代谢复习 2课件

1、30种基本生物分子 生物大分子 生物超分子 细胞器 细胞20 种氨基酸 蛋白质 膜结构成分 细胞核5种含氮碱 核酸 核蛋白 线粒体（嘌呤 嘧啶） （ 染色体、核糖体）2种单糖 多糖 糖蛋白 叶绿体（核糖、葡萄糖） 内质网1种脂肪酸 脂蛋白 溶酶体（棕榈酸） 脂类 微粒体 高尔基体1种多元醇（甘油） 酶系统 液泡1种胺（胆胺） 收缩系统1 糖代谢2.脂肪代谢3.氨基酸代谢4.核酸代谢一、新陈代谢一、葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）糖异生1. 糖酵解（glycolysis）2. 1 化学历程和催化酶类2.2

2、 化学计量和生物学意义2.3 糖酵解的调控2.4 丙酮酸的去路 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称途径。EMP的化学历程 糖原(或淀粉)1-磷酸葡萄糖6-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21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯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PEP羧激酶2草

3、酰乙酸是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；为糖异生提供基本途径。EMP是葡萄糖降解到丙酮酸的最常见的途径；产生能量ATP，还原力NADH和多种中间产物；与多种发酵产品密切相关生物学意义丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解（EPM）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环 NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系 TCA又叫柠檬酸循环或Krebs循环。由草酰乙酸和乙酰CoA的乙酰基缩合生成柠檬酸开始，经一系列反应又生成草酰

4、乙酸循环过程。糖的有氧氧化代谢途径可分为两个阶段 ： 1、葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸（细胞液） 2、三羧酸循环（线粒体） 1）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 2）经三羧酸循环彻底氧化分解包括两个阶段： 第一 阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA） 第二阶段： 三羧酸循环（乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量）三羧酸循环过程 三羧酸循环共10步反应，8种酶参与TCA第一阶段：柠檬酸生成 （1-2)TCA第二阶段：氧化脱羧 (3-6)草酰乙酸异柠檬酸异柠檬酸琥珀酸TCA第三阶段：草酰乙酸再生 (7-9) 琥珀酸草酰乙酸三羧酸循环的调控位点及相应调节物 三羧循环的化学计量和

5、能量计量 a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2兑换率 1：39ATP兑换率 1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循环的能量计量 3.乙醛酸循环三羧酸循环支路戊糖磷酸途径的概念戊糖磷酸途径的概念4. 磷酸戊糖途径的两个阶段 2、非氧化分子重排阶段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-P 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6

6、 NADP+ 6 NADPH+6H+6CO26H2O磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6 5-磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖2 6-磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖1 6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三1、克服糖酵解的三步不可逆反应。糖酵解途径中有三步不可逆反应，这三步反应与糖异生途径是不可逆的。丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸果糖1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖2、糖酵解在细胞液中进行，糖异生则分别在线粒体

7、和细胞液中进行。糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆反应相同，但有两方面不同：5. 糖异生的途径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羧激酶糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激

8、酶（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油储存在脂肪细胞中的脂肪，被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油，并释放入血以供其它组织细胞氧化利用，该过程称为脂肪动员。 在脂肪动员中，脂肪细胞内的甘油三酯脂肪酶是限速酶，它受多种激素的调控，因此称为激素敏感性脂肪酶（HSL）。1.脂 肪 的 水 解（脂肪的动员）脂肪酶对激素敏感肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素肾上腺皮质激素和甲状腺素 激活 胰岛素 抑制甘 油 的 转 化（实线为甘油的

9、分解，虚线为甘油的合成)）甘油激酶磷酸甘油脱氢酶异构酶磷酸酶2.2 脂酰CoA进入线粒体 短链或中等长度链（10个碳原子以下）的脂酰CoA通过渗透可以容易地通过线粒体内膜，但是更长链的脂酰CoA需要通过特殊机制才能进入线粒体。这个过程需要经过3种不同酶的作用。 肉碱脂酰转移酶 肉碱：脂酰肉碱移位酶 肉碱脂酰转移酶 肉碱：脂酰肉碱移位酶脂肪酸与肉碱(carnitine)结合进入线粒体基质肉碱脂酰转移酶是限速酶，脂酰CoA进入线粒体是脂酸-氧化的主要限速步骤。肉碱脂酰转移酶 2.3 脂肪酸的-氧化概念:脂肪酸在一系列酶的作用下，羧基端的位C原子发生氧化，碳链在位C原子与位C原子间发生断裂，每次生成

10、一个乙酰CoA和较原来少二个碳单位的脂酰CoA ，这个不断重复进行的脂肪酸氧化过程称为-氧化.部位：肝及肌肉的线粒体中反应历程：脱氢、水化、再脱氢和硫解反应产物：释放出1分子乙酰CoA 比原脂酰CoA少2个碳脂酰CoA-氧化作用的概念及试验证据 概 念 试验证据 1904年F.Knoop根据用苯环标记脂肪酸饲料喂狗的实验结果，推导出了-氧化学说。他由此推论脂肪酸氧化每次降解下一个2碳单位的片段。 脂肪酸在体内氧化时在羧基端的-碳原子上进行氧化，碳链逐次断裂，每次断下一个二碳单位，即乙酰CoA，该过程称作-氧化。-CH2-(CH2)2n+1-COOH-CH2-(CH2)2n-COOH-COOH（

11、苯甲酸）-CH2COOH（苯乙酸）奇数碳原子：偶数碳原子：脂肪酸氧化的总反应式软脂酰CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+一个碳原子数为n（n为偶数）的脂肪酸在-氧化中需经 n-1/2次-氧化循环，生成 n/2 个乙酰CoA， n/2 -1 个FADH2和 n/2 -1 个 NADH+H+。 以16碳的软脂酸为例以软脂酸(16C)为例：软脂酰CoA + 7FAD + 7CoA + 7NAD+ + 7H2O 8乙酰CoA + 7FADH2 + 7NADH + 7H+每个乙酰CoA经过柠檬酸循环产生 3个NADH

12、，1个FADH2，1个GTP（ATP） 2.4 脂肪酸氧化的能量总决算71.5+ 72.5 + 810 - 2 = 1061分子软脂酸氧化共生成106分子ATP。 106个ATP贮能为10630.54 = 3237 kJ软脂酸彻底氧化释放的自由能为9790kJ，故能量转化率为 32379790100% = 33%。 奇数碳脂肪酸的氧化 大多数哺乳动物组织中很少有奇数碳原子的脂肪酸，但在反刍动物中，奇数碳原子的脂肪酸氧化提供的能量相当于它们所需能量的25%。具有奇数碳原子的直链脂肪酸可经正常的氧化途径，产生若干个乙酰CoA和一个丙酰CoA，丙酰CoA经过三次酶促降解生成琥珀酰CoA。CH3-CH

13、2-CO SCoA 琥珀酰CoA应用：爱斯基摩人摄入的糖很有限，因为他们以白熊肉为主食。如果建议他们多吃技术脂肪酸，是否要比多吃偶数脂肪酸更好，为什么？Refsums Disease（雷夫苏姆氏病症） Refsums Disease（家族性疾病;其特徵为视力障碍及运动失调）是遗传性共济失调性多发性神经炎样病，是因遗传性缺少脂肪酸-氧化酶系统，体内积累植烷酸，导致暗视觉不良、震颤，以及其他神经方面的异常。这种病人要忌食含有叶绿素的食品和植食性动物食品。 3. 酮体（ketone bodies）3.1乙酰CoA的代谢结局 ？ 在肝脏线粒体中脂肪酸降解生成的乙酰CoA可以有以下几种去向：1. 最主要

14、的去向是进入柠檬酸循环彻底氧化；2. 作为类固醇的前体，合成胆固醇；3. 作为脂肪酸合成的前体，合成脂肪酸；4. 当氧化产生的乙酰CoA超过柠檬酸循环的需要量或草酰乙酸供给不够时，转化为乙酰乙酸、D羟丁酸和丙酮，这3种物质称为酮体。酮病的产生为什么在长期饥饿和糖尿病状态下，血液中的酮体浓度会升高？酮病有哪些症状？ 严重饥饿或未经治疗的糖尿病人体内可产生大量的乙酰乙酸，其原因肝中的葡糖异生作用就会加速，肝和肌肉中的脂肪酸氧化也同样加速，同时动员蛋白质的分解。脂肪酸氧化加速产生出大量的乙酰CoA，葡萄糖异生作用又使草酰乙酸耗尽。在此情况下，乙酰CoA转向生成酮体。酮病的症状血液中出现大量丙酮，常可

15、从患者的气息中嗅到，可借此对患者作出诊断。血液中出现的乙酰乙酸和D-羟丁酸，使血液pH降低，以至发生“酸中毒”，尿中酮体显著增高。 甘油三酯分解代谢甘油三酯 甘油二酯 甘油单酯HSL脂肪酸脂肪酶脂肪酸脂肪酶脂肪酸甘油贮存脂肪的动员（1）合成部位肝、肾、脑、肺、乳腺及脂肪等组织的胞液中。肝是主要场所。（2）合成场所： 细胞质溶胶（3）合成原料4.脂肪酸的合成 饱和脂肪酸的生物合成（从头合成） 丙二酸单酰CoA（以乙酰CoA为主要原料，主要来自葡萄糖）。 NADPH：主要来自磷酸戊糖途径。 还需ATP 、CO2及Mn2+等。(4)酶系：乙酰CoA羧化酶*、脂肪酸合成酶系统*（1）乙酰CoA运转：柠

16、檬酸循环（2）脂肪酸合成酶复合体系和脂酰基载体蛋白 (ACP)（3）乙酰CoA活化： 丙二酸单酰ACP的形成（4）脂肪酸生物合成的反应历程4.1 脂肪酸的合成过程乙酰CoA乙酰CoANADPHATPATP1、循环一次，消耗2ATP。2、需要的NADPH40%来自HMP途径，60%来自这个循环。（由酵解的NADH间接提供）4.2 脂肪酸合酶 脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）是含有多种酶活性的复合体，它可以催化从丙二酰CoA到脂肪酸的全部反应。脂肪酸合酶一般是由酰基载体蛋白（acyl carrier protein，ACP）及6种酶活性组成，脂肪酸合成期间就是通过其羧基

17、固定在酰基载体蛋白的辅基上。这个辅基是CoA的一部分，即磷酸泛酰巯基乙胺。4.3丙二酰CoA的合成 乙酰CoA首先要羧化成丙二酰CoA，然后才能参与脂肪酸的合成，催化此反应的是乙酰CoA羧化酶，也是脂肪酸合成的限速酶。 a4.4 丙二酸单酰ACP的形成：| OHOOC-CH2-C-S-CoA丙二酸单酰CoA OCH3C-SCoA 乙酰CoA |+ATPHCO3-ADP+Pi| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACPACPCoA乙酰CoA 羧化酶生物素脂肪酸从头合成的生化历程a、缩合b、加氢c、脱水 OCH3CSACP+|d、加氢 O O CH3-C-CH2 - CSACP CH3-

18、CH=CH-C-SACP | CH3-CH2 - CH2 - C-SACP| OHOOC-CH2-C-S-ACP丙二酸单酰ACP O H O CH3-C-CH2 - CSACPCO2H软脂酸合成的总反应式 1分子乙酰CoA先后与7分子丙二酰CoA在脂酸合成酶系的分子上依次重复进行缩合、还原、脱水和再还原的过程。每重复一次碳链延长2个碳原子。 在动物中，脂肪酸的合成到16碳脂肪酸即棕榈酸（软脂酸）为止。 若需要形成更长的脂肪酸或引入双键，必须有其他酶的参与。 奇数碳原子饱和脂肪酸合成以丙二酸单酰ACP为起始物，逐步加入丙二酸单酰ACP5、饱和脂肪酸从头合成与-氧化的比较区别要点 从头合成 -氧化

19、 细胞内发生场所酰基载体电子供体或受体 转运体系二碳单位参与或断裂形式对CO2的需求所需酶 能量可以看出它们决不是简单的逆转关系胞液 线粒 体ACP-SH CoA-SHNADPH FAD、NAD三羧酸系统 肉碱转运丙二酸单酰ACP 乙酰COA需要 不需要6种酶及一个载体蛋白 4种耗能及NADPH 产生ATP三、氨基酸的分解代谢3.1氨基酸的去向 ：（1）重新合成蛋白质（蛋白质周转）（2）合成其它含氮化合物，如血红素、活性胺、 GSH、核苷酸、辅酶等（3）彻底分解，提供能量：主要在肝脏中进行 食物蛋白经消化而被吸收的氨基酸（外源性AA）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性AA）混在一起，分布于

20、体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库（metabolic pool）。 3.2氨基酸代谢概况食物蛋白质氨基酸特殊途径-酮酸糖及其代谢中间产物脂肪及其代谢中间产物TCA鸟氨酸循环NH4+NH4+NH3CO2H2O体蛋白尿素尿酸激素卟啉尼克酰氨衍生物肌酸胺嘧啶嘌呤SO4 2 -生物固氮硝酸还原（次生物质代谢）CO2胺脱氨 基作用脱羧基 作用再利用生成AA排泄氨基酸的分解一般有三步：1.脱氨基；2.脱下的氨基排出体外，或转变成尿素或尿酸排出体外；3.氨基酸脱氨后的碳骨架进入糖代谢途径彻底氧化或合成。（1）重新利用 ：合成AA、核酸。 （2）贮存或转运 ：高等植物将氨基氮以Gln，Asn的形式储存在体

21、内。多数动物细胞中有谷氨酰胺合成酶，合成的Gln是中性无毒分子，容易透过细胞膜，血液将其运送到肝脏，由Gln酶将其分解为谷氨酸和氨。谷氨酰胺合成酶NH4+谷AA+ATP 谷氨酰胺+ADP+Pi+H+ 3.3NH3去向（3）排出体外：各种生物根据安全、价廉的原则排氨 a.排氨动物：某些水生或海洋动物，如原生动物和线虫以及鱼类、水生两栖类等。 b.排尿酸动物：鸟类和陆生的爬行动物。 c.排尿素动物：绝大多数陆生动物。1.氨甲酰磷酸合成酶2.鸟氨酸转氨甲酰酶3.精氨琥珀酸合成酶4.精氨琥珀酸酶5.精氨酸酶线粒体细胞溶胶3.4尿素循环全图尿素中的第一个N原子获取第二个N原子获取1、消耗4ATP能量（2

22、）两个氨基分别来自游离氨和Asp，一个CO2来自TCA循环. 尿素形成后由血液运到肾脏随尿排除3.5 酮酸（碳架）去向（1）重新氨基化生成氨基酸（2）氧化成CO2和水（TCA）（3）生糖、生酮AA 酮酸 + NH3R-CO-COOH 脊椎动物氨基酸的分解代谢主要在肝脏中的线粒体中进行，肾脏的线粒体中也比较活跃，肌肉中的氨基酸分解很少。 当AA脱羧形成胺后，失去了进入TCA循环的可能性。氨基酸碳骨架进入三羧酸循环的途径草酰乙酸磷酸烯醇式酸-酮戊二酸天冬氨酸天冬酰氨丙酮酸延胡索酸琥珀酰CoA乙酰CoA乙酰乙酰CoA苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸赖氨酸色氨酸丙氨酸苏氨酸甘氨酸丝氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酰胺精氨酸

23、组氨酸脯氨酸异亮氨酸亮氨酸缬氨酸苯丙氨酸酪氨酸天冬氨酸异亮氨酸甲硫氨酸缬氨酸葡萄糖柠檬酸20种AA的碳架可转化成7种物质3.6 体内氨的来源： 氨基酸脱氨（主）从肠道吸收的氨 肾脏产生的氨（主要来自谷氨酰胺分解的氨）氨的去路：合成尿素排出（主）与谷氨酸合成谷氨酰胺合成非必需氨基酸及含氮物经肾脏以铵盐的形式排出氨基酸生物合成的分族情况（1）丙氨酸族 丙酮酸 Ala、Val、Leu（2）丝氨酸族 甘油酸-3-磷酸 Ser、Gly、Cys（3）谷氨酸族 -酮戊二酸 Glu、Gln、Pro、Arg（4）天冬氨酸族 草酰乙酸 Asp、Asn、Lys、Thr、Ile、Met（5）组氨酸和芳香氨基酸族 磷酸

24、核糖 His 磷酸赤藓糖+PEP Phe、Tyr、Trp核酸的酶促降解核苷酸的生物降解 核苷酸的生物合成 本章重点讨论核酸酶的类别和特点，对核苷酸的生物合成和分解代谢作一般介绍。四、 核酸代谢核酸核酸酶单核苷酸磷酸单脂酶核苷嘧啶（嘌呤）核苷酶核苷磷酸化酶嘧啶（嘌呤）核糖-1-磷酸脱氧核糖-1-磷酸核糖-5-磷酸磷酸戊糖途径醛缩酶乙醛甘油醛-3-磷酸 核酸是核苷酸以3、5-磷酸二酯键连成的高聚物，核酸分解代谢的第一步就是分解为核苷酸，作用于磷酸二酯键的酶称核酸酶（实质是磷酸二脂酶），即水解核酸的酶。根据对底物的 专一性分为核糖核酸酶(RNase)：只水解RNA磷酸二酯键的酶（RNase）脱氧核糖核