生物化學(xué)換位教學(xué)

1、2021/6/161生物化學(xué)生物化學(xué)換位教學(xué)換位教學(xué)2021/6/162換位教學(xué)課題換位教學(xué)課題 谷氨酸在體內(nèi)如何氧化供能？又如谷氨酸在體內(nèi)如何氧化供能？又如何轉(zhuǎn)變成葡萄糖？何轉(zhuǎn)變成葡萄糖？2021/6/163琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸檸檬酸檸檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸色氨酸色氨酸異亮氨酸異亮氨酸亮氨酸亮氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸異亮氨酸異亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸絲氨酸絲氨酸 蘇

2、氨酸蘇氨酸 纈氨酸纈氨酸酮體酮體亮氨酸亮氨酸 賴氨酸賴氨酸酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸 谷氨酸谷氨酸精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺組氨酸組氨酸 纈氨酸纈氨酸CO2CO2TCA氨基酸、糖代謝的聯(lián)系氨基酸、糖代謝的聯(lián)系2021/6/1652021/6/1662021/6/167（一）、（一）、L-L-谷氨酸通過(guò)谷氨酸通過(guò)L-L-谷氨酸谷氨酸脫氫酶催化脫去氨基脫氫酶催化脫去氨基存在于肝、腦、腎中存在于肝、腦、腎中輔酶為輔酶為 NADNAD+ + 或或NADPNADP+ +GTPGTP、ATPATP為其抑制劑為其抑制劑GDPGDP、ADPADP為其激活劑為其激活劑催化酶：催化酶： L-

3、L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶L-L-谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸NAD(P)+NAD(P)H+H+H2ONH2CH(CH2)2COOHCOOHNH2CH(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHNHC(CH2)2COOHCOOHOC(CH2)2COOHCOOH+OC(CH2)2COOHCOOH+NH32021/6/1682021/6/169（二）、轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用（二）、轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化脫氨基作用 此種方式既是氨基酸脫氨基的主要方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(jìn)行。要方式。

4、主要在肝、腎和腦組織進(jìn)行。氨基酸氨基酸 谷氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 NH3+NADH+H+L-L-谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶-酮酸酮酸-酮戊二酸酮戊二酸H2O+NAD+2021/6/16102021/6/16112021/6/1612三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(T(TCACA) )也稱為檸檬酸也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的循環(huán)，這是因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸。由于羧基的檸檬酸。由于KrebsKrebs正式正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說(shuō)，故此循環(huán)又稱為此循環(huán)又稱為KrebsKrebs循環(huán)，它由循環(huán)，它由

5、一連串反應(yīng)組成。一連串反應(yīng)組成。反應(yīng)部位：線粒體反應(yīng)部位：線粒體2021/6/1613（一）（一）TCATCA循環(huán)由循環(huán)由8 8步代謝反應(yīng)組成步代謝反應(yīng)組成 乙酰乙酰CoACoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸與草酰乙酸縮合成檸檬酸 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕釞幟仕峤?jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕嵫趸擊绒D(zhuǎn)變?yōu)?酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoACoA 琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng) 琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫生成延胡索酸 延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸加水生成蘋果酸 蘋果酸脫

6、氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫生成草酰乙酸CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O檸檬酸合酶檸檬酸合酶順烏頭酸梅順烏頭酸梅異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶2021/6/1615TCA 三羧酸循環(huán)是從三羧酸循環(huán)是從2 2碳乙酰輔酶碳乙酰輔酶A A與與4 4碳草酰乙酸縮合碳草酰乙酸縮合為為6 6碳的檸檬酸開始，不斷脫氫脫羧，

7、（這是機(jī)體碳的檸檬酸開始，不斷脫氫脫羧，（這是機(jī)體COCO2 2的主要來(lái)源）最后回到草酰乙酸。所以可以看的主要來(lái)源）最后回到草酰乙酸。所以可以看成是乙酰輔酶成是乙酰輔酶A A被徹底氧化分解（其實(shí)是經(jīng)過(guò)重新被徹底氧化分解（其實(shí)是經(jīng)過(guò)重新整合后分解，如整合后分解，如COCO2 2的的C C原子來(lái)自草酰乙酸而不是原子來(lái)自草酰乙酸而不是乙酰輔酶乙酰輔酶A A）。）。 三羧酸循環(huán)共有三羧酸循環(huán)共有4 4次脫氫。其中三次由次脫氫。其中三次由NADNAD+ +攜帶，攜帶，一次由一次由FADFAD攜帶。它們作為遞氫體（電子傳遞體）攜帶。它們作為遞氫體（電子傳遞體）將氫（電子）傳給將氫（電子）傳給O O2 2

8、生成生成H H2 20 0，并釋放能量。，并釋放能量。2021/6/1616TCA 三羧酸循環(huán)有一次底物水平磷酸化，實(shí)質(zhì)是一個(gè)三羧酸循環(huán)有一次底物水平磷酸化，實(shí)質(zhì)是一個(gè)單位的單位的ATPATP生成。生成。 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物起著類似催化劑的作用，三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物起著類似催化劑的作用，本身并無(wú)量的變化。不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)從乙本身并無(wú)量的變化。不可能通過(guò)三羧酸循環(huán)從乙酰酰CoACoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中的其它中間產(chǎn)合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中的其它中間產(chǎn)物物。 同樣，這些中間產(chǎn)物也不可能直接在三羧酸循環(huán)同樣，這些中間產(chǎn)物也不可能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化成中被氧化成COCO2 2 和和H

9、 H2 20 0。2021/6/1617（二）（二）TCATCA循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關(guān)鍵循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關(guān)鍵酶活性的調(diào)節(jié)酶活性的調(diào)節(jié)TCATCA循環(huán)中有循環(huán)中有3 3個(gè)關(guān)鍵酶?jìng)€(gè)關(guān)鍵酶 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶酮戊二酸脫氫酶2021/6/1618乙酰乙酰CoA CoA 檸檬酸檸檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA - -酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸異檸檬酸 蘋果酸蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸異檸檬酸 脫氫酶脫氫酶檸檬酸合酶檸檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體脫氫酶復(fù)合體 ATP +ADP ADP +ATP 檸

10、檬酸檸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATPATP、ADPADP的影響的影響 產(chǎn)物堆積引起抑制產(chǎn)物堆積引起抑制 循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物別位反饋抑中間產(chǎn)物別位反饋抑制前面反應(yīng)中的酶制前面反應(yīng)中的酶 其他，如其他，如CaCa2+2+可可激活許多酶激活許多酶三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié)2021/6/1619（三）生成（三）生成ATP ATP 提供能量提供能量 在線粒體中在線粒體中，1 1分子分子NADH+HNADH+H+ +傳遞給傳遞給呼吸鏈可生成呼吸鏈可生成2.52.5分子分子ATPATP。 1 1分子分子F

11、ADHFADH傳遞給呼吸鏈只能生成傳遞給呼吸鏈只能生成1.51.5分子分子ATPATP。 在胞液中，由于穿梭機(jī)制的不同，在胞液中，由于穿梭機(jī)制的不同，1 1分子分子NADH+HNADH+H+ +傳遞給呼吸鏈可生成傳遞給呼吸鏈可生成1.51.5或或2.52.5分子分子ATPATP。2021/6/1620（四）轉(zhuǎn)變成葡萄糖（四）轉(zhuǎn)變成葡萄糖 途徑：糖異生途徑：糖異生 部位：肝（主要）部位：肝（主要）、腎（次要）腎（次要） 亞細(xì)胞亞細(xì)胞定定位：胞漿及線粒體位：胞漿及線粒體 2021/6/1621糖異生糖異生 糖糖異異生生糖糖酵酵解解 2021/6/1622線粒體內(nèi)草酰乙酸沿糖異生途徑線粒體內(nèi)草酰乙酸

12、沿糖異生途徑的去路的去路 1.1.（1 1）轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸（蘋果酸脫氫酶）轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸（蘋果酸脫氫酶）例：丙酮酸等例：丙酮酸等 （2 2）轉(zhuǎn)變?yōu)闉樘於彼幔ü炔蒉D(zhuǎn)氨）轉(zhuǎn)變?yōu)闉樘於彼幔ü炔蒉D(zhuǎn)氨酶）酶） 例：乳酸例：乳酸 這樣才透出線粒體，在胞液里經(jīng)有關(guān)這樣才透出線粒體，在胞液里經(jīng)有關(guān)酶作用下，再轉(zhuǎn)變回草酰乙酸，并生酶作用下，再轉(zhuǎn)變回草酰乙酸，并生成為磷酸稀醇式丙酮酸成為磷酸稀醇式丙酮酸(PEP)(PEP)。 2.2.在線粒體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯〈际奖诰€粒體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯〈际奖崴?PEP)(PEP)后進(jìn)入胞液后進(jìn)入胞液2021/6/1623蘋果酸蘋果酸NADH + H+ NAD+天冬氨酸天冬氨酸

13、谷氨酸谷氨酸 - -酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP + CO2線線粒粒體體胞胞液液PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶GOT草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸轉(zhuǎn)變?yōu)椴蒗Ｒ宜徂D(zhuǎn)變?yōu)镻EPPEP2021/6/16241,6-1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)槎姿峁寝D(zhuǎn)變?yōu)?-6-磷酸果磷酸果糖糖糖酵解（途徑）糖酵解（途徑）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-16-6-磷酸果糖磷酸果糖+P+Pi i1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1糖異生（途徑）糖異生（

14、途徑）2021/6/16256-6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖磷酸葡萄糖水解為葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖己糖激酶（葡萄糖激己糖激酶（葡萄糖激酶）酶）葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸酶磷酸酶糖酵解糖酵解糖異生糖異生2021/6/1626糖異生的調(diào)節(jié)糖異生的調(diào)節(jié) 糖異生的調(diào)節(jié)主要是對(duì)兩個(gè)糖異生的調(diào)節(jié)主要是對(duì)兩個(gè)“底物循底物循環(huán)環(huán)”的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)。 底物的可逆反應(yīng)分別有不同的酶催化底物的可逆反應(yīng)分別有不同的酶催化并可產(chǎn)生互變循環(huán)稱底物循環(huán)。并可產(chǎn)生互變循環(huán)稱底物循環(huán)。 當(dāng)可逆反應(yīng)相等時(shí)，底物循環(huán)其實(shí)是當(dāng)可逆反應(yīng)相等時(shí)，底物循環(huán)其實(shí)是無(wú)效循環(huán)，因而可逆反應(yīng)一般并不相無(wú)效循環(huán)，因而可逆反應(yīng)一般并

15、不相等，即兩類酶活性并不相等。等，即兩類酶活性并不相等。2021/6/1627（一）（一）6-6-磷酸果糖與磷酸果糖與1 1，6-6-二二磷磷酸果糖的互變酸果糖的互變糖酵解（途徑）糖酵解（途徑）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-16-6-磷酸果糖磷酸果糖+P+Pi i1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1-1糖異生（途徑）糖異生（途徑）2021/6/1628（二）磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮（二）磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸的互變酸的互變 雖然雖然1 1，6 6- -二磷酸果糖二磷酸果糖; 2; 2，6 6- -二磷酸果糖二磷酸果糖不是此反應(yīng)的直接底物或產(chǎn)物，但仍為主不是此反應(yīng)的直接底物或產(chǎn)物，但仍為主要的丙酮酸激酶的變構(gòu)激活劑，能促進(jìn)糖要的丙酮酸激酶的變構(gòu)激活劑，能促進(jìn)糖酵解。因此它們可將兩個(gè)底物循環(huán)相聯(lián)系酵解。因此它們可將兩個(gè)底物循環(huán)相聯(lián)系和協(xié)調(diào)。和協(xié)調(diào)。磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶酶丙酮酸羧激酶丙酮酸羧激酶ADPADPATPATPGDPGDPGTPGTPATPATPADPADP琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸檸檬酸檸檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙