生物化学 葡萄糖、脂肪和氨基酸之间相互转变的途径和枢纽 PDF

生物化学 葡萄糖、脂肪和氨基酸之间相互转变的途径和枢纽 PDF 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 沈韬 糖、脂和蛋白质都是能源分子可在体内氧化功能。三大营养物在体内分解氧化的代谢途径虽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糖、脂、蛋白质最后分解的共同代谢途径释放出的能力均需转化为ATP的化学能。 从能量供应的角度看机体对这三大营养素的利用可以相互代替并相互制约。 ??体肝糖原总70-100克 肌糖原80-300克。肌糖原主要 ?? 供肌肉收缩时能量之需 肝糖原则是血糖的重要来源 ?? 1. 糖原的合成代谢 ?? 糖原是由多个葡萄糖分子聚合成的高分子多糖。 糖 ?? 原合成包括下列四步反应 ?? 葡萄糖 ?? ?反应1 葡萄糖磷酸化 ?葡萄糖激酶 ATP供磷酸 ?? 6-磷酸葡萄糖 ?? ?反应2 ?变位酶 ?? 1-磷酸葡萄糖 ?? ?反应3 ?酸化酶 UTP ?? UDP-葡萄糖UDPG焦磷酸PPi ???反应4 糖原的生成 ?糖原合成酶 ATP ?? 糖原 ?? 2. ?? ??糖原分解指:肝糖原?葡萄糖 肌糖原?乳酸: ?? 糖原 ?? ?磷酸化酶-关键酶 ?? 1-磷酸葡萄糖 ?? ?变位酶 ?? 6-磷酸葡萄糖 ?? ?葡萄糖-6-磷酸酶 ?? 葡萄糖 ?? ?? 葡萄糖经糖酵解途径分解为两分子的丙酮酸前五部为糖酵解的耗能阶段消耗2分子ATP产生2分子3—磷酸甘油醛 限速酶果糖激酶 6--磷酸果糖激酶—1 后五步反应为产能阶段磷酸丙糖转变为丙酮酸产生4分子ATP 限速酶丙酮酸激酶 产能方式底物水平磷酸化 反应部位胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应 3.糖异生 由非糖物质 如乳酸 丙酮酸 甘油等 转变成葡萄糖 或糖原的过程称为糖异生。主要在肝脏进行长期 饥饿时肾脏糖异生能力? 糖异生的过程 基本是逆着糖酵解过程进行但必须 服由已糖激酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸激所催化的三 步不可逆反应 糖异生的生理意义 ?维持血糖水平 空腹/饥饿/应激时 脂肪..?甘油?肝脏异生成葡萄糖 ? 组织蛋白.. ?丙氨酸、谷氨酰胺 对依赖葡萄糖 供能的大脑等正常活动意义重要 ?肝糖原储备的恢复 饥饿后进食摄入的小部分葡萄糖先在小肠 肝 肌中 脂肪的合成代谢 : 肝 肾 小肠 脂肪组织均可合成脂肪但肝脏是主要 合成器官。合成脂肪的原料是磷酸甘油和脂肪酸。 a-磷酸甘油的合成 ? 糖酵解中间产物磷酸二羟丙酮 在a-磷酸甘油脱 H酶催化下还原成a-磷酸甘油 ?在肝脏由甘油在甘油激酶催化下磷酸化生成。 脂肪酸的生物合成 ?? 1 合成的部位与原料肝/ 肾/ 脑/ 肺 /乳腺和脂肪等组 ?? 织主要利用GLU.代谢提供的乙酰CoA NADPH等来 ?? 合成脂肪酸。 来自磷酸戊糖途径 ?? 2 合成过程: 在胞液内分二阶段进行 – ?? 乙酰CoA ?? 羧化酶ATP ?? 丙二酰CoA ?? 脂酸合成酶系 NADPH 经缩合- 加H-脱水-加H ?? 软脂酸16碳 ?? 3 脂肪的生成合成 : 在肝脏内进行 ??主要辅酶NADPH来源于磷酸戊糖途径 ??胞液中异柠檬酸脱氢酶及苹果酸酶催化的反应 ??主要辅基生物素 ??限速酶乙酰CoA羧化酶 ??一个16C的脂酸合成需要经过7次循环 ??消耗7个ATP ??14个NADHH 脂解激素-受体 G蛋白 AC ATP cAMP PKA HSLa无活性 HSLb有活性 甘油一酯 FFA 甘油二酯脂肪酶 TG 甘油二酯 DG FFA 甘油 FFA 甘油一酯脂肪酶 脂肪动员 限速酶甘油三酯酶限速酶甘油三酯酶HLSHLS受多种激受多种激素调控素调控 ? 酮体的生成和利用 脂肪酸在肝脏氧化不完全 产生下列中间产物: 乙酰 乙酸、B-羟丁酸、丙酮 三者通称酮体。 ?酮体生成 生成酮体是肝脏特有的功能脂酸B-氧化产生的 乙酰CoA是合成酮体的原料。 ?酮体利用 心 肾 脑的线粒体具有活性很强的酮体氧化酶--催 化酮体?相应产物被机体利用。丙酮主要由肾 肺 排出。 B-羟丁酸 ? 乙酰乙酸 ?乙酰乙酰CoA ? 乙酰CoA 脱H酶 转硫酶/硫激酶 2分子 ?三羧酸循 环彻底氧化 ?酮体生理意义 酮体分子小 极性强 可透过血脑屏障 易于氧化 成为 肝脏为肝外组织特别是大脑提供的能源形式 酮体的利用生成和 ?? 胆固醇是构成生物膜的重要成分是合成胆汁酸/ 类固 ?? 醇激素/Vit.D 等生理活性物质的前体。主要由体内自 ?? 身合成 仅从食物中摄取少量。 ?? 1. 胆固醇的合成 ?? 1 合成的部位 体内的胆固醇: 70-80由肝脏合成 ?? 10由小肠合成 ?? 2 合成的原料 以乙酰CoA 和NADPH 为原料合成 ?? 乙酰CoA 经柠檬酸-丙酮酸循环转运到胞浆ATP ?? 3 合成过程 大致分三个阶段 ?? 胆固醇的代谢 ??1.甲羟戊酸的合成: 乙酰CoA 2个分子 ?? ?缩合 ?? 乙酰乙酰CoA ?? ?乙酰CoA ?? 羟甲戊二酸单酰CoA HMGCoA ?? ?还原酶NADPH供H ?? 甲羟戊酸 MVA ??2. 鲨烯的合成: ?酶催化ATP 脱羧-磷酸化-缩合-还原 ?? 鲨烯16碳 ?? 3.胆固醇的合成: ?环化-氧化-脱羧-还原 ?? 胆固醇27碳 ?? 每合成1分子胆固醇需: 18分子乙酰CoA 36分子ATP ??16分子NADPH ?? 氨基酸代谢 氨基酸的分解代谢主要有两种途径1脱氨基作用2脱羧基作用其中前者又包括氧化脱氨基作用和联合脱氨基作用。 谷氨酸和谷氨酰氨在氨基酸代谢中起着关键的作用。 氨基酸代谢途径中反复使用辅酶磷酸吡哆醛PLP、四氢叶酸和S-腺苷甲硫氨酸 几个重要的反应1磷酸吡哆醛促进的转氨反应2一碳单位的转移3通过谷氨酰氨的转氨反应 所有氨基酸来源于糖酵解、三羧酸循环或戊糖磷酸途径的中间体 生物合成20种基本氨基酸的能力各不相同。大多数细菌和植物能合成所有20种基本氨基酸而哺乳动物只能合成大约一半 . 转氨基作用一种氨基酸的氨基可以转移到α-酮酸上生成相应的一分子α-酮酸和另一分子α-氨基酸反应是由转氨酶催化的 转氨作用沟通了糖类和蛋白质的代谢 大多数氨基酸是通过转氨作用转化为谷氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶氧化分解 CCH2COO-CH2NH3HCOO-CRCOO-OCCH2COO-CH2OCOO-CRCOO-NH3H谷氨酸-酮酸-酮戊二酸-氨基酸 生物体内L-氨基酸氧化酶活力不高而L-谷氨酸脱氢酶的活力很强转氨酶又普遍存在导致大多数氨基酸经由L-谷氨酸脱氨基即先转氨后脱氨的联合脱氨基方式 骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织主要的脱氨方式是以嘌呤核苷酸循环脱氨基作用为主 — 123 1. 2. 3. 4. -3- 5. -4- 6. 食物蛋白质 组织蛋白质 包括酶、蛋白激素等 血液氨基酸 组织氨基酸 体内氨基酸代谢库 消化吸收 合成 分解 非蛋白质的含氮化合物嘌呤、密啶、胆碱、肌酸、肾上腺素、甲状腺素等 α-酮酸 三羧酸循环 CO2 H2O ATP 糖类 酮体 胺 CO2 醛 酸 CO2 H2O 过剩氨基酸 排泄 转化 脱羧基作用 脱氨基作用 NH3 尿素 谷胺酰胺 其他含氮物质 糖 乙酰CoANADPH 脂肪酸 磷酸二羟丙酮 α-磷酸甘油 脂肪 有氧氧化 酵解 从头合成 脂肪 甘油 磷酸二羟丙酮 糖代谢 脂肪酸 乙酰CoA 琥珀酸 糖 乙醛酸循环 -氧化 糖异生 TCA ? 糖和脂的代谢联系糖和脂的代谢联系 糖代谢与蛋白质代谢的相互联系 糖 ?? α-酮酸 氨基酸 蛋白质 NH3 蛋白质 氨基酸 α-酮酸 糖 生糖氨基酸 脂与蛋白质的代谢联系脂肪 甘油 磷酸二羟丙酮 脂肪酸 乙酰CoA 氨基酸碳架 氨基酸 蛋白质 蛋白质 氨基酸 酮酸或乙酰CoA 脂肪酸 脂肪 生酮氨基酸 糖类脂类氨基酸之间的代谢联系PEP 丙酮酸 生酮氨基酸 -酮戊二酸 甘氨酸天冬氨酸谷氨酰氨 丙氨酸 甘氨酸丝氨酰苏氨酸 半胱氨酸 氨基酸 6-磷酸葡萄糖 磷酸二羟丙酮 乙酰CoA 甘油 脂肪酸 胆固醇 亮氨酸赖氨酸酪酰氨色氨酸 笨丙氨酸 异亮氨酸 亮氨酸色氨酸 乙酰乙酰CoA 脂肪 天冬氨酸天冬酰氨 天冬氨酸苯丙酰氨 酪氨酸 异亮氨酸甲硫酰氨 苏氨酸缬氨酸 琥珀酰CoA 苹果酸 草酰乙酸 柠檬酸 异柠檬酸 乙醛酸 蛋白质 淀粉、糖原 生糖氨基酸 谷氨酰氨 组氨酸脯氨酸精氨酸 谷氨酸 延 胡索酸 琥珀酸 丙二单酰CoA 1-磷酸葡萄糖