动物生物化学糖代谢PPT讲稿.ppt
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1、动物生物化学课件糖代谢第1页,共68页,编辑于2022年,星期五本章主要内容:糖在动物体内的一般概况 糖原的分解与合成代谢 葡萄糖的分解代谢 糖异生 磷酸戊糖途径 糖代谢各途径之间的关系第2页,共68页,编辑于2022年,星期五 动物机体主要的能源和碳源提供70%的能量;神经系统、胎儿和乳的合成消耗更多的葡萄糖;为氨基酸和脂肪合成提供C的来源 构成组织细胞的成分核酸中的核糖,结缔组织中的蛋白多糖,细胞膜上的糖脂和糖蛋白等 其他方面如信号传导,免疫机能1.糖在动物体内的一般概况1.1 糖的生理功能第3页,共68页,编辑于2022年,星期五1.糖在动物体内的一般概况1.2 糖的代谢概况 动物体内糖
2、的来源非反刍动物反刍动物 动物体内糖的代谢第4页,共68页,编辑于2022年,星期五消化吸收异生作用糖原分解氧化供能贮 存转变成其他物质葡萄糖血糖的来源和去路1.糖在动物体内的一般概况1.3 血糖概念:血液中所含的葡萄糖。第5页,共68页,编辑于2022年,星期五1.糖在动物体内的一般概况1.3 血糖意义反映机体的能量水平,糖的分解和利用的动态平衡,对大脑、胎儿尤为重要糖尿血糖水平相对恒定,超过肾糖阈值,葡萄糖随尿排出激素的调节作用胰岛素下调;胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素上调第6页,共68页,编辑于2022年,星期五糖原(g lyco g e n),又称动物淀粉,支链,分子量数百万以上。主
3、要由葡萄糖以(1,4)糖苷键相连(93%),以少量(1,6)糖苷键(7%)形成分支。有肝糖原和肌糖原。2.糖原的分解与合成2.1 糖原结构第7页,共68页,编辑于2022年,星期五1HOHHCH 2 OHOHOH HH OH41HHCH 2 OHOHOH HH OHO41HHCH 2 OHOHOH HH OHOO41HHOCH 2OHOHOH HH OHOO P OO1HOHHCH 2 OHOHOH HH OH41HHCH2 OHOHOH HH OHO4HCH 2 OHOHOH HH OHOHO41HOHHCH 2OHOHOH HH OHOHO P OO2.糖原的分解与合成2.2 糖原分解断键
4、部位+1 +糖 原的非 还原末 端磷酸 化酶细胞内糖原在磷酸化酶催化下形成大量葡萄糖-1-磷酸第8页,共68页,编辑于2022年,星期五糖原磷酸化酶转移酶-1,6糖苷酶Pi脱支酶第9页,共68页,编辑于2022年,星期五OHOHOHHOHCH2OHOHHH OHHOPO32-HOHCH2 OPO 32-O HHHOHH OHHOHHOHCH2 OHOHHH OH+Pi磷酸葡萄糖变位酶葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-1-磷酸葡萄 糖-6-磷酸葡萄 糖葡萄糖-1-磷酸在磷酸葡萄糖变位酶的作用下转变成葡萄糖-6-磷酸,最终又在葡萄糖-6-磷酸酶的催化下水解成葡萄糖。第10页,共68页,编辑于2022年,星
5、期五葡萄糖 ATP 2+葡萄糖-6-磷酸 ADP2.糖原的分解与合成2.3 糖原合成每个葡萄糖分子都须磷酸化成为6-P-葡萄糖,再异构成为1-P-葡萄糖,然后进一步活化为UDPG。在糖原引物的非还原端逐个加上葡萄糖基,同时释放出UDP,糖原合成酶是这个反应的关键酶。由分支酶催化糖链的分支。己糖激酶MgA:第11页,共68页,编辑于2022年,星期五UDPG+糖原(Gn)UDP 糖原(Gn+1)C:D:UDP-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸 UTP UDP-葡萄糖 PPi无机焦磷酸酶PPi 2Pi糖原合酶HOHOHOHHCH 2OHHOHHOPO 3 2-HOHHOHOHOHHCH 2O PO
6、 3 2-HOH磷 酸葡萄糖变位酶葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸B:第12页,共68页,编辑于2022年,星期五E:第13页,共68页,编辑于2022年,星期五1897年,Buchner兄弟由蔗糖发酵成乙醇的实验中发现。酵解是在无氧或缺氧的条件下,葡萄糖或糖原分解成乳酸并且有能量(ATP)释放的过程。G.Embden和O.Meyerhof揭示了其途径。酵解途径的酶系存在于胞液中。3.糖的分解代谢3.1 糖酵解糖的无氧氧化第14页,共68页,编辑于2022年,星期五注意,这个过程消耗了ATP,反应不可逆。酵解的反应过程:第一阶段 葡萄糖生成丙酮酸第15页,共68页,编辑于2022年,星期五注意
7、,这个过程消耗了ATP,反应不可逆。第16页,共68页,编辑于2022年,星期五第一个高能磷酸键形成当底物发生脱氢或脱水时,使其分子内部能量重新分布而形成高能磷酸键(或高能硫酯键),然后将高能键转移给ADP(或GDP)生成ATP(或GTP)的过程,称为底物水平磷酸化。第17页,共68页,编辑于2022年,星期五第二次底物水平磷酸化生成ATP第18页,共68页,编辑于2022年,星期五第二阶段 丙酮酸还原成乳酸第19页,共68页,编辑于2022年,星期五磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶NADH+H+丙酮酸激酶丙酮酸激酶葡萄糖葡萄糖磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乙醇乙醇3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶1
8、,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇化酶烯醇化酶己糖激酶己糖激酶 -ATP6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶6-6-磷酸果糖磷酸果糖-ATP1 1,6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖醛缩酶醛缩酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+ATP乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶乙醛乙醛 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸+ATP糖原糖原1-P-G糖酵解途径第20页,共68页,编辑于2022年,星期五糖酵解的特点糖酵解的特点A、细胞内定位:胞液、细胞内定位:胞液B、限速酶:、限速酶:3个个C、能量生成:净生成、能量
9、生成:净生成2个个ATP分子。若从糖原分子。若从糖原开始,开始,可净生成可净生成3分子分子ATP。D、不需氧。、不需氧。E、糖酵解可从葡萄糖开始,也可从糖原的葡萄、糖酵解可从葡萄糖开始,也可从糖原的葡萄糖单位开始。糖单位开始。第21页,共68页,编辑于2022年,星期五糖酵解的生理意义是动物机体在无氧或供氧不充分的情况下通过分解葡萄糖或糖原获得部分能量的重要方式。运动和使役的动物肌肉,一些供氧不足的组织,如视网膜、皮肤、睾丸以及肿瘤等组织通过这个途径获得部分能量。酵解途径与糖的有氧氧化途径、磷酸戊糖途径以及异生途径都有密切联系。第22页,共68页,编辑于2022年,星期五3.糖的分解代谢3.2
10、 有氧氧化(aerobic oxidation)概念:有氧条件下,葡萄糖彻底氧化生成CO2和H2O,并伴有能量释放的过程。四个阶段四个阶段葡萄糖降解为丙酮酸葡萄糖降解为丙酮酸丙酮酸氧化丙酮酸氧化三羧酸循环三羧酸循环呼吸链氧化呼吸链氧化第23页,共68页,编辑于2022年,星期五葡萄糖有氧氧化概况葡萄糖有氧氧化概况葡萄糖6-磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循环H+eO2O2O2H2OCO2胞液线粒体第24页,共68页,编辑于2022年,星期五同同EMP途途径径第一阶段 由葡萄糖第二阶段丙酮酸丙酮酸氧化丙酮酸(3C)转变为乙酰CoA(2C),在线粒体中进行,由丙酮酸脱氢酶系催化,为不可逆反应
11、,它包含有三个酶。总反应如下:乙酰CoAOH 3C C SCoA +CO2丙酮酸脱氢酶复合体NAD+NADH+H+OH3C C COOH +HSCoA丙酮酸第25页,共68页,编辑于2022年,星期五丙酮酸脱氢酶复合体B、辅酶、辅酶a)TPP(E1、维生素、维生素B1)b)FAD(E3、维生素、维生素B2)c)NAD+(E3、维生素、维生素PP)d)CoA(泛酸)(泛酸)e)硫辛酸()硫辛酸(E2)A、酶、酶a)丙脱酸脱氢酶()丙脱酸脱氢酶(E1)b)二氢硫辛酸转乙酰酶()二氢硫辛酸转乙酰酶(E2)c)二氢硫辛酸脱氢酶()二氢硫辛酸脱氢酶(E3)第26页,共68页,编辑于2022年,星期五丙酮
12、酸氧化脱羧的特点:丙酮酸氧化脱羧的特点:A、脱、脱2H(NAD+)B、脱羧(、脱羧(C3C2)C、限速酶,不可逆、限速酶,不可逆D、产生高能硫酯键、产生高能硫酯键第27页,共68页,编辑于2022年,星期五第三阶段三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCA)概念:以乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸的反应为起始,对乙酰基团进行氧化脱羧再生成草酰乙酸的单向循环反应序列。1937年Crebs提出,又称柠檬酸循环或Krebs循环。第28页,共68页,编辑于2022年,星期五oxaloacetate acetyl CoAcitrateHSCoA三羧酸循环的反应过程三羧酸循环的反
13、应过程A、柠檬酸的形成、柠檬酸的形成柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶第29页,共68页,编辑于2022年,星期五要点:要点:A、柠檬酸合成酶、柠檬酸合成酶(citrate synthase),关键酶,关键酶B、反应不可逆。、反应不可逆。C、C2+C4 C6(实际进入(实际进入TAC的是乙酰基)。的是乙酰基)。第30页,共68页,编辑于2022年,星期五顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶 (Aconitase),可逆。,可逆。顺乌头酸酶顺乌头酸酶citrateisocitrateB、异柠檬酸的形成、异柠檬酸的形成第31页,共68页,编辑于2022年,星期五isocitratea-ketogluta
14、rateC、第一次氧化脱羧、第一次氧化脱羧异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶第32页,共68页,编辑于2022年,星期五要点:要点:A、异柠檬酸脱氢酶是关键酶、异柠檬酸脱氢酶是关键酶B、第一次脱氢(、第一次脱氢(NAD+NADH+H+)C、第一次脱羧(、第一次脱羧(C6 C5+CO2)。)。D、不可逆,需、不可逆,需Mn+、Mg+。第33页,共68页,编辑于2022年,星期五a-ketoglutaratesuccinyl-CoAD、第二次氧化脱羧、第二次氧化脱羧-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体第34页,共68页,编辑于2022年,星期五要点:要点:A、-酮戊二酮戊二酸脱氢酶复合体酸脱氢酶复
15、合体关键酶,不可逆,类似丙酮酸脱氢酶复合体。关键酶,不可逆,类似丙酮酸脱氢酶复合体。B、第二次脱氢(、第二次脱氢(NAD+NADH+H+)C、第二次脱羧(、第二次脱羧(C5 C4+CO2)。)。D、产生高能硫酯键,为下一步底物水平磷酸化、产生高能硫酯键,为下一步底物水平磷酸化做准备。做准备。第35页,共68页,编辑于2022年,星期五succinyl-CoAsuccinateE、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A合成酶合成酶第36页,共68页,编辑于2022年,星期五要点:要点:A、琥珀酰辅酶、琥珀酰辅酶A合成酶,反应可合成酶,反应可逆。逆。B、底物水平磷酸化,生成、底物水平
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