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1、葡萄糖 脂肪和氨基酸之间相 互转变的途径和枢纽 临床 二班 周 攀 三大营养物相互转变的枢纽 一 葡萄糖与脂肪代谢的联系 二 葡萄糖与氨基酸代谢的联系 三 脂肪与氨基酸代谢的联系 三大营养物质代谢 从能量供应的角度看 糖 脂肪 蛋白质作为能源物质 在供应能量上可互相代替 互相制约 但不能完全互相转变 糖 脂肪 蛋白质在体内分解氧化的代谢途径随各不相 同 但乙酰辅酶A是他们共同的中间代谢物 三羧酸循环和 氧化磷酸化成为三大营养物最后分解的共同代谢途径 释放 出的能量均需转化为ATP的化学能 葡萄糖 有氧 H2O及CO2 糖原 糖原合成 磷酸核糖 NADPH H 磷酸戊糖途径 淀粉 消化与吸收 肝
2、糖原分解 无氧 乳酸 糖异生 乳酸 甘油 生糖氨基酸 糖酵解途径 丙酮酸 糖异生途径 糖代谢的概况 E1 己糖激酶 E2 6 磷酸果糖激酶 1 E3 丙酮酸激酶 NAD 乳 酸 糖酵解的代谢途径 NADH H GluG 6 PF 6 PF 1 6 2P ATP ADP ATPADP 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 丙酮酸 磷酸二羟丙酮 3 磷酸甘油醛 NAD ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 E2 E1 E3 NADH H 胞浆 TAC循环 糖有氧氧化的反应过程包括四个阶段 第一阶段 糖酵解途径 第二阶段 丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸脱氢酶复合体 限速酶 第三
3、阶段 三羧酸循环 G Gn 第四阶段 氧化磷酸化 丙酮酸 乙酰CoA CO2 NADH H FADH2 H2O 氧化磷酸化 ATP ADP 胞液 线粒体 n 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 E1 丙酮酸脱氢酶 TPP E2 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸 HS CoA E3 二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD NAD 酶辅酶 n糖原的合成与分解 胞浆 总图 UDPG焦磷酸化酶 糖原合酶 UTP UDPG PPi 糖原n 1 UDP Gn Pi 磷酸化酶 Gn 磷酸葡萄糖变位酶 G 1 P 己糖 葡萄糖 激酶 G 6 P G 葡萄糖 6 磷酸酶 肝 BACK 一 TCA循环由8步代谢反应组成 1 乙酰CoA与草
4、酰乙酸缩合成柠檬酸 2 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 3 异柠檬酸氧化脱羧转变为 酮戊二酸 4 酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 5 琥珀酰CoA经底物水平磷酸化生成琥珀酸 6 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7 延胡索酸加水生成苹果酸 8 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 二 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环 l消耗一分子乙酰CoA l二次脱羧 四次脱氢 一次底物水平 磷酸化 l生成1分子FADH2 3分子NADH H 2分 子CO2 1分子GTP 相当于ATP l限速酶 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 关键酶 酮戊二酸脱氢酶复合体 三 TCA循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意 义 1 TCA循环是3大
5、营养素的最终代谢通路 其作用在于通过4次脱氢 为氧化磷 酸化反应生成ATP提供还原当量 H e 2 TCA循环是糖 脂肪 氨基酸代谢联系的枢纽 为生物合成提供小分子前体 三羧酸循环 TAC的反应部位 线粒体 TAC在有氧条件 下运转 整个循环反应为 不可逆反应 TAC是体内产生 CO2的主要途径 BACK 甘 油 三 酯 游离脂酸 甘油 乙酰 CoA 脂肪动员 氧化 酮体 TCA循环 氧化分解 糖酵解途径 裂解 乙酰CoA TCA循环 氧化分解 脂肪代谢概况 12 n脂肪动员过程 HSLb 无活性 HSLa 有活性 TG 甘油二酯 DG FFA 甘油 FFA 甘油一酯脂肪酶 u HSL 激素敏
6、感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素 受体G蛋白 AC ATP cAMPPKA FFA 甘油二酯脂肪酶 甘油一酯 13 脂肪动员生成的甘油 主要经血循环转运至肝进行代谢 1 甘油磷酸化为3 磷酸甘油 磷酸甘油 甘油经糖代谢途径代谢 甘油激酶 甘油 ATP3 磷酸甘油 ADP 肝 肾 肠 2 3 磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮 3 磷酸甘油脱氢酶 3 磷酸甘油 NAD 磷酸二羟丙酮 NADH H 2 3 磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮 3 磷酸甘油脱氢酶 3 磷酸甘油 NAD 磷酸二羟丙酮 NADH H 脂酸经 氧化分解供能 1 脂酸的活化形式为脂酰CoA 胞液 脂酰CoA合成酶 存在于内质网及线粒体外膜上 脂
7、酰CoA合成酶 ATP AMP PPi CoA SH CoA SH 其中 肉碱脂肪酰转移酶 是脂肪酸 氧化的关键酶 2 脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体 是脂酸 氧化的主要限速步骤 氧化方式 氧化循环 每一轮 氧化由四个连续的酶促反应组成 脱氢 水化 再脱氢 硫解 3 脂酰基 氧化的最终产物主要是乙酰CoA 脂酸 氧化的前三步反应和TAC的后三步反应类似 羧酸 脱氢 烯酸 加水 羟基酸 再脱氢 酮酸 活化 消耗2个高能磷酸键 氧化 每轮循环 四个重复步骤 脱氢 水化 再脱氢 硫解 产物 1分子乙酰CoA 1分子少两个碳原子的脂酰CoA 1分子NADH H 1分子FADH2 脂酸氧化是体内能量的重
8、要来源 以16碳软脂酸的氧化为例 15 7 轮循环产物 8分子乙酰CoA 7分子NADH H 7分子FADH2 能量计算 生成ATP 8 10 7 2 5 1 5 108 净生成ATP 108 2 106 循环轮次数 N 2 1 2乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰CoA 乙酰乙酸 HMGCoA D 羟丁酸 丙酮 乙酰乙酰CoA 琥珀酰CoA 琥珀酸 2乙酰CoA TAC 酮体的生成和利用的总示意图 乙酰乙酸 羟丁酸 丙酮三者总称为酮体 线 粒 体 膜 胞液线粒体基质 柠檬酸 柠檬酸 丙酮酸 乙酰CoA CoA 草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶 CoA 乙酰乙酰CoACoA ATP AMP PPi
9、ATP 柠檬酸裂解酶 草酰乙酸 苹果酸 苹果酸 丙酮酸 NADPH H NADP 苹果酸酶 CO2 CO2 柠檬酸 丙酮酸循环 甘 油 二 酯 途 径 酯酰CoA 转移酶 CoA R1COCoA 酯酰CoA 转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸 磷酸酶 Pi 酯酰CoA 转移酶 CoA R3COCoA BACK 氨基酸代谢概况 合成 分解 嘌呤 嘧啶 肌酸 等含氮 化合物 代谢转变 胺类 CO2 脱羧基作用 脱氨基 作用 消化吸收 其它含氮物质 非必需氨基酸 NH3 CO2 H2O 糖或脂类 酮酸 谷氨酰胺 尿素 食物 蛋白 质 组织 蛋白 质 血液 氨基 酸 组织 氨基 酸 氨 基 酸 代
10、 谢 库 丙氨酸氨基转移酶 ALT 又称为谷丙转氨酶 GPT ALT催化丙氨酸与 酮戊二酸之间的氨基移换反应 为可逆反应 重要的转氨酶 丙氨酸 酮戊二酸 ALT 丙酮酸 谷氨酸 ALT在肝中活性较高 在肝的疾病时 可引起血清中ALT活性明显升高 天冬氨酸氨基转移酶 AST 又称为谷草转氨酶 GOT AST催化天冬氨酸与 酮戊二酸之间的氨基移换反应 为可逆反应 天冬氨酸 酮戊二酸草酰乙酸 谷氨酸 AST AST在心肌中活性较高 故在心肌疾患时 血清中AST活性明显升高 各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制 n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛 谷氨酸 酮戊二酸 氨基酸 磷酸吡哆醛 酮酸 磷酸吡哆胺 转氨
11、酶 转氨酶的辅酶及其作用机制 分子重排 H2O H2O H2O H2O 转氨基作用不仅是 体内多数氨基酸脱氨基的重 要方式 也是机体合成非必 需氨基酸的重要途径 通过此种方式并未产 生游离的氨 转氨酶 氨基酸 酮酸 L 谷氨酸脱氢 酶 NH3 NADH H H2O NAD 酮戊二酸 谷氨酸 此种方式既是氨 基酸脱氨基的主 要方式 也是体 内合成非必需氨 基酸的主要方式 主要在肝 肾和 脑组织进行 转氨基偶联氧化脱氨基作用 氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基 L 氨基酸 氧化酶 氨基酸 酮酸 O2 FMNH2 H2O NH4 H2O2 肝 肾 IMP 腺苷酸代 琥珀酸 氨基酸 酮酸 NH3 H2O
12、酮戊二酸 谷氨酸 天冬氨酸 草酰乙酸 AMP 延胡索酸 苹果酸 转氨酶AST 腺苷酸代琥 珀酸合成酶 腺苷酸代琥 珀酸裂解酶 腺苷酸 脱氨酶 延胡索 酸酶 苹果酸 脱氢酶 氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基 此种方式主要在骨骼肌和心肌中进行 腺苷酸脱氨酶的活性较强 7种酶参与催化 连续转氨基 嘌呤核苷酸循环 TAC 鸟氨酸循环也有类似反应 氨基酸碳链骨架可进行转换或分解 氨基酸脱氨基后生成的 酮酸 keto acid 主要有三条代谢去路 一 酮酸可彻底氧化分解并提供能量 三 酮酸可转变成糖及脂类化合物 二 酮酸经还原氨基化生成非必需氨基酸 甘氨酸 丝氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 天冬氨酸 天冬酰
13、胺 脯氨酸 半胱氨酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸亮氨酸 赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 氨基酸生糖及生酮性质的分类 甘氨酸 丝氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 脯氨酸 半胱氨酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸亮氨酸 赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 甘氨酸 丝氨酸 缬氨酸 组氨酸 精氨酸 丙氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 蛋氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 脯氨酸 半胱氨酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸亮氨酸 赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 氨 基 酸 生糖氨基酸 生酮氨基酸亮氨酸 赖氨酸 生糖兼生酮氨基酸
14、异亮氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 苏氨酸 色氨酸 类别 BACK 糖与脂肪的转化 葡萄糖 6 磷酸 葡萄糖 ATP ADP 己糖 激酶 6 磷酸果糖 磷酸己糖异 构酶 1 6磷酸果糖 ATP ADP 6 磷酸果糖激酶 1 磷酸二羟丙酮 3 磷酸甘油醛 醛 缩 酶 磷酸丙糖异构酶 1 3磷酸甘油醛 Pi NAD NADH H 3 磷酸甘油 醛脱氢酶 3 磷酸甘油酸 ATP ADP 磷酸甘油酸激酶 2 磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 PEP H2O 烯醇化酶 丙酮酸 ATPADP 丙酮酸激酶 乙酰COA 脂肪甘油 FFA 脂酰COA 线 粒 体 Mg ATP 磷酸甘油脱氢酶 线粒体基质中 1脱氢 2加水
15、3再脱氢 4硫解 脂肪动员 糖与氨基酸的转化 柠檬酸 酮戊二酸 琥珀酸 延胡索酸 草酰乙酸 葡萄糖6 磷酸葡萄糖 乙酰COA 磷酸二羟丙酮PEP 丙酮酸 3 磷酸甘油醛 磷酸戊糖途径 CO2 CO2 亮氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 酪氨酸 苯丙氨酸 缬氨酸 蛋氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 谷氨酸 精氨酸 组氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 丙氨酸 色氨酸 丝氨酸 甘氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 TAC 脂肪与氨基酸的转化 柠檬酸 酮戊二酸 琥珀酸 延胡索酸 草酰乙酸 乙酰COA丙酮酸 CO2 CO2 亮氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 酪氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸 精氨酸 组氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 TAC 缬氨酸
16、蛋氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 丙氨酸 色氨酸 丝氨酸 甘氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 脂肪PEP磷酸二羟丙酮甘油3 磷酸甘油 NAD NADH H 磷酸甘油脱氢酶 FFA脂酰COA 线粒体中 ATP Mg2 COASH 琥珀酰CoA 延胡索酸 草酰乙酸 酮戊二酸 柠檬酸 乙酰CoA 丙酮酸 PEP 磷酸丙糖 葡萄糖或糖原 糖 磷酸甘油脂肪酸 脂肪 甘油三酯 乙酰乙酰CoA 丙氨酸 半胱氨酸 甘氨酸 丝氨酸 苏氨酸 色氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 色氨酸 天冬氨酸 天冬酰胺 苯丙氨酸 酪氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 缬氨酸 酮体 亮氨酸 赖氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 谷氨酸 精氨酸 谷氨酰胺 组氨酸 脯氨酸 CO2 CO2 糖 脂 肪 及 氨 基 酸 代 谢 的 联 系 T A C 总结 1 三大营养物质代谢的相同点 1 来源相同 三大营养物质的来 源都有三条途径 食物中消化吸收 其他物质转化 自身物质的分 解 2 都可以作为能源物质 三大营养物质在体内都可以进行氧 化分解 作为能源物质使用 但它们供能有着先后顺序 它们按照 糖类 脂质 蛋白质的顺序供能 3 在动物体内可以转化 糖类 可以
