生物化學(xué)葡萄糖脂肪和氨基酸之間相互轉(zhuǎn)變的途徑和樞紐市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、葡萄糖、脂肪和氨基酸之間相互轉(zhuǎn)變路徑和樞紐臨床二班 沈韜第1頁(yè) 糖、脂和蛋白質(zhì)都是能源分子可在體內(nèi)氧化功效。三大營(yíng)養(yǎng)物在體內(nèi)分解氧化代謝路徑雖各不相同，但乙酰輔酶A是他們共同中間代謝物，三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化成為糖、脂、蛋白質(zhì)最終分解共同代謝路徑，釋放出能力均需轉(zhuǎn)化為ATP化學(xué)能。 從能量供給角度看，機(jī)體對(duì)這三大營(yíng)養(yǎng)素利用能夠相互代替，并相互制約。 第2頁(yè)糖代謝體肝糖原總70-100克, 肌糖原80-300克)。肌糖原主要 供肌肉收縮時(shí)能量之需; 肝糖標(biāo)準(zhǔn)是血糖主要起源 1. 糖原合成代謝 糖原是由多個(gè)葡萄糖分子聚合成高分子多糖。 糖 原合成包含以下四步反應(yīng)： 葡萄糖 反應(yīng)1 葡萄糖磷酸化 (

2、葡萄糖激酶 ATP供磷酸） 6-磷酸葡萄糖 反應(yīng)2 (變位酶) 1-磷酸葡萄糖 反應(yīng)3 (酸化酶 +UTP) UDP-葡萄糖(UDPG)+焦磷酸(PPi)反應(yīng)4 糖原生成 (糖原合成酶 ATP) 糖原第3頁(yè) 2.糖原分解代謝 糖原分解指:肝糖原葡萄糖 ; 肌糖原乳酸: 糖原 (磷酸化酶-關(guān)鍵酶) 1-磷酸葡萄糖 (變位酶) 6-磷酸葡萄糖 (葡萄糖-6-磷酸酶) 葡萄糖 第4頁(yè) 第5頁(yè)葡萄糖經(jīng)糖酵解路徑分解為兩分子丙酮酸，前五部為糖酵解耗能階段，消耗2分子ATP產(chǎn)生2分子3磷酸甘油醛 限速酶：果糖激酶 6-磷酸果糖激酶1 后五步反應(yīng)為產(chǎn)能階段，磷酸丙糖轉(zhuǎn)變?yōu)楸岙a(chǎn)生4分子ATP 限速酶：丙酮

3、酸激酶產(chǎn)能方式：底物水平磷酸化 反應(yīng)部位：胞漿；糖酵解是一個(gè)不需氧產(chǎn)能過(guò)程；反應(yīng)全過(guò)程中有三步不可逆反應(yīng)；第6頁(yè)3.糖異生由非糖物質(zhì) (如乳酸 丙酮酸 甘油等) 轉(zhuǎn)變成葡萄糖 或糖原過(guò)程稱為糖異生。主要在肝臟進(jìn)行，長(zhǎng)久 饑餓時(shí)腎臟糖異生能力 糖異生過(guò)程 基本是逆著糖酵解過(guò)程進(jìn)行（但必須 服由已糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激所催化三 步不可逆反應(yīng)） 糖異生生理意義： 維持血糖水平 空腹/饑餓/應(yīng)激時(shí) 脂肪.甘油肝臟異生成葡萄糖 組織蛋白. 丙氨酸、谷氨酰胺 (對(duì)依賴葡萄糖 供能大腦等正常活動(dòng)意義主要!) 肝糖原貯備恢復(fù) 饑餓后進(jìn)食,攝入小部分葡萄糖先在小腸 肝 肌中第7頁(yè)脂代謝脂肪合成代謝 :

4、肝 腎 小腸 脂肪組織均可合成脂肪，但肝臟是主要 合成器官。合成脂肪原料是磷酸甘油和脂肪酸。 a-磷酸甘油合成： (糖酵解中間產(chǎn)物)磷酸二羥丙酮 在a-磷酸甘油脫 H酶催化下還原成a-磷酸甘油; 在肝臟由甘油在甘油激酶催化下磷酸化生成。第8頁(yè) 脂肪酸生物合成 (1) 合成部位與原料：肝/ 腎/ 腦/ 肺 /乳腺和脂肪等組 織主要利用GLU.代謝提供乙酰CoA + NADPH等來(lái) 合成脂肪酸。 (來(lái)自磷酸戊糖路徑) (2) 合成過(guò)程: 在胞液內(nèi)分二階段進(jìn)行 乙酰CoA (羧化酶+ATP) 丙二酰CoA (脂酸合成酶系 + NADPH, 經(jīng)縮合- 加H-脫水-加H ) 軟脂酸(16碳) (3) 脂

5、肪生成合成 : 在肝臟內(nèi)進(jìn)行 第9頁(yè)第10頁(yè)主要輔酶：NADPH(起源于磷酸戊糖路徑，胞液中異檸檬酸脫氫酶及蘋果酸酶催化反應(yīng))主要輔基：生物素限速酶：乙酰CoA羧化酶一個(gè)16C脂酸合成需要經(jīng)過(guò)7次循環(huán)消耗7個(gè)ATP 14個(gè)NADHH+ 第11頁(yè)脂解激素-受體G蛋白ACATPcAMPPKA+HSLa(無(wú)活性)HSLb(有活性)甘油一酯FFA 甘油二酯脂肪酶 TG 甘油二酯 （DG） FFA 甘油FFA甘油一酯脂肪酶脂肪動(dòng)員限速酶：甘油三酯酶（HLS）,受各種激素調(diào)控第12頁(yè) 酮體生成和利用 脂肪酸在肝臟氧化不完全, 產(chǎn)生以下中間產(chǎn)物: 乙酰 乙酸、B-羥丁酸、丙酮 , 三者通稱酮體。 酮體生成

6、生成酮體是肝臟特有功效，脂酸B-氧化產(chǎn)生 乙酰CoA是合成酮體原料。 酮體利用 心 腎 腦線粒體含有活性很強(qiáng)酮體氧化酶-催 化酮體對(duì)應(yīng)產(chǎn)物被機(jī)體利用。丙酮主要由腎 肺 排出。B-羥丁酸 乙酰乙酸 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA （脫H酶 （轉(zhuǎn)硫酶/硫激酶） （ 2分子） 三羧酸循環(huán)（徹底氧化） 酮體生理意義 酮體分子小 極性強(qiáng) 可透過(guò)血腦屏障 易于氧化 成為 肝臟為肝外組織尤其是大腦提供能源形式酮體利用生成和第13頁(yè) 膽固醇是組成生物膜主要成份,是合成膽汁酸/ 類固 醇激素/Vit.D 等生理活性物質(zhì)前體。主要由體內(nèi)自 身合成, 僅從食物中攝取少許。 1. 膽固醇合成 (1) 合成部位 體內(nèi)膽固醇

7、: 70-80%由肝臟合成 10%由小腸合成 (2) 合成原料 以乙酰CoA 和NADPH 為原料合成 (乙酰CoA 經(jīng)檸檬酸-丙酮酸循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)到胞漿+ATP) (3) 合成過(guò)程 大致分三個(gè)階段 膽固醇代謝第14頁(yè)1.甲羥戊酸合成: 乙酰CoA (2個(gè)分子) (縮合) 乙酰乙酰CoA (+乙酰CoA) 羥甲戊二酸單酰CoA (HMGCoA) (還原酶+NADPH供H) 甲羥戊酸 (MVA)2. 鯊烯合成: (酶催化+ATP 脫羧-磷酸化-縮合-還原) 鯊烯(16碳) 3.膽固醇合成: (環(huán)化-氧化-脫羧-還原) 膽固醇(27碳) 每合成1分子膽固醇需: 18分子乙酰CoA 36分子ATP 16分

8、子NADPH 第15頁(yè)氨基酸代謝氨基酸分解代謝主要有兩種路徑：1）脫氨基作用；2）脫羧基作用，其中前者又包含氧化脫氨基作用和聯(lián)合脫氨基作用。谷氨酸和谷氨酰氨在氨基酸代謝中起著關(guān)鍵作用。氨基酸代謝路徑中重復(fù)使用輔酶磷酸吡哆醛（PLP）、四氫葉酸和S-腺苷甲硫氨酸幾個(gè)主要反應(yīng)：1）磷酸吡哆醛促進(jìn)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)；2）一碳單位轉(zhuǎn)移；3）經(jīng)過(guò)谷氨酰氨轉(zhuǎn)氨反應(yīng)全部氨基酸起源于糖酵解、三羧酸循環(huán)或戊糖磷酸路徑中間體 生物合成20種基本氨基酸能力各不相同。大多數(shù)細(xì)菌和植物能合成全部20種基本氨基酸，而哺乳動(dòng)物只能合成大約二分之一 .第16頁(yè)轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用：一個(gè)氨基酸氨基能夠轉(zhuǎn)移到-酮酸上，生成對(duì)應(yīng)一分子-酮酸

9、和另一分子-氨基酸，反應(yīng)是由轉(zhuǎn)氨酶催化轉(zhuǎn)氨作用溝通了糖類和蛋白質(zhì)代謝大多數(shù)氨基酸是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)氨作用轉(zhuǎn)化為谷氨酸，再經(jīng)L-谷氨酸脫氫酶氧化分解第17頁(yè)轉(zhuǎn)氨基作用化學(xué)方程式第18頁(yè)聯(lián)合脫氨基作用生物體內(nèi)L-氨基酸氧化酶活力不高，而L-谷氨酸脫氫酶活力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)氨酶又普遍存在，造成大多數(shù)氨基酸經(jīng)由L-谷氨酸脫氨基，即先轉(zhuǎn)氨后脫氨聯(lián)合脫氨基方式骨骼肌、心肌、肝臟和腦組織主要脫氨方式是以嘌呤核苷酸循環(huán)脫氨基作用為主第19頁(yè)氨代謝轉(zhuǎn)變尿素合成肝臟是生成尿素主要器官尿素合成是經(jīng)過(guò)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)過(guò)程形成，分三個(gè)階段：1）鳥(niǎo)氨酸與二氧化碳和氨作用，合成瓜氨酸；2）瓜氨酸與氨作用合成精氨酸；3）精氨酸在肝臟中被水解成尿素和

10、鳥(niǎo)氨酸第20頁(yè)氨基酸生物合成路徑1. 酮戊二酸衍生類型2. 草酰乙酰衍生類型3. 丙酮酸衍生類型4. 甘油酸-3-磷酸衍生類型5. 赤蘚糖-4-磷酸和烯醇丙酮酸磷酸衍生類型6. 組氨酸生物合成第21頁(yè)氨基酸代謝概況 食物蛋白質(zhì) 組織蛋白質(zhì) （包含酶、蛋白激素等）血液氨基酸 組織氨基酸體內(nèi)氨基酸代謝庫(kù)消化吸收合成 分解 非蛋白質(zhì)含氮化合物（嘌呤、密啶、膽堿、肌酸、腎上腺素、甲狀腺素等）-酮酸三羧酸循環(huán)CO2 + H2O + ATP 糖類 酮體 胺 CO2 醛 酸CO2 + H2O過(guò)剩氨基酸排泄轉(zhuǎn)化脫羧基作用脫氨基作用NH3尿素谷胺酰胺其它含氮物質(zhì)第22頁(yè)糖乙酰CoA，NADPH脂肪酸磷酸二羥丙酮-磷酸甘油脂肪有氧氧化酵解從頭合成脂肪甘油磷酸二羥丙酮糖代謝脂肪酸乙酰CoA琥珀酸糖 (植物)乙醛酸循環(huán)-氧化糖異生TCA糖和脂代謝聯(lián)絡(luò)第23頁(yè)糖代謝與蛋白質(zhì)代謝相互聯(lián)絡(luò)糖 -酮酸 氨基酸 蛋白質(zhì) NH3蛋白質(zhì) 氨基酸 -酮酸 糖（生糖氨基酸）第24頁(yè)脂與蛋白質(zhì)代謝聯(lián)絡(luò)脂肪甘油磷酸二羥丙酮脂肪酸乙酰CoA氨基酸碳架氨基酸蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)氨基酸酮酸或乙酰CoA脂肪酸脂肪（生酮氨基酸）第25頁(yè)糖類脂類氨基酸之間代謝聯(lián)絡(luò)PEP丙酮酸生酮氨基酸-酮戊二酸 甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨丙氨酸 甘氨酸絲氨酰蘇氨酸半胱氨酸 氨基酸6-磷酸葡萄糖