第九章第九章 糖代谢糖代谢 Carbohydrate Metabolism 主要内容：主要内容： Ø糖的分解代谢糖的分解代谢Ø合成代谢合成代谢Ø糖代谢的调控糖代谢的调控 ( (掌握糖分解代谢的全掌握糖分解代谢的全过程及其调控因素过程及其调控因素) )1 细细胞胞呼呼吸吸代代谢谢(二) 三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle)2 1 1 、定义：、定义： 糖酵解的最终产物糖酵解的最终产物丙酮酸丙酮酸，，在在有氧条件有氧条件下进入下进入线粒体线粒体，通，通过一个包括过一个包括三羧酸三羧酸和和二羧酸二羧酸的的循环逐步循环逐步脱羧脱氢脱羧脱氢，，彻底氧化彻底氧化分解，这一过程称为三羧酸循分解，这一过程称为三羧酸循环 该循环也被称为该循环也被称为柠檬酸循环柠檬酸循环(citric acid cycle)(citric acid cycle)或者或者KrebsKrebs循环循环(Krebs cycle;(Krebs cycle;以它以它的发现者的发现者Hans Krebs Hans Krebs 爵士的姓爵士的姓氏命名氏命名) )。
3 4 5 ü粒体基质中进行；粒体基质中进行；ü反应过程的酶，除了琥珀酸脱氢酶是定位于反应过程的酶，除了琥珀酸脱氢酶是定位于线粒体内膜外，其余均位于线粒体基质中线粒体内膜外，其余均位于线粒体基质中2 2、反应场所、反应场所6 3 、、 概述概述3.1葡萄糖的有氧分解包括三个部分葡萄糖的有氧分解包括三个部分7 丙酮酸被氧化；乙酰基转移到丙酮酸被氧化；乙酰基转移到CoA；乙酰；乙酰CoA进入进入TCA循环；乙酰基氧化成循环；乙酰基氧化成CO23.2三羧酸循环概貌三羧酸循环概貌8 4 、丙酮酸进入三羧酸循环的准备、丙酮酸进入三羧酸循环的准备阶段阶段----形成乙酰辅酶形成乙酰辅酶-CoA①①总反应式总反应式9 10 ②②丙酮酸脱丙酮酸脱氢酶氢酶Mg2+丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶）丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶）11 ü大肠杆菌丙酮酸脱氢酶多酶复合物大肠杆菌丙酮酸脱氢酶多酶复合物 的的组成成12 ü丙酮酸脱氢酶复合物三种酶的功能: （（1）丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶））丙酮酸脱氢酶（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基辅基TPP，，E1 功用：功用： Py 2c单位单位 脱羧脱羧（（2）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），）二氢硫辛酸转乙酰基酶：辅基硫辛酰胺（或称硫辛酸），E2。
功用：氧化功用：氧化2C单位，并将单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上，单位先转到硫辛酰胺上， 再转到再转到CoA上 （（3）二氢硫辛酸脱氢酶：辅基）二氢硫辛酸脱氢酶：辅基FAD，，E3 功用：功用：Red型硫辛酰胺型硫辛酰胺→OX型硫辛酰胺型硫辛酰胺 13 ③③ 催化丙酮酸转变为乙酰催化丙酮酸转变为乙酰CoA的反应步骤的反应步骤 （（1））Py+TPP 羟乙基羟乙基-TPP+CO2 E1（（2）羟乙基）羟乙基-TPP 乙酰基乙酰基-硫辛酰胺硫辛酰胺 OXE2（（3）乙酰基）乙酰基-硫辛酰胺＋硫辛酰胺＋CoA 乙酰乙酰CoA+硫辛酰胺硫辛酰胺 E2（（4））Red型硫辛酰胺型硫辛酰胺 OX型硫辛酰胺型硫辛酰胺 E3（（5））14 ü步骤步骤1 丙酮酸和丙酮酸和E1结合的结合的TPP反应反应15 l丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧16 ü步骤步骤2 脱去脱去CO2后，二碳单位从后，二碳单位从TPP转转移到移到硫辛酰胺硫辛酰胺 17 18 ü步骤步骤3 乙酰乙酰CoA的生成的生成19 ü步骤步骤4 FAD氧化二氢氧化二氢硫辛酰胺硫辛酰胺 ü步骤步骤5 NAD氧化氧化FADH220 21 4、、 丙酮酸脱氢酶复合物的活性调节丙酮酸脱氢酶复合物的活性调节 （（1）产物抑制：）产物抑制： 丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰丙酮酸氧化脱羧的二个产物乙酰CoA和和NADH都抑都抑制丙酮酸脱氢酶复合物。
制丙酮酸脱氢酶复合物 （（2）核苷酸的反馈调节：）核苷酸的反馈调节： 一般来说高的能荷抑制产生一般来说高的能荷抑制产生ATP的途径的途径 ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性↓，丙酮酸氧，丙酮酸氧化脱羧减慢化脱羧减慢22 （（3）可逆磷酸化作用的共价调节）可逆磷酸化作用的共价调节 丙酮酸脱氢酶＋丙酮酸脱氢酶＋3ATP 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶-3P＋＋3ADP 磷酸酶磷酸酶 （有活性）（有活性） （无活性）（无活性） 激酶激酶23 5 、三羧酸循环的反应历程、三羧酸循环的反应历程24 ①①柠檬酸的形成柠檬酸的形成限速酶限速酶25 ②②经由顺乌头酸形成异柠檬酸经由顺乌头酸形成异柠檬酸乌头乌头酸酶酸酶26 ③③异柠檬酸氧化成异柠檬酸氧化成α酮戊二酸和酮戊二酸和CO227 ④④α酮戊二酸氧化成琥珀酰辅酶酮戊二酸氧化成琥珀酰辅酶A和和CO228 ⑤⑤琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A转化成琥珀酸转化成琥珀酸29 ⑥⑥琥珀酸氧化成延胡索酸琥珀酸氧化成延胡索酸30 ⑦⑦延胡索酸水化生成苹果酸延胡索酸水化生成苹果酸31 ⑧⑧苹果酸氧化生成草酰乙酸苹果酸氧化生成草酰乙酸32 反应反应①③④①③④不可逆不可逆33 第一阶段总结：第一阶段总结： C链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了NADH和和CO2）。
二个调控点：二个调控点：Cit合酶，异合酶，异Cit脱氢酶脱氢酶 草酰乙酸（草酰乙酸（OAA））→α-酮戊二酸（酮戊二酸（α-KGA））6 、三羧酸循环总结、三羧酸循环总结34 第二阶段总结：第二阶段总结： 氧化脱羧（产生了氧化脱羧（产生了NADH和和CO2），脱去），脱去CoA的的反应（合成了反应（合成了ATP），由），由5C二羧酸变成了二羧酸变成了4C二羧酸 α-KGA→琥珀酸（琥珀酸（succinate, Suc））35 第三阶段总结：第三阶段总结： 脱氢（产生了脱氢（产生了FADH2），加水，脱氢（产生了），加水，脱氢（产生了NADH），至此从），至此从OAA开始又回到了开始又回到了OAA，完成了，完成了一次循环一次循环 琥珀酸琥珀酸→草酰乙酸草酰乙酸36 三羧酸循环的总反应式三羧酸循环的总反应式 CH3COSCoA＋＋3NAD＋＋＋＋FAD＋＋GDP＋＋Pi＋＋2H2O 2CO2＋＋3NADH＋＋3H＋＋＋＋FADH2＋＋GTP＋＋CoASH l一轮三羧酸循环的一轮三羧酸循环的产物产物37 38 三羧酸循环中有三步反应是不可逆的三羧酸循环中有三步反应是不可逆的 （（1））Cit的合成的合成 （（2））Isocit异柠檬酸的氧化脱羧异柠檬酸的氧化脱羧（（3）） α-KGA的氧化脱羧的氧化脱羧 所以所以TCA Cycle是单方向进行，不能逆转。
是单方向进行，不能逆转 39 三羧酸循环的能量账三羧酸循环的能量账 40 7、、 三羧酸循环的生理意义：三羧酸循环的生理意义： （（1）供能 （（2）为生物合成提供了中间物为生物合成提供了中间物 （（3））TCACycle不仅是糖代谢的重要途径，而且也是不仅是糖代谢的重要途径，而且也是 脂类化合物和蛋白质最终氧化成脂类化合物和蛋白质最终氧化成CO2和和H2O的重的重 要途径 （（4））TCA Cycle是是CO2的重要来源之一的重要来源之一 41 三羧酸循环在合成代谢中的作用三羧酸循环在合成代谢中的作用42 ①①. .丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，需要生物素为辅酶需要生物素为辅酶 8. 8. 丙酮酸羧化支路（回补途径）丙酮酸羧化支路（回补途径）43 ②②、磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化、磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化下形成草酰乙酸在大脑和心脏中存在这个反应下形成草酰乙酸在大脑和心脏中存在这个反应44 ③③. .天冬氨酸及谷氨酸的天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用转氨作用可以形成草酰乙酸可以形成草酰乙酸和和α-α-酮戊二酸。
异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲酮戊二酸异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸也会形成琥珀酰硫氨酸也会形成琥珀酰CoACoA45 转氨作用（转氨作用（transamination））(Donor amino acid)(New amino acid)(New keto acid)(Accepter keto acid)( transaminase)46 9. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节①①三羧酸循环中的三个调控酶三羧酸循环中的三个调控酶 47 （（1））OAA+乙酰乙酰CoA→Cit，，Cit合酶，限速酶，受琥合酶，限速酶，受琥 珀酰珀酰CoA、、NADH、、ATP和脂酰和脂酰CoA的抑制 （（2）异）异Cit→α-KGA,异异Cit脱氢酶，脱氢酶，ADP是别构激活是别构激活 剂，剂，ATP和和NADH是抑制剂是抑制剂 （（3））α-KGA→琥珀酰琥珀酰CoA，，α-KGA脱氢酶被反应脱氢酶被反应 产物琥珀酰产物琥珀酰CoA和和NADH抑制，也被高的能荷抑制，也被高的能荷 抑制 48 三羧酸循环中最主要的调控物质是底物乙三羧酸循环中最主要的调控物质是底物乙酰酰CoA和草酰乙酸，以及它的产物和草酰乙酸，以及它的产物NADH。
2. 底物和产物底物和产物对三羧酸循环的调节对三羧酸循环的调节 49 3. Ca2+对三羧酸循环的调节对三羧酸循环的调节 Ca2+激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶，从而激活丙酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰酮酸脱氢酶复合物，产生乙酰CoA Ca2+还激活异柠檬酸脱氢酶和还激活异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶50 三羧酸循环的三羧酸循环的调控调控51 三羧酸循环酶主要有8个，你记住了吗？n依次为柠檬酸合成酶、顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、α－酮戊二酸脱氢酶、琥珀酰CoA合成酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢酶难记不？不难记你根本不用记得那样准确n听歌：一只黑猫两只虎，两个柠檬一只狐，一个苹果一桶醋（α酮戊二酸脱氢酶）有人说黑猫是什么，那不就是乌头嘛52 ü三羧酸循环的概念、发生场所、过程、生物三羧酸循环的概念、发生场所、过程、生物学意义及其调控学意义及其调控ü循环中的不可逆反应、底物水平磷酸化反应循环中的不可逆反应、底物水平磷酸化反应掌握重点小结53 54 。