生物化學(xué)第四章2

第五節(jié)三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCA循環(huán)）主要內(nèi)容

三羧酸循環(huán)的化學(xué)歷程三羧循環(huán)及葡萄糖有氧氧化的化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量三羧循環(huán)的生物學(xué)意義三羧酸循環(huán)的調(diào)控草酰乙酸的回補(bǔ)反應(yīng)（自學(xué)）第一階段：丙酮酸的生成（胞漿）第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰

CoA（線粒體）第三階段：乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)徹底氧化（線粒體）三個(gè)階段葡萄糖的有氧氧化過(guò)程丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA：丙酮酸進(jìn)入線粒體(mitochondrion)，在丙酮酸脫氫酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)的催化下氧化脫羧生成乙酰CoA(acetylCoA)。丙酮酸脫氫酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*E1

——

丙酮酸脫氫酶。催化丙酮酸的脫羧及脫氫，形成二碳單位乙酰基。具有輔基TPP。E2

——

二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙?；浮４呋紗挝灰阴；霓D(zhuǎn)移。具有輔基硫辛酸。E3

——

二氫硫辛酸脫氫酶。催化還原型硫辛酸→氧化型。具有輔基FAD。有5種輔酶，即TPP、硫辛酸、FAD、NAD＋和CoA，分別含有B1、硫辛酸、B2、PP、泛酸等維生素。當(dāng)這些維生素缺乏將導(dǎo)致糖代謝障礙。三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)）是指在線粒體中，乙酰CoA首先與草酰乙酸縮合生成檸檬酸，然后經(jīng)過(guò)一系列的代謝反應(yīng)，乙?；谎趸纸猓蒗Ｒ宜嵩偕难h(huán)反應(yīng)過(guò)程。

1.三羧酸循環(huán)的反應(yīng)歷程每經(jīng)歷一次TCA循環(huán)

有2個(gè)碳原子通過(guò)乙酰CoA進(jìn)入循環(huán)，以后有2個(gè)碳原子通過(guò)脫羧反應(yīng)離開(kāi)循環(huán)。有4對(duì)氫原子通過(guò)脫氫反應(yīng)離開(kāi)循環(huán)，其中3對(duì)由NADH攜帶，1對(duì)由FADH2攜帶。產(chǎn)生1分子高能磷酸化合物GTP，通過(guò)它可生成1分子ATP。

消耗2分子水，分別用于合成檸檬酸（水解檸檬酰CoA）和延胡索酸的加水。2.TCA循環(huán)的總反應(yīng)三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶系。

由TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復(fù)成氧化態(tài)，再去接受TCA循環(huán)脫下的氫。產(chǎn)物NADH和FADH2的去路:

所以，TCA循環(huán)需要在有氧的條件下進(jìn)行。否則NADH和FADH2攜帶的H無(wú)法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無(wú)法進(jìn)行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中的脫氫反應(yīng)因缺乏氫的受體而無(wú)法進(jìn)行。2.TCA循環(huán)的總反應(yīng)3三羧循環(huán)的化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量

a、總反應(yīng)式:

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP12ATP1GTP

3NADH

1FADH21：39ATP1：22ATP1ATPb、三羧酸循環(huán)的能量計(jì)量4三羧酸循環(huán)的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物abc

調(diào)控位點(diǎn)激活劑抑制劑a檸檬酸合成酶NAD+ATP

（限速酶）NADH

琥珀酰CoA

脂酰CoAb異檸檬酸ADPATP

脫氫酶NAD+NADHcα-酮戊二酸ADPNADH

脫氫酶NAD+

琥珀酰CoA關(guān)鍵因素：[NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]5三羧循環(huán)的生物學(xué)意義

是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑

是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心樞紐

循環(huán)中的中間物為生物合成提供原料；

如草酰乙酸、a-酮戊二酸可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被幔ˋsp,Ala），琥珀酰CoA可用于合成葉綠素及血紅素分子中的卟啉。第六節(jié)磷酸戊糖途徑

（pentosephosphatepathway,ppp）

一、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)歷程

二、磷酸戊糖途徑的意義

主要內(nèi)容磷酸戊糖途徑(pentosephosphatepathway，HMS)是指從G-6-P脫氫反應(yīng)開(kāi)始，經(jīng)一系列代謝反應(yīng)生成磷酸戊糖等中間代謝物，然后再重新進(jìn)入糖氧化分解代謝途徑的一條旁路代謝途徑。第一階段：

氧化反應(yīng)生成NADPH和CO2第二階段：

非氧化反應(yīng)一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)

(生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)磷酸戊糖途徑的過(guò)程化學(xué)計(jì)量氧化階段66-磷酸葡萄糖+12NADP++6H2O65-磷酸核酮糖+6CO2+12NADPH+12H+非氧化重排階段65-磷酸核酮糖+H2O56-磷酸葡萄糖總反應(yīng)式6-磷酸葡萄糖+12NADP++7H2O6CO2+12NADPH+12H++H3PO41.產(chǎn)生大量的NADPH，為細(xì)胞的各種合成反應(yīng)提供還原力NADPH作為主要供氫體，為脂肪酸、固醇、四氫葉酸等的合成、氨的同化等反應(yīng)所必需。

2.途徑中的中間物為許多化合物的合成提供原料

可以產(chǎn)生各種磷酸單糖。如磷酸核糖是合成核苷酸的原料，4-磷酸赤蘚糖與PEP可合成莽草酸，經(jīng)莽草酸途徑可合成芳香族氨基酸。二、HMP途徑的生物學(xué)意義HMP途徑在生物體中普遍存在，其中動(dòng)物、微生物中占糖降解的30%，植物中占50%。3.HMP定位于細(xì)胞質(zhì)，和EMP等途徑相通

4.HMP在植物脅迫(如干旱、病害、傷害等)時(shí)被高速啟動(dòng)

磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式6

G-6-P+12NADP++7H2O5G-6-P+

6CO2

+12NADPH+12H+

磷酸戊糖途徑的生理意義產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變第七節(jié)糖的生物合成一、單糖的生物合成二、雙糖的生物合成三、多糖的生物合成一、單糖的生物合成1、葡萄糖生物合成的最基本途徑：光合作用2、糖異生作用

糖異生作用的主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)

糖酵解與糖異生作用的關(guān)系

糖分解與糖異生作用的關(guān)系糖異生主要途徑和關(guān)鍵反應(yīng)

非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝的中間產(chǎn)物后，在相應(yīng)的酶催化下,繞過(guò)糖酵解途徑的三個(gè)不可逆反應(yīng),利用糖酵解途徑其它酶生成葡萄糖的途徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖異生途徑關(guān)鍵反應(yīng)之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2（胞液）（線粒體）糖分解和糖異生的關(guān)系（PEP）丙酮酸天冬氨酸谷氨酸（轉(zhuǎn)氨基作用）二、雙糖的生物合成

1、單糖基的活化——糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成

糖核苷二磷酸在不同聚糖形成時(shí)，提供糖基和能量。植物細(xì)胞中蔗糖合成時(shí)需UDPG，淀粉合成時(shí)需ADPG，纖維素合成時(shí)需GDPG和UDPG；動(dòng)物細(xì)胞中糖元合成時(shí)需UDPG。UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG焦磷酸化酶二、蔗糖的生物合成有三條途徑：

1、蔗糖磷酸化酶途徑（微生物）

1-P葡萄糖+果糖蔗糖+Pi2、蔗糖合酶(植物）

UDPG+果糖UDP+蔗糖該酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPG作為葡萄糖基供體。在發(fā)育的谷類籽粒（非光合組織）中主要是分解反應(yīng)。蔗糖磷酸化酶蔗糖合酶3、蔗糖磷酸合酶途徑（植物光合組織）

UDPG+6-P果糖磷酸蔗糖+UDP

磷酸蔗糖+水蔗糖+Pi蔗糖磷酸合酶蔗糖磷酸磷脂酶植物光合組織中蔗糖磷酸合酶的活性較高，而在非光合組織中蔗糖合酶的活性較高。三、多糖的生物合成

1、淀粉的生物合成2、糖原的生物合成

3、纖維素的生物合成（自學(xué)）

淀粉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

直鏈淀粉合成

由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成α－1.4糖苷鍵。

支鏈淀粉合成

淀粉合成酶:催化形成α-1.4糖苷鍵

Q酶（分支酶）:既能催化α-1.4糖苷鍵的斷裂，又能催化α-1、6糖苷鍵的形成淀粉的生物合成

淀粉的分枝結(jié)構(gòu)開(kāi)始分枝的殘基非還原端殘基兩個(gè)葡萄糖單位之間的1，6-糖苷鍵兩個(gè)葡萄糖單位之間的1，4-糖苷鍵1.淀粉磷酸化酶淀粉磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖與引子合成淀粉。動(dòng)物、植物、酵母和某些微生物細(xì)菌中都有淀粉磷酸化酶存在，該酶在離體條件下催化可逆反應(yīng)：1-磷酸葡萄糖＋（引子）n（引子）n+1＋Pi淀粉磷酸化酶直鏈淀粉的合成2.淀粉合成酶淀粉合成酶催化UDPG或ADPG與引子合成淀粉。UDPG（或ADPG）在此作為葡萄糖的供體，此途徑是淀粉合成的主要途徑。UDPG＋（引子）n（引子）n+1＋UDP或ADPG＋（引子）n（引子）n+1＋ADP淀粉合成酶利用ADPG比利用UDPG的效率高近10倍。3.D-酶D-酶（D-enzyme）是一種糖苷轉(zhuǎn)移酶，它可作用于α-1,4-糖苷鍵，將一個(gè)麥芽多糖的殘