章糖代谢学习.pptx

葡萄糖(glucose)果糖(fructose)1.1.单糖 -D-呋喃果糖呋喃果糖第1页/共132页2.寡糖寡糖常见的几种二糖有常见的几种二糖有麦芽糖麦芽糖(maltose)葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(lactose)葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。脱水缩合的糖苷键相连。OCH2OHOCH2OHOHO141231321第2页/共132页淀粉颗粒淀粉颗粒 淀粉淀粉 植物中养分的植物中养分的储存形式储存形式v3.3.多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。第3页/共132页第4页/共132页 糖原糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式每隔4 4个葡萄糖残基便有一个分支含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。遇碘显红褐色。第5页/共132页纤维素纤维素 作为植物的骨架作为植物的骨架-1,4-糖苷键糖苷键第6页/共132页第7页/共132页4.结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有常见的结合糖有 第8页/共132页蛋白聚糖蛋白聚糖糖脂糖脂糖蛋白糖蛋白与膜蛋白和膜脂相连的糖与膜蛋白和膜脂相连的糖通信天线通信天线第9页/共132页 一、糖的生理功能一、糖的生理功能1.1.氧化供能氧化供能 （主要功能）（主要功能）3.3.作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分 2.2.提供合成体内其他物质的原料提供合成体内其他物质的原料第10页/共132页二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收 （一）糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等等，其其中中以以淀淀粉粉为为主。主。消化部位：消化部位：主要在小肠，主要在小肠，少量在口腔少量在口腔第11页/共132页（二）糖的吸收（二）糖的吸收 部位：部位：小肠上段小肠上段 形式形式：单单 糖糖 机制机制：依靠：依靠Na+依赖型葡萄糖转运体共运输依赖型葡萄糖转运体共运输途径途径：小肠肠腔：小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环 各种组织细胞各种组织细胞 第12页/共132页 糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 第13页/共132页第第 一一 节节糖酵解糖酵解 Glycolysis第14页/共132页 一、糖酵解（glycolysisglycolysis）的概念 在 缺 氧 情 况 下，葡 萄 糖 降 解 为 乳 酸(lactate)(lactate)并伴随少量ATPATP生成的一系列反应。二、细胞定位 细胞质第15页/共132页 三、糖酵解的反应历程三、糖酵解的反应历程 糖酵解分为三个阶段糖酵解分为三个阶段 第一阶段第一阶段 己糖磷酸化己糖磷酸化 第二阶段第二阶段 磷酸己糖的裂解磷酸己糖的裂解第三阶段第三阶段 ATP ATP 和丙酮酸的生成和丙酮酸的生成第16页/共132页 葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+己糖激酶Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 （G-6-P)The first rate-limiting enzyme第17页/共132页HK与与G结合的结合的诱导契合作用诱导契合作用 The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose(shown in red).The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.第18页/共132页主要用于糖的合成主要用于糖的合成 主要用于糖的分解主要用于糖的分解 用途用途 不受不受G-6-P抑制抑制 受受G-6-P抑制抑制 抑制抑制 Km高，亲和力低高，亲和力低 Km低，亲和力高低，亲和力高 对对G的亲和力的亲和力 G G、F、M等等 底物底物 肝脏肝脏 不同组织不同组织 分布分布 葡萄糖激酶葡萄糖激酶 已糖激酶已糖激酶 别名别名 已糖激酶已糖激酶IV 已糖激酶已糖激酶 I、II、III 第19页/共132页6-磷酸果糖磷酸果糖 （F-6-P)6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 第20页/共132页The second key enzyme6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 (F-1,6-2P)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸第21页/共132页1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸第22页/共132页 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸96%4%第23页/共132页 3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+NADH+H+3-3-磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 砷酸盐（砷酸盐（AsO43）！）！第24页/共132页 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 底底物物水水平平磷磷酸酸化化：底底物物氧氧化化形形成成的的高高能能磷磷酸酸化化合合物物直直接接将将磷磷酸酸集集团团转移给转移给ADP 偶联生成偶联生成ATP的过程的过程1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 第25页/共132页 3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 第26页/共132页 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 +H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)第27页/共132页ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 第二次底物水平磷酸化！The third rate-limiting enzyme第28页/共132页(11)(11)丙酮酸转变成乳酸丙酮酸 乳酸 反应中的NADH+H+来自于上述第6 6步反应中的 3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+第29页/共132页乳酸脱氢酶同工酶形成示意图多肽多肽亚基亚基mRNA四聚体四聚体结构基因结构基因a b第30页/共132页不同组织中LDH同工酶的电泳图谱LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌心肌 肾肾 肝肝 骨骼肌骨骼肌 血清血清-+原点原点第31页/共132页葡萄糖EMP NADH+H+NAD+CH2OHCH3乙醇 NADH+H+NAD+CO2 乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸 葡萄糖的无氧分解丙酮酸的去路丙酮酸的去路第32页/共132页E1:己糖激酶 E2:6-磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶 NAD+乳 酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+第33页/共132页糖酵解小结 反应部位：细胞质反应部位：细胞质 糖酵解是一个不需氧的产能过程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反应全过程中有三步不可逆的反应应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 第34页/共132页 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化方式：底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：从数量：从G开始开始 22-2=2ATP 终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用分解利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）第35页/共132页果糖果糖己糖激酶己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖半乳糖1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6-6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖除葡萄糖外，其它己糖也可转变成也可转变成磷酸己糖磷酸己糖而进入而进入酵解途径。酵解途径。第36页/共132页四、糖酵解的调节6-6-磷酸葡萄糖6-6-磷酸果糖1 1，6-6-二磷酸果糖3-3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2 2 1 1，3-3-二磷酸甘油酸2 2 3-3-磷酸甘油酸2 2 2-2-磷酸甘油酸2 2 磷酸烯醇丙酮酸2 2 丙酮酸葡萄糖a ab bc c 调控位点 激活剂 抑制剂a a 己糖激酶 ATP G-6-P ADPb b 磷酸果糖 ADP ATP 激酶 AMP 柠檬酸（限速酶）2,6-2,6-二磷酸果糖 H+c c 丙酮酸激酶 1,6-1,6-二磷酸果糖 ATP Ala第37页/共132页1.1.是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2.2.形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类 合成提供碳骨架；3.3.为糖异生提供基本途径。某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞 五、糖酵解的生理意义五、糖酵解的生理意义第38页/共132页第第 二二 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate第39页/共132页有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径第一阶段：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 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CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 第40页/共132页一、丙酮酸氧化脱羧形成一、丙酮酸氧化脱羧形成乙酰乙酰CoACoA 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体 1、总反应式:此反应在真核细胞线粒体基质中进行，是连接EMP和TCA的中心环节第41页/共132页2 2、丙酮酸脱氢酶系 酶酶E1：丙酮酸脱羧酶：丙酮酸脱羧酶E2：硫辛酸乙酰转移酶：硫辛酸乙酰转移酶E3：二氢硫辛酸脱氢酶：二氢硫辛酸脱氢酶HSCoANAD+辅辅 基基 TPP 硫辛酸（硫辛酸（)FAD,NAD+SSLCoA-SH，Mg2+第42页/共132页CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基-TPP的生成 2.乙酰二氢硫乙酰二氢硫辛酸的生成辛酸的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酸的生成硫辛酸的生成 第43页/共132页焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸丙酮酸第44页/共132页硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用氧化型硫辛酸氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酸乙酰二氢硫辛酸+2H-2H二氢硫辛酸二氢硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-第45页/共132页辅酶 A（CoASH）SH酰基结合酰基结合位点位点第46页/共132页丙酮酸脱氢酶复合物的活性调节 （1 1）产物抑制：二个产物:乙酰CoACoA和NADHNADH竞争性抑制乙酰CoA抑制E2NADH抑制E3第47页/共132页（2 2）核苷酸的反馈调节：丙酮酸脱氢酶复合物的活性受细胞的能量负荷（能荷）控制 能量负荷能量负荷=一般来说,高的能荷抑制产生ATPATP的途径 ATP ATP水平高时，丙酮酸脱氢酶复合物活性，丙酮酸氧化脱羧减慢，特别是E E1 1（丙酮酸脱氢酶）受GTPGTP抑制，被AMPAMP活化。第48页/共132页（3 3）可逆磷酸化作用的共价调节 细胞内 、的比值增高时，激活了激酶，丙酮酸脱氢酶活性，丙酮酸氧化脱羧。而丙酮酸抑制了激酶，使丙酮酸脱氢酶活性，丙酮酸氧化脱羧。丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶3ATP 丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶-3P3ADP 磷酸酶磷酸酶（有活性）（有活性）（无活性）（无活性）激酶激酶第49页/共132页二三羧酸循环二三羧酸循环 柠檬酸循环三羧酸循环 Tricarboxylic acid cycle(TCA cycle)Krebs循环 第50页/共132页三羧酸循环总图三羧酸循环总图 第51页/共132页TCA第一阶段：柠檬酸生成H2O草酰乙酸草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶顺乌头顺乌头酸酶酸酶第52页/共132页TCA第二阶段：氧化脱羧CO2GDPPiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系琥珀酸琥珀酸硫激酶硫激酶第53页/共132页TCA第三阶段：草酰乙酸再生FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶第54页/共132页CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系琥珀酸硫激酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶第55页/共132页 消耗一分子乙酰CoA一次底物水平磷酸化 1分子GTP二次脱羧 2分子CO2三个关键酶：柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体四次脱氢 1分子FADH2，3分子NADH+H+整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶三羧酸循环小结三羧酸循环小结第56页/共132页 三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoACoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为COCO2 2及H H2 2O O。第57页/共132页乙酰乙酰CoA两个两个C原子的去向原子的去向第58页/共132页乙酰乙酰CoA两个两个C原子的去向原子的去向第59页/共132页第60页/共132页 1、总反应式:CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+FADH2+GTP能量“现金”:1 GTP 能 量“支 票”:3 NADH 1 FADH2兑换率兑换率 1：2.57.5ATP兑换率兑换率 1：1.51.5ATP1ATP10ATP2、三羧酸循环的能量计量三、三羧酸循环的化学计量第61页/共132页葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+22.5或或2 1.5*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2-酮戊二酸酮戊二酸2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 2.5 净生成净生成32(或或30)ATP NAD+NAD+NAD+第62页/共132页表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，TCA中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。例如：例如：草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 四、草酰乙酸的回补反应四、草酰乙酸的回补反应第63页/共132页*所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。草草酰酰乙乙酸酸 PEP PEP PEPPEP羧羧激酶激酶 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷草转氨酶谷草转氨酶 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源如下：CO2第64页/共132页 三羧酸循环中最主要的调控物质是底物:乙酰CoACoA和草酰乙酸，以及它的产物NADHNADH。乙酰CoACoA和草酰乙酸在线粒体中的浓度都未达到使柠檬酸合酶饱和的水平，因此柠檬酸合酶对底物催化的速度随底物浓度而变化，并被底物的存在而调控。五、五、三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节第65页/共132页乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸 脱氢酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 五五、三三羧羧酸酸循循环环的的调调节节ADP +第66页/共132页有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现的调节实现 ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。比值全程调节。比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化 ATP/AMP效果更显著。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。第67页/共132页六、三羧酸循环的生物学意义 与糖酵解相连构成糖的有氧氧化途径，是有机体获得生命活动所需能量的最有效方式糖、脂、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢糖、脂、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽纽植物体内的一些循环中间产物如柠檬酸、苹果植物体内的一些循环中间产物如柠檬酸、苹果酸等也是一定生长发育时期一定器官中的积累酸等也是一定生长发育时期一定器官中的积累物质物质第68页/共132页糖、脂、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽糖、脂、蛋白质三大营养物质代谢和转化的枢纽三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三大营养物质在体内彻底氧化的共同代谢途径循环中间产物如草酰乙酸、-酮戊二酸、柠檬酸、琥珀酰CoA和延胡索酸等又是合成糖、脂肪、氨基酸和卟啉环等的原料和碳骨架，成为各种物质代谢的枢纽。第69页/共132页四、巴斯德效应四、巴斯德效应*概念概念*机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;此时，细胞内此时，细胞内ATP/ADP升高，抑制磷酸果升高，抑制磷酸果糖激酶，糖激酶，F-6-P 和和G-6-P含量增加，后者反馈抑含量增加，后者反馈抑制己糖激酶，使制己糖激酶，使G利用减少，酵解受到抑制。利用减少，酵解受到抑制。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制糖酵解的现象。第70页/共132页 缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。克奈特瑞效应：反巴斯德效应，无论供氧充足与否都呈现很强的酵解反应，糖的有氧氧化受到抑制。（癌细胞、视网膜等）发酵是一种能帮助很多生物度过恶劣环境的代谢途径，但它并不经济 第71页/共132页第第 三三 节节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway第72页/共132页葡萄糖的主要分解代谢途径葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸乙醇乙醇乙酰乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径糖酵解糖酵解（有氧）（有氧）（无氧）（无氧）三羧酸三羧酸循环循环（有氧或无氧）（有氧或无氧）第73页/共132页两个事实：用碘乙酸和氟化物抑制糖酵解（磷酸甘油醛脱氢酶）发现GlcGlc的消耗并不因此而受影响，证明葡萄糖还有其它的分解途径；用1414C C分别标记GlcGlc的C C1 1和C C6 6，然后分别测定1414COCO2 2生成量，发现C C1 1标记的GlcGlc比C C6 6标记的GlcGlc更快、更多地生成1414COCO2 2，如果糖酵解是唯一的代谢途径，那么1414C C1 1和1414C C2 2生成1414COCO2 2的速度应该相同。第74页/共132页磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖及糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。第75页/共132页*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化脱羧反应第一阶段：氧化脱羧反应 生成生成磷酸戊糖，磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。第76页/共132页磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+NADPH+H+H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶内酯酶内酯酶6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖酸糖酸 脱氢酶脱氢酶限速酶限速酶第77页/共132页磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）差向异构酶差向异构酶异构酶异构酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖第78页/共132页磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二（基团转移）+4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+5-磷酸核糖磷酸核糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶6-磷酸果糖磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖H5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖第79页/共132页基团转移（续前）+4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖转酮酶转酮酶5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖第80页/共132页H2O Pi1,6-二二 磷酸果糖磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖醛缩酶醛缩酶二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异异构构酶酶第81页/共132页磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi6 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖2 5-磷酸核糖磷酸核糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖磷酸赤藓丁糖2 6-磷酸果糖磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖1 6-磷酸果糖磷酸果糖转醛酶转醛酶异构酶异构酶转酮酶转酮酶 （羟乙酰基）（羟乙酰基）转酮酶转酮酶醛缩酶醛缩酶阶阶段段之之一一阶阶段段之之二二阶阶段段之之三三（二羟丙酮基团）（二羟丙酮基团）第82页/共132页1 1、总反应式、总反应式 二、磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义二、磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义G-6-P+12NADP+7 H2O 6CO2+12NADPH +12H+H3PO42 2、生理意义产生大量NADPH,为细胞各种合成反应提供还原力中间产物为许多化合物提供原料（磷酸核糖等）与光合作用联系，实现某些单糖间的转变第83页/共132页三、磷酸戊糖途径的调节三、磷酸戊糖途径的调节 *6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。红细胞6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷症(G6PD)(G6PD)第84页/共132页第 四 节 糖的合成代谢第85页/共132页糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指由非糖前体合成葡萄糖的过程。2 2 部位部位3 3 原料原料1 1 概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆（动物体）主要在肝、肾细胞的胞浆（动物体）主要有丙酮酸、草酰乙酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸一、单糖的合成糖异生一、单糖的合成糖异生第86页/共132页一、糖异生一、糖异生 4 4 过程过程 酵酵解解途途径径中中有有3个个由由关关键键酶酶催催化化的的不不可可逆逆反反应应。在在糖糖异异生生时时，须须由由另另外外的反应和酶代替。的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸第87页/共132页（1）丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶，辅酶为生物素（反应在线粒体）为生物素（反应在线粒体）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第88页/共132页丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2ADP+Pi 苹果酸苹果酸 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP+CO2 线线粒粒体体胞胞液液第89页/共132页（2）1,6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 Pi 二磷酸果糖酯酶二磷酸果糖酯酶 （3）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 葡萄糖葡萄糖 Pi 6-磷酸葡萄糖酯酶磷酸葡萄糖酯酶 肝脏肝脏 一、糖异生一、糖异生 第90页/共132页糖分解和糖异糖分解和糖异生的关系生的关系第91页/共132页5 5、糖异生的调节、糖异生的调节 激活 抑制甘油、乳酸、AA 糖异生乙酰CoA 丙酮酸羧化酶 丙酮酸脱氢酶系柠檬酸 二磷酸果糖酯酶 磷酸果糖激酶第92页/共132页6、糖异生的生理意义、糖异生的生理意义 维持血糖浓度恒定 正常血糖浓度：3.896.11mmol/L 脑组织不能利用脂酸，主要依赖葡萄糖供能 骨髓及神经组织代谢活跃，常利用葡萄糖供能 补充肝糖原 调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）第93页/共132页肝脏中糖异生活跃肝脏中糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】7、乳酸循环(lactose cycle)（Cori 循环）肌肉中糖异生低下肌肉中糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】第94页/共132页 生理意义生理意义 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。乳酸再利用，避免了乳酸的损失。防止乳酸的堆积引起酸中毒。防止乳酸的堆积引起酸中毒。乳酸循环是一个耗能的过程乳酸循环是一个耗能的过程 2分子乳酸异生为分子乳酸异生为1分子葡萄糖需分子葡萄糖需6分子分子ATP。第95页/共132页二二、光合作用、光合作用(Photosynthesis）自然界中糖的基本来源是绿色植物及光能细菌进行的第96页/共132页第97页/共132页类囊体类囊体叶绿体基粒叶绿体基粒基质基质第98页/共132页第99页/共132页卡尔文循环卡尔文循环Calvinu 第一阶段：原初反应，吸收光能，将光能转化成电能。u 第二阶段：电子传递和光合磷酸化。将电能转化成化学能，推动ATPATP和NADPH(NADPH(同化力)的合成，同时水被分解放出O O2 2。u 第三阶段：COCO2 2的固定和还原，又称COCO2 2同化。1,5-1,5-二磷酸核酮糖（RuBPRuBP）+CO+CO2 2 F-6-P Glc F-6-P Glc第100页/共132页光反应的电子传递链（光合链）光反应的电子传递链（光合链）第101页/共132页第102页/共132页Stage 1:CO2 固定固定 RuBp RuBp（1,51,5二磷酸核酮糖）3 3磷酸甘油酸第103页/共132页Stage 2:羧化产物的还原羧化产物的还原第104页/共132页Stage 3:生成F-6-P第105页/共132页第106页/共132页总反应式 6CO2+12NADPH+12H+18ATP+12H2O C6H12O6+12NADP+18ADP+18Pi第107页/共132页（一）糖核苷酸：单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物作用：是合成双糖和多糖时，葡萄糖的活化形式与供体种类：UDPG、ADPG、TDPG、GDPG、CDPG形成：UDPG焦磷酸酶焦磷酸酶酯酶2Pi2Pi2Pi2PiG-1-P+UTPG-1-P+UTPG-1-P+UTPG-1-P+UTPUDPG+PPiUDPG+PPiUDPG+PPiUDPG+PPi三、蔗糖的生物合成三、蔗糖的生物合成第108页/共132页UDPG的结构GUDP第109页/共132页三、蔗糖的生物合成三、蔗糖的生物合成UDPG+果糖果糖UDP+蔗糖蔗糖蔗糖合成酶蔗糖合成酶1UDPG+6-磷酸磷酸果糖果糖磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖磷酸蔗糖+UDP蔗糖磷酸蔗糖磷酸酶磷酸蔗糖磷酸酶2光合组织，植物合成蔗糖的主要途径第110页/共132页四、淀粉的生物合成四、淀粉的生物合成1、直链淀粉的合成、直链淀粉的合成淀粉（n+1）G+ADP淀粉合成酶ADPG+引物（引物（nG）引物：G的受体，含-1，4糖苷键的葡萄多糖，转移来的G分子结合在引物非还原末端C4羟基上。淀粉合成酶：催化形成-1,4糖苷键第111页/共132页直链淀粉的合成AADPG引物（引物（Gn）+直链淀粉直链淀粉(Gn+1)AADP第112页/共132页四、淀粉的生物合成四、淀粉的生物合成2、支链淀粉的合成、支链淀粉的合成 Q酶（分支酶）酶（分支酶）:既能催化既能催化-1,4糖糖苷键的断裂，苷键的断裂，又能催化又能催化-1,6糖糖苷键的形成苷键的形成+Q酶（酶（1）Q酶（酶（2）BAAABBnmmmnnn第113页/共132页糖原是动物体内糖的储存形式之一，是机糖原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。体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 五、糖 原(glycogen)的合成糖原储存的主要器官及其生理意义 功能：储存葡萄糖在需要时调整并恢复它的含量第114页/共132页糖原的结构特点第115页/共132页（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆第116页/共132页1.葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）（三）糖原合成途径（三）糖原合成途径 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2.这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4C4羟基缩