葡萄糖、脂肪和氨基酸之间相葡萄糖、脂肪和氨基酸之间相互转变的途径和枢纽互转变的途径和枢纽临床 二班 周 攀三大营养物相互转变的枢纽三大营养物相互转变的枢纽（一）（一）葡萄糖与脂肪代谢的联系葡萄糖与脂肪代谢的联系（二）（二）葡萄糖与氨基酸代谢的联系葡萄糖与氨基酸代谢的联系（三）（三）脂肪与氨基酸代谢的联系脂肪与氨基酸代谢的联系三大营养物质代谢 从能量供应的角度看，糖、脂肪、蛋白质作为能源物质在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变。 糖、脂肪、蛋白质在体内分解氧化的代谢途径随各不相同，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三大营养物最后分解的共同代谢途径，释放出的能量均需转化为ATP的化学能。葡萄糖葡萄糖 有氧有氧 H2O及及CO2 糖原糖原 糖原合成糖原合成 磷酸核糖磷酸核糖 + NADPH+H+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 肝糖原分解肝糖原分解 无氧无氧 乳酸乳酸 糖异生糖异生乳酸、甘油、乳酸、甘油、生糖氨基酸生糖氨基酸糖酵解途径糖酵解途径丙酮酸丙酮酸 糖异生途径糖异生途径糖代谢的概况糖代谢的概况E1:己糖激酶己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+ 乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径NADH+H+ GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1, 3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+ 胞浆胞浆TAC循环循环 糖有氧氧化的反应过程包括四个阶段第一阶段：糖酵解途径第一阶段：糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸脱氢酶复合体（限速酶）第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+ FADH2H2O 氧化磷酸化氧化磷酸化ATP ADP胞液胞液线粒体线粒体n丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶 TPPE2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸、硫辛酸、HS-CoAE3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶 FAD、NAD+酶酶辅酶辅酶n糖原的合成糖原的合成与分解（胞浆）总图与分解（胞浆）总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 糖原合酶糖原合酶 UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP Gn Pi 磷酸化酶磷酸化酶 Gn 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 G-1-P 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 G-6-P G 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） BACK（一）（一）TCA循环由循环由8步代谢反应组成步代谢反应组成1.乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸 2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 3.异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸 4.-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 5.琥珀酰CoA经底物水平磷酸化生成琥珀酸6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7.延胡索酸加水生成苹果酸 8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸 （二）三羧酸循环的要点：（二）三羧酸循环的要点： 经过一次三羧酸循环：l消耗一分子乙酰CoA；l二次脱羧，四次脱氢，一次底物水平磷酸化；l生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2， 1分子GTP（相当于ATP）；l限速酶：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶（关键酶） -酮戊二酸脱氢酶复合体（三）（三）TCA循环在循环在3大营养物质代谢中具有重要生理意大营养物质代谢中具有重要生理意义义1.TCA循环是3大营养素的最终代谢通路，其作用在于通过4次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量(H+ e) 。 2.TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽，为生物合成提供小分子前体。三羧酸循环三羧酸循环TAC的反应部位：线粒体。TAC在有氧条件下运转。整个循环反应为不可逆反应。TAC是体内产生CO2的主要途径BACK甘甘油油三三酯酯游离脂酸游离脂酸甘油甘油乙酰乙酰CoA脂肪动员脂肪动员-氧化氧化酮体酮体TCA循环循环氧化分解氧化分解糖酵解途径糖酵解途径裂裂解解乙酰乙酰CoATCA循循环环氧化分解氧化分解脂肪代谢概况脂肪代谢概况12n脂肪动员过程：脂肪动员过程：HSLb(无活性无活性)HSLa(有活性有活性)TG 甘油二酯甘油二酯 （DG） FFA 甘油甘油FFA甘油一酯脂肪酶甘油一酯脂肪酶u HSL-激素敏感性甘油三酯脂肪酶激素敏感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素脂解激素+ 受体受体G蛋白蛋白ACATPcAMPPKA+FFA 甘油二酯脂肪酶甘油二酯脂肪酶 甘油一酯甘油一酯13脂肪动员生成的甘油，主要经血循环转运至肝进行代谢。1甘油磷酸化为3-磷酸甘油（-磷酸甘油） 甘油经糖代谢途径代谢甘油经糖代谢途径代谢甘油激酶甘油激酶甘油甘油 + ATP3-磷酸甘油磷酸甘油 + ADP肝、肾、肠肝、肾、肠23-磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油磷酸甘油NAD+磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮NADH + H+23-磷酸甘油氧化为磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油脱氢酶磷酸甘油脱氢酶3-磷酸甘油磷酸甘油NAD+磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮NADH + H+ 脂酸经脂酸经-氧化分解供能氧化分解供能1. 脂酸的活化形式为脂酰CoA（胞液）脂酰脂酰CoA合成酶合成酶 存在于内质网及线粒体外膜上。存在于内质网及线粒体外膜上。脂酰脂酰CoA合成酶合成酶ATP AMP PPi + + CoA-SH CoA-SH 其中，肉碱脂肪酰转移酶是脂肪酸-氧化的关键酶。2. 脂酰CoA经肉碱转运进入线粒体，是脂酸-氧化的主要限速步骤 氧化方式：-氧化循环每一轮-氧化由四个连续的酶促反应组成： 脱氢、水化、再脱氢、硫解3. 脂酰基-氧化的最终产物主要是乙酰CoA脂酸-氧化的前三步反应和TAC的后三步反应类似： 羧酸(脱氢)烯酸(加水)羟基酸(再脱氢)酮酸活化：活化：消耗消耗2个高能磷酸键个高能磷酸键 -氧化：氧化： 每轮循环 四个重复步骤：脱氢、水化、再脱氢、硫解产物：1分子乙酰CoA1分子少两个碳原子的脂酰CoA1分子NADH+H+1分子FADH2 脂酸氧化是体内能量的重要来源脂酸氧化是体内能量的重要来源 以以16碳软脂酸的氧化为例碳软脂酸的氧化为例157 轮循环产物：轮循环产物：8分子分子乙酰乙酰CoA 7分子分子NADH+H+ 7分子分子FADH2能量计算：能量计算： 生成生成ATP 810 + 7（）（）= 108 净生成净生成ATP 108 2 = 106循环轮次数循环轮次数 = N/2-12乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 乙酰乙酸乙酰乙酸 HMGCoA D(-)-羟丁酸羟丁酸 丙酮丙酮 乙酰乙酰乙酰乙酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸 2乙酰乙酰CoA TAC 酮体的生成和利用的总示意图酮体的生成和利用的总示意图（乙酰乙酸、-羟丁酸、丙酮三者总称为酮体。）线线粒粒体体膜膜胞液胞液线粒体基质线粒体基质柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CoA 草酰乙酸草酰乙酸 H2O 柠檬酸合酶柠檬酸合酶 CoA 乙酰乙酰乙酰乙酰CoACoA ATP AMP PPi ATP-柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 草酰乙酸草酰乙酸 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 丙酮酸丙酮酸 NADPH+H+ NADP+ 苹果酸酶苹果酸酶 CO2CO2柠檬酸柠檬酸-丙酮酸循环丙酮酸循环甘甘油油二二酯酯途途径径 酯酰酯酰CoA转移酶转移酶 CoA R1COCoA 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R2COCoA 磷脂酸磷脂酸磷酸酶磷酸酶Pi 酯酰酯酰CoA 转移酶转移酶 CoA R3COCoA BACK氨基酸代谢概况氨基酸代谢概况合成合成分解分解嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、肌肌酸酸等含氮等含氮 化合物化合物代谢转变代谢转变胺类胺类 + CO2脱羧基作用脱羧基作用脱脱氨氨基基作用作用消化吸收消化吸收其它含氮物质其它含氮物质 非必需氨基酸非必需氨基酸NH3CO2+H2O糖或脂类糖或脂类-酮酸酮酸谷氨酰胺谷氨酰胺尿素尿素食物食物蛋白蛋白质质组织组织蛋白蛋白质质血液血液氨基氨基酸酸组织组织氨基氨基酸酸氨氨基基酸酸代代谢谢库库 丙氨酸氨基转移酶（ALT），又称为谷丙转氨酶（GPT）：ALT催化丙氨酸与-酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。重要的转氨酶重要的转氨酶丙氨酸丙氨酸 + -酮戊二酸酮戊二酸 ALT丙酮酸丙酮酸 + 谷氨酸谷氨酸ALT在肝中活性较高，在肝的疾病时，可引起血清中ALT活性明显升高。 天冬氨酸氨基转移酶（AST），又称为谷草转氨酶（GOT）：AST催化天冬氨酸与催化天冬氨酸与 -酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。酮戊二酸之间的氨基移换反应，为可逆反应。天冬氨酸天冬氨酸 + - -酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸 + 谷氨酸谷氨酸ASTAST在心肌中活性较高，故在心肌疾患时，血清中AST活性明显升高。 各种转氨酶都具有相同的辅酶和作用机制n 转氨酶的辅酶是磷酸吡哆醛谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 氨基酸氨基酸 磷酸吡哆醛磷酸吡哆醛 -酮酸酮酸 磷酸吡哆胺磷酸吡哆胺 转氨酶转氨酶转氨酶的辅酶及其作用机制分子重排分子重排-H2O+H2O+H2O-H2O转氨基作用不仅是转氨基作用不仅是体内多数氨基酸脱氨基的重体内多数氨基酸脱氨基的重要方式，也是机体合成非必要方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径需氨基酸的重要途径。 通过此种方式并未产通过此种方式并未产生游离的氨。生游离的氨。转氨酶转氨酶氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸L-谷氨酸脱氢谷氨酸脱氢酶酶NH3 + NADH + H+H2O + NAD+ -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸此种方式既是氨此种方式既是氨基酸脱氨基的主基酸脱氨基的主要方式，也是体要方式，也是体内合成非必需氨内合成非必需氨基酸的主要方式。基酸的主要方式。主要在肝、肾和主要在肝、肾和脑组织进行。脑组织进行。转氨基偶联氧化脱氨基作用转氨基偶联氧化脱氨基作用氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基氨基酸通过氨基酸氧化酶脱去氨基L-氨基酸氨基酸氧化酶氧化酶 -氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸O2 + FMNH2 + H2O NH4+ + H2O2（肝、肾）（肝、肾）IMP腺苷酸代腺苷酸代琥珀酸琥珀酸氨基酸氨基酸 -酮酸酮酸NH3H2O -酮戊二酸酮戊二酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸天冬氨酸草酰乙酸草酰乙酸AMP延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸转氨酶转氨酶AST腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸合成酶珀酸合成酶腺苷酸代琥腺苷酸代琥珀酸裂解酶珀酸裂解酶腺苷酸腺苷酸脱氨酶脱氨酶延胡索延胡索酸酶酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶 氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基氨基酸通过嘌呤核苷酸循环脱去氨基 此种方式主要在骨骼肌和心肌中进行。 腺苷酸脱氨酶的活性较强。 7种酶参与催化。连续转氨基连续转氨基嘌呤核苷酸循环嘌呤核苷酸循环TAC鸟氨酸循环也有类似反应鸟氨酸循环也有类似反应氨基酸碳链骨架可进行转换或分解氨基酸脱氨基后生成的 -酮酸 (-keto acid）主要有三条代谢去路。（一）-酮酸可彻底氧化分解并提供能量（三）-酮酸可转变成糖及脂类化合物（二）-酮酸经还原氨基化生成非必需氨基酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨基酸生糖及生酮性质的分类氨基酸生糖及生酮性质的分类甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸氨氨 基基 酸酸生糖氨基酸生糖氨基酸生酮氨基酸生酮氨基酸亮氨酸、赖氨酸亮氨酸、赖氨酸生糖兼生酮氨基酸生糖兼生酮氨基酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸类别类别BACK糖与脂肪的转化葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶6-磷酸果糖磷酸己糖异构酶1，6磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛醛 缩 酶磷酸丙糖异构酶1，3磷酸甘油醛PiNAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油酸ATPADP磷酸甘油酸激酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶PEPH2O烯醇化酶丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶乙酰COA脂肪甘油FFA脂酰COA线粒体Mg+ATP磷酸甘油脱氢酶线粒体基质中1脱氢2加水3再脱氢4硫解脂肪动员糖与氨基酸的转化柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖乙酰COA磷酸二羟丙酮PEP丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸戊糖途径CO2CO2亮氨酸、赖氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸谷氨酸精氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、半胱氨酸TAC脂肪与氨基酸的转化柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸延胡索酸草酰乙酸乙酰COA丙酮酸CO2CO2亮氨酸、赖氨酸天冬氨酸天冬酰胺酪氨酸、苯丙氨酸谷氨酸精氨酸、组氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺TAC缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、甘氨酸、苏氨酸、半胱氨酸脂肪PEP磷酸二羟丙酮甘油3-磷酸甘油NAD+NADH+H+磷酸甘油脱氢酶FFA脂酰COA线粒体中ATP、Mg2+、COASH琥珀酰琥珀酰CoA 延胡索酸延胡索酸草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoA丙酮酸丙酮酸PEP磷酸丙糖磷酸丙糖葡萄糖或糖原葡萄糖或糖原糖糖-磷酸甘油磷酸甘油脂肪酸脂肪酸脂肪脂肪甘油三酯甘油三酯乙酰乙酰乙酰乙酰CoA丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苏氨酸色氨酸色氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺天冬酰胺苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸异亮氨酸异亮氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 苏氨酸苏氨酸 缬氨酸缬氨酸酮体酮体亮氨酸亮氨酸 赖氨酸赖氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸色氨酸色氨酸 酪氨酸酪氨酸谷氨酸谷氨酸 精氨酸精氨酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 组氨酸组氨酸 脯氨酸脯氨酸CO2CO2糖、糖、脂脂肪肪及及氨氨基基酸酸代代谢谢的的联联系系T A C总结1、三大营养物质代谢的相同点 （1）来源相同 三大营养物质的来源都有三条途径：食物中消化吸收、其他物质转化、自身物质的分解。 （2）都可以作为能源物质 三大营养物质在体内都可以进行氧化分解，作为能源物质使用。但它们供能有着先后顺序，它们按照糖类、脂质、蛋白质的顺序供能。 （3）在动物体内可以转化 糖类可以直接转化成蛋白质和脂肪，蛋白质也可以直接转化成糖类和脂肪，但脂肪不能直接转化成蛋白质。 （4）代谢终产物 和是三大营养物质相同的代谢终产物。 2、三大营养物质代谢的不同点 （1）能否在体内储存 糖类和脂肪都可以在体内储存，但蛋白质不能在体内储存。 （2）代谢终产物不完全相同 糖类和脂肪的代谢终产物都是和，但是蛋白质的代谢终产物除了它们外还有尿素。 （3）在体内的主要用途不同 糖类主要是氧化分解提供生命活动所需的能量，脂肪主要是在体内再次合成为脂肪储存起来，蛋白质被消化分解成氨基酸之后，主要用来合成生物体内各种组织蛋白以及酶和某些激素等。