第糖代谢复习课.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,目录,第糖代谢复习课,一、概念,糖（carbohydrates）：碳水化合物,化学本质：多羟醛或多羟酮类及其衍生物、多聚物。,分类：,单糖、寡糖、多糖、结合糖,葡萄糖（glucose）,（已醛糖）,果糖（已酮糖）,单糖不能再水解的糖,其它：半乳糖（已醛糖）、,核糖（戊醛糖）,寡糖,常见二糖：,麦芽糖（maltose）：葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖（sucrose）：葡萄糖 果糖,乳 糖（lactose）：葡萄糖 半乳糖,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借糖苷键相连。,多糖能水解生成多个单糖。,淀 粉（starch）,糖 原（glycogen）,纤维素（cellulose）,结合糖糖与非糖物质的结合物。,糖脂（glycolipid）：糖与脂类的结合物。,糖蛋白（glycoprotein）：糖与蛋白质的结合物。,二、生理功能氧化供能,提供碳源和能源。,提供合成原料。,作为组成成分。,三、消化与吸收,消化部位：主要在小肠，少量在口腔。,消化产物：淀粉,糊精麦芽糖,葡萄糖,吸收部位：小肠上段,吸收形式：单糖,吸收机制：Na,+,-K,+,ATP酶依赖的葡萄糖转运体,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,四、代谢概况,第二节,糖的无氧分解,Glycolysis,糖的无氧氧化（anaerobic oxidation）：,在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程。,反应部位：胞浆。,一、过程,：,葡萄糖,-,丙酮酸（pyruvate）,又称糖酵解途径（glycolytic pathway）,：,丙酮酸,-,乳酸,两个阶段：,（一）葡萄糖,-,丙酮酸（糖酵解）,ATP ADP,Mg,2+,己糖激酶,1.葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,哺乳动物有4种己糖激酶同工酶（至型），肝细胞中的是型，特称为葡萄糖激酶。,特点：对葡萄糖的亲和力很低；受激素调控。,己糖异构酶,2.6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,5.磷酸二羟丙酮,醛缩酶,1,6-双磷酸果糖,磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛,4.,ATP ADP,Mg,2+,6-磷酸果糖激酶-1,3.6-磷酸果糖,1,6-双磷酸果糖,Pi、NAD,+,NADH+H,+,3-磷酸甘油醛脱氢酶,6.3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）。,ADP ATP,磷酸甘油酸激酶,7.1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,8.3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,烯醇化酶,9.2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,ADP,ATP,K,+,Mg,2+,丙酮酸激酶,10.磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,底物水平磷酸化,（二）丙酮酸,乳酸,丙酮酸,乳酸,乳酸脱氢酶,（,LDH）,NADH+H,+,NAD,+,E1:己糖激酶,E2:6-磷酸果糖激酶-1,E3:丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解途径,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,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,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,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。,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借糖苷键相连。,ADP ATP,1,3-二磷酸甘油酸,3大营养素的最终代谢通路，其作用是为氧化磷酸化提供原料（大量NADH+H+）。,糖原n+1+UDP,-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借糖苷键相连。,36-磷酸葡萄糖+6 NADP+,二、生理功能氧化供能,异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸,ATP ADP,其它：半乳糖（已醛糖）、核糖（戊醛糖）,ATP ADP,2苹果酸2草酰乙酸,小结,反应部位：胞浆；,不需氧、产能；,三步不可逆反应：,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,产能方式和数量,方式：底物水平磷酸化,净生成ATP数量：从G开始 22-2=2ATP,从Gn开始 22-1=3ATP,乳酸的去路,由血入肝脏：分解利用、乳酸循环（糖异生）,磷酸二羟丙酮+3-磷酸甘油醛,二、生理功能氧化供能,消耗：1 乙酰CoA；,整个循环反应为不可逆反应。,磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH的需求。,葡萄糖（glucose）,吸收机制：Na+-K+ATP酶依赖的葡萄糖转运体,Pi、NAD+NADH+H+,异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸,4次脱氢，2次脱羧，1次底物水平磷酸化；,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,特点：对葡萄糖的亲和力很低；,ATP ADP,E3:丙酮酸激酶,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),二、调控,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,共价修饰调节,三、生理意义,机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,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（主要供能方式）,代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,第三节,糖的有氧氧化,Aerobic Oxidation of Carbohydrate,糖的有氧氧化（aerobic oxidation）：,在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H,2,O和CO,2,，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,部位：胞液及线粒体,一、反应过程,第一阶段：酵解,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G（Gn）,第四阶段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰,CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,（一）糖酵解,丙酮酸,乙酰CoA,NAD,+,HSCoA CO,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,总反应式:,（二）丙酮酸氧化脱羧生成,乙酰CoA,23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸,无线粒体的细胞，如：红细胞（主要供能方式）,淀 粉（starch）,由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，又称为Krebs循环。,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),1-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,ADP ATP,二、三羧酸循环（TCA）,能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借糖苷键相连。,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,1,3-二磷酸甘油酸,6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖,ATP ADP,分支增加，溶解度增加。,三羧酸循环（Tricarboxylic Acid Cycle，TAC/TCA）：乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。,因为循环反应中的第一个中间产物是含三个羧基的柠檬酸，因此也称为柠檬酸循环。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，又称为Krebs循环。,二、三羧酸循环（TCA）,概念,反应部位：线粒体,（一）TCA反应过程,乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸,柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸,异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸,-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应产生琥珀酸,琥珀酸脱氢生成延胡索酸,延胡索酸加水生成苹果酸,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,CoASH,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,NADH+H,+,NAD,+,H,2,O,H,2,O,H,2,O,CoASH,CoASH,H,2,O,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,乙酰CoA,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,经过一次三羧酸循环，,消耗：1 乙酰CoA；,4次脱氢，2次脱羧，1次底物水平磷酸化；,生成：1 FADH,2,、3 NADH+H,+,、2 CO,2,、1 GTP；,关键酶：柠檬酸合酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体、异柠檬酸脱氢酶。,整个循环反应为不可逆反应。,TAC小结：,（二）TCA循环生理意义,1.3大营养素的最终代谢通路，其作用是为氧化磷酸化提供原料（大量NADH+H,+,）。,2.糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。,反 应,辅 酶,最终获得ATP,第一阶段（胞浆）,葡糖糖6-磷酸葡糖糖,-1,6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖,-1,23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸,2NADH,3或5*,21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸,2,2磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸,2,第二阶段（线粒体基质）,2丙酮酸2乙酰CoA,2NADH,5,第三阶段（线粒体基质）,2异柠檬酸2-酮戊二酸,2-酮戊二酸2琥珀酰CoA,2琥珀酰CoA2琥珀酸,2琥珀酸2延胡索酸,2苹果酸2草酰乙酸,2NADH,2NADH,2FADH,2,2NADH,5,5,2,3,5,由一个葡糖糖总共获得,30或32,三、糖有氧氧化是机体获能的主要方式,四、糖有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径：,丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,己糖激酶,丙酮酸激酶,6-磷酸果糖激酶-1,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,有氧氧化的调节特点,有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。,ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。,氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。,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CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,五、巴斯德效应,概念,机制,有氧时，NADH+H,+,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;,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。,巴斯德效应（Pastuer effect）指有氧氧化抑制糖酵解的现象。,第 四 节,葡萄糖的其它代谢途径,概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H,+,，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,一、磷酸戊糖途径,细胞定位：胞液,：氧化反应,二、反应过程,反应过程可分为二个阶段:,：非氧化反应,生成磷酸戊糖，NADPH+H,+,及CO,2,。,包括一系列基团转移。,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,5-磷酸木酮糖C,5,5-磷酸木酮糖,C,5,7-磷酸景天糖,C,7,3-磷酸甘油醛,C,3,4-磷酸赤藓糖,C,4,6-磷酸果糖,C,6,6-磷酸果糖,C,6,3-磷酸甘油醛C,3,6-磷酸葡萄糖(C,6,)3,6-磷酸葡萄糖酸内酯(C,6,)3,6-磷酸葡萄糖酸(C,6,)3,5-磷酸核酮糖(C,5,)3,5-磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO,2,总反应式：,36-磷酸葡萄糖+6 NADP,+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H,+,+3CO,2,三、调节,6-磷酸葡萄糖脱氢酶为关键酶。,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。,磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH的需求。,四、生理意义,2,提供NADPH,作为供氢体参与多种代谢反应,1为核酸的生物合成,提供核糖,（1）NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；,（2）NADPH参与体内羟化反应；,（3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（GSH）的还原状态。,第 五 节,糖原的合成与分解,糖原（glycogen）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。,肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平,定义：,储存的主要器官及其生理意义：,1.以,-1,4-糖苷键形成长链。,2.分枝处以-1,6-糖苷键连接；分支增加，溶解度增加。,3.每条链都终止于一个非还原端。非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原结构特点及其意义：,一、糖原的合成代谢,合成部位：,糖原的合成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,1.葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶;,葡萄糖激酶（肝）,合成途径：,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,2.6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,磷酸基团转移的意义：由于延长形成-1,4-糖苷键，葡萄糖分子C,1,上的半缩醛羟基必须活化。,UDPG,可看作“,活性葡萄糖,”，在体内充作葡萄糖供体。,3.1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,2Pi+能量,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG),糖原,n,+UDPG,糖原,n,+1,+UDP,糖原合酶,4.以,-1,4-糖苷键结合,糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物（primer），作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,5.糖原分枝的形成,二、肝糖原分解补充血糖,亚细胞定位：胞浆,糖原分解习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,分解过程：,糖原,n+1,糖原,n,+1-磷酸葡萄糖,糖原磷酸化酶,1.糖原的磷酸解,2.脱枝酶的作用,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-糖苷键,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,3.1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖-,6,-磷酸酶（肝，肾）,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌中。所以只有肝和肾可补充血糖；而肌糖原不能分解成葡萄糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。,G-6-P的代谢去路：,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入酵解途径）,G-1-P,Gn（合成糖原）,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯,（进入磷酸戊糖途径）,葡萄糖醛酸,（进入葡萄糖醛酸途径）,小结,反应部位：胞浆,