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王镜岩生化第三版考研课件 糖类代谢.ppt

王镜岩生化第三版考研课件 糖类代谢

书评
2010-09-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《王镜岩生化第三版考研课件 糖类代谢ppt》,可适用于高等教育领域

第章糖类代谢第章糖类代谢第一节糖酵解作用第二节三羧酸循环第三节戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径二、糖酵解过程概述二、糖酵解过程概述糖酵解是葡萄糖转变为丙酮酸的一系列反应。酵解过程的生物学意义在于:它是在不需要氧供应的条件下产生ATP的一种供能方式。酵解途径可分为三个阶段、葡萄糖活化及裂变为C糖、第一次ATP生成、第二次ATP生成。步完成后生成分子丙酮酸和分子的ATP。无氧的条件下丙酮酸可转化为乳酸。如果在微生物生醇发酵中则生成分子乙醇。三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解糖酵过程催化各步骤的酶糖酵过程催化各步骤的酶、己糖激酶或葡萄糖激酶(hexokinase)or(glucokinase)、磷酸葡萄糖异构酶(phosphofructokinase)、磷酸果糖激酶(glucosephosphateisomerase)、醛缩酶(aldolase)、磷酸丙糖异构酶(triosephosphofructokinase)、磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehydephosphatedehydrogenase)、磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)、磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceromutase)、烯醇化酶(enolase)、丙酮酸激酶(pyruvatekinase)、非酶促反应(noenzymereactuion)、乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase)、丙酮酸脱羧酶(pyruvatedecarboxylase)、乙醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase)四、糖酵解第一阶段的反应机制四、糖酵解第一阶段的反应机制(一)葡萄糖的磷酸化(二)葡萄糖一一磷酸异构化形成果糖一一磷酸(三)果糖一一磷酸形成果糖一l一磷酸(四)果糖一l-二磷酸转变为甘油醛一一磷酸和磷酸二羟丙酮(五)磷酸二羟丙酮转变为甘油醛一一磷酸(一)葡萄糖的磷酸化(一)葡萄糖的磷酸化第一阶段包括个步骤到形成分子C糖。葡萄糖在己糖激酶(Mt需Mg可被产物抑制)的催化下消耗个ATP生成GP。葡萄糖激酶也催化这一反应。(MtX)专一性强。这一反应是不可逆的。经过磷酸化后葡萄糖就不能自由进出细胞了。这一步是第一个限速步骤。己糖激酶或葡萄糖激酶是限速酶。己糖激酶与底物结合式构象变化是一个变构酶己糖激酶与底物结合式构象变化是一个变构酶己糖激酶作用机理己糖激酶作用机理(二)GP异构化形成FP(二)GP异构化形成FPGP一端有磷酸基另一端是羰基不利于磷酸化所以在磷酸葡萄糖异构酶的催化下GP生成FP。为位接受磷酸保证而且为断裂为C糖作了准备。这一反应可逆。(三)FP形成Fl,P(三)FP形成Fl,P由果糖磷酸化酶催化在FP的C上磷酸化形成FP。这一步需Mg消耗一个ATP。这是第二个限速步骤也是最重要的变构调节酶。此酶已得到了纯化分子量为d(四)果糖l二磷酸转变为甘油醛磷酸和磷酸二羟丙酮(四)果糖l二磷酸转变为甘油醛磷酸和磷酸二羟丙酮F,P在醛缩酶的催化下在CC之间断裂形成两个C物。互为异构体可互变。醛缩酶有两种醛缩酶Ⅰ和醛缩酶Ⅱ酶Ⅰ存在于动物细胞中有个亚基Mt万种同工酶。肌肉型、肝脏型和大脑型。酶Ⅱ在微生物中有个亚基需Zn激活。(五)磷酸二羟丙酮转变为甘油醛磷酸(五)磷酸二羟丙酮转变为甘油醛磷酸F,P裂解后形成的两个C糖只有P甘油醛进入糖酵解途径磷酸二羟丙酮在丙糖磷酸异构酶催化下形成P甘油醛。此酶有两个不同的亚基Mt。酶的催化是可逆的但P甘油醛不断消耗是反应总是向P甘油醛方向进行。五、酵解第二阶段放能阶段的反应机制五、酵解第二阶段放能阶段的反应机制前步由G生成个C糖没有ATP生成而且消耗个ATP。第一次ATP生成。以下的反应步骤包括氧化还原作用和ATP的生成。砷酸盐是解偶联剂砷酸盐在结构上与无机磷极为相似能竞争性与-P甘油醛结合生成-砷酸--磷酸甘油本身不稳定易分解为-P-甘油酸。使能量白白释放掉。(二),P甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP(二),P甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP,P甘油酸具有很高的能量在磷酸甘油激酶的作用下将高能将转移给ADP形成ATP本身形成P甘油酸。这里未经过呼吸链直接与底物偶联生成了ATP称为底物水平磷酸化。第二次ATP生成第二次ATP生成第二阶段结束产生分子ATP正好抵消由第一阶段消耗的分子ATP净生成ATP为零。第三阶段:第二次ATP生成。(三)P甘油酸转变为P甘油酸(三)P甘油酸转变为P甘油酸在磷酸甘油酸变位酶催化下磷酸甘油酸形成磷酸甘油酸。此酶需Mg对Hg敏感可被抑制。(四)-P甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(四)-P甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸在烯醇化酶的催化下-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶需先与镁或锰离子结合形成复合物才有活性。(五)磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸并产生个ATP(五)磷酸烯醇式丙酮酸转化为丙酮酸并产生个ATP这一步由丙酮酸激酶催化是高能磷酸基团转移到ADP分子形成ATP。不可逆反应。丙酮酸激酶需Mg或Mn参与。该酶也比较清楚Mt有个亚基至少有三种同工酶。六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算葡萄糖+Pi+ADP+NAD+丙酮酸+ATP+NADH+HO七、丙酮酸的去路七、丙酮酸的去路、生成乳酸:在无氧的情况下丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下被还原为乳酸。需要NADH为辅酶。乳酸脱氢酶有两种亚基构成种同工酶。M、MH、MH、MH和H。、生成乙醇:在微生物体内丙酮酸在丙酮酸脱羧酶的催化下生成乙醛在乙醇脱氢酶的作用下还原为乙醇。需NADH为辅酶。丙酮酸乙醛乙醇丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶八、糖酵解作用的调节八、糖酵解作用的调节糖酵解过程有三步是关键的步骤称为限速步骤参与的酶称为限速酶:、己糖激酶:高浓度的GP反馈抑制该酶的活性。、磷酸果糖激酶是关键的酶:该酶效率最低是EMP最主要的限速酶该酶受多种因素影响ATP、柠檬酸、异柠檬酸抑制活性ADP、AMP激活酶。、丙酮酸激酶:被ATP抑制半乳糖(galactose)进入EMP途径需个步骤。半乳糖激酶半乳糖--磷酸尿苷酰转移酶UDP葡萄糖焦磷酸化酶思考思考细菌学家巴斯德细菌学家巴斯德第二节柠檬酸循环概述概述柠檬酸循环。这一途径之所以称为柠檬酸循环是因为在循环的一系列反应中关键的化合物是柠檬酸又因为它有三个羧基所以又称为三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle)简称TCA循环。为了纪念德国科学家HansKrebs在阐明柠檬酸循环所做出的突出贡献这一循环又称为Krebs循环。柠檬酸循环途径的发现是生物化学领域的一项重大成就。年该项成就获得了诺贝尔奖。一、丙酮酸进人柠檬酸循环的准备阶段形成乙酰一COA一、丙酮酸进人柠檬酸循环的准备阶段形成乙酰一COA(一)催化丙酮酸转变为乙酸一COA的反应步骤(二)丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解(三)砷化物对硫辛酸胺的毒害作用(四)丙酮酸脱氢酶复合体的调控(一)催化丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤(一)催化丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤TCA循环的起始物是乙酰CoA乙酰CoA的来源可以从氨基酸、脂肪酸分解后形成但大部分是来自糖的氧化形成的丙酮酸。(二)丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解(二)丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解由乙酰CoA引入的两个碳在TCA循环中氧化形成CO并将能量释放出来。由乙酰CoA引入的两个碳在TCA循环中氧化形成CO并将能量释放出来。TCA的详细反应步骤图TCA的详细反应步骤图TCA各反应所需的酶类TCA各反应所需的酶类、柠檬酸合成酶(citratesynthase)、、乌头酸酶(aconitase)、异柠檬酸脱氢酶(isocitratedehydrogenase)、α酮戊二酸脱氢酶(αketoglutaratedehydrogenasecomplex)、琥珀酰CoA合成酶(succinyl–CoAsynthase)、琥珀酸脱氢酶(succinatedehydrogenase)、延胡索酸酶(fumarase)、苹果酸脱氢酶(malatedehydrogenase)(一)草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸(一)草酰乙酸与乙酰CoA缩合形成柠檬酸TCA的第一步是乙酸的进入乙酸以乙酰CoA高能形式与草酰乙酸的羰基合成。在柠檬酸合成酶的催化下先形成一个中间物然后水解放出CoASH形成柠檬酸。这是放能反应△G=-kcalmol不可逆。柠檬酸可以自由穿越线粒体内膜。将乙酸带入线粒体。柠檬酸合成酶是一个调节酶它受乙酰COA和草酰乙酸浓度的影响。ATP、NADH、脂酰CoA等抑制酶活性。柠檬酸合成酶可以催化氟乙酸与草酰乙酸合成氟柠檬酸。丙酮酰CoA结构与乙酰CoA相似可竞争性抑制柠檬酸合成酶的活性中心。进入第二阶段氧化脱羧阶段(二)柠檬酸异构化形成异柠檬酸(二)柠檬酸异构化形成异柠檬酸在顺乌头酸酶的催化下柠檬酸转化为顺乌头酸然后生成异柠檬酸顺乌头酸酶可被氟柠檬酸强烈抑制。氟柠檬酸是一个对人畜极其毒的有机分子可作杀虫剂或杀鼠剂。(五)琥珀酰CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键(五)琥珀酰CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键在GDPPi及Mg存在下由琥珀酰CoA合成酶的催化下脱去CoASH形成琥珀酸释放出高能键促使GDP生成GTP。再由ADP接受磷酸基团形成ATP。ADP+GTPATP+GDP(六)琥珀酸脱氢形成延胡索酸(六)琥珀酸脱氢形成延胡索酸第三阶段:草酰乙酸再生。前面的步骤已将乙酰CoA带入的个C转变成CO原来个C加入了乙酰CoA成为C现在又回到了C。现在要解决的问题是将琥珀酸转变为草酰乙酸。重新作为受体。琥珀酸在琥珀酸脱氢酶的催化下形成反丁烯二酸(延胡索酸Fumaricacid)由FAD为辅酶接受质子。该酶可被丙二酸竞争性抑制。琥珀酸脱氢酶与FAD以共价键连接是一种辅基形式。(七)延胡索酸水合形成L一苹果酸(七)延胡索酸水合形成L一苹果酸延胡索酸在延胡索酸酶的催化下形成苹果酸。(八)L一苹果酸脱氢形成草酰乙酸(八)L一苹果酸脱氢形成草酰乙酸在苹果酸脱氢酶的催化下苹果酸脱氢生成草酰乙酸。脱去的氢由NAD接受形成NADH。草酰乙酸得到再生。苹果酸+NAD草酰乙酸+NADH+H草酰乙酸的再生就可以接收下一个乙酰CoA进入TCA循环。(二)能量计算:、从丙酮酸进入TCA:生成:个NADHX=ATP个NADPHX=ATP个FADHX=ATP个GTP相当于ATP、从G到丙酮酸生成:个NADHX=ATP个ATP消耗:个ATP分子G可形成分子的丙酮酸所以X=分子ATP。贮能效率%=X/X%=%。CHO+ADP+PiCO+ATP+HO(三)总反应方程式能量计算能量计算七、TCA循环的生理意义七、TCA循环的生理意义、为生命活动提供比酵解大得多的能量。、TCA不仅是糖代谢的中心而且是其他物质代谢为CO和HO的归宿是物质代谢联系的枢纽。、TCA在代谢中具有双重的作用。、TCA产生的CO一部分供体内合成另一部分排出体外。学习格言学习格言学习时的苦痛是暂时的未学到的痛苦是终生的Timethestudypainistemporary,hasnotlearnedthepainislifelong第章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径第章戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径第三节戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径一、戊糖磷酸途径二、糖的其他代谢途径三、乙醛酸途径四、糖醛酸途径提要)-P葡萄糖酸在-P葡萄糖酸脱氢酶催化下形成-P-核酮糖、非氧化反应阶段、非氧化反应阶段包括步反应:)-P-核酮糖在-P-核酮糖异构化酶作用下生成-P-核糖。种间经过一个烯二醇式中间体。-P-核糖与核酸的代谢联系在一起。)在-P-核酮糖差向酶作用下-P-核酮糖形成-P-木酮糖。这一步有非常重要的意义因为转酮酶对底物有立体异构的要求羰基和酮基不能在同侧。)再转酮酶的作用下将木酮糖的两个碳转给了-P-核糖分子上形成-P-甘油醛和-P-景天庚酮糖。-P-甘油醛与糖酵解途径联系在一起。)再转醛酶的作用下将-P-景天庚酮糖的个碳单位转移给-P-甘油醛形成FP和碳的-P-赤藓糖。FP也是与糖酵解联系的分子。)在转酮酶作用下-P-赤藓糖和-P-木酮糖生成-P-甘油醛和FPGP+HO+NADPCO+GP+NADPH+H+Pi总反应方程式磷酸戊糖途径与其他糖代谢的途径联系磷酸戊糖途径与其他糖代谢的途径联系(三)戊糖磷酸途径反应速度的调控(三)戊糖磷酸途径反应速度的调控戊糖磷酸途径反应速度最主要的限制酶是葡萄糖--磷酸脱氢酶。它主要受:、NADPH/NADP比例的影响大则抑制小则促进。、细胞对核糖的需求大葡萄糖--P向戊糖磷酸途径反应速度加快。反则抑制。(四)戊糖磷酸途径的生物学意义(四)戊糖磷酸途径的生物学意义、磷酸戊糖途径为生物合成提供了大量的还原力NADPH+H。、提供了碳糖-P核糖为核酸合成提原料是糖和核酸代谢的枢纽。、提供了多种不同碳数的糖是细胞内不同碳的重要来源为各种单糖的互变提供了条件。、葡糖异生作用的途径、葡糖异生作用的途径()脂肪代谢产物进入糖异生途径:脂肪甘油脂肪酸磷酸甘油磷酸二羟丙酮EMP途径TCA循环乙酰CoA、蛋白质代谢产物进入糖异生途径蛋白质氨基酸丙酮酸TCA循环从上面的图中可以看到只要逆行就可以生成葡萄糖。但沿EMP逆行存在热力学问题。GGPFPFPPEP丙酮酸EMP途径是一个自由能下降的过程由G到GPFP到FP和PEP到丙酮酸耗能过程构成了个能障。如果实现糖异生就必须绕过这三个能障。其他步骤均为可逆反应。)丙酮酸羧化酶催化下式:丙酮酸+ATP+CO+HO草酰乙酸+ADP+Pi)磷酸烯醇式丙酮酸激酶催化下式:草酰乙酸+GTPPEP+CO+GDP这条途径称为丙酮酸羧化歧路PEP(Phosphoenolpyruvate)糖异生途径与其他物质代谢的关系。、糖异生作用的调节:糖异生作用与糖酵解作用有极为密切的协调关系。如果糖酵解过程受到抑制糖异生作用就会加强使机体常处在一个最适的内环境中。三、乙醛酸途径三、乙醛酸途径乙醛酸途径(glyoxylatepathway)或称乙醛酸循环这一途径主要在植物和微生物体内动物体内不存在。它通过乙醛酸途径将乙酰CoA转变成草酰乙酸而进入TCA循环。植物体内由乙醛酸循环体的亚细胞结构。存在两种酶催化这一途径。乙醛酸循环在植物种子萌发过程中有重要生理学意义。糖醛酸途径糖醛酸途径、糖醛酸循环与其它糖代谢途径的关系、糖醛酸循环与其它糖代谢途径的关系GGPGPUDPGUDPG醛酸PG醛酸G醛酸L古洛糖酮古洛酸L木酮糖D木酮糖DP木酮糖粘多糖L抗坏血酸FPEMPTCA磷酸戊糖途径核苷酸糖原合成名言名言Thedogequallystudytoday,thegentlemanequallyplaystomorrow今天象狗一样地学明天才能象绅士一样地玩。第章糖原的分解和生物合成第章糖原的分解和生物合成第四节糖原的分解和生物合成一、糖原的生物学意义一、糖原的生物学意义糖原是动物细胞中葡萄糖的贮存形式。是动物细胞最容易动员的贮存葡萄糖。糖原中葡萄糖的连接形式有两种:一种是以a(、)糖苷键相连接另一种是在多糖分子的分支处.以a(l、)糖苷键的形式相连。糖原比淀粉具有更多的分支大约每-个葡萄糖残基就有一个分支。二、糖原的降解二、糖原的降解(一)糖原磷酸化酶(二)糖原脱支酶(包括糖基转移酶)(三)磷酸葡萄糖变位酶的作用(四)葡萄糖一一磷酸酶糖原连接方式和酶作用位点磷酸化酶结构磷酸化酶结构(二)糖原脱支酶(包括糖基转移酶)(二)糖原脱支酶(包括糖基转移酶)磷酸化酶不能降解a()糖苷键在分支的地方必须有糖原脱支酶(glycogendebranchingenzyme)催化。这个酶有两种功能既可脱支又可催化糖基转移。它首先有磷酸化酶磷酸酯化到里分支点前个G残基。在碳基转移酶作用下将个糖基转移到另一个非还原端上。剩余个G由脱支酶切掉产物是G--P。转移酶和脱支酶的作用转移酶和脱支酶的作用(三)磷酸葡萄糖变位酶的作用(三)磷酸葡萄糖变位酶的作用G进入糖代谢途径是以GP而糖原磷酸酯化生成的是GP需要变为GP。在葡萄糖变位酶催化下GP变为生成--P。在酶催化下GP---G+PiG通过细胞膜转运蛋白进入细胞内。在酶催化下GP---G+PiG通过细胞膜转运蛋白进入细胞内。)在分枝酶催化下可将a糖苷键转变为糖苷键。每次大约将-个G残基转移。分枝酶-GGGGGGGGGGGGG-GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG(四)激素对糖原代谢的调节和激素效应的级联放大系统(四)激素对糖原代谢的调节和激素效应的级联放大系统提要提要

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