生物化学第四章课件.ppt
第五节三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA 循环）,Company Logo,主要内容,三羧酸循环的化学历程 三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能 量计量 三羧循环的生物学意义 三羧酸循环的调控 草酰乙酸的回补反应（自学）,Company Logo,第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环 彻底氧化（线粒体）,三 个 阶 段,葡萄糖的有氧氧化过程,Company Logo,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA：,丙酮酸进入线粒体(mitochondrion)，在丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA(acetyl CoA)。,丙酮酸脱氢酶系,NAD+ +HSCoA,NADH+H+ +CO2,*,Company Logo,E1 丙酮酸脱氢酶。催化丙酮酸的脱羧及脱氢，形成二碳单位乙酰基。具有辅基TPP。E2 二氢硫辛酸转乙酰基酶。催化二碳单位乙酰基的转移。具有辅基硫辛酸。E3 二氢硫辛酸脱氢酶。催化还原型硫辛酸氧化型。具有辅基FAD。,Company Logo,有5种辅酶，即TPP、硫辛酸、FAD、NAD和CoA，分别含有B1、硫辛酸、B2、PP、泛酸等维生素。当这些维生素缺乏将导致糖代谢障碍。,Company Logo,Company Logo,三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环）是指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。,1.三羧酸循环的反应历程,Company Logo,Company Logo,Company Logo,每经历一次TCA循环 有2个碳原子通过乙酰CoA进入循环，以后有2个碳原子通过脱羧反应离开循环。 有4对氢原子通过脱氢反应离开循环，其中3对由NADH携带，1对由FADH2携带。 产生1分子高能磷酸化合物GTP，通过它可生成1分子ATP。 消耗2分子水，分别用于合成柠檬酸（水解柠檬酰CoA）和延胡索酸的加水。,2. TCA循环的总反应,Company Logo,三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系。,Company Logo,由TCA循环产生的NADH和FADH2必须经呼吸链将电子交给O2，才能回复成氧化态，再去接受TCA循环脱下的氢。,产物NADH和FADH2的去路:,所以，TCA循环需要在有氧的条件下进行。否则NADH和FADH2携带的H无法交给氧，即呼吸链氧化磷酸化无法进行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循环中的脱氢反应因缺乏氢的受体而无法进行。,2. TCA循环的总反应,Company Logo,3 三羧循环的化学计量和能量计量,a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP,12ATP,1 GTP 3 NADH 1 FADH2,1：3,9ATP,1：2,2ATP,1ATP,b、三羧酸循环的能量计量,Company Logo,4 三羧酸循环的调控位点及相应调节物,a,b,c,调控位点 激活剂 抑制剂a 柠檬酸合成酶 NAD+ ATP （限速酶） NADH 琥珀酰CoA 脂酰CoAb 异柠檬酸 ADP ATP 脱氢酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH 脱氢酶 NAD+ 琥珀酰CoA,关键因素： NADH/NAD+ ATP/ADP,Company Logo,5 三羧循环的生物学意义,是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心 枢纽,循环中的中间物为生物合成提供原料； 如草酰乙酸、a-酮戊二酸可转变为氨基酸（Asp,Ala），琥珀酰CoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。,Company Logo,第六节 磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, ppp）,Company Logo,一、磷酸戊糖途径的反应历程二、磷酸戊糖途径的意义,主要内容,Company Logo,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway，HMS)是指从G-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。,Company Logo,第一阶段： 氧化反应 生成NADPH和CO2第二阶段： 非氧化反应 一系列基团转移反应 (生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖),磷酸戊糖途径的过程,Company Logo,化学计量,Company Logo,1. 产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力 NADPH作为主要供氢体，为脂肪酸、固醇、四氢叶酸等的合成、氨的同化等反应所必需。,2. 途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料 可以产生各种磷酸单糖。如磷酸核糖是合成核苷酸的原料，4-磷酸赤藓糖与PEP可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。,二、HMP途径的生物学意义,Company Logo,HMP途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解的30%，植物中占50%。,3. HMP定位于细胞质，和EMP等途径相通,4. HMP在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等)时被高速启动,Company Logo,磷酸戊糖途径的总反应式,6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+,磷酸戊糖途径的生理意义产生大量NADPH, 主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物与光合作用联系，实现某些单糖间的转变,Company Logo,第七节 糖的生物合成,一、单糖的生物合成二、双糖的生物合成三、多糖的生物合成,Company Logo,一、单糖的生物合成,1、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用2、糖异生作用 糖异生作用的主要途径和关键反应 糖酵解与糖异生作用的关系 糖分解与糖异生作用的关系,Company Logo,糖异生主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,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,Company Logo,糖异生途径关键反应之一,+ H2O,+Pi,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,Company Logo,糖异生途径关键反应之二,Company Logo,糖异生途径关键反应之三,Company Logo,（胞液）,（线粒体）,糖分解和糖异生的关系,（PEP）,丙酮酸,天冬氨酸,Company Logo,二、双糖的生物合成,1 、单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时，提供糖基和能量。植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG；动物细胞中糖元合成时需UDPG。,Company Logo,UDPG的结构,Company Logo,糖核苷酸的生成,+,+PPi,1-磷酸葡萄糖,UTP,UDPG,UDPG焦磷酸化酶,Company Logo,二、蔗糖的生物合成,有三条途径： 1、蔗糖磷酸化酶途径（微生物） 1-P葡萄糖+果糖 蔗糖+Pi 2、蔗糖合酶(植物） UDPG+果糖 UDP+蔗糖该酶也可利用ADPG,GDPG,TDPG,CDPG作为葡萄糖基供体。在发育的谷类籽粒（非光合组织）中主要是分解反应。,蔗糖磷酸化酶,蔗糖合酶,Company Logo,3、蔗糖磷酸合酶途径（植物光合组织）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,植物光合组织中蔗糖磷酸合酶的活性较高，而在非光合组织中蔗糖合酶的活性较高。,Company Logo,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、纤维素的生物合成（自学）,Company Logo, 淀粉的结构特点 直链淀粉合成 由淀粉合成酶催化，需引物（Gn）,ADPG供糖基，形成1.4糖苷键。 支链淀粉合成 淀粉合成酶:催化形成-1.4糖苷键 Q酶（分支酶）:既能催化-1.4糖苷键的断裂，又能催化-1、6糖苷键的形成,淀粉的生物合成,Company Logo,淀粉的分枝结构,Company Logo,1. 淀粉磷酸化酶 淀粉磷酸化酶催化1-磷酸葡萄糖与引子合成淀粉。动物、植物、酵母和某些微生物细菌中都有淀粉磷酸化酶存在，该酶在离体条件下催化可逆反应：,1-磷酸葡萄糖 （引子）n （引子）n+1 Pi,淀粉磷酸化酶,直链淀粉的合成,Company Logo,2. 淀粉合成酶淀粉合成酶催化UDPG 或ADPG 与引子合成淀粉。UDPG（或ADPG）在此作为葡萄糖的供体，此途径是淀粉合成的主要途径。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。,Company Logo,3. D-酶 D-酶（D-enzyme）是一种糖苷转移酶，它可作用于-1,4-糖苷键，将一个麦芽多糖的残余键段转移到受体上。受体可以是葡萄糖、麦芽糖，或其它醎-1,4-键的多糖。例如将麦芽三糖中的2 个葡萄糖单位转移给另1 个麦芽三糖，生成麦芽五糖，反应继续进行，便可使淀粉链延长。,Company Logo,在Q酶作用下的支链淀粉的合成,Company Logo,糖原的生物合成,糖原生物合成过程与植物支链淀粉合成过程相似，但参与合成的引物、酶、糖基供体等是不相同的。 引物：结合有一个寡糖链的多糖 酶：糖原合成酶，分支酶 糖基供体：UDPG,Company Logo,
