀酸合成酶腺苷酸代琥珀酸裂解酶腺苷酸脫氨酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶 氨基酸通過嘌呤核苷酸循環(huán)脫去氨基 此種方式主要在骨骼肌和心肌中進行。 腺苷酸脫氨酶的活性較強。 7種酶參與催化。連續(xù)轉氨基嘌呤核苷酸循環(huán)TAC鳥氨酸循環(huán)也有類似反應第22頁/共30頁氨基酸碳鏈骨架可進行轉換或分解氨基酸脫氨基后生成的 -酮酸 (-keto acid）主要有三條代謝去路。（一）-酮酸可徹底氧化分解并提供能量（三）-酮酸可轉變成糖及脂類化合物（二）-酮酸經(jīng)還原氨基化生成非必需氨基酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮

16、氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性質(zhì)的分類甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、組氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸氨 基 酸生糖氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、賴氨酸生糖兼生酮氨基酸異亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、色氨酸類別BACK第23頁/共

17、30頁糖與脂肪的轉化葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶6-磷酸果糖磷酸己糖異構酶1，6磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛醛 縮 酶磷酸丙糖異構酶1，3磷酸甘油醛PiNAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶3-磷酸甘油酸ATPADP磷酸甘油酸激酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶PEPH2O烯醇化酶丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶乙酰COA脂肪甘油FFA脂酰COA線粒體Mg+ATP磷酸甘油脫氫酶線粒體基質(zhì)中1脫氫2加水3再脫氫4硫解脂肪動員第24頁/共30頁糖與氨基酸的轉化檸檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖乙酰COA磷酸二羥丙酮PEP丙酮酸

18、3-磷酸甘油醛磷酸戊糖途徑CO2CO2亮氨酸、賴氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸谷氨酸精氨酸、組氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺丙氨酸、色氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸TAC第25頁/共30頁脂肪與氨基酸的轉化檸檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸乙酰COA丙酮酸CO2CO2亮氨酸、賴氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸谷氨酸精氨酸、組氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺TAC纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸丙氨酸、色氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸脂肪PEP磷酸二羥丙酮甘油3-磷酸甘油NAD+NADH+H+磷酸甘油脫氫酶FFA脂酰COA線粒體中ATP、Mg2+、COASH第26頁/共30頁琥珀酰CoA 延胡索酸草酰乙酸-酮戊二酸檸檬酸乙酰CoA丙酮酸PEP磷酸丙糖葡萄糖或糖原糖-磷酸甘油脂肪酸脂肪甘油