生物化学常考知识点(4)

2019-09-02 17:54

酰辅酶A经柠檬酸循环可产生 10mol ATP。1mol葡萄糖产生 2mol 乙酰辅酶A,所以必须经 2 次柠檬酸循环才能完全氧化为水和 CO2,即产生 20mol ATP。 (4)葡萄糖彻底氧化生成 ATP 的数目

每摩尔葡萄糖彻底氧化生成水和二氧化碳,净生成30mol 或 32mol ATP。 柠檬酸循环的调控

ATP的需求决定了柠檬酸循环的速率,丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶是整个循环的重要控制点(后三者也是柠檬酸循环的关键酶)。由于生成 乙酰辅酶A 为不可逆步骤,故整个柠檬酸循环是不可逆过程。

当细胞内ATP浓度高时,抑制丙酮酸脱氢酶的活性,降低乙酰辅酶A的生成速度,达到控制目的。同时,循环中柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶的活性亦相应降低。 糖异生:葡萄糖异生是由非糖前体物质合成葡萄糖的过程。体内的非糖前体物质主要是乳酸、丙酸、生糖氨基酸和甘油。

葡萄糖异生主要在肝脏(反刍动物85%)进行,肾脏(反刍动物15%)中亦能进行。 饥饿时单纯依靠肝糖原贮备是不能满足机体需要的时,机体就会通过糖异生作用把非糖物质转变为葡萄糖,补充糖的不足。

糖异生与糖的无氧分解区别 (课本177) 葡萄糖异生的生理意义

1.维持血糖浓度的相对恒定

人血糖的正常浓度为 3.89mmol/L,即使禁食数周,血糖浓度仍可保持在 3.40mmol/L 左右,这对保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义。 2. 回收乳酸分子中的能量

在激烈运动时,肌肉糖酵解生成大量乳酸,乳酸经血液运到肝,再合成肝糖原和葡萄糖,有利于回收乳酸分子中的能量。 3.为氨基酸代谢的主要途径 4.维持有机体酸碱平衡

乳酸循环:肝脏为收缩的肌肉提供葡萄糖,肌肉则从葡萄糖酵解中获得ATP和乳酸,肝脏再利用乳酸异生成葡萄糖。这种乳酸、葡萄糖在肝脏和肌肉组织的互变循环称为乳酸循环或称Cori循环。 多糖的酶促讲解

葡聚糖中葡糖糖的连接形式有两种:一种是α(1-4)糖苷键相连接。另一种是在多糖分子的分支处,以α(1-6)糖苷键的形式连接。 糖原的分解

糖原分解是指由糖原分解为葡萄糖的过程。糖原分解需要三种酶发挥作用:糖原磷酸化酶 ,糖基转移酶,糖原脱枝酶( α-1,6-糖苷酶)。糖原分解只在肝中进行。 1.糖原的分解过程

(1)先在磷酸化酶(关键酶)的催化下,α–1,4-糖苷键发生磷酸解,从糖原分子的非还原性末端逐个地移去葡萄糖残基,生成 1–磷酸葡萄糖。

(2)到距分支点还剩 4 个葡萄糖残基时,磷酸化酶失去作用。此时,α–1,4–葡萄糖转移酶(糖基转移酶)将 3 个为一组葡萄糖残基 从外面的分支转移至靠近糖原核心的分支上。 (3)余下的 1 个以α–1,6–糖苷键连接的葡萄糖,在α–1,6–葡萄糖苷酶(与糖基转移酶共为多功能酶,合称脱支酶)的催化下,水解生成游离的葡萄糖。

最后糖原主要分解为:1–磷酸葡萄糖和少量游离的葡萄糖(12∶1)。

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糖原的合成

葡萄糖以及少量果糖和半乳糖,在肝,肌肉等组织可以合成糖原。有单糖合成糖原的过程称作糖原合成。在糖原生物合成中,糖基的供体是尿苷二磷酸葡萄糖。主要参与的三个酶尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶,糖原合成酶,糖原分支酶1mol葡萄糖磷酸化时消耗 1 molATP,UDP-G 的生成中再消耗 1 molUTP。因此,糖原合成时,糖原分子每增加 1 mol葡萄糖基需消耗 2 molATP。糖原合酶(关键酶) 步骤

1.尿苷二磷酸葡萄糖的生成 葡萄糖被 ATP 磷酸化为6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖转变为1-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖生成UDP-葡萄糖。 2.UDP-G 中的葡萄糖连接到糖原引物上 3.糖原分支酶催化糖原不断形成新的分支 己糖激酶

1. 葡萄糖 → 6–磷酸葡萄糖

磷酸果糖激酶

2. 6–磷酸果糖 → 1, 6–二磷酸果糖

丙酮酸激酶

3. 磷酸烯醇式丙酮酸 → 丙酮酸

磷酸戊糖途径

糖的另一条氧化途径是从6-磷酸葡萄糖开始,不经过糖酵解和柠檬酸循环,直接将其分解为磷酸核糖(5碳糖),称为磷酸戊糖途径。反应完全在细胞质中进行。 磷酸戊糖途径的反应过程

(一)氧化阶段 葡萄糖-6-磷酸生成5-磷酸核酮糖 (1)葡萄糖-6-磷酸 生成 6-磷酸葡萄糖酸 的反应 (2)6-磷酸葡萄糖酸 生成 5-磷酸核酮糖 (二)非氧化阶段

(1)5-磷酸核酮糖 转变为 5-磷酸核糖。这个反应是核糖的醛糖和酮糖的互变反应。 (2)5-磷酸核酮糖 转变为 5-磷酸木酮糖

(3)5-磷酸木酮糖 和 5-磷酸核糖生成7-磷酸景天庚酮糖和3-磷酸甘油醛 (4)7-磷酸景天庚酮糖和3-磷酸甘油醛生成4-磷酸赤藓糖和6-磷酸果糖

(5)4-磷酸赤藓糖 和 5-磷酸木酮糖生成。3-磷酸甘油醛 和 6-磷酸果糖

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磷酸戊糖途径的反应特点

6(6–磷酸葡萄糖) + 7H2O + 12 NADP+

→ 6CO2 + 5(6–磷酸葡萄糖)+

12NADPH+12 H+ +Pi

磷酸戊糖途径的产物、生理意义

(1)磷酸戊糖途径主要生成NADPH+H+;

体内多种物质生物合成均需 NADPH 作供氢体,如脂肪酸、胆固醇等的生物合成。 (2)磷酸戊糖途径重要的中间产物:5–磷酸核糖是核酸合成的原料。 (3)磷酸戊糖途径与糖的的有氧,无氧分解相互联系 血糖:血液中所含葡萄糖称为血糖

脂类物质代谢

脂类的生理功能

1.脂肪是动物机体用以贮存能量的主要形式;

1g 脂肪=38kJ能量=1.2ml 体积;1g 糖=17kJ能量= 4.8ml 体积

2.脂肪可以为机体提供物理保护:保温和固定内脏、缓冲外部冲击作用 3.磷脂、糖脂和胆固醇是构成组织细胞膜系统的主要成分;

4.类脂还能转变为多种生理活性分子; 如一些激素、VD3、胆汁酸等 必需脂肪酸:由于动物机体缺乏脱饱和酶,不能合成对其生理活动十分重要的多不饱和脂肪酸,而必须从食物中获得(植物和微生物可以合成)。这类不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸。 脂肪的动员:当机体需要时,贮存在脂肪细胞中的脂肪,被脂肪酶逐步水解为游离脂肪酸和甘油并释放入血液被其他组织氧化利用,这一过程称为脂肪的动员 。 细胞中催化脂肪水解的酶有三种:

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三酰甘油脂肪酶 二酰甘油脂肪酶 单酰甘油脂肪酶 甘油的分解

因脂肪细胞缺乏甘油激酶,水解作用产生的甘油不能被脂肪细胞利用,必须通过血液运至肝进行代。在肝中甘油在甘油激酶的催化下,转变为3- 磷酸甘油。进一步在磷酸甘油脱氢酶的作用下生成磷酸二羟丙酮。磷酸二羟丙酮可转变成3- 磷酸甘油醛,并进入糖的无氧分解或糖异生途径。因此,在肝细胞中甘油有两种去去处,一种是进入糖的无氧分解途径转变为丙酮酸,然后再进入柠檬酸的循环彻底氧化供能另一种是糖的无氧分解的逆反应异生为葡萄糖。

脂肪酸的分解代谢

在动物体内,脂肪讲解降解产生的有力脂肪酸将穿过脂肪细胞膜和毛细血管内皮细胞进入血液,冰与血浆中的清蛋白结合。 脂肪酸的活化和转运

(1)组织间的转运:脂解产物脂肪酸需运送到需要能量的组织或细胞中进行氧化分解。 游离脂肪酸穿过脂肪细胞膜和毛细血管内皮细胞与血浆中清蛋白结合,通过血液循环,到达体内其他组织,以扩散的方式将脂肪酸由血浆移入组织,进入细胞氧化。 (2)进入线粒体的转运 脂肪酸的活化 位于胞浆中

脂酰 CoA 从胞液转移至线粒体基质内,活化的脂酰CoA进一步在位于新线粒体外膜内侧的肉碱酰基转移酶I的作用下,有肉碱结合生成酯酰肉碱。肉碱是一种有赖氨酸衍生物的兼性化合物,广泛分布于动植物体内。生成的集酯酰肉碱在肉碱酰基肉碱移位酶的作用下穿过线粒体内膜进入线粒体。然后线粒体内的酯酰肉碱在肉碱酰基转移酶II的作用下,再次形成脂酰CoA,所释放的肉碱进入线粒体基质中,在转运至膜内空间,进行下一部转运。 饱和脂肪酸的β-氧化

β-氧化学说 位于线粒体基质

脂肪酸在体内的氧化分解是从羧基端 β- 碳原子开始的,碳链逐次断裂每次产生一个二碳单位,即乙酰 CoA。这就是―β-氧化学说‖。 β- 氧化的过程:

①脱氢 ②加水 ③脱氢 ④硫解 脂肪酸β- 氧化过程中产生的能量

例:1分子棕榈酸为例来计算经过β-氧化完全分解可产生多少分子ATP? 由于每进行一次β-氧化可生成 乙酰CoA、FADH2 和 NADH 各1 分子。棕榈酸是16发碳的饱和脂肪酸,共需经过 7 次β-氧化过程。 其总反应如下:

棕榈酰~SCoA + 7 HSCoA + 7 FAD+7 NAD+ + 7 H2O → 8 乙酰CoA + 7 FADH2 + 7 NADH

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1分子棕榈酸经过β-氧化可产生ATP分子数:106 产物 脂酰CoA 形成ATP数目 1×(-2)= -2 说明 在脂肪酸活化时要消耗两个高能键 7次β-氧化过程,可产生8分子乙酰CoA 7分子NADH 7分子FADH2 8分子乙酰CoA 7×2.5=17.5 7×1.5=10.5 8×10=80 合计 17.5+10.5+80 -2=106

奇数碳脂肪酸的代谢

反刍动物体内,25%的能量来自奇数碳脂肪酸的氧化分解。奇数碳脂肪酸经β氧化后出省城乙酰CoA外,最终还要产生1分子丙酰CoA,丙酰CoA可以通过羧化等步骤生成琥珀酸CoA。琥珀酸CoA可进入柠檬酸循环,也可以通过托所等反应生成乙酰CoA。丙酰CoA还是缬氨酸和异亮氨酸的降解产物。

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