代謝及代謝途徑.ppt

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1、代謝代謝是生命最基本的特征之一，它是指生物體內(nèi)發(fā)生的所有化學反應的總稱，包括物質(zhì)代謝和能量代謝兩個方面的內(nèi)容。細胞內(nèi)的代謝途徑和代謝網(wǎng)絡分解代謝和合成代謝代謝的三種途徑酶的三種組織方式代謝的基本特征反應條件溫和高度調(diào)控每一個代謝途徑都是不可逆的一個代謝途徑至少存在1個限速步驟各種生物在基本的代謝途徑上是高度保守的代謝途徑在細胞內(nèi)特別在真核細胞是高度分室化的不同的生物使用不同的途徑獲取能量和碳源代謝途徑的分室化代謝途徑發(fā)生區(qū)域三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化，脂肪酸氧化，氨基酸分解線粒體糖酵解、脂肪酸合成、磷酸戊糖途徑、細胞液DNA復制、轉錄、轉錄后加工

2、細胞核、線粒體、葉綠體膜蛋白和分泌蛋白的合成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脂和膽固醇的合成光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)翻譯后加工（糖基化）高爾基體尿素循環(huán)肝細胞線粒體和細胞液自養(yǎng)生物和異養(yǎng)生物分類C源能源電子供體實例光能自養(yǎng)生物CO2光HO2,H2S,S或其它無機物綠色植物、藻類、藍細菌、光合細菌化能自養(yǎng)生物CO2氧化還原反應無機化合物如H2,H2S,NH4+Fe2+固氮菌、氫細菌、硫細菌和鐵細菌光能異養(yǎng)生物有機化合物光有機物（葡萄糖）非硫紫細菌化能異養(yǎng)生物有機化合物氧化還原反應有機物（葡萄糖）動物、大多數(shù)微生物細胞需要持續(xù)不斷的能量供應NADH,NADPH和ATPATP–通用的

3、能量貨幣NADPH–生物還原劑代謝中的能量考慮糖酵解發(fā)生在所有的活細胞位于細胞液共有十步反應組成——在所有的細胞都相同，但速率不同。兩個階段：第一個階段——投資階段或引發(fā)階段:葡萄糖→F-1,6-2P→2G-3-P第二個階段——獲利階段：產(chǎn)生2丙酮酸+2ATP丙酮酸的三種命運糖酵解的兩階段反應糖酵解A.能量投資階段:葡萄糖(6C)甘油醛-3磷酸(2-3C)(G3P或GAP)2ATP-消化0ATP-產(chǎn)生0NADH-產(chǎn)生2ATP2ADP+PC-C-C-C-C-CC-C-CC-C-C糖酵解B.能量收獲階段：甘油醛-3-磷酸(2-3C)(G3P或GA

4、P)丙酮酸(2-3C)(PYR)0ATP-消耗4ATP-產(chǎn)生2NADH-產(chǎn)生4ATP4ADP+PC-C-CC-C-CC-C-CC-C-CGAPGAP(PYR)(PYR)糖酵解的全部反應糖酵解第一階段的反應第一步反應——葡萄糖的磷酸化己糖激酶或葡萄糖激酶引發(fā)反應——ATP被消耗，以便后面得到更多的ATP葡萄糖的磷酸化至少有兩個意義：首先葡萄糖因此帶上負電荷，極性猛增，很難再從細胞中“逃逸”出去；其次葡萄糖由此變得不穩(wěn)定，有利于它在細胞內(nèi)的進一步代謝。葡萄糖在細胞內(nèi)磷酸化以后不能再離開細胞反應2:磷酸葡糖異構酶葡糖-6-磷酸轉變成果糖-6-磷酸這

5、是一步異構化反應。通過此反應，酮基從1號位變到2號，這既為下一步磷酸化反應創(chuàng)造了條件，也有利于后面由醛縮酶催化的C-3和C-4之間的斷裂反應。反應3:磷酸果糖激酶是糖酵解的限速步驟!糖酵解第二次引發(fā)反應有大的自由能降低，受到高度的調(diào)控反應4:醛縮酶C6被切成2C3反應5:磷酸丙糖異構酶磷酸二羥丙酮轉變成甘油醛-3-磷酸糖酵解-第二個階段的反應產(chǎn)生4ATP導致糖酵解凈產(chǎn)生2ATP涉及兩個高能磷酸化合物.1,3BPGPEP反應6:甘油醛-3-磷酸脫氫酶甘油醛-3-磷酸被氧化成甘油酸-1,3-二磷酸這是整個糖酵解途徑唯一的一步氧化還原反應產(chǎn)生1,3

6、-BPG和NADH為巰基酶，使用共價催化，碘代乙酸和有機汞能夠抑制此酶活性。砷酸在化學結構和化學性質(zhì)與Pi極為相似，因此可以代替無機磷酸參加反應，形成甘油酸-1-砷酸-3-磷酸，但這樣的產(chǎn)物很不穩(wěn)定，很快就自發(fā)地水解成為甘油酸-3-磷酸并產(chǎn)生熱，無法進入下一步底物水平磷酸化反應。由于甘油酸-1-砷酸-3-磷酸的自發(fā)水解，將導致ATP合成受阻，影響細胞的正常代謝，這就是砷酸有毒性的原因。反應7:磷酸甘油酸激酶從高能磷酸化合物合成ATP這是一步底物水平的磷酸化反應紅細胞內(nèi)存在生成2,3-BPG的支路反應8:磷酸甘油酸變位酶磷酸基團從C-3轉移到C

7、-2反應9:烯醇化酶甘油酸-2-磷酸轉變成PEP烯醇化酶的作用在于促進甘油酸-2-磷酸上某些原子的重排從而形成具有較高的磷酸轉移勢能的高能分子。氟合物能夠與Mg2＋和磷酸基團形成絡化物，而干擾甘油酸-2-磷酸與烯醇化的結合從而抑制該酶的活性。反應10:丙酮酸激酶PEP轉化成丙酮酸，同時產(chǎn)生ATP產(chǎn)生兩個ATP，可被視為糖酵解途徑最后的能量回報。ΔG為大的負值——受到調(diào)控!NADH和丙酮酸的去向有氧還是無氧？？在有氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運（1）NADH的命運NADH在呼吸鏈被徹底氧化成H2O并產(chǎn)生更多的ATP。（2）丙酮酸的命運丙酮酸經(jīng)過

8、線粒體內(nèi)膜上丙酮酸運輸體與質(zhì)子一起進入線粒體基質(zhì)，被基質(zhì)內(nèi)的丙酮酸脫氫酶系氧化成乙酰-CoA在缺氧狀態(tài)或無氧狀態(tài)下NADH和丙酮酸的命運（1）乳酸發(fā)酵（2）酒精發(fā)酵