生物化学-糖代谢1教学教材.ppt

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1、生物化学-糖代谢1n糖类在生物体的生理功能主要有：糖类在生物体的生理功能主要有：氧化供能氧化供能：糖类占人体全部供能量的：糖类占人体全部供能量的70%。作为结构成分作为结构成分：如生物膜、神经组织等的组分。：如生物膜、神经组织等的组分。作为核酸类化合物的成分作为核酸类化合物的成分：构成核苷酸，：构成核苷酸，DNA，RNA等。等。转变为其他物质转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化合物。：转变为脂肪或氨基酸等化合物。一、糖的生理功能一、糖的生理功能第一节第一节 概概 述述二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收n人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、

2、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，以麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，以淀粉淀粉为主。为主。n消化部位：消化部位：主要在主要在小肠小肠，少量在口腔。，少量在口腔。（一）糖的消化（一）糖的消化（二）糖的吸收（二）糖的吸收n主要在主要在小肠上段小肠上段以以单糖单糖形式吸收。形式吸收。血糖：血液中所含的葡萄糖。一般空腹全血血糖为3.96.1毫摩尔/升（70110毫克/分升），三、糖代谢概况三、糖代谢概况 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 核糖核糖

3、+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 n糖的无氧酵解糖的无氧酵解（glycolysis）是指葡萄糖在无氧是指葡萄糖在无氧条件下分解生成乳酸或酒精并释放出能量的过条件下分解生成乳酸或酒精并释放出能量的过程。程。糖酵解，三羧酸循环以及磷酸己糖旁路是生物体内非常重要的分解代谢途径糖的无氧酵解三羧酸循环磷酸己糖旁路第二节第二节 糖的代谢过程糖的代谢过程糖的无氧酵解途径糖的无氧酵解途径乙醇乙醛n糖无氧酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为糖无氧酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两分子乳酸，净生成两分子两分子乳酸，净生成两分子ATP。n糖无氧酵解代谢途径有三个关键酶，即糖

4、无氧酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1-1、丙、丙酮酸激酶酮酸激酶。场所场所:细胞质中 氧气氧气:不需要葡萄糖酵解的总反应式：葡萄糖酵解的总反应式：Glc+2Pi+2ADP+2NAD+2丙酮酸丙酮酸2ATP+2NADH+H+2H2Ov 无氧条件下，酵解产生无氧条件下，酵解产生2ATP；2NADH用于使用于使2分子分子丙酮酸变成丙酮酸变成2分子乳酸，或使乙醛还原成为乙醇分子乳酸，或使乙醛还原成为乙醇酵解过程中酵解过程中ATP的产生的产生两种方法（酵母生产甘油）亚硫酸盐法亚硫酸盐法:碱法甘油发酵碱法甘油发酵:酵母酒精发酵的发酵液

5、pH值调至碱性，保持在pH7.6以上，则2分子乙醛之间发生歧化反应，1分子被还原成乙醇，1分子被氧化成乙酸。乙醛失去了作为受氢体的作用，NADH+H+只好用于还原磷酸二羟丙酮，并生成甘油将亚硫酸氢钠(NaHSO3)加入发酵液中，能与乙醛发生加成反应，生成难溶的结晶状产物，使乙醛不能再作为受氢体，迫使NADH+H+用于磷酸二羟丙酮的还原，生成甘油磷酸甘油穿梭系统磷酸甘油穿梭系统苹果酸穿梭系统苹果酸穿梭系统酵解过程中酵解过程中ATP的产生的产生 2NADH经呼吸链氧化产生5ATP，即共产生7ATP 在某些组织，如某些神经和肌肉细胞中，NADH经磷酸甘油穿梭系统得FAD，产生1.5ATP，总计5AT

6、P？v 有氧条件下：磷酸甘油穿梭系统图 苹果酸穿梭系统图三、无氧酵解的生理意义三、无氧酵解的生理意义1.在在无无氧氧和和缺缺氧氧条条件件下下，作作为为糖糖分分解解供供能能的的补充途径。补充途径。2.在在有有氧氧条条件件下下，作作为为某某些些组组织织细细胞胞主主要要的的供能途径。供能途径。第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化n葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解生成CO2和和H2O，并释放出大量能量的过程称为，并释放出大量能量的过程称为糖的有氧糖的有氧氧化氧化（aerobic oxidation)。n绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧

7、化途径获得能量。此代谢过程在细胞获得能量。此代谢过程在细胞胞液胞液和和线粒线粒体体(cytoplasm and mitochondrion)内进行。内进行。n一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生36/38分分子子ATP。一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程n 糖糖的的有有氧氧氧氧化化代代谢谢途途径径可可分分为为：葡葡萄萄糖糖酵酵解解、丙丙酮酮酸酸氧氧化化脱脱羧羧和和三羧酸循环三羧酸循环三个阶段。三个阶段。TAC循环循环 G（Gn）丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP 胞液胞液 线粒体线粒体 循环反应在循环反应在

8、线粒体线粒体(mitochondrion)中进行，中进行，为为不可逆反应不可逆反应。循环的中间产物既循环的中间产物既不能通过此循环反应生不能通过此循环反应生成成，也不被此循环反应所消耗。，也不被此循环反应所消耗。三羧酸循环的特点：三羧酸循环的特点：三羧酸循环中有三羧酸循环中有两次脱羧反应两次脱羧反应，生成两分，生成两分子子CO2。循环中有循环中有四次脱氢反应四次脱氢反应，生成三分子，生成三分子NADH和一分子和一分子FADH2。循环中有循环中有一次底物水平磷酸化一次底物水平磷酸化，生成一分子，生成一分子GTP。三羧酸循环的关键酶是三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶柠檬酸合酶、异柠檬异柠檬酸脱氢酶酸

9、脱氢酶和和-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系。是是糖糖、脂脂、蛋蛋白白质质三三大大物物质质分分解解供供能能的的共共同通路。同通路。是是糖糖、脂脂、蛋蛋白白质质三三大大物物质质互互变变的的共共同同途途径。径。三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义：二、二、有氧氧化生成的有氧氧化生成的ATP反反 应应ATP第一阶段第一阶段两次耗能反应两次耗能反应-2两次生成两次生成ATP的反应的反应22一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)21.5 或或22.5 第二阶段第二阶段一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)2.52第三阶段第三阶段三次脱氢三次脱氢(NADH+H+)232.5一次脱氢一次脱氢(FADH2)21.

10、5一次生成一次生成ATP的反应的反应21净生成净生成30或或32n磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)是是指从指从G-6-P脱氢反应开始，经一系列代谢反应脱氢反应开始，经一系列代谢反应生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入生成磷酸戊糖等中间代谢物，然后再重新进入糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。糖氧化分解代谢途径的一条旁路代谢途径。第四节第四节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径CO2+H2O+ATPTACGG-6-PF-6-PF-1,6-BP3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖n整个代谢

11、途径在整个代谢途径在胞液胞液(cytoplasm)中进行。关中进行。关键酶是键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase)。5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3二、磷酸戊糖途径的生理意义二、磷酸戊糖途径的生理意义nNADPH在体内可用于：在体内可用于：作作为为供供氢氢体体，参

12、参与与体体内内的的合合成成代代谢谢：如如参参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。参参与与羟羟化化反反应应：作作为为加加单单氧氧酶酶的的辅辅酶酶，参参与对代谢物的羟化。与对代谢物的羟化。1.是体内生成是体内生成NADPH的主要代谢途径：的主要代谢途径：使氧化型谷胱甘肽还原使氧化型谷胱甘肽还原。维持巯基酶的活性维持巯基酶的活性。维持红细胞膜的完整性维持红细胞膜的完整性：由于：由于6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷糖脱氢酶遗传性缺陷可导致可导致蚕豆病蚕豆病，表现为，表现为溶血性贫血。溶血性贫血。2.是体内生成是体内生成5-磷酸核糖的惟一代谢途径磷酸核糖的惟一代

13、谢途径：n体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以5-磷酸核糖的磷酸核糖的形式提供，这是体内形式提供，这是体内惟一惟一的一条能生成的一条能生成5-磷酸核糖磷酸核糖的代谢途径。的代谢途径。n磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。能量变化(3)n有氧氧化能量变化：以每分子葡萄糖计 q2ATP和2GTP(底物水平磷酸化反应形成)q胞浆中2(NADH+H+)q线粒体中8(NADH+H+)和2FADH2q还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化系统被分子氧氧化成水 线粒体的结构

14、线粒体有双层膜结构，外膜光滑，内膜折叠成嵴，伸向基质。内外膜之间为膜间腔。节首章首线粒体的功能特点n外膜外膜对大多数小分子物质和离子可通透，对大多数小分子物质和离子可通透，n内膜内膜须依赖膜上的特殊载体选择性地运载物须依赖膜上的特殊载体选择性地运载物质进出质进出。n基质基质中含有全部与有机酸氧化分解有关的酶。中含有全部与有机酸氧化分解有关的酶。n内膜内膜上存在着多种酶与辅酶组成的电子传递上存在着多种酶与辅酶组成的电子传递链，或称链，或称呼吸链呼吸链。n内膜上的内膜上的ATP合成酶利用电子传递过程释放合成酶利用电子传递过程释放的能量合成的能量合成ATP，完成线粒体的供能作用完成线粒体的供能作用。

15、节首章首l呼吸链呼吸链（respiratatory chain）由供氢体、传递体、受氢体由供氢体、传递体、受氢体以及相应的酶系统所组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还以及相应的酶系统所组成的这种代谢途径一般称为生物氧化还原链。如果受氢体是氧，则称为呼吸链。原链。如果受氢体是氧，则称为呼吸链。线粒体呼吸链的组成n烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD或或CoI）n黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸黄素单核苷酸和黄素腺嘌呤二核苷酸（FMN和和FAD）n铁硫蛋白（铁硫中心）铁硫蛋白（铁硫中心）n泛醌（泛醌（CoQ）n细胞色素（细胞色素（Cyta、Cytb、Cytc）节首章首氧化磷酸化的偶联

16、部位 在在呼呼吸吸链链中中，通通过过氧氧化化磷磷酸酸化化产产生生能能量量的的有有3 3个个部部位位（见见图图）。在在这这3 3个个部部位位，自自由由能能的的降降低低均均足足以以满满足足由由ADPADP和和PiPi合合成成ATPATP所所需需的的能能量量（7.3kcal7.3kcal molmol1 1），从从NADHNADH来来的的一一对对电电子子传传递递到到氧氧上上，经经过过这这3 3个个偶偶联联部位，生成部位，生成2.5分子ATP。返回糖异生作用糖异生作用是指由非糖物质，如甘油、乳酸和各是指由非糖物质，如甘油、乳酸和各种生糖氨基酸等经过系列反应转化生成葡萄糖种生糖氨基酸等经过系列反应转化生成葡萄糖或糖原的过程或糖原的过程糖异生的途径（糖异生的途径（2）反应方程式反应方程式：2 +4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O +2NAD+4ADP+2GDP+6Pi丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢