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1、关于糖与糖代谢第一页，本课件共有122页糖代谢糖代谢绪论绪论糖酵解与三羧酸循环糖酵解与三羧酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径糖异生糖异生第二页，本课件共有122页一、绪论一、绪论从从广广义义上上讲讲，可可以以将将代代谢谢描描述述为为发发生生在在活活细细胞胞内内的的所所有化学反应；有化学反应；这这 些些 反反 应应 又又 分分 为为分分 解解 代代 谢谢反反 应应（catabolic catabolic reactionsreactions）：分分解解反反应应可可以以使使生生物物大大分分子子降降解解释释放放出出小的构件分子和能量；小的构件分子和能量；合合成成代代谢谢反反应应（an
2、abolic anabolic reactionsreactions）：活活细细胞胞利利用用释释放放的的能能量量去去驱驱动动合合成成代代谢谢反反应应，合合成成用用于于细细胞胞 维维 持持 和和 生生 长长 所所 需需 的的 分分 子子（下下 图图）。第三页，本课件共有122页第四页，本课件共有122页ATPATP是是生生物物能能的的主主要要载载体体，ATPATP是是一一个个核核苷苷三三磷磷酸酸，含含有有一一个个由由-磷磷酸酸与与核核糖糖5-5-氧氧形形成成的的磷磷酸酸酯酯键键和和二二个个由由磷磷酸酸基基团团，之之间间、，之之间间形形成成的的磷磷酸酸酐键。酐键。第五页，本课件共有122页第六页，
3、本课件共有122页第七页，本课件共有122页Metamorphosis of butterflies is a dramatic example of metabolic change第八页，本课件共有122页有有些些人人认认为为幼幼虫虫可可能能在在茧茧中中睡睡觉觉，只只需需要要很很少少的的能能量量，但但实实际际情情况况却却恰恰恰恰相相反反。毛毛毛毛虫虫在在茧茧中中冬冬眠眠时时要要进进行行大大量量的的代代谢谢活活动动，“燃燃烧烧”掉掉大大量量的的脂脂肪肪，才才能能最最终终摇摇身身一一变变，破破茧茧而而出出，成成为为蝴蝴蝶（化蝶过程）。蝶（化蝶过程）。第九页，本课件共有122页第十页，本课件共有
4、122页第十一页，本课件共有122页第十二页，本课件共有122页二、糖酵解二、糖酵解糖糖酵酵解解（glycolysisglycolysis）是是通通过过一一系系列列酶酶促促反反应应将将葡葡萄萄糖糖降降解解成成丙丙酮酮酸酸，并并伴伴有有ATPATP生生成成的的过过程程。糖糖酵酵解解途途径径涉涉及及1010个个酶酶催催化化反反应应，途途径径中中的的酶酶都都位位于于细细胞胞质质中中，一一分分子子葡葡萄萄糖糖通过该途径被转换成两分子丙酮酸。通过该途径被转换成两分子丙酮酸。第十三页，本课件共有122页第十四页，本课件共有122页p285第十五页，本课件共有122页Just as a water pump
5、 must be“primed”with water to get more water out,the glycolytic pathway is primed with ATP in steps 1 and 3 in order to achieve net production of ATP in the second phase of the pathway.第十六页，本课件共有122页磷酸化的葡萄糖被限制在细胞内，这是磷酸化的葡萄糖被限制在细胞内，这是细胞的一种保糖机制。细胞的一种保糖机制。第十七页，本课件共有122页(1)(1)糖糖酵酵解解的的第第一一步步反反应应是是己己糖糖激激酶
6、酶催催化化葡葡萄萄糖糖的的C-6被被磷磷酸酸化化，消消耗耗一一分分子子ATP，形形成成葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸。该该反反应是不可逆反应。应是不可逆反应。(2)(2)在在酵酵解解的的第第二二步步反反应应中中，葡葡萄萄糖糖-6-6-磷磷酸酸异异构构酶酶催催化化葡葡萄萄糖糖-6-6-磷磷酸酸转转化化为为果果糖糖-6-6-磷磷酸酸，这这是是一一个个醛醛糖糖酮酮糖糖同同分分异异构构化化反反应应，反反应应是是可可逆逆的。的。第十八页，本课件共有122页 (3)(3)磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-I-I催催化化果果糖糖-6-6-磷磷酸酸磷磷酸酸化化生生成成果果糖糖-1,6-1,6-二二磷磷酸酸，消消耗耗了了第
7、第二二个个ATPATP分分子子。(4)(4)在在醛醛缩缩酶酶（aldolasealdolase）的的作作用用下下，果果糖糖-1,6-1,6-二二磷磷酸酸C-3C-3和和C-4C-4之之间间的的键键断断裂裂，生生成成甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸和和磷磷酸酸二二羟羟丙酮。丙酮。平平衡衡有有利利于于逆逆反反应应方方向向，但但在在生生理理条条件件下下，甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸不不断断地地转转化化成成丙丙酮酮酸酸，大大大大地地降降低低了了甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸的的浓浓度度，从从而而驱驱动动反反应应向向裂裂解解方方向向进进行行。第十九页，本课件共有122页第二十页，本课件共有122页(5)
8、(5)丙丙糖糖磷磷酸酸异异构构酶酶催催化化甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸和和磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮的的相相互互转转换换。只只有有甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸是酵解下一步反应的底物是酵解下一步反应的底物 。(6)(6)甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸脱脱氢氢酶酶催催化化甘甘油油醛醛-3-3-磷磷酸酸氧氧化化为为1,3-1,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸。这这是是酵酵解解中中唯唯一一的的一一步步氧氧化化反反应应。反反应应中中一一分分子子NADNAD被被还还原原成成NADHNADH，同同时时在在1,3-1,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸中中形形成成一一个个高高能能酸酸酐酐键键，在在下下一一步步酵酵解解
9、反反应应中中，保保存存在在酸酸酐酐化化合合物物中中的的能能量量可可以以使使得得ADPADP变变成成ATPATP。第二十一页，本课件共有122页()磷酸甘油酸激酶催化磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸二磷酸甘油酸转变为甘油酸转变为3-磷酸甘油酸，同时生成磷酸甘油酸，同时生成ATP1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的作用下，将高能磷酰基从富含能量酶的作用下，将高能磷酰基从富含能量的酸酐的酸酐1,3-二磷酸甘油酸转给二磷酸甘油酸转给ADP形形成成ATP和和3-磷酸甘油酸。磷酸甘油酸。从一个高能化合物（例如从一个高能化合物（例如1,3-二二磷酸甘油酸），将磷酰基转移给磷酸甘油
10、酸），将磷酰基转移给ADP形成形成ATP的过程称为的过程称为底物水平磷酸底物水平磷酸化作用化作用，即，即ATP的形成直接与一个代谢的形成直接与一个代谢中间物上的磷酰基转移相耦联。底物水中间物上的磷酰基转移相耦联。底物水平磷酸化不需要氧，是酵解中形成平磷酸化不需要氧，是酵解中形成ATP的机制。这步反应是酵解中第一次产生的机制。这步反应是酵解中第一次产生ATP的反应，反应是可逆的。的反应，反应是可逆的。第二十二页，本课件共有122页()磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶催化催化3-3-磷酸甘油酸转换磷酸甘油酸转换为为2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶催磷酸甘油酸变位酶催化化3-3-磷酸甘
11、油酸和磷酸甘油酸和2-2-磷磷酸甘油酸之间的相互转酸甘油酸之间的相互转换。换。变位酶是一种催化变位酶是一种催化一个基团从底物分子的一个基团从底物分子的一个部分转移到同分子一个部分转移到同分子的另一部分的异构酶。的另一部分的异构酶。第二十三页，本课件共有122页()烯醇化酶催化烯醇化酶催化2-2-磷磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 在在烯烯醇醇化化酶酶（enolaseenolase）（需需要要MgMg2 2）的的催催化化下下，2-2-磷磷酸酸甘甘油油酸酸中中的的、位位脱脱去去水水形形成成磷磷酸酸烯烯醇醇式式丙丙酮酮酸酸，反反应应是可逆的。是可逆的。第二十四页，本课件共有
12、122页(10)丙酮酸激酶催化磷酰基从丙酮酸激酶催化磷酰基从磷酸烯醇式丙酮酸转移给磷酸烯醇式丙酮酸转移给ADP，生成丙酮酸和，生成丙酮酸和ATP这是酵解中第二个底物水平磷这是酵解中第二个底物水平磷酸化反应。酸化反应。当磷酰基从磷酸烯醇式丙酮酸当磷酰基从磷酸烯醇式丙酮酸转移到转移到ADP的的-磷酸基团上时，磷酸基团上时，形成形成ATP和烯醇式丙酮酸，反应和烯醇式丙酮酸，反应是不可逆的。是不可逆的。与酶结合的烯醇式丙酮酸异与酶结合的烯醇式丙酮酸异构化形成更稳定的丙酮酸，丙酮构化形成更稳定的丙酮酸，丙酮酸是酵解中第一个不再被磷酸化酸是酵解中第一个不再被磷酸化的化合物。的化合物。葡萄糖葡萄糖2ADP2
13、NAD2Pi2丙酮酸丙酮酸2ATP2NADH2H2H2O第二十五页，本课件共有122页把把C-1位用位用14C标记的葡萄糖与能进行糖酵标记的葡萄糖与能进行糖酵解的无细胞提取物共同温育，标记物出现在解的无细胞提取物共同温育，标记物出现在丙酮酸的什么位置？丙酮酸的什么位置？第二十六页，本课件共有122页答答:被标记的葡萄糖通过葡萄糖被标记的葡萄糖通过葡萄糖-6-磷酸进入磷酸进入酵解途径，在果糖酵解途径，在果糖-1.6二磷酸被醛缩酶裂解二磷酸被醛缩酶裂解生成甘油醛生成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮之前标磷酸和磷酸二羟丙酮之前标记始终出现在记始终出现在C-1。因为磷酸二羟丙酮含有。因为磷酸二羟丙酮含有
14、最初葡萄糖分子的最初葡萄糖分子的C-1至至C-3原子，因而它原子，因而它的的C-1带有标记。然后磷酸二羟丙酮异构化带有标记。然后磷酸二羟丙酮异构化变为甘油醛变为甘油醛-3-磷酸，最终磷酸，最终14C出现在丙酮出现在丙酮酸的甲基上。酸的甲基上。第二十七页，本课件共有122页 酵酵解解的的3 3个个主主要要调调控控部部位位分别是：分别是：己己糖糖激激酶酶催催化化的反应的反应磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶催化的反应催化的反应丙丙酮酮酸酸激激酶酶催催化化 的的 反反 应应。第二十八页，本课件共有122页增加以下各种代谢物的浓度对糖酵解有什么影增加以下各种代谢物的浓度对糖酵解有什么影响？响？（a a）葡萄糖）
15、葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 （b b）果糖果糖-1.6-1.6-二磷酸二磷酸 （C C）柠檬酸柠檬酸 （d d）果糖果糖-2.6-2.6-二磷酸二磷酸答：（答：（a a）最初葡萄糖）最初葡萄糖-6-6-磷酸浓度的增加通过磷酸浓度的增加通过增加葡萄糖增加葡萄糖6-6-磷酸异构酶的底物水平以及以后磷酸异构酶的底物水平以及以后的酵解途径的各步反应的底物水平也随之增加，的酵解途径的各步反应的底物水平也随之增加，从而增加了酵解的速度。然而葡萄糖从而增加了酵解的速度。然而葡萄糖-6-6-磷酸也磷酸也是己糖激酶的一个别构抑制剂，因此高浓度的是己糖激酶的一个别构抑制剂，因此高浓度的葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸可以
16、通过减少葡萄糖进入酵解途磷酸可以通过减少葡萄糖进入酵解途径从而抑制酵解。径从而抑制酵解。第二十九页，本课件共有122页（b b）果糖）果糖-1.6-1.6-二磷酸是由磷酸果糖激酶二磷酸是由磷酸果糖激酶-1 1催化反应的产物，它是酵解过程中主要的催化反应的产物，它是酵解过程中主要的调控点，增加果糖调控点，增加果糖-1.6-1.6-二磷酸的浓度等于二磷酸的浓度等于增加了所有随后糖酵解途径的反应的底物水增加了所有随后糖酵解途径的反应的底物水平，所以增加了酵解的速度。平，所以增加了酵解的速度。（c c）柠檬酸是柠檬酸循环的一个中间产物，）柠檬酸是柠檬酸循环的一个中间产物，同时也是磷酸果糖激酶同时也是磷
17、酸果糖激酶-1-1的一个反馈抑制剂的一个反馈抑制剂，因而柠檬酸浓度的增加降低了酵解反应的，因而柠檬酸浓度的增加降低了酵解反应的速率。速率。（d d）果糖）果糖-2,6-2,6-二磷酸是在磷酸果糖激酶二磷酸是在磷酸果糖激酶-2 2（PFK-2PFK-2）催化的反应中由果糖）催化的反应中由果糖-6-6-磷酸生磷酸生成的，因为它是磷酸果糖激酶成的，因为它是磷酸果糖激酶-1-1（PFK-1PFK-1）的激活因子，因而可以增加酵解反应的速度。的激活因子，因而可以增加酵解反应的速度。第三十页，本课件共有122页丙酮酸有丙酮酸有3 3种主要的去路：种主要的去路：在在大大多多数数情情况况下下，丙丙酮酮酸酸可可
18、以以通通过过氧氧化化脱脱羧羧形形成成乙乙酰酰CoACoA，然然后后乙乙酰酰CoACoA进进入入柠柠檬檬酸酸循循环；环；其其次次，在在某某些些微微生生物物中中，丙丙酮酮酸酸可可以以转转化化为为乙醇，这一过程称之酒精发酵；乙醇，这一过程称之酒精发酵；丙丙酮酮酸酸的的第第3 3条条去去路路是是在在某某些些环环境境条条件件下下（如缺氧），它可以还原为乳酸。（如缺氧），它可以还原为乳酸。第三十一页，本课件共有122页第三十二页，本课件共有122页酒精发酵酒精发酵在厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和在厌氧状态下，酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇和CO2，同，同时时NADH被氧化为被氧化为NAD。一分子葡萄
19、糖经酵解转化。一分子葡萄糖经酵解转化为乙醇的总反应为：为乙醇的总反应为：葡萄糖葡萄糖2Pi2ADP2H2乙醇乙醇2CO22ATP2H2O第三十三页，本课件共有122页乳酸发酵乳酸发酵绝大多数生物缺少丙酮酸脱羧酶，不能象酵母那样将丙酮绝大多数生物缺少丙酮酸脱羧酶，不能象酵母那样将丙酮酸转化成乙醇，但可以通过乳酸脱氢酶（酸转化成乙醇，但可以通过乳酸脱氢酶（LDH）催化的一）催化的一个可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。一旦形成乳酸，乳酸除了重个可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。一旦形成乳酸，乳酸除了重新转换成丙酮酸之外再没有其它的代谢途径了，因此乳酸是代新转换成丙酮酸之外再没有其它的代谢途径了，因此乳酸是代谢的
20、死胡同。谢的死胡同。葡萄糖降解为乳酸的总反应为：葡萄糖降解为乳酸的总反应为：葡萄糖葡萄糖2Pi2ADP2H2乳酸乳酸2ATP2H2O无论酵解最后的产物是乳酸还是乙醇，消耗一分子葡萄糖都无论酵解最后的产物是乳酸还是乙醇，消耗一分子葡萄糖都会产生两分子会产生两分子ATP，而且都不需要氧，这一特征不仅对厌氧生，而且都不需要氧，这一特征不仅对厌氧生物是非常必要的，而且对于多细胞生物中的某些特殊的细胞也是物是非常必要的，而且对于多细胞生物中的某些特殊的细胞也是必要的。必要的。第三十四页，本课件共有122页在严格的厌氧条件下酒精发酵过程中，使用在严格的厌氧条件下酒精发酵过程中，使用放射性标记的碳源进行示踪
21、原子实验。放射性标记的碳源进行示踪原子实验。（a）如果葡萄糖的第）如果葡萄糖的第1个碳用个碳用14C标记，那标记，那么么14C将出现在产物乙醇的哪个位置上？将出现在产物乙醇的哪个位置上？（b）在起始的葡萄糖分子的哪个位置上标）在起始的葡萄糖分子的哪个位置上标记记14C，才能使乙醇发酵释放出的二氧化，才能使乙醇发酵释放出的二氧化碳都是碳都是14C标记的标记的14CO2。第三十五页，本课件共有122页答：（答：（a）14CH3-CH2-OH（b）3,4-14C-葡萄糖葡萄糖第三十六页，本课件共有122页巴斯德（巴斯德（PasteurPasteur）效应）效应巴斯德在研究葡萄糖发酵时观察到，当酵母细
22、胞在厌巴斯德在研究葡萄糖发酵时观察到，当酵母细胞在厌氧条件下生长时，产生的乙醇和消耗的葡萄糖要比在氧条件下生长时，产生的乙醇和消耗的葡萄糖要比在有氧条件下生长时多许多倍。有氧条件下生长时多许多倍。类似现象也出现在肌肉中。所以人们将氧存在下酵解类似现象也出现在肌肉中。所以人们将氧存在下酵解速度降低的现象称之巴斯德效应（速度降低的现象称之巴斯德效应（Pasteureffect）。）。一分子葡萄糖有氧代谢产生的一分子葡萄糖有氧代谢产生的ATP要比一分子葡萄要比一分子葡萄糖通过酵解产生的糖通过酵解产生的2分子分子ATP高出许多倍，因此在有高出许多倍，因此在有氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可产生所需要的
23、氧条件下只需消耗少量的葡萄糖就可产生所需要的ATP量。量。第三十七页，本课件共有122页LouisPasteur in his laboratoryPasteur in his laboratory第三十八页，本课件共有122页饮饮食食中中的的其其它它糖糖类类可可以以在在相相关关酶酶的的作作用用下下，转转化化为为酵酵解解途途径径的的中中间间代代谢谢物物，然然后后再再进进一一步经酵解途径完全降解。步经酵解途径完全降解。第三十九页，本课件共有122页在在肝肝脏脏中中，特特异异的的果果糖糖激激酶酶催催化化果果糖糖磷磷酸酸化化，生生成成果果糖糖-1-磷磷酸酸，反反应应需需要要ATP。然然后后果果糖糖-
24、1-磷磷酸酸醛醛缩缩酶酶催催化化果果糖糖-1-磷磷酸酸裂裂解解，生生成成磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮和和甘甘油油醛醛。磷磷酸酸二二羟羟丙丙酮酮再再经经丙丙糖糖磷磷酸酸异异构构酶酶催催化化转转换换为为甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸。而而甘甘油油醛醛则则在在丙丙糖糖激激酶酶（triosekinase）的的作作用用下下，消消耗耗一一分分子子ATP后后生生成成甘甘油油醛醛-3-磷酸。磷酸。第四十页，本课件共有122页第四十一页，本课件共有122页第四十二页，本课件共有122页三、柠檬酸循环三、柠檬酸循环u柠柠檬檬酸酸循循环环也也可可以以称称为为三三羧羧酸酸循循环环（tricarboxylicacidcycle
25、简写简写TCA循环），循环），Krebs循环。循环。u柠柠檬檬酸酸循循环环是是有有氧氧代代谢谢的的枢枢纽纽，糖糖、脂脂肪肪和和氨氨基基酸酸的的有有氧氧分分解解代代谢谢都都汇汇集集在在柠柠檬檬酸酸循循环环的的反反应应，同同时时柠柠檬檬酸酸循循环环的的中中间间代代谢谢物物又又是是许许多多生生物物合合成成途途径径的的起起点点。因因此此柠柠檬檬酸酸循循环环既既是是分分解解代代谢谢途途径径，又又是是合合成成代代谢谢途途径，可以说是分解、合成两用途径。径，可以说是分解、合成两用途径。u柠柠檬檬酸酸循循环环中中的的酶酶分分布布在在原原核核生生物物的的细细胞胞质质和和真真核核生生物物的的线线粒粒体体中中。细细
26、胞胞质质中中通通过过酵酵解解生生成成的的丙丙酮酮酸酸可可以以进进入入柠柠檬檬酸酸循循环环，但但必必须须首首先先转转换换成成乙乙酰酰CoA。在在真真核核生生物物中中，丙丙酮酮酸酸首首先先要要转转运运到到线线粒粒体体内内（下下图图），然然 后后 才才 能能 进进 行行 转转 换换 成成 乙乙 酰酰 CoA的的 反反 应应。第四十三页，本课件共有122页第四十四页，本课件共有122页第四十五页，本课件共有122页第四十六页，本课件共有122页柠檬酸循环受到严密的调控柠檬酸循环受到严密的调控柠柠檬檬酸酸循循环环在在细细胞胞代代谢谢中中占占据据着着代代谢谢的的中中心心位位置置，所所以以受受到到严严密密的
27、的调调控控。调调控控是是通通过过循循环环中中的的别别构构效效应应剂剂以以及及共共价价修修饰饰实实现现的的。第四十七页，本课件共有122页第四十八页，本课件共有122页丙酮酸脱氢酶复合物的调节丙酮酸脱氢酶复合物的调节丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物存存在在别别构构和和共共价价修修饰饰两两种种调调控控机机制制。乙乙酰酰CoA和和NADH是是丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物的的抑抑制制剂剂，NAD和和CoASH则则是是丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物的的激激活剂。活剂。另另外外丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物还还受受到到共共价价调调节节，丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶激激酶酶催催化化复复合
28、合物物中中的的丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶（E1）磷磷酸酸化化，导导致致该该酶酶复复合合物物失失去去活活性性，而而丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶磷磷酸酸酶催化脱磷酸，激活丙酮酸复合物。酶催化脱磷酸，激活丙酮酸复合物。第四十九页，本课件共有122页柠檬酸循环中的调节部位柠檬酸循环中的调节部位在在柠柠檬檬酸酸循循环环中中存存在在着着3个个不不可可逆逆反反应应，可可能能是是潜潜在在的的调调节节部部位位，它它们们分分别别是是由由柠柠檬檬酸酸合合成成酶酶、异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶和和a-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶催催化化的的反反应。应。柠柠檬檬酸酸合合成成酶酶催催化化柠柠檬檬酸酸循循环环中中的的第第一一步步
29、反反应应，在在体体外外实实验验中中，ATP抑抑制制该该酶酶，但但在在体体内内的的抑抑制机制并没有确定。制机制并没有确定。第五十页，本课件共有122页哺哺乳乳动动物物的的异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶受受到到Ca2和和ADP的的别别构构激激活活，而而受受到到NADH的的抑抑制制。但但在在原原核核生生物物中中，这这个个酶酶在在蛋蛋白白激激酶酶作作用用下下，酶酶中中的的Ser残残基基磷磷酸酸化化，结结果果使使酶酶完完全全失失活活，有有趣趣的的是是同同样样的的蛋蛋白白激激酶酶分分子子中中的的另另一一个个结结构构域域具具有有磷磷酸酸酶酶活活性性，可可以以催催化化磷磷酸酸Ser的的去去磷磷酸酸，重重新新激激
30、活活异异柠柠檬檬酸酸脱脱氢氢酶酶。异异柠柠檬檬酸酸、草草酰酰乙乙酸酸、丙丙酮酮酸酸和和酵酵解解的的中中间间代代谢谢物物3-磷磷酸酸甘甘油油酸酸别别构构激激活活该该蛋蛋白白分分子子的的磷酸酶活性，而抑制它的激酶活性。磷酸酶活性，而抑制它的激酶活性。第五十一页，本课件共有122页a-a-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物催催化化的的反反应应类类似似于于丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物催催化化的的反反应应，两两个个复复合合物物也也很很相相似，但它们的调节特征却完全不同。似，但它们的调节特征却完全不同。Ca2与与复复合合物物中中的的E1结结合合，降降低低了了酶酶对对a-酮酮戊戊二酸的二酸的K
31、m值，导致琥珀酰值，导致琥珀酰CoA形成速度的增加。形成速度的增加。在在体体外外实实验验中中，NADH和和琥琥珀珀酰酰CoA是是a-酮酮戊戊二二酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物的的抑抑制制剂剂，但但是是否否在在活活细细胞胞内内具具有重要的调节作用还没有确定。有重要的调节作用还没有确定。第五十二页，本课件共有122页柠檬酸循环的代谢物进出口柠檬酸循环的代谢物进出口柠檬酸循环的某些中间代谢物是重要的代谢柠檬酸循环的某些中间代谢物是重要的代谢前体；而其它一些代谢途径也可生成柠檬酸前体；而其它一些代谢途径也可生成柠檬酸循环的中间代谢物（下图）。循环的中间代谢物（下图）。第五十三页，本课件共有122页第五十
32、四页，本课件共有122页四、乙醛酸循环四、乙醛酸循环在在植植物物和和微微生生物物中中存存在在着着一一个个可可以以由由2 2碳碳化化合合物物生生成成糖糖的的生生物物合合成成途途径径乙乙醛醛酸酸循循环环（glyoxylate cycleglyoxylate cycle）。）。由由非非糖糖前前体体生生成成糖糖时时需需要要丙丙酮酮酸酸或或者者草草酰酰乙乙酸作为合成的前体。酸作为合成的前体。在在动动物物体体内内不不存存在在乙乙醛醛酸酸循循环环途途径径，乙乙酰酰CoACoA不不能能用用来来合合成成丙丙酮酮酸酸或或者者草草酰酰乙乙酸酸，所所以乙酰以乙酰CoACoA不能作为合成葡萄糖的碳源。不能作为合成葡萄糖
33、的碳源。第五十五页，本课件共有122页乙醛酸循环可以说乙醛酸循环可以说是柠檬酸循环的一是柠檬酸循环的一个支路。个支路。乙醛酸循环的总反应乙醛酸循环的总反应式是：式是：2 2乙酰乙酰CoACoA2NAD2NAD+QQ草酰乙酸草酰乙酸 QHQH2 2 2CoASH2CoASH2NADH2NADH2H2H+第五十六页，本课件共有122页五、戊糖磷酸途径五、戊糖磷酸途径l戊戊糖糖磷磷酸酸途途径径（pentosephosphatepathway）也也称称己己糖糖磷磷酸酸支支路路l主主要要是是为为细细胞胞提提供供重重要要的的代代谢谢 物物 核核 糖糖-5-磷磷 酸酸 和和NADPH。l产产生生的的核核糖糖
34、-5-磷磷酸酸主主要要用用于于核酸的生物合成；核酸的生物合成；l而而NADPH主主要要用用于于需需要要还还原原力的生物合成。力的生物合成。l因此，戊糖磷酸途径在乳腺、因此，戊糖磷酸途径在乳腺、肝脏等合成脂肪酸、胆固醇肝脏等合成脂肪酸、胆固醇的组织中最活跃。催化戊糖的组织中最活跃。催化戊糖磷酸途径的所有酶都存在于磷酸途径的所有酶都存在于胞液中。胞液中。第五十七页，本课件共有122页磷酸戊糖途径可以分为氧化阶段和非氧化阶段：磷酸戊糖途径可以分为氧化阶段和非氧化阶段：在在氧氧化化反反应应阶阶段段中中，葡葡萄萄糖糖-6-磷磷酸酸转转换换为为五五碳碳核酮糖核酮糖-5-磷酸，生成磷酸，生成NADPH。在在
35、非非氧氧化化阶阶段段，核核酮酮糖糖-5-磷磷酸酸在在差差向向异异构构酶酶和和异异构构酶酶的的催催化化下下，转转换换为为木木酮酮糖糖-5-磷磷酸酸和和核核糖糖-5-磷酸（下图）；磷酸（下图）；第五十八页，本课件共有122页第五十九页，本课件共有122页木木 酮酮 糖糖-5-磷磷 酸酸 和和 核核 糖糖-5-磷磷 酸酸 经经 转转 酮酮 酶酶（transketolase）催催化化形形成成7碳碳产产物物景景天天庚庚酮酮糖糖-7-磷磷酸酸和和3碳碳产产物物甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸；这这两两种种产产物物再再经经转转醛醛酶酶（transaldolase）催催化化转转换换为为果果糖糖-6-磷磷酸酸和和赤赤
36、藓藓糖糖-4-磷磷酸酸，生生成成的的赤赤藓藓糖糖-4-磷磷酸酸再再与与另另一一分分子子的的木木酮酮糖糖-5-磷磷酸酸经经转转酮酮酶酶催催化化生生成成果果糖糖-6-磷磷酸酸和和甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸。生生成成的的果果糖糖-6-磷磷酸酸和和甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸都都是是糖糖酵酵解解的的中中间间产产物物，可可以以进进行行分分解解代代谢谢，也也可可以以 经经 糖糖 异异 生生 途途 径径 生生 成成 葡葡 萄萄 糖糖。第六十页，本课件共有122页第六十一页，本课件共有122页第六十二页，本课件共有122页1.1.假如细胞内无假如细胞内无6-6-磷酸果糖激酶存在，葡萄糖可通过哪种途磷酸果糖激酶存
37、在，葡萄糖可通过哪种途径转变为丙酮酸？写出反应顺序和总反应式。径转变为丙酮酸？写出反应顺序和总反应式。2.2.计算下列过程中的计算下列过程中的P/OP/O比值（比值（GTPGTP相当于相当于ATPATP）：）：异柠檬酸至琥珀酸；异柠檬酸至琥珀酸；在二硝基苯酚存在的情况下，在二硝基苯酚存在的情况下，-酮戊二酸至琥珀酸；酮戊二酸至琥珀酸；琥珀酸至草酰乙酸；琥珀酸至草酰乙酸；第六十三页，本课件共有122页六、糖原降解六、糖原降解糖糖原原中中大大多多数数葡葡萄萄糖糖残残基基是是由由-1,4糖糖苷苷键键相连，在分支点是由相连，在分支点是由-1,6糖苷键相连；糖苷键相连；糖原的降解是从非还原端开始的，糖原
38、磷酸糖原的降解是从非还原端开始的，糖原磷酸化酶（化酶（glycogenphosphorylase）催化糖）催化糖原磷酸解，从原来的糖原除去一个葡萄糖残原磷酸解，从原来的糖原除去一个葡萄糖残基，同时生成一个磷酸酯基，同时生成一个磷酸酯-D-葡萄糖葡萄糖-1-磷磷酸。酸。第六十四页，本课件共有122页第六十五页，本课件共有122页糖原磷酸化酶可以从糖原的非还原端连续地进行磷酸解（phosphorolysis），直至距-1,6糖苷键的分支点还剩下4个葡萄糖单位时停止，剩下的底物称为极限 糊 精（limitdextrin）（左图）。第六十六页，本课件共有122页极极限限糊糊精精可可以以在在糖糖原原去去
39、分分支支酶酶（glycogendebranchingenzyme）的的作作用用下下进进一一步步降降解解。去去 分分 支支 酶酶 具具 有有 葡葡 聚聚 糖糖 转转 移移 酶酶（gluccanotransferase）和和淀淀粉粉-1,6-葡葡糖糖苷苷酶酶（amylo-1,6-glucosidase）两两种种催催化化活活性性。葡葡聚聚糖糖转转移移酶酶催催化化支支链链上上的的3个个葡葡萄萄糖糖残残基基转转移移到到糖糖原原分分子子的的一一个个游游离离的的4端端上上，形形成成一一个个新新的的-1,4糖糖苷苷键键，而而淀淀粉粉-1,6-葡葡糖糖苷苷酶酶催催化化转转移移后后剩剩下下的的糖糖苷苷键键连连接接
40、的的葡葡萄萄糖糖残残基基的的水水解，释放出一分子的葡萄糖。解，释放出一分子的葡萄糖。第六十七页，本课件共有122页七、糖原合成七、糖原合成在在动动物物中中，葡葡萄萄糖糖通通过过血血液液运运输输进进入入细细胞胞后后，需需要要经经几几步步催催化化反反应应，转转化化为为UDP-葡葡萄萄糖糖，才才能能结结合合到到糖糖原原上上（糖糖原原的的延延伸伸），其其主主要要过过程程见见图图（下下图图左左）、（下图右）。（下图右）。糖原合成需要一个至少含有糖原合成需要一个至少含有4个葡萄糖基的引物。植个葡萄糖基的引物。植物和某些细菌合成淀粉或糖原时，使用的底物是物和某些细菌合成淀粉或糖原时，使用的底物是ADP-葡萄
41、糖，而不是葡萄糖，而不是UDP-葡萄糖。淀粉葡萄糖。淀粉-(1,41,6)-转葡转葡糖基酶（糖基酶（amylo-(1,41,6)-transglycosylase）（即分支酶）可以进一步催化糖原支链的形成。（即分支酶）可以进一步催化糖原支链的形成。第六十八页，本课件共有122页第六十九页，本课件共有122页第七十页，本课件共有122页八、糖异生八、糖异生由非糖前体物质合成糖的过程称为糖异生（由非糖前体物质合成糖的过程称为糖异生（gluconeogenesisgluconeogenesis）。）。第七十一页，本课件共有122页糖异生途径与酵解途径不同的糖异生途径与酵解途径不同的4 4个主个主要反
42、应步骤：要反应步骤：丙酮酸羧化生成草酰乙酸丙酮酸羧化生成草酰乙酸草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸草酰乙酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸 果糖果糖-1,6-1,6-二磷酸水解生成果糖二磷酸水解生成果糖-6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖第七十二页，本课件共有122页1、试述糖异生与糖酵解代谢途径的差异。、试述糖异生与糖酵解代谢途径的差异。2、简述糖异生的生理意义。、简述糖异生的生理意义。3、简述血糖的来源与去路。、简述血糖的来源与去路。4、简述、简述6-磷酸葡萄糖的代谢途径及其在糖代谢中的重要作用。磷酸葡萄糖的代谢途径及其在糖代谢中的重要作用。5、糖酵解的生理意义。
43、、糖酵解的生理意义。6、在剧烈运动时，肌肉中为什么会产生大量乳酸？这些、在剧烈运动时，肌肉中为什么会产生大量乳酸？这些乳酸的主要代谢去向如何？乳酸的主要代谢去向如何？第七十三页，本课件共有122页第七十四页，本课件共有122页第七十五页，本课件共有122页1、DNA二二级级结结构构的的特特征征是是什什么么？维维持持这这种种结构稳定的作用力是什么？结构稳定的作用力是什么？2、试试述述蛋蛋白白质质因因变变性性沉沉淀淀和和因因盐盐析析沉沉淀淀的的不不同？同？3、何何谓谓PCR技技术术？其其基基本本原原理理是是什什么么？有有何何用途？用途？4、解解释释糖糖酵酵解解与与糖糖异异生生作作用用并并说说明明催
44、催化化这这两两种生化反应过程的酶的差异。种生化反应过程的酶的差异。第七十六页，本课件共有122页5、推导米氏方程。、推导米氏方程。6、DNA序序列列分分析析的的“双双脱脱氧氧链链终终止止法法”的的基基本本原原理理是是什什么么？根根据据提提供供的的凝凝胶胶电电泳泳图图谱谱推推测待测测待测DNA的序列。的序列。7、按按照照系系统统命命名名法法酶酶共共分分为为几几大大类类？请请依依次次列举并写出相关反应的通式。列举并写出相关反应的通式。8、简简要要说说明明什什么么是是DNA的的半半保保留留复复制制和和半半不不连续复制。连续复制。第七十七页，本课件共有122页9、什么是氨基酸的等电点？试计算精氨酸、什
45、么是氨基酸的等电点？试计算精氨酸（Arg）的等电点。）的等电点。pK1（-COO-）：）：2.17；pK2（-NH3+）：）：9.04；pK3(胍基胍基):12.48；10、将核酸完全水解后可得到哪些组分？、将核酸完全水解后可得到哪些组分？DNA和和RNA的水解产物有何不同？的水解产物有何不同？11、蛋白质变性和核酸变性各有何特点？（、蛋白质变性和核酸变性各有何特点？（P34、62）第七十八页，本课件共有122页12、如何区分相对分子质量相同的单链、如何区分相对分子质量相同的单链DNA和单链和单链RNA？解答提示解答提示：用专一性的用专一性的DNA酶和酶和RNA酶；酶；用碱用碱水解；水解；颜色
46、反应：二苯胺使颜色反应：二苯胺使DNA变蓝，苔黑酚使变蓝，苔黑酚使RNA变绿；变绿；酸水解后进行单核苷酸分析（层析或酸水解后进行单核苷酸分析（层析或电泳），电泳），U和和T的差异的差异13、假如你从一种新的病毒中提取到它的核酸，请用、假如你从一种新的病毒中提取到它的核酸，请用最简单的方法确定：最简单的方法确定：是是DNA还是还是RNA？双链还是单链？双链还是单链？解答提示解答提示：用碱水解；用碱水解；颜色反应：颜色反应：二苯胺使二苯胺使DNA变蓝，苔黑酚使变蓝，苔黑酚使RNA变绿；变绿；增色效应增色效应第七十九页，本课件共有122页6.6.核酸的颜色反应核酸的颜色反应1.钼蓝反应（核酸中磷酸的
47、反应）Pi +(NH4)3MoO4+Vc 钼蓝（蓝色）2.苔黑酚反应（RNA中核糖的反应）RNA+浓HCl+苔黑酚 绿色物质3.二苯胺反应DNA+二苯胺+浓H2SO4 蓝紫色物质100、Fecl3少量冰醋酸第八十页，本课件共有122页第九章第九章电子传递与氧化磷酸化电子传递与氧化磷酸化在在生生物物体体内内，代代谢谢产产生生的的能能量量只只有有一一小小部部分分直直接接形形成成ATP，而而大大部部分分是是以以还还原原型型辅辅酶酶NADH和和FADH2形式贮存的；形式贮存的；在这一章，我们将讨论这些还原型辅酶被氧在这一章，我们将讨论这些还原型辅酶被氧化、生成化、生成ATP的过程，即电子传递和氧化磷的
48、过程，即电子传递和氧化磷酸化（酸化（electrontransportandoxidativephosphorylation）。）。第八十一页，本课件共有122页氧化磷酸化作用：氧化磷酸化作用：与与生生物物氧氧化化作作用用相相伴伴而而生生的的磷磷酸酸化化作作用用称称为为氧氧化化磷磷酸酸化化作作用用。是是将将生生物物氧氧化化过过程程中中释释放放出出的的自由能转移而使自由能转移而使ADPADP形成高能形成高能ATPATP的作用。的作用。底物水平磷酸化作用：底物水平磷酸化作用：从从一一个个高高能能化化合合物物（例例如如1,3-1,3-二二磷磷酸酸甘甘油油酸酸），将将磷磷酰酰基基转转移移给给ADPAD
49、P形形成成ATPATP的的过过程程称称为为底底物物水水平平磷磷酸酸化化作作用用，即即ATPATP的的形形成成直直接接与与一一个个代代谢谢中中间间物物上上的的磷磷酰酰基基转转移移相相耦耦联联。底底物物水水平平磷磷酸酸化化不不需需要要氧氧，是酵解中形成是酵解中形成ATPATP的机制。的机制。第八十二页，本课件共有122页在真核生物中，氧化磷酸化发生在线粒在真核生物中，氧化磷酸化发生在线粒体内，相关的酶嵌入线粒体内膜。线粒体中体内，相关的酶嵌入线粒体内膜。线粒体中的氧化磷酸化是由两个紧密偶联的过程构成的氧化磷酸化是由两个紧密偶联的过程构成的：的：线粒体的线粒体的NADH和和FADH2通过呼吸电子传递
50、通过呼吸电子传递链（链（respiratoryelectrontransportchain）被氧化；）被氧化；质子浓度梯度可作为自由能库。质子浓度梯度可作为自由能库。第八十三页，本课件共有122页第八十四页，本课件共有122页第八十五页，本课件共有122页第八十六页，本课件共有122页第八十七页，本课件共有122页第一节第一节 线粒体的结构与功能线粒体的结构与功能第八十八页，本课件共有122页一、线粒体的基本特征一、线粒体的基本特征真核生物中，氧化磷酸化在线粒体中进行。下图真核生物中，氧化磷酸化在线粒体中进行。下图给出了线粒体的结构。线粒体由两层不同特性的膜包裹给出了线粒体的结构。线粒体由两层