第06章糖代谢.ppt

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1、目录糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第 六 章目录n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮类类及及其衍生物或多聚物。其衍生物或多聚物。糖的概念糖的概念目录 糖的主要生理功能糖的主要生理功能1.为生命活动提供能源和碳源为生命活动提供能源和碳源如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。核苷等物质的原料。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这是糖的主要生理功能。这是糖的主要生

2、理功能。2.提供合成体内提供合成体内其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目录糖代谢的概况糖代谢的概况分解、储存、合成分解、储存、合成 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 ATPATP 目录第一节第一节糖的消化吸收与转运糖的消化吸收与转运Digestion,absorpt

3、ion and transportation of Carbohydrates 目录一、糖消化后以单体形式吸收一、糖消化后以单体形式吸收 n糖的消化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，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔。主要在小肠，少量在口腔。目录食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所必需。所必

4、需。目录淀粉淀粉麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%40%）（25%25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%30%）（5%5%）葡萄糖葡萄糖唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-临界糊精酶临界糊精酶消化过程：消化过程：肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘口腔口腔肠腔肠腔胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶乳糖乳糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖半乳糖半乳糖乳糖酶乳糖酶 蔗糖酶蔗糖酶目录n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：单糖单糖 目录ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉吸收机

5、制：吸收机制：Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜目录葡葡萄萄糖糖被被小小肠肠黏黏膜膜细细胞胞吸吸收收后后经经门门静静脉脉进进入入血血循循环环，供供身身体体各各组组织织利利用用。肝肝对对于于维维持持血血糖糖稳稳定定发发挥挥关关键键作作用用。当当血血糖糖较较高高时时，肝肝通通过过糖糖原原合合成成和和分分解解葡葡萄萄糖糖来来降降低低血血糖糖；当当血血糖糖较较低时，肝通过糖原分解和糖异生来升高血糖。低时，肝通过糖原分解和糖异生来升高血糖。目录n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这这一

6、一过过程程依依赖赖于于葡葡萄萄糖糖转转运运体体(glucose transporter，GLUT)。二、细胞摄取葡萄糖需要转运体二、细胞摄取葡萄糖需要转运体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 SGLT各种组织细胞各种组织细胞GLUT目录第二节第二节糖的无氧分解糖的无氧分解Glycolysis目录一一分分子子葡葡萄萄糖糖在在胞胞液液中中可可裂裂解解为为两两分分子子丙丙酮酮酸酸，是是葡葡萄萄糖糖无无氧氧氧氧化化和和有有氧氧氧氧化化的的共共同同起起始始途途径径，称为称为糖酵解（糖酵解（glycolysis）。在在不不能能利利用用氧氧或或氧氧供供应应不不足足时

7、时，人人体体将将丙丙酮酮酸酸在在胞胞液液中中还还原原生生成成乳乳酸酸，称称为为乳乳酸酸发发酵酵（lactic acid fermentation）。在在某某些些植植物物和和微微生生物物中中，丙丙酮酮酸酸可可转转变变为为乙乙醇醇和和二二 氧氧 化化 碳碳，称称 为为 乙乙 醇醇 发发 酵酵（ethanol fermentation）。目录一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生成两个阶段解和乳酸生成两个阶段第一阶段：第一阶段：糖酵解糖酵解第二阶段：第二阶段：乳酸生成乳酸生成糖无氧氧化的反应部位：糖无氧氧化的反应部位：胞液。胞液。n葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶段

8、：葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶段：目录1.葡萄糖磷酸化为葡糖葡萄糖磷酸化为葡糖-6-磷酸磷酸 ATP ADPMg2+己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖经糖酵解分解为两（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分

9、子丙酮酸分子丙酮酸 目录哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工工酶酶，分分别别称称为为至至型型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。它它的的特特点点是是：对对葡葡萄萄糖糖的的亲亲和和力力很很低低；受受激激素素调调控控，对对葡葡糖糖-6-磷磷酸酸的的反反馈馈抑抑制制并不敏感。并不敏感。它它这这些些特特性性使使葡葡萄萄糖糖激激酶酶对对于于肝肝维维持持血血糖糖稳稳定定至至关关重重要要，只只有有当当血血糖糖显显著著升升高高时时，肝肝才才会会加加快快对对葡葡萄萄糖糖的的利利用用，起起到到缓缓冲冲血血糖水平的调节

10、作用。糖水平的调节作用。目录2.葡糖葡糖-6-磷酸转变为磷酸转变为 果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-6-磷酸磷酸 (fructose-6-phosphate,F-6-P)目录3.果糖果糖-6-磷酸转变为果糖磷酸转变为果糖-1,6-二磷酸二磷酸 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶

11、-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸l磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1)果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)目录果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 4.果糖果糖-1,6-二磷酸裂解成二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩

12、酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式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 +目录5.磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷

13、酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目录6.3-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+HNADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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

14、油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸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 目录7.1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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

15、磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸这这种种ADP或或其其他他核核苷苷二二磷磷酸酸的的磷磷酸酸化化作作用用与与底底物物的的脱脱氢氢作作用用直直接接相相偶偶联联的的反反应应过过程程，称称为为 底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化(substrate level phosphorylation)。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目录8.3-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GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸

16、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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目录9.2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3

17、-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)目录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮

18、酸将高能磷酸基转磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给移给ADP生成生成ATP和和丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸目录在在糖糖酵酵解解产产能能阶阶段段的的5 5步步反反应应中中，2 2分分子子磷磷酸酸丙丙糖糖经经两两次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化转转变变成成2 2分子丙酮酸，总共生成分子丙酮酸，总共生成4 4分子分子ATPATP。目录（二）丙酮酸被还原为乳酸（二）丙酮酸被还原为乳酸反应中的反应中的NADH+H+来自于上述第来自于上述第6步反步反应中的应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehyd

19、rogenase,LDH)NADH+H+NAD+目录E1:己糖激酶己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖糖的的无无氧氧氧氧化化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+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+图图6-1 6-1 糖的无氧氧化糖的无氧氧化目录n糖酵解小结糖酵解小结反应部位：胞浆；反

20、应部位：胞浆；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应：反应全过程中有三步不可逆的反应：G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 目录产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 22-2=2ATP从从Gn开始开始 22-1=3ATP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

21、循环（糖异生）目录二、糖酵解的调控是对二、糖酵解的调控是对3个关键酶个关键酶活性的调节活性的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 果糖果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 目录（一）（一）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解对调节糖酵解速率最速率最重要重要n别构调节别构调节别构激活剂别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）目录ATP对磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：ATP结合位点结合位点调节效应调节效应活性中心底物结合

22、部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）激活激活活性中心外别构调节部位（高浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时）抑制抑制目录l果糖果糖-2,6-二磷酸是磷酸果糖激酶二磷酸是磷酸果糖激酶-1最强的别最强的别构激活剂；构激活剂；l其作用是与其作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对磷、柠檬酸对磷酸果糖激酶酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。果糖果糖-2,6-二磷酸对磷酸果糖激酶二磷酸对磷酸果糖激酶-1的调节的调节：目录F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAM

23、P 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目录（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点n别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖目录n共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性无

24、活性）（有活性有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白目录（三）己糖激酶受到反馈抑制调节（三）己糖激酶受到反馈抑制调节葡葡糖糖-6-磷磷酸酸可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝肝葡葡萄萄糖激酶不受其抑制。糖激酶不受其抑制。长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。胰胰岛岛素素可可诱诱导导葡葡萄萄糖糖激激酶酶基基因因的的转转录录，促促进进酶的合成。酶的合成。目录三、糖无氧氧化的主要生理意义是机三、糖无氧氧化的主要生理意义是机体不利用氧快速供能体不利用氧快速供

25、能糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌收缩更为重要。这对肌收缩更为重要。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是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 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞目录乳酸酵解时，乳酸酵解时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生葡萄糖可经底物水平磷酸化生成成4molATP，在葡萄糖和果糖，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化时消磷酸磷酸化时消耗耗2molATP，故净生成，故净生成2molATP。目录四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物 除葡萄糖外，其

26、他己糖如果糖、半乳糖和甘除葡萄糖外，其他己糖如果糖、半乳糖和甘露糖也都是重要的能源物质，它们可转变成糖酵露糖也都是重要的能源物质，它们可转变成糖酵解的中间产物磷酸己糖而进入糖酵解提供能量解的中间产物磷酸己糖而进入糖酵解提供能量目录果糖果糖(肌肉肌肉)己糖激酶己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖*1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖甘露糖甘露糖-6-6-磷酸磷酸己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可除葡萄糖外，其它己糖也可转变成转变成磷酸己糖磷酸己糖而进入酵解

27、途径。而进入酵解途径。半乳糖血症半乳糖血症果糖果糖(肝肝)*果糖激酶果糖激酶目录（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解果糖是膳食中一个重要的燃料来源。果糖是膳食中一个重要的燃料来源。果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织果糖的代谢一部分在肝，一部分被周围组织主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢主要为肌和脂肪组织摄取。但这两部分代谢的途径不同。的途径不同。目录n果糖在肌和脂肪组织中的代谢果糖在肌和脂肪组织中的代谢果糖果糖果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖激酶己糖激酶循糖酵解循糖酵解途径分解途径分解合成糖原合成糖原（肌）（肌）n果糖在肝中的代谢果糖在肝中的代谢果糖果糖1-磷酸果糖磷

28、酸果糖果糖果糖激酶激酶1-磷酸果糖醛缩酶磷酸果糖醛缩酶 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮甘油醛甘油醛丙糖激酶丙糖激酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛循糖酵解途径分循糖酵解途径分解或合成糖原解或合成糖原目录果糖不耐症（果糖不耐症（fructose intolerance）是一种遗传病。）是一种遗传病。其病因为缺乏其病因为缺乏B型醛缩酶，进食果糖会引起型醛缩酶，进食果糖会引起1-磷酸磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使ATP浓度下降，从而加速糖无氧氧化，导致乳酸浓度下降，从而加速糖无氧氧化，导致乳酸酸中毒和餐后低血糖。这种病症常表现为自我限酸中毒和餐后低血糖。这种病

29、症常表现为自我限制，强烈地厌恶甜食制，强烈地厌恶甜食。目录（二）半乳糖转变为（二）半乳糖转变为葡萄葡萄-1-磷酸磷酸进入糖酵解进入糖酵解图图6-3 6-3 半乳糖的代谢半乳糖的代谢目录半乳糖血症（半乳糖血症（galactosemia）是一种遗传性疾病，）是一种遗传性疾病，表现为半乳糖不能转变成葡萄糖。其原因是缺乏表现为半乳糖不能转变成葡萄糖。其原因是缺乏半乳糖半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，使磷酸尿苷酰转移酶，使1-磷酸半乳糖生磷酸半乳糖生成成UDP-半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积累。例如，血液中高浓度的半乳糖使眼睛晶状体累。例如，血液中高浓度的半乳糖使

30、眼睛晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状体混浊）。体混浊）。目录（三）甘露糖转变为（三）甘露糖转变为果糖果糖-6-磷酸磷酸进入糖酵解进入糖酵解图图6-4 6-4 甘露糖的代谢甘露糖的代谢目录第三节第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate目录机机体体利利用用氧氧将将葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2的的反反应应过过程程，称称为为糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)

31、。是是体体内内糖糖分分解解供供能能的的主要方式。主要方式。n n部位：部位：部位：部位：胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体n n概念概念概念概念目录葡萄糖有氧氧化概况葡萄糖有氧氧化概况目录一、糖的有氧氧化分为三个阶段一、糖的有氧氧化分为三个阶段第一阶段：糖酵解第一阶段：糖酵解 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：柠檬酸循环第三阶段：柠檬酸循环 G（Gn）氧化磷酸化氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体目录（一）葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸（一）葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸

32、丙酮酸 乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 n总反应式:（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA 目录n丙酮酸脱氢酶复合体的丙酮酸脱氢酶复合体的组成组成E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL酶酶辅酶辅酶目录在哺乳类动物细胞中，丙酮酸脱氢酶复合体由在哺乳类动物细胞中，丙酮酸脱氢酶复合体由60个转乙酰酶组成核心，周围排列着个转乙酰酶组成核心，

33、周围排列着12个丙酮酸脱个丙酮酸脱氢酶和氢酶和6个二氢硫辛酰胺脱氢酶。个二氢硫辛酰胺脱氢酶。参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（参与反应的辅酶有硫胺素焦磷酸酯（TPP）、硫）、硫辛酸、辛酸、FAD、NAD+和和CoA。其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过与转其中硫辛酸是带有二硫键的八碳羧酸，通过与转乙酰酶的赖氨酸残基的乙酰酶的赖氨酸残基的-氨基相连，形成与酶结氨基相连，形成与酶结合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基合的硫辛酰胺而成为酶的柔性长臂，可将乙酰基从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。从酶复合体的一个活性部位转到另一个活性部位。目录n丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：丙酮酸脱

34、氢酶复合体催化的反应过程：1.丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧形形成成羟羟乙乙基基-TPP，由由丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶催化催化(E1)。2.由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化形形成成乙乙酰酰硫硫辛辛酰胺酰胺-E2。3.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化生生成成乙乙酰酰CoA,同同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使还还原原的的二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将F

35、ADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 目录（三）乙酰（三）乙酰CoA进入柠檬酸循环以及氧化磷酸进入柠檬酸循环以及氧化磷酸化生成化生成ATP柠柠檬檬酸酸循循环环的的第第一一步步是是乙乙酰酰CoA与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合成成6个个碳碳原原子子的的柠柠檬檬酸酸，然然后后柠柠檬檬酸酸经经过过一一系系列列反反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。应重新生成草酰乙酸

36、，完成一轮循环。经经过过一一轮轮循循环环，乙乙酰酰CoA的的2个个碳碳原原子子被被氧氧化化成成CO2；在在循循环环中中有有1次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化，可可生生成成1分分子子ATP；有有4次次脱脱氢氢反反应应，氢氢的的接接受受体体分分别别为为NAD+或或FAD，生成，生成3分子分子NADH+H+和和1分子分子FADH2。目录它它们们既既是是柠柠檬檬酸酸循循环环中中的的脱脱氢氢酶酶的的辅辅酶酶，又又是是电电子传递链的第一个环节。子传递链的第一个环节。电电子子传传递递链链是是由由一一系系列列氧氧化化还还原原体体系系组组成成，它它们们的功能是将的功能是将H+或电子依次传递至氧，生成水。或电子依

37、次传递至氧，生成水。在在H+/电电子子沿沿电电子子传传递递链链传传递递过过程程中中能能量量逐逐步步释释放放，同同时时伴伴有有ADP磷磷酸酸化化成成ATP，即即氧氧化化与与磷磷酸酸化化反反应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。目录柠柠檬檬酸酸循循环环也也称称为为三三羧羧酸酸循循环环(Tricarboxylic acid Cycle,TCA cycle)，是是由由线线粒粒体体内内一一系系列列酶酶促促反反应应构构成成的的循循环环反反应应系系统统。因因为为该该学学说说由由Krebs正式提出，亦称为正式提出，亦称为Krebs循环循环。二、柠檬酸循环是以形成柠檬酸为二、柠檬酸

38、循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统起始物的循环反应系统n概述概述n反应部位：反应部位：线粒体线粒体目录（一）柠檬酸循环由八步反应组成（一）柠檬酸循环由八步反应组成1.乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸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异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 4.-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 5.琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水

39、生成苹果酸 8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 1.乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A（acetyl CoA）与草酰乙酸）与草酰乙酸（oxaloacetate）缩合成柠檬酸（）缩合成柠檬酸（citrate）反应由反应由柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（柠檬酸合酶（citrate synthasecitrate synthase）催化催化2.柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 此反应是由顺乌头酸酶顺乌头酸酶催化的异构化反应由两步反应构成，（1）：脱水反应 （2）：水合反应3.异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠檬酸氧化脱

40、羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脱羧而转变成 -酮戊二酸酮戊二酸（-Ketoglutarate）4.-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 在-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；该脱氢酶复合体的组成及催化过程与丙酮酸脱氢酶复合体类似。5.琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 在琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA合成酶合成酶合成酶合成酶催化下，琥珀酰CoA

41、的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 此步反应由琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2O

42、CoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶-酮酮戊二酸脱戊二酸脱氢氢酶酶复合体复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶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脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶目录经过一次柠檬酸循环，经过一次柠檬酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA；l经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；l生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP；l关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶，柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合酮戊二酸脱氢酶

43、复合体，体，异柠檬酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶。整个循环反应为不可逆反应。整个循环反应为不可逆反应。柠檬酸循环的要点：柠檬酸循环的要点：目录柠柠檬檬酸酸循循环环中中间间产产物物起起催催化化剂剂的的作作用用，本本身身无无量量的的变变化化，不不可可能能通通过过柠柠檬檬酸酸循循环环直直接接从从乙乙酰酰CoA合合成成草草酰酰乙乙酸酸或或柠柠檬檬酸酸循循环环中中其其他他产产物物，同同样样中中间间产产物物也也不不能能直直接接在在柠柠檬檬酸循环中被氧化为酸循环中被氧化为CO2及及H2O。柠檬酸循环的中间产物柠檬酸循环的中间产物：目录表面上看来，柠檬酸循环运转必不可少的草酰表面上看来，柠檬酸循环运转必不可少的草酰

44、乙酸在柠檬酸循环中是不会消耗的，它可被反复利乙酸在柠檬酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。实际上：用。实际上：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.机机体体内内各各种种物物质质代代谢谢之之间间是是彼彼此此联联系系、相相互互配配合合的的，TCA循循环环中中的的某某些些中中间间代代谢谢物物能能够够转转变变合合成成其其他他物物质质，借借以以沟沟通通糖糖和和其其他他物物质质代代谢谢之之间间的的联联系。系。目录.机机体体糖糖供供不不足足时时，可可能能引引起起TCA循循环环运运转转障障碍碍，这这时时苹苹果

45、果酸酸、草草酰酰乙乙酸酸可可脱脱羧羧生生成成丙丙酮酮酸酸，再再进一步生成乙酰进一步生成乙酰CoA进入进入TAC氧化分解。氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+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。目录草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶CO2 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶

46、脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸的来源如下：草酰乙酸的来源如下：目录（三）柠檬酸循环在三大营养物质代谢中（三）柠檬酸循环在三大营养物质代谢中具有重要生理意义具有重要生理意义1.柠柠檬檬酸酸循循环环是是三三大大营营养养物物质质分分解解产产能能的的共共同通路同通路。2.柠柠檬檬酸酸循循环环是是糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基酸酸代代谢谢联联系系的枢纽的枢纽。目录H+e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、2

47、.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是三、糖有氧氧化是糖分解生成糖分解生成ATP的主要方式的主要方式目录反反 应应辅辅 酶酶最最终获终获得得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸-1果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸-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2NADH3或或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22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH5第三阶段（

48、线粒体基质）第三阶段（线粒体基质）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸2-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸2琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一个葡糖糖由一个葡糖糖总总共共获获得得30或或32*获得获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制 目录糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径。它不。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释

49、放，相当一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。目录四、糖有氧氧化的调节四、糖有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1柠檬酸合酶柠檬酸合酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶目录（一）（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰乙酰CoA/

50、HSCoA 或或 NADH/NAD+时，时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。等重要组织对葡萄糖的需要。目录共价修饰调节共价修饰调节目录乙酰乙酰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 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸