糖代谢1学习教程.pptx
糖的分解代谢糖的分解代谢:动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架。骨架。糖的合成代谢糖的合成代谢:植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物水合成糖类化合物-淀粉，即光合作用。是自然淀粉，即光合作用。是自然界规模最大的一种能量转换过程。界规模最大的一种能量转换过程。人体内可以合成糖原人体内可以合成糖原-糖类的储存形式糖类的储存形式第1页/共60页糖的消化与吸收糖的消化与吸收 一、糖的消化一、糖的消化人及哺乳动物：食物（淀粉人及哺乳动物：食物（淀粉,二糖如蔗糖二糖如蔗糖,麦芽糖和乳糖）麦芽糖和乳糖）口腔口腔 唾液唾液 -淀粉酶水解淀粉酶水解-1-1，4 4糖苷链糖苷链 (产物产物:麦芽糖麦芽糖,麦芽三糖麦芽三糖,-,-糊精糊精)消化道消化道 胰液胰液肠（主要）肠（主要）-糊精酶（水解糊精酶（水解-1,4-1,4和和-1,6-1,6糖苷键），糖苷键），麦芽糖酶，蔗糖酶，麦芽糖酶，蔗糖酶，乳糖酶乳糖酶 单糖单糖小肠粘膜细胞吸收小肠粘膜细胞吸收第2页/共60页二、糖的吸收二、糖的吸收 单糖吸收与单糖吸收与Na+Na+同向协同运输，需同向协同运输，需ATPATP吸收后其它糖在各种酶的催化下，转化为吸收后其它糖在各种酶的催化下，转化为GlucoseGlucoseor(Glucose-6-P)or(Glucose-6-P)糖原糖原 吸收转化吸收转化 代谢产能代谢产能单糖单糖 -Glucose-Glucose各组织器官各组织器官 非糖物质非糖物质 第3页/共60页 糖的分解代谢糖的分解代谢 葡萄糖葡萄糖有有氧氧分分解解 葡葡萄萄糖糖 COCO2 2 +H H2 2O O（氧氧供供应应充充足）足）乳乳酸酸 (糖糖酵酵解解，动动物物肌肌肉肉)无氧分解无氧分解 葡萄糖葡萄糖 乙醇乙醇 （发酵，酵母菌）（发酵，酵母菌）无氧或暂缺氧条件下无氧或暂缺氧条件下第4页/共60页第十章、糖酵解第十章、糖酵解-糖的无氧分解糖的无氧分解 Glucose Glucose 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 Glucose Glucose 乙醇乙醇 产产能能,但但分分解解不不完完全全,释释放放的的能能量量较较少少乳酸发酵乳酸发酵乙醇发酵乙醇发酵糖酵解糖酵解糖糖 原原第5页/共60页 第一节、糖酵解第一节、糖酵解 EMPEMP途径途径 (Embden-Meyerhof Pathway)定义定义：GlucoseGlucose或糖原在无氧情况下经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程或糖原在无氧情况下经一系列酶促反应生成丙酮酸的过程部位部位：全部反应在细胞浆中进行：全部反应在细胞浆中进行 1010步步糖酵解糖酵解 Glucose Glucose 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 可分为三个阶段可分为三个阶段 第6页/共60页糖酵解糖酵解 第一阶段第一阶段 糖的裂解糖的裂解 Glucose 2 x 3 Glucose 2 x 3磷酸磷酸-甘油醛甘油醛该该阶阶段段GlucoseGlucose或或糖糖原原通通过过磷磷酸酸化化作作用用为为分分解解代代谢谢作作好好准准备备，即即裂裂解解为为两两分分子子丙丙糖糖（3 3磷酸磷酸-甘油醛）共甘油醛）共5 5步步5 5步步第一阶段有第一阶段有两个调节酶两个调节酶,消耗两分子消耗两分子ATPATP 6C 3C 6C 3C 是耗能反应是耗能反应第7页/共60页第8页/共60页第一阶段第一阶段葡萄糖葡萄糖6-磷酸果糖ATPATP两个调节酶，两个调节酶，消耗两分子消耗两分子ATPATP 第9页/共60页脱枝酶脱枝酶磷酸化酶磷酸化酶脱枝酶脱枝酶第10页/共60页己糖磷酸激酶己糖磷酸激酶1.1.葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化己糖磷酸激酶：专一性不强；己糖磷酸激酶：专一性不强；限速酶限速酶 葡萄糖激酶（肝脏）：专一性强葡萄糖激酶（肝脏）：专一性强第11页/共60页磷酸化的意义：磷酸化的意义：1.1.带有负电荷的磷酸基团具有极性带有负电荷的磷酸基团具有极性,不易透过脂膜不易透过脂膜 而失散而失散2.2.磷酸基团对酶有信号作用磷酸基团对酶有信号作用,有利与酶结合被催化有利与酶结合被催化3.3.经酵解后最终形成经酵解后最终形成ATPATP的末端磷酸的末端磷酸,有保存能量有保存能量 的作用的作用第12页/共60页磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶异构酶2.G-6-P F-6-P2.G-6-P F-6-P p277p277第13页/共60页磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶3.F-6-P F-1,6-P3.F-6-P F-1,6-P2 2磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶：限速酶，受调控限速酶，受调控第14页/共60页醛缩酶醛缩酶+4.F-1,6-P4.F-1,6-P2 2 2x3C 2x3C甘油醛甘油醛-3-P-3-P磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮第15页/共60页90%磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶5.5.磷酸丙糖的相互转换磷酸丙糖的相互转换第16页/共60页糖酵解糖酵解 第一阶段第一阶段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸果糖 ATPATP两个调节酶，两个调节酶，消耗两分子消耗两分子ATPATP *第17页/共60页甘甘油油醛醛 3 3磷磷酸酸丙丙酮酮酸酸 第18页/共60页丙酮酸丙酮酸糖酵解糖酵解 第二阶段第二阶段醛氧化成酸醛氧化成酸,产生产生4 ATP4 ATP包括包括步步1.3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸第19页/共60页甘油醛甘油醛-3-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶6.6.甘油醛甘油醛-3-P 1,3-BPG-3-P 1,3-BPG第20页/共60页第21页/共60页第22页/共60页磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶7.1,3-BPG 3-P-7.1,3-BPG 3-P-甘油酸甘油酸 +ATP+ATP第23页/共60页磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶8.3-P-8.3-P-甘油酸甘油酸 2-P-2-P-甘油酸甘油酸p282p282第24页/共60页脱水过程中分子内部能量重新分布，脱水过程中分子内部能量重新分布，形成高能磷酸化合物形成高能磷酸化合物烯醇化酶烯醇化酶9.2-P-9.2-P-甘油酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸氟化物氟化物 （-）第25页/共60页调节酶调节酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶10.10.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸+ATP+ATP第26页/共60页 互变异构化互变异构化 非酶促反应非酶促反应第27页/共60页第28页/共60页糖糖酵酵解解第29页/共60页Glucose+2H3PO4+2ADP 2 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2H2O 糖酵解途径的产能糖酵解途径的产能氧化一分子氧化一分子Glucose,净得净得2 2个个ATP,2 NADH若从若从糖原糖原开始氧化，净得开始氧化，净得3 3个个ATP第30页/共60页生醇发酵：生醇发酵：酵母及部分微生物酵母及部分微生物 终产物：乙醇终产物：乙醇 总反应：总反应：Glucose+2H3PO4+2ADP2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H20糖酵解与生醇发酵从糖酵解与生醇发酵从GlucoseGlucose丙酮酸丙酮酸的各步反应的各步反应两者完全相同两者完全相同 糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义:保证组织在氧供应不足时提供生命活动所需能保证组织在氧供应不足时提供生命活动所需能量量,是一种有效的补充手段是一种有效的补充手段,特别是激烈运动时肌特别是激烈运动时肌肉组织的产能肉组织的产能.第31页/共60页第三阶段第三阶段:丙酮酸的代谢去向丙酮酸的代谢去向 有氧和无氧条件下产物不同有氧和无氧条件下产物不同 第32页/共60页糖酵解糖酵解 发发 酵酵无氧条件下无氧条件下丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶第33页/共60页丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶辅酶：焦磷酸硫胺素辅酶：焦磷酸硫胺素 (TPP)(TPP)硫胺素(VB1)TPPATPAMP第34页/共60页TCA循环 淀粉 糖原(淀粉)葡萄糖-1-磷酸 第35页/共60页2,3-2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2,3-2,3-二磷酸甘油酸代谢二磷酸甘油酸代谢Pi二磷酸甘油酸 变位酶 2,3-2,3-二磷酸甘油酸磷酸酶BPGBPG第36页/共60页 第二节、糖酵解的调节第二节、糖酵解的调节 a a己糖激酶己糖激酶的调节的调节 肌肌肉肉己己糖糖激激酶酶受受产产物物的的反反馈馈抑抑制制调调节节 肝的葡萄糖激酶不受产物浓度调节，肝的葡萄糖激酶不受产物浓度调节，保保证证GlucoseGlucose在在肝肝内内转转化化(如如糖糖原原合合成成)己糖激酶己糖激酶(别构酶别构酶)己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)葡萄糖葡萄糖-6-P-6-P糖原糖原磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径己糖激酶己糖激酶第37页/共60页b.b.丙酮酸激酶丙酮酸激酶的调节的调节 ATPATP是别构酶的抑制剂是别构酶的抑制剂 1,6-1,6-二磷酸果糖是别构酶的激活剂，二磷酸果糖是别构酶的激活剂，有利于酵解的进行有利于酵解的进行 别构酶别构酶第38页/共60页磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶(6-(6-磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶-1)-1)是是糖糖酵酵解解途途径最重要的径最重要的限速酶限速酶（四聚体）（四聚体）ATPATP和和柠柠檬檬酸酸(TCA(TCA循循环环)是是其其别别构构抑抑制剂制剂磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 2 2，6-6-二磷酸果糖、二磷酸果糖、AMPAMP是其变构激是其变构激活剂活剂 c.c.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶的调节的调节第39页/共60页第40页/共60页ATPATP,磷酸果糖激酶与磷酸果糖激酶与F-6-PF-6-P的亲和力的亲和力 ,反应速度反应速度第41页/共60页果糖果糖-2,6-2,6-二磷酸对磷酸果糖激酶的调节作用二磷酸对磷酸果糖激酶的调节作用:使磷酸果糖激酶与使磷酸果糖激酶与F-6-PF-6-P的亲和力的亲和力 ,ATP,ATP抑制效应抑制效应第42页/共60页6-磷酸果糖（+）磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶6-磷酸果糖（-）F-6-PF-6-P有促进有促进2,6-2,6-二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。二磷酸果糖的合成并抑制其水解的作用。当当F-6-PF-6-P浓度升高时浓度升高时,即可引起即可引起2 2，6-6-二磷酸果糖浓度加大二磷酸果糖浓度加大,进而激活进而激活F-6-PF-6-P激酶激酶-1,-1,这种过程为这种过程为正反馈激活作用正反馈激活作用。磷酸果糖激酶-1第43页/共60页 第三节、其他六碳糖进入糖酵解的途径第三节、其他六碳糖进入糖酵解的途径第44页/共60页肝脏肝脏一、果糖进入糖酵解途径一、果糖进入糖酵解途径醛缩酶第45页/共60页二、半乳糖进入糖酵解途径二、半乳糖进入糖酵解途径第46页/共60页表 构 酶第47页/共60页有氧分解有氧分解无氧酵解无氧酵解己糖激酶第48页/共60页第四节、第四节、第四节、第四节、磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径也称磷酸己糖旁路：也称磷酸己糖旁路：HMSHMS途径途径,在在细胞液细胞液细胞液细胞液中进行中进行 EMPEMP途径和途径和TCATCA循环是糖分解代谢的主要途径循环是糖分解代谢的主要途径,HMS,HMS旁路是糖有氧分解的重要旁路是糖有氧分解的重要旁路旁路旁路旁路之一（动物之一（动物体中约有体中约有30%G30%G经此途径分解）经此途径分解）一磷酸戊糖途径的反应过程一磷酸戊糖途径的反应过程第一阶段：葡萄糖第一阶段：葡萄糖-6-6-磷酸磷酸 磷酸戊糖磷酸戊糖 第二阶段：磷酸戊糖异构化第二阶段：磷酸戊糖异构化 第三阶段：糖分子间的基团转移反应第三阶段：糖分子间的基团转移反应 第49页/共60页1.磷磷酸酸戊戊糖糖的的形形成成 第第一一阶阶段段特点：特点：有有NADPHNADPH的生成的生成氧氧化化过过程程5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸内酯第50页/共60页 2 2、磷酸戊糖的异构化、磷酸戊糖的异构化 第二阶第二阶段段磷酸戊糖异构酶磷酸戊糖异构酶 磷酸戊糖磷酸戊糖差向异构酶差向异构酶5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖5-5-磷酸核糖磷酸核糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖第51页/共60页 3 3、基团转移反应、基团转移反应第三阶段第三阶段转酮醇酶是联系转酮醇酶是联系HMSHMS途径途径和和EMPEMP途径的纽带途径的纽带,戊糖和己糖途径的纽带戊糖和己糖途径的纽带转酮醇酶转酮醇酶转酮醇酶转酮醇酶转醛醇酶转醛醇酶庚酮糖庚酮糖赤藓糖赤藓糖5-P-木酮糖木酮糖5-P-核糖核糖5-P-木酮糖木酮糖第52页/共60页基团转移反应基团转移反应每每每每三三三三分分分分子子子子6-6-6-6-磷磷磷磷酸酸酸酸葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖进进进进入入入入HMSHMSHMSHMS途途途途径径径径循循循循环环环环 3CO3CO3CO3CO2 2 2 2，6NADPH6NADPH6NADPH6NADPH和和和和 1 1 1 1个个个个 3-3-3-3-P-P-P-P-甘油醛甘油醛甘油醛甘油醛,2F-6-P,2F-6-P,2F-6-P,2F-6-P1 1 1 1分子分子分子分子G-6-PG-6-PG-6-PG-6-P经经经经HMSHMSHMSHMS途径途径途径途径完全氧化，可产生完全氧化，可产生完全氧化，可产生完全氧化，可产生12121212分子分子分子分子NADPHNADPHNADPHNADPH细胞还细胞还细胞还细胞还原力原力原力原力 HMS HMS 途径途径第53页/共60页调节酶调节酶:G-6-PG-6-P脱氢酶脱氢酶是是HMSHMS途途径的第一个酶。径的第一个酶。受受NADPNADP+NADPHNADPH浓度比例的调节浓度比例的调节二、磷酸戊糖途径的调节二、磷酸戊糖途径的调节 5-磷酸核酮糖第54页/共60页NADPHNADPH和和NADPNADP+可可竞争性与酶结合竞争性与酶结合,两者浓度比例的两者浓度比例的变化可影响酶的变化可影响酶的活性及整个途径活性及整个途径的活性的活性 第55页/共60页磷酸戊糖途径的总反应磷酸戊糖途径的总反应6葡萄糖-6-磷酸+6H2O+12NADP+6CO2+5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H+Pi第56页/共60页 三、磷酸戊糖途径的生理意三、磷酸戊糖途径的生理意义义 生生成成NADPH:是是体体内内多多种种物物质质生生物物合合成成的的供供氢氢体体。NADPH对对维维持持红红细细胞胞的的正正常常功功能能及及血血红红蛋蛋白白处处于于还还原原状状态态,保保护护巯巯基基酶酶及及蛋蛋白质起到极其重要的作用。白质起到极其重要的作用。生生成成5-5-磷磷酸酸核核糖糖:它它是是核核糖糖核核酸酸衍衍生生物物如如ATP,RNAATP,RNA及及DNADNA等等合合成成必必不不可可少少的的,并并联联系系戊戊糖与己糖代谢。糖与己糖代谢。提提供供能能量量:该该途途径径虽虽非非体体内内获获取取能能量量的的主主要途径要途径,必要时可经呼吸链生成必要时可经呼吸链生成ATPATP第57页/共60页谷胱甘肽过氧化酶谷胱甘肽过氧化酶还原力！还原力！第58页/共60页第59页/共60页感谢您的观看！第60页/共60页
