第二篇物质代谢及其调节

第二篇物质代谢及其调节李凌新陈代谢•提问：什么是新陈代谢？•新的来，旧的去•花开花落、四季轮回、“长江后浪推前浪，一代新人换旧人”•生化定义——泛指生物体与周围环境进行物质与能量交换的过程。•是生物体物质代谢与能量代谢的有机统一。物质代谢•物质：糖10吨Pr.1.6吨脂类1.0吨H2O60吨•代谢的含义：合成“变化”，包括分解（化学）转变调节共70多吨•三个阶段开始（序曲）——消化吸收（生理）物质代谢的过程中间（高潮）——中间代谢（生化）终末（尾声）——废物排泄（生理）糖脂类Pr.H2O维生素无机盐…消化吸收简单物质合成复杂物质分解简单物质废物排泄（CO2、H2O、脲…)物质代谢能量代谢合成分解转变调节生成贮存释放转化生命现象(开始)(中间)(终末)生物体的新陈代谢合成代谢（同化作用）分解代谢（异化作用）生物小分子合成生物大分子需要能量释放能量生物大分子分解为生物小分子能量代谢物质代谢物质代谢与能量代谢的统一，二者相辅相成。糖蛋白质脂类葡萄糖甘油、脂肪酸氨基酸CO2NADH+H+FADH2H2O氧化磷酸化ADP+PiATP三羧酸循环第一阶段第二阶段第三阶段乙酰CoA物质代谢的途径反应步骤繁多，途径复杂，呈单向性；链状环状代谢途径的特点•代谢途径中的关键酶催化单向反应（不可逆步骤）催化的反应速度最慢（限速酶）关键酶是代谢调节的重要环节•代谢途径的区域化•代谢途径的可调节性代谢途径的区域化糖代谢脂类代谢生物氧化氨基酸代谢核苷酸代谢物质代谢的联系与调节动态生物化学第四章糖代谢MetabolismofCarbohydrates1.概述2.糖的无氧分解3.糖的有氧氧化4.磷酸戊糖途径5.糖原的合成与分解6.糖异生7.血糖及其调节(分解代谢)(贮存与利用)(运输)(转化)第四章糖代谢第一节概述•糖的化学本质：多羟基醛或多羟基酮及其衍生物或多聚物。C＝OC—OHHO—CHC—OHC—OHC—OHHHHHH2CH2—OHCHO—CHCH—OHCH—OHCH2—OHO葡萄糖GlucoseG果糖FructoseF（CH2O）6•单糖•寡糖•多糖•结合糖糖的分类原则：能否水解及水解产物的情况单糖醛糖：酮糖：核糖、脱氧核糖葡萄糖(G)半乳糖(Gal)果糖(F)GF寡糖•双糖•三糖•四糖•五糖蔗糖：葡萄糖—果糖（G+F）乳糖：葡萄糖—半乳糖（G+Gal）麦芽糖：葡萄糖—葡萄糖（G+G）多糖•糖原：动物体•淀粉：植物体•纤维素：植物①糖原是动物体内葡萄糖的储存形式目录②淀粉是植物中养分的储存形式淀粉颗粒目录③纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键目录结合糖糖蛋白蛋白多糖糖的生理功能1、供能：70%（最主要的功能）2、组成人体组织结构的重要成分3、具有一些特殊的生理功能糖代谢的概况糖代谢的概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途径核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收ATP糖酵解的概念糖酵解的反应过程糖酵解的调节糖酵解的生理意义第二节糖的无氧分解糖酵解(Glycolysis)•概念：葡萄糖在缺氧条件下生成乳酸的过程。•定位：胞浆•反应过程：第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸（糖酵解途径）第二阶段：丙酮酸转变为乳酸糖酵解途径•定义：由葡萄糖分解成丙酮酸的过程。（伴随ATP的生成）胞浆G→2丙酮酸+2NADH+2ATP丙酮酸P3PPOOHOHCH2CH2OO12546CH2OCOH2COHP磷酸二羟丙酮123+OOHOHCH2CH2OHOPP②异构6-磷酸果糖(F-6-P)HCOHCOHH2COP5643-磷酸甘油醛PPCOHCOHH2COO1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸PCOH2CCOOHOHH2-磷酸甘油酸COCH2COOHP磷酸烯醇式丙酮酸COCH3OOHC丙酮酸6-磷酸葡萄糖(G-6-P)OOHCH2OPPG葡萄糖G①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PPOOHOHCH2CH2OOP1，6-二磷酸果糖(F-1,6-2P)③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOHG糖原（淀粉）ATP①己糖激酶G-6-P磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖②磷酸己糖异构酶F-6-PATP③6-磷酸果糖激酶-1F-1,6-2P④醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮①活化(不可逆)②异构(可逆)③二次活化(不可逆)④裂解(可逆)磷酸化酶磷酸ADPADP3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮NAD+⑤磷酸丙糖异构酶2⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶NADH＋H＋1,3-二磷酸甘油酸ADP23-磷酸甘油酸2⑧磷酸甘油酸变位酶H20磷酸ADPATP2-磷酸甘油酸2烯醇式丙酮酸⑨烯醇化酶⑩丙酮酸激酶⑤异构(可逆)⑦磷酸甘油酸激酶ATP⑥氧化磷酸化(可逆)⑦产能1(可逆)⑩产能2(不可逆)⑧异构⑨脱水(可逆)（可逆）2丙酮酸Pi•乳酸的生成COOHCOCH3NADH+HNAD++CH3CHOHCOOH•提问：乳酸的生成不产生能量，其意义何在呢？•答案：消耗糖酵解脱下的H，保持细胞内的pH稳定。乳酸脱氢酶乳酸糖酵解中的‘一二三’一次脱氢二次底物水平磷酸化已糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶三个关键酶①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾•提问：为什么中间产物分子都带磷酸基团？•答案：1.传递能量；2.不能由生物膜渗漏出细胞。2(⑦)+2(⑩)-1(①)-1(③)=2ATPG为起始物糖原为起始物2(⑦)+2(⑩)-1(③)=3ATP•其他单糖通过转化为糖酵解中间产物形式进入糖酵解•糖酵解产能计算：•提问：糖酵解途径产生多少能量？•答案：（G为起始物）2ATP＋（NADH＋H＋）×2＝6～8ATP；乙醇发酵COOHCOCH3CO2HCOCH3NADH+HNAD++CH3CH2OH丙酮酸脱羧酶+TPP乙醇脱氢酶乙醇酵母菌利用糖发酵产生乙醇的过程关键酶①己糖激酶②6-磷酸果糖激酶-1③丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节糖酵解的调节GG-6-PF-6-PF-2,6-2PF-1,6-2PADPADPPFK-1PFK-2+++果糖双磷酸酶-2ATP——ATP糖酵解的调节糖酵解的调节•6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）变构调节：激活剂：AMP、ADPF-1，6-2PF-2，6-2P抑制剂:ATP、柠檬酸共价修饰调节：PFK-2/果糖双磷酸酶-2F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2目录•丙酮酸激酶变构调节：激活剂—1，6-二磷酸果糖抑制剂—ATP、丙氨酸共价修饰调节：丙酮酸激酶被磷酸化后即失活糖酵解的调节GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：钙调蛋白•己糖激酶或葡萄糖激酶反馈抑制：6-磷酸葡萄糖（其反应产物）变构抑制：长链脂酰CoA（对葡萄糖激酶）糖酵解的调节糖酵解的生理意义迅速提供能量（最主要的生理意义）；某些细胞、组织供能的重要方式；某些病理情况下供能的补充方式。糖酵解小结•概念：糖酵解与糖酵解途径•地点：胞浆•过程：11步反应•关键酶：3个•产能：2ATP•意义：供能