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1、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
2、 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 Lo
3、go,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）
4、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
5、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+ A
6、TP/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
7、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
8、-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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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 AD
14、P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,
