第8章 糖代谢课件.ppt
第八章第八章 糖代谢糖代谢Metabolism of carbohydrates生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）导 学掌握糖在体内的代谢途径、主要过程和生理意义；血糖的来源和去路。熟悉糖的生理功能；血糖浓度的调节；糖尿病的生化机制；糖耐量试验。了解糖的消化吸收；糖代谢紊乱概况。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）教学内容第一节 概述第二节 糖的氧化分解第三节 糖原的合成与分解第四节 糖异生第五节 血糖及其调节第六节 糖代谢紊乱生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）物质代谢及其调节物质代谢及其调节构成机体的成分构成机体的成分（小分子合成大分子）（小分子合成大分子）合成代谢合成代谢-需要需要能量能量物质代谢物质代谢分解代谢分解代谢-释放释放能量能量( (大分子分解为小分子大分子分解为小分子) )能量代谢能量代谢满足生命活动需要满足生命活动需要生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1. 氧化供能（主要功能）2. 其他物质的原料3. 组成人体组织结构的重要成分4. 参与组成特殊功能的糖蛋白 5. 形成许多重要的生物活性物质生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第一节 概述一、糖的消化与吸收（一）糖的消化口腔口腔胃胃小肠（主要）小肠（主要）消化部位消化部位生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+ +麦芽寡糖麦芽寡糖 葡萄糖葡萄糖 -淀粉酶（唾液、淀粉酶（唾液、胰液）胰液）麦芽糖酶麦芽糖酶 -糊精酶糊精酶 消化过程消化过程 -糊精糊精生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）n蔗糖 葡萄糖 + 果糖n乳糖 葡萄糖 + 半乳糖n纤维素 ：人体缺乏纤维素酶 蔗糖酶蔗糖酶乳糖酶乳糖酶生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（二）（二） 糖的吸收糖的吸收 吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 吸收形式吸收形式 单单 糖糖 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）葡萄糖吸收途径小肠肠腔小肠肠腔肠黏膜上皮细胞肠黏膜上皮细胞门静脉门静脉肝肝 脏脏体循环体循环各种组织细胞各种组织细胞生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）淀粉淀粉葡萄糖葡萄糖糖原合成糖原合成糖糖 原原肝糖原分解肝糖原分解丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸无氧酵解无氧酵解H2O+CO2有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径核糖核糖 +NADPH乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油二、糖代谢概况糖异生途径糖异生途径消化吸收消化吸收生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第一节第一节 糖酵解糖酵解生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖分解代谢的主要途径一、糖酵解(glycolysis)二、糖的有氧氧化(aerobic oxidation)三、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway)生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）一、糖酵解一、糖酵解(glycolysis) 概念：概念：无氧，葡萄糖（糖原）无氧，葡萄糖（糖原）乳酸乳酸 ( (lactate)lactate) 反应部位反应部位：细胞液细胞液( (cytoplasm)cytoplasm) 过程：过程：葡萄糖葡萄糖二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸丙糖磷酸丙糖2丙酮酸丙酮酸22H2乳酸乳酸2生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（一）糖酵解过程的（一）糖酵解过程的4个阶段个阶段1.1.葡萄糖葡萄糖 果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸2.2.果糖果糖-1-1，6-6-二磷酸二磷酸 2 2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖3.3.甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 丙酮酸丙酮酸4.4.丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1.葡萄糖 果糖-1，6-二磷酸(glucose)(fructose-1，6-bisphosphate)反应不可逆反应不可逆己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）反应不可逆反应不可逆果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）2.果糖-1，6-二磷酸 2分子磷酸丙糖fructose- 1,6- bisphosphatetriose phosphate生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）3.甘油醛 -3-磷酸 丙酮酸glyceraldehydes3-phosphatepyruvate糖酵解过程中惟一的脱氢反应糖酵解过程中惟一的脱氢反应生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成 ATPATP（substrate level phosphorylation)substrate level phosphorylation)生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）底物水平磷酸化产生底物水平磷酸化产生 ATPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶反应不可逆反应不可逆生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）4. 乳酸的生成乳酸的生成丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，有氧则进入线粒体氧化。有氧则进入线粒体氧化。 来自甘油醛来自甘油醛-3-磷酸脱氢磷酸脱氢生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 果糖果糖-1，6-二磷酸二磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖酵解小结反应部位在胞液不需氧的产能过程（底物水平磷酸化） 1G2ATP，Gn（G）3ATP3. 终产物乳酸：释放入血，进入肝脏代谢 分解利用 乳酸循环生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）4. 有3步不可逆反应： G G-6-P F-6-P F-1,6-BP PEP 丙酮酸ATP ADPATP ADPADP ATP己糖激酶己糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶糖酵解小结生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（二）糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1 (-1 (最重要最重要) ) 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节代谢途径中关键酶的活性而影响代谢速度生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节（激素调节）共价修饰调节（激素调节） 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）果糖磷酸激酶果糖磷酸激酶-1AMPADP果糖果糖-2,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸ATP（高浓度）（高浓度）柠檬酸柠檬酸长链脂肪酸长链脂肪酸激活激活 抑制抑制己糖激酶己糖激酶G-6-P长链脂酰长链脂酰CoA抑制抑制丙酮酸激酶丙酮酸激酶果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸激活激活ATP丙氨酸丙氨酸抑制抑制生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（三）糖酵解生理意义 是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式 某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）n第二节 三羧酸循环生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）胞液胞液线粒体线粒体GG-6-PPAPA乙酰乙酰CoAO2O2O2H+eO2H2OCO2糖的有氧氧化（aerobic oxidation）n反应过程反应过程：生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖有氧氧化的反应过程分三个阶段：n糖酵解途径：葡萄糖 丙酮酸n丙酮酸 乙酰CoAn三羧酸循环和氧化磷酸化生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）柠檬酸循环柠檬酸循环（Citric Acid Cycle)三羧酸循环三羧酸循环 （Tricarboxylic Acid Cycle ） Krebs循环循环n在好氧真核生物在好氧真核生物线粒体基质线粒体基质或好氧原核或好氧原核生物生物细胞质细胞质中，酵解产物中，酵解产物丙酮酸丙酮酸脱羧、脱羧、脱氢，彻底氧化为脱氢，彻底氧化为CO2.H2O并产生并产生ATP的过程。的过程。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰-CoAPyruvate Is Oxidized to Acetyl-CoA and CO2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）多酶复合体位于线粒体内多酶复合体位于线粒体内原核细胞在胞液中原核细胞在胞液中三种酶三种酶六种辅助因子六种辅助因子E1-E1-丙酮酸脱氢羧酶（组分）丙酮酸脱氢羧酶（组分）E2-E2-二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酰转乙酰基酶E3-E3-二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶TPPTPP、硫辛酸、硫辛酸、CoA-SHCoA-SH、FADFAD、NADNAD+ +、MgMg2+2+丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体E2E3E1三种酶三种酶60条肽链形成条肽链形成的复合体的复合体生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）将底物移将底物移入（出）入（出）脱羧酶的脱羧酶的活性中心。活性中心。+ +TPP的作用生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA反应不可逆反应不可逆生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶TPPTPP（Vit BVit B1 1）HSCoAHSCoA（泛酸）泛酸）硫辛酸硫辛酸FADFAD（Vit BVit B2 2 ）NADNAD+ + （Vit PPVit PP）酶酶辅酶（维生素）辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶系的组成生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）丙酮酸氧化脱羧反应过程丙酮酸氧化脱羧反应过程生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）丙酮酸脱氢酶复合体的调控：丙酮酸脱氢酶复合体的调控：1.1.产物控制：产物控制：NADH NADH 、乙酰、乙酰-CoA-CoA2.2.丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去丙酮酸脱氢酶组分的磷酸化（失活）和去磷酸化（激活）磷酸化（激活） 由由E E2 2上的激酶和磷酸酶起作用上的激酶和磷酸酶起作用 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）ATP/AMP NADH/NAD+ 乙酰乙酰CoA/CoA(能荷比能荷比)(一一)： 乙酰乙酰CoA、NADH、ATP、PDH激激酶酶()： AMP、PDH磷酸酶、磷酸酶、Ca2+、胰岛素胰岛素生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）相当于酶复合体相当于酶复合体由于第一步为不可逆反应，直接决定整个由于第一步为不可逆反应，直接决定整个循环反应的速度，而且是许多其它反应体循环反应的速度，而且是许多其它反应体系的分支点，因而该酶复合物受到严密的系的分支点，因而该酶复合物受到严密的调节控制调节控制生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）二、柠檬酸循环概貌二、柠檬酸循环概貌 Citric Acid Cycle生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）TCATCA概貌概貌生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）TCATCA概貌概貌生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）TCATCA概貌概貌生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）三、柠檬酸循环历程三、柠檬酸循环历程 Reactions of the Citric Acid Cycle1.草酰乙酸与乙酰草酰乙酸与乙酰CoA缩合成柠檬酸缩合成柠檬酸 Formation of Citrate 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）柠檬酸合酶是变构酶柠檬酸合酶是变构酶变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH、 琥珀酰琥珀酰CoA、酯酰、酯酰CoA AMP可解除抑制可解除抑制CH3CSCoAO+HSLHSFH2C氟乙酰辅酶氟乙酰辅酶A ：底物，形：底物，形成氟柠檬酸，不能往下反成氟柠檬酸，不能往下反应，称致死性合成应，称致死性合成生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）CH3CSCoAO+HSLHSCH3CO丙酮酰丙酮酰-CoA：竞争性抑制剂：竞争性抑制剂生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）2.经顺乌头酸生成异柠檬酸经顺乌头酸生成异柠檬酸 Formation o f Isocitrate via cis-Aconitate 乌头酸酶乌头酸酶生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）乌头酸酶中的（Fe-S）蛋白生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）3.异柠檬酸氧化形成异柠檬酸氧化形成酮戊二酸酮戊二酸Oxidation of Isocitrate to -Ketoglutarate and CO2 氧化脱羧氧化脱羧G0= -20.9 kJ/mol异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADNAD为辅酶，需为辅酶，需MgMg2+2+（线粒体）（线粒体）NADPNADP为辅酶（胞质也有）为辅酶（胞质也有）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）4.4.酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA-CoA Oxidation of -Ketoglutarate to Succinyl-CoA酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体G0 = -33.5 kJ/mol高能硫酯化物高能硫酯化物生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）5.琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA转化为琥珀酸转化为琥珀酸 Conversion of Succinyl-CoA to Succinate 琥珀酰琥珀酰-CoA-CoA合成酶合成酶（琥珀酰硫激酶）（琥珀酰硫激酶）哺乳动物哺乳动物GTPGTP/ATP/ATP植物、微生物植物、微生物ATPATP（唯一）直接产生高能磷酸键（唯一）直接产生高能磷酸键底物磷酸化底物磷酸化生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）6.6.琥珀酸脱氢形成延胡索酸琥珀酸脱氢形成延胡索酸 Oxidation of Succinate to Fumarate FADFAD与酶共价连接与酶共价连接丙二酸丙二酸为竞争性抑制剂为竞争性抑制剂抑制细胞呼吸抑制细胞呼吸 （KrebsKrebs）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）7.延胡索酸水合生成延胡索酸水合生成 L-苹果酸苹果酸 Hydration of Fumarate to Produce Malate 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）8. L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸苹果酸脱氢形成草酰乙酸 Oxidation of Malate to Oxaloacetate 被草酰乙酸与乙酰被草酰乙酸与乙酰CoACoA缩合（高度放能）反应所推动缩合（高度放能）反应所推动生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）四、柠檬酸循环的化学计量四、柠檬酸循环的化学计量2 丙酮酸丙酮酸 2 acetyl-CoA 2 NADH 5 2 异柠檬酸异柠檬酸 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 NADH 52-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰-CoA 2 NADH 52 2 琥珀酰琥珀酰-CoA 2琥珀酸琥珀酸2 A/GTP 22琥珀酸琥珀酸 2 延胡素酸延胡素酸 2 FADH2 3 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸 2 NADH 5nTotal 25 ATP底物磷酸化底物磷酸化生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）+ +的效率的效率糖酵解糖酵解 2ATP+2NADH+2H+ ATP三羧酸循环三羧酸循环 25ATP ATPn储能效率储能效率=32 7.3/686= 34.05 %其余能量以热量形式：其余能量以热量形式：一部分维持体温，一部分散失。一部分维持体温，一部分散失。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）总反应式生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）CO2来自草酰乙酸而不是乙酰来自草酰乙酸而不是乙酰CoA但净结果是氧化了但净结果是氧化了1分子乙酰分子乙酰CoA生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）五、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的调控速率受细胞能量状态、生物合成需求调节速率受细胞能量状态、生物合成需求调节生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）限速酶：限速酶：1.柠檬酸合酶柠檬酸合酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA AMP可解除抑制可解除抑制2.异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 变构抑制剂：变构抑制剂：ATP、NADH 变构激活剂变构激活剂： ADP3.酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 抑制剂：抑制剂：ATP、 NADH、琥珀酰、琥珀酰CoA 激活剂：激活剂：AMP 、 ADP、Ca2+ 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）乙酰CoA的主要来源和去路糖原糖原G三脂酰甘油三脂酰甘油FA、甘油蛋白质蛋白质氨基酸三羧酸循环三羧酸循环胆固醇、胆固醇、FA酮体酮体乙酰乙酰CoA生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）六、柠檬酸循环的生物意义六、柠檬酸循环的生物意义（ 1） 是是好氧生物体好氧生物体内最主要的内最主要的产能途径产能途径！ （2） 是是脂类、蛋白质脂类、蛋白质彻底分解的共同途径！彻底分解的共同途径！ （3） 提供合成其他化合物的碳骨架提供合成其他化合物的碳骨架如：如： 草酰乙酸草酰乙酸 Asp、Asn -酮戊二酸酮戊二酸 Glu 其他氨基酸其他氨基酸 琥珀酰琥珀酰CoA 血红素血红素两用性两用性生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环乙酰乙酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoACoA乙酰乙酰乙酰乙酰CoA苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸亮氨酸亮氨酸赖氨酸赖氨酸色氨酸色氨酸丙氨酸丙氨酸苏氨酸苏氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸半胱氨酸半胱氨酸丙酮酸丙酮酸精氨酸精氨酸组氨酸组氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸异亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸缬氨酸缬氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺柠檬酸循环柠檬酸循环焚烧炉焚烧炉生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）TCA填补反应填补反应（anaplerotic reaction）1.1.丙酮酸羧化丙酮酸羧化乙酰乙酰CoACoA激活激活生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）2.PEPPEP羧化羧化（大脑和心脏）（大脑和心脏）3.AspAsp和和GluGlu脱氨脱氨 Asp 草酰乙酸 Glu 酮戊二酸PEPPEP羧激酶羧激酶生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）三羧酸循环支路三羧酸循环支路异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸CoASH乙酰乙酰CoA乙乙醛醛酸酸乙酰乙酰CoACoASH生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）n植物和微生物植物和微生物兼具兼具有这样的途径有这样的途径异柠檬酸异柠檬酸 琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸CH2COOHCHCOOHCHCOOHOHCH2COOHCH2COOHCHOCOOH+CHCOOHCH2COOHOHCHOCOOH+CH3COSCoA+CoASH乙醛酸乙醛酸 乙酰乙酰CoA 苹果酸苹果酸 苹果酸合成酶生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第三节 磷酸戊糖途径（胞液） 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸核糖核糖-5-5-磷酸磷酸 + + NADPHNADPH 过程：过程：第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸脱氢、磷酸脱氢、 脱羧生成脱羧生成NADPHNADPH、COCO2 2第二阶段：非氧化阶段第二阶段：非氧化阶段一系列基团的转移一系列基团的转移生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段6生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）葡萄糖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶第一阶段：葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶葡萄糖葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖酸葡萄糖酸-6-磷酸磷酸核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第二阶段：核酮糖核酮糖-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸景天糖景天糖-7-磷酸磷酸景天糖景天糖-7-磷酸磷酸核糖核糖-5-磷酸磷酸木酮糖木酮糖-5-磷酸磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）n葡糖-6-磷酸核糖甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 3 3 葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 + 6 + 6NADPNADP+ +2 2 果糖果糖-6-6-磷酸磷酸 + +甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸 + 6 + 6NADPH + 6HNADPH + 6H+ + +3CO+3CO2 2磷酸戊糖途径总的反应：生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）(二) 磷酸戊糖途径的调节 n葡糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定葡糖-6-磷酸进入磷酸戊糖途径的流量。 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）(二) 磷酸戊糖途径的调节nNADPH/NADP+比值葡糖-6-磷酸脱氢酶酶活性；比值降低则活性。 另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）(二) 磷酸戊糖途径的调节n磷酸戊糖途径的流量取决于机体对NADPH的需求。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）(三) 磷酸戊糖途径的生理意义 产生产生核糖核糖-5-5-磷酸磷酸，为核酸合成提供为核酸合成提供磷酸核糖磷酸核糖 产生产生NADPH+HNADPH+H+ +作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成是谷胱甘肽还原酶的辅酶是谷胱甘肽还原酶的辅酶作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化作为羟化酶系的辅酶，参与生物转化生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第四节 糖原的代谢生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖 原 (glycogen) n是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖原储存的主要器官及其生理意义n肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需 n肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖原结构非还原端非还原端生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 分支多，水溶性大分支多，水溶性大 非还原端多，分解快非还原端多，分解快 糖原的合成与分解从非还糖原的合成与分解从非还原端开始原端开始糖原结构生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）一、糖原的合成合成部位：合成部位：组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆定义：定义：由葡萄糖合成糖原的过程由葡萄糖合成糖原的过程生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶：关键酶： 糖原合酶糖原合酶 葡萄糖的供体：葡萄糖的供体： UDPG ，需小分子糖原作引物需小分子糖原作引物消耗的能量：消耗的能量： 2分子分子ATP反应过程生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）ATP ADP 己糖激酶己糖激酶; ;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝） 葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸1. 葡萄糖磷酸化生成葡糖-6-磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）2.葡糖-6-磷酸转变成葡糖-1-磷酸葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 葡糖葡糖 -6-6-磷酸磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）活性葡萄糖活性葡萄糖在体内充作葡萄糖供体在体内充作葡萄糖供体3.葡糖-1- 磷酸转变成尿苷二磷酸葡萄糖生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖原糖原n + UDPG n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶( ( glycogen synthase )glycogen synthase ) 4.UDPG参与合成糖原糖原引物糖原引物( (primer)primer)生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1.糖原合成酶催化的反应需要糖原合成酶催化的反应需要引物引物（多聚葡萄糖）（多聚葡萄糖）2.糖原合成酶是糖原合成酶是关键酶关键酶3.分枝酶形成分枝酶形成分枝分枝（见下页）（见下页）4.每增加一个葡萄糖，消耗每增加一个葡萄糖，消耗 2 Pi5. UDP-Glc是葡萄糖的是葡萄糖的供体供体（葡萄糖的活性形式葡萄糖的活性形式）6.糖原合成全过程是在糖原合成全过程是在细胞质细胞质中进行中进行(二)糖原合成特点生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖原分支的形成糖原分支的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme) -1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 二、糖原的分解 定义：定义：指肝糖原分解成为葡萄糖的过程指肝糖原分解成为葡萄糖的过程亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）(一）肝糖原分解过程糖原糖原n+1n+1 糖原糖原n + n + 葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸 磷酸化酶磷酸化酶 1. 1. 糖原糖原分解分解为为葡糖葡糖-1- 1-磷酸磷酸关键酶关键酶生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）脱支酶脱支酶 (debranching enzyme)2.2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解 -1,6-糖苷键糖苷键 磷酸化酶磷酸化酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷酶糖苷酶活性活性 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）葡糖葡糖 -1-1-磷酸磷酸 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3 3.葡糖葡糖-1-1-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-6-6-磷酸磷酸4.葡糖葡糖-6-磷酸磷酸生成葡萄糖生成葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1.磷酸化酶磷酸化酶是关键酶是关键酶，磷酸化酶只作用于磷酸化酶只作用于-1，4 糖苷键，磷酸化酶催化至距糖苷键，磷酸化酶催化至距-1,6糖苷键糖苷键 4个葡个葡萄糖单位时作萄糖单位时作 用停止用停止2.脱支酶脱支酶转移转移3个葡萄糖基至邻近糖链末端，并水个葡萄糖基至邻近糖链末端，并水解解-1,6糖苷键糖苷键 生成游离葡萄糖生成游离葡萄糖3.糖原分解全过程在糖原分解全过程在胞质中胞质中进行进行（二）糖原分解的特点生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖原的合成与分解糖原的合成与分解生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）三、糖原合成与分解的调节关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 调节关键酶活性：调节关键酶活性：生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）调节方式：共价修饰和变构调节酶特点：活性、无（低）活性二种形式存在 通过磷酸化和去磷酸化而相互转变生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1. 共价修饰调节生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 主要是葡萄糖作为变构效应剂对磷酸化酶进主要是葡萄糖作为变构效应剂对磷酸化酶进行变构调节。行变构调节。当血糖升高时，葡萄糖当血糖升高时，葡萄糖 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸 ATP ATP 增多增多2. 2. 别构调节别构调节糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-Pa-P磷酸化酶磷酸化酶b bAMPAMP生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）四、糖原合成与分解的生理意义维持血糖浓度的相对恒定生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）五、糖原积累症(glycogen storage diseases)特点：特点： 遗传性代谢病，体内某些器官组织中有遗传性代谢病，体内某些器官组织中有大量糖原堆积。大量糖原堆积。原因：原因：患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡萄葡萄糖苷酶糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周糖分支多，外周糖链短链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周糖分支少，外周糖链特别长链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖激酶肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷缺陷肌肉、红细肌肉、红细胞胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）第 五 节 糖 异 生 生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）* * 部位部位* * 原料原料* * 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸等从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编） 基本上是糖酵解的逆过程基本上是糖酵解的逆过程 酵解途径中有酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反个由关键酶催化的不可逆反应应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。一、糖异生途径(gluconeogenic pathway)生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）1.1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸( (PEP) PEP) -丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）2.果糖 -1,6-二磷酸转变为果糖-6-磷酸生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）3.葡糖-6-磷酸水解为葡萄糖生物化学（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）（高职高专教材）（陆正清、柯世怀主编）糖异生的关键酶： 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 果糖果糖-1,6-1,6-双磷酸酶
