第10,11章糖酵解和三羧酸循环
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糖酵解,三羧酸循环,磷酸戊糖途径和氧化糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径和氧化
糖酵解是生物体利用复杂的酶系统完成的,它发生在细胞器——线粒体中,是多种有机物氧化燃烧的前提。
糖酵解涉及葡萄糖、淀粉等复杂糖分解,由多种糖原水解酶催化,把糖原分解为二磷酸核糖和有机酸,由于水解酶的活性很低,必须依赖于细胞内的酶系统完成。
糖酵解族产生三个高能载体——二磷酸核糖、三磷酸和腺苷,分别做为三羧酸循环和磷酸戊糖途径的原料。
三羧酸循环(TCA 周期)又称为罗斯氏循环,是一种独特的无氧呼吸,它的反应中,利用生物催化剂,将三种碳水化合物:丙酮酸(Acetoacetate),苏氨酸(Succinate)和谷氨酰胺(Glutamate)分别催化变成环状的三磷酸。
该反应能够释放出有效能,并且能够产生多种化合物和氮原料,新陈代谢的合成是由于该反应的存在,它也是一种重要的氧化还原反应。
磷酸戊糖途径(PGP)是最经常处于反应状态的糖酵解反应之一,它是从二磷酸核糖中分解磷酸分子,产生糖原的一种重要过程。
磷酸戊糖途径是一种重要的分子氧化还原反应,是由一系列复杂的反应途径构成的,反应中产生的磷酸和高能活性物质的消耗,决定了这种反应的运行速率。
氧化还原(Oxidation-Reduction)反应是指电子的转移反应,它是从一种特定的氧化剂去氧化一种特定的还原剂,而后又由其它特定的还原剂去还原氧化剂,最后形成一个闭合的电子转移链。
氧化还
原反应在生命体内有着相当重要的作用,所有生物体的一切生理和化学过程都由氧化还原反应构成,其中涉及糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径等反应。
在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。
在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。
图5-2 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。
整个糖酵解化学过程于1940年得到阐明。
为纪念在研究这一途径中有突出贡献的三位生物化学家:G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas,又把糖酵解途径称为EmbdenMeyerhofParnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。
糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的细胞中。
(一)糖酵解的化学历程糖酵解途径(图5-3)可分为下列几个阶段:图5-3糖酵解途径1.己糖的活化(1~9)是糖酵解的起始阶段。
己糖在己糖激酶作用下,消耗两个ATP逐步转化成果糖-1,6二磷酸(F-1,6-BP)。
如以淀粉作为底物,首先淀粉被降解为葡萄糖。
淀粉降解涉及到多种酶的催化作用,其中,除淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)是一种葡萄糖基转移酶外,其余都是水解酶类,如α-淀粉酶(α-amylase)、β-淀粉酶(β-amylase)、脱支酶(debranching enzyme)、麦芽糖酶(maltase)等。
2.己糖裂解(10~11)即F-1,6-BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸,后者在异构酶(isomerase)作用下可变为甘油醛-3-磷酸。
3.丙糖氧化(12~16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸,产生1个ATP和1个NADH,同时释放能量。
然后,磷酸甘油酸经脱水、脱磷酸形成丙酮酸,并产生1个ATP,这一过程分步完成,有烯醇化酶和丙酮酸激酶参与反应。
糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的,其氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子。
在高等植物中存在着多条呼吸代谢的生化途径,这是植物在长期进化过程中,对多变环境条件适应的体现。
在缺氧条件下进行酒精发酵和乳酸发酵,在有氧条件下进行三羧酸循环和戊糖磷酸途径,还有脂肪酸氧化分解的乙醛酸循环以及乙醇酸氧化途径等(图5-2)。
图5-2 植物体内主要呼吸代谢途径相互关系示意图一、糖酵解己糖在细胞质中分解成丙酮酸的过程,称为糖酵解(glycolysis)。
整个糖酵解化学过程于1940年得到阐明。
为纪念在研究这一途径中有突出贡献的三位生物化学家:G.Embden,O.Meyerhof和J.K.Parnas,又把糖酵解途径称为EmbdenMeyerhofParnas途径,简称EMP途径(EMP pathway)。
糖酵解普遍存在于动物、植物、微生物的细胞中。
(一)糖酵解的化学历程糖酵解途径(图5-3)可分为下列几个阶段:图5-3糖酵解途径1.己糖的活化(1~9)是糖酵解的起始阶段。
己糖在己糖激酶作用下,消耗两个ATP逐步转化成果糖-1,6二磷酸(F-1,6-BP)。
如以淀粉作为底物,首先淀粉被降解为葡萄糖。
淀粉降解涉及到多种酶的催化作用,其中,除淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase)是一种葡萄糖基转移酶外,其余都是水解酶类,如α-淀粉酶(α-amylase)、β-淀粉酶(β-amylase)、脱支酶(debranching enzyme)、麦芽糖酶(maltase)等。
2.己糖裂解(10~11)即F-1,6-BP在醛缩酶作用下形成甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸,后者在异构酶(isomerase)作用下可变为甘油醛-3-磷酸。
3.丙糖氧化(12~16)甘油醛-3-磷酸氧化脱氢形成磷酸甘油酸,产生1个ATP和1个NADH,同时释放能量。
然后,磷酸甘油酸经脱水、脱磷酸形成丙酮酸,并产生1个ATP,这一过程分步完成,有烯醇化酶和丙酮酸激酶参与反应。
糖酵解过程中糖的氧化分解是在没有分子氧的参与下进行的,其氧化作用所需要的氧来自水分子和被氧化的糖分子。
糖酵解,糖异生,三羧酸循环的部位
糖酵解、糖异生和三羧酸循环的部位如下:
1.糖酵解:糖酵解发生在细胞质中,是生物细胞普遍存在的代谢途径。
涉及
十个酶催化反应,均在胞液中进行。
2.糖异生:糖异生主要在肝脏中进行,是生物体将多种非糖物质转变成葡萄
糖或糖原的过程。
正常情况下,肾的糖异生能力只有肝的1/10,长期饥饿时肾糖异生能力则可大为增强。
糖异生的主要前体是乳酸、丙酮酸、氨基酸及甘油等。
3.三羧酸循环:三羧酸循环发生的部位是线粒体基质。
在线粒体基质中进行,
因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸,所以叫做三羧酸循环;有由于器中第一个生成物是柠檬酸,因此又称为柠檬酸循环;或者以发现者Hans Krebs命名为Krebs循环。
反应过程的酶,除了琥珀酸脱氢酶是定位于线粒体内膜外,其余均位于线粒体基质中。
总之,了解生物体的三大代谢途径,可以更清晰地认识细胞、组织以及器官的基本结构和功能。
糖酵解与三羧酸循环的关系咱今天就来唠唠糖酵解和三羧酸循环的关系。
你看啊,这糖酵解就像是一场短跑比赛,快速地把葡萄糖这个“选手”往前推,产生一些能量和中间产物。
它呀,动作迅速,没一会儿就跑完了自己的“赛程”。
那三羧酸循环呢,就好比是一场马拉松啦!它接过糖酵解传来的“接力棒”,也就是那些中间产物,然后慢悠悠但持续不断地进行着复杂而又重要的反应,源源不断地产生更多的能量。
你说这糖酵解和三羧酸循环像不像一对好搭档呀?糖酵解冲锋在前,三羧酸循环稳扎稳打在后。
没有糖酵解开头的努力,三羧酸循环就没东西可“玩”啦;而要是没有三羧酸循环的持续发力,那整个能量产生的过程可就不完整咯。
咱再想想,要是糖酵解突然“闹脾气”不工作了,那三羧酸循环不就干瞪眼啦?就好像汽车没了油,还怎么跑呀?反过来,如果三羧酸循环“偷懒”了,那前面糖酵解的努力不也白费了好多嘛。
而且啊,它们之间的联系可紧密着呢!糖酵解产生的丙酮酸,那可是三羧酸循环的重要“原料”呀。
这就好比是盖房子,糖酵解提供了砖头,三羧酸循环用这些砖头盖出了坚固的大厦。
还有哦,它们的调节也是相互关联的。
就像一个团队里,一个人状态好了,会带动其他人也更有干劲儿。
糖酵解受到一些因素的调节,三羧酸循环也会跟着受到影响呢。
你说神奇不神奇?这俩过程在我们身体里默默地工作着,为我们提供着生命活动所需要的能量。
我们能跑能跳能思考,可都离不开它们呀!
总之呢,糖酵解和三羧酸循环就是这样相互依存、相互影响的关系。
它们共同为我们的身体“保驾护航”,让我们能够健康快乐地生活着。
我们可得好好感谢它们呀!。
糖酵解,三羧酸循环,磷酸己糖途径和氧化
糖是生命的重要能量来源,糖代谢是维持生命活动的必要途径之一。
在糖代谢中,糖酵解,三羧酸循环,磷酸己糖途径和氧化是四个
最为重要的过程。
糖酵解是先把葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸,后又将其还原成
丙酮醇,同时生成两个ATP。
这个过程充分利用糖分子的化学能,通过各种酶的作用,完成了多个底物分子转化的复杂反应。
接着,丙酮酸进入三羧酸循环,经丙酮酸脱羧酶转化成丙酮酰辅
酶A。
该转化释放出NADH、FADH2和CO2等代谢产物,并更多向胆固醇、类固醇、ATP等生化合物提供底物。
三羧酸循环是维持身体正常代谢所必不可少的重要途径之一。
磷酸己糖途径是合成和代谢葡萄糖、糖原和糖醇等的主要途径。
在这个过程中,磷酸化、去磷酸化、异构化和缩酮化反应不断展开,
提供了所需的物质基础。
磷酸己糖途径还参与血糖调节及肌肉运动中
的ATP供能,使人们体力充沛,精神饱满。
最后,氧化是糖代谢最为重要的过程。
通过氧化磷酸化作用,NADH和FADH2被还原成NAD+和FAD,同时使ADP合成ATP,能量的交
换和储存不断进行。
这个过程中所释放的致命氧化物质都被人体的抗
氧化系统分解掉,进一步维护了身体健康和长期稳定的生命活动。
总之,糖酵解、三羧酸循环、磷酸己糖途径和氧化这四个过程,构成了糖代谢的主要内容。
它们的互动、协调,弥补了各自不足,形成了一道完整的生化工序。
这对了解和改变人体内代谢的方式有着参考和指导意义。