糖的代谢主题医学知识.ppt

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enzyme,glucose-6phosphate,(,G-6-P,）,fructose-6-phosphate,(F-6-P）,Phosphoglucose,isomerase,glucose-6-phosphate,(G-6-P）,A,T,P,A,D,P,fructose-1,6-diphosphate,phosphofructokinase,（FPK）,Mg,2,+,The second key enzyme,(F-6-P）,磷酸果糖激酶,醛缩酶,异构酶,NAD,+,NADH+H,+,Pi,ADP,ATP,H,2,O,Mg或Mn,ATP,ADP,丙酮酸,PEP,丙酮酸激酶,甘油醛3-磷酸脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,变位酶,烯醇化酶,1,3-diphospho-glycerate,(1,3-BPG),Glyceraldehyde3 phosphate dehydrogenase,Glyceraldehyde 3-phosphate,NADH,+,H,+,HPO,4,2-,+,NAD,+,PO,3,2-,甘油醛3-磷酸脱氢酶,磷酸甘油酸激酶,Phosphoglycerate,kinase,3-phosphoglycerate,diphosphoglycerate,(1,3-BPG),OPO,3,2-,ADP,ATP,底物水平的磷酸化（Substrate-level phosphorylation）,是指ATP的形成直接由一个代谢中间产物上的磷酸基团,转移到ADP分子上的作用。,3-phospho-glycerate,变位酶,Phosphoglycerate,mutase,2-phosphoglycerate,phosphoenolpyruvate,2-phosphoglycerate,烯醇化酶,enolase,(,Mg,2+,/Mn,2+,),H,2,O,磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,ADP,A,T,P,Phosphoenolpyruvate,丙酮酸激酶,PK,The third key enzyme,enolpyruvate,Mg,2+,K,+,糖酵解的反应特点,1、整个过程无氧参加；,2、三个限速酶；,3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP，,从糖原开始净生成3分子ATP；,4、一次脱氢辅酶为NAD,，生成的NADHH,中的2H最后又交给丙酮酸生成了乳酸。,四、途径,化学计量和生物学意义,总反应式,:,C,6,H,12,O,6,+2NAD,+,+2ADP+2Pi,2C,3,H,4,O,3,+,2NADH,+2H,+,+,2ATP,+2H,2,O,生物学意义,是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量；,形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架,为糖异生提供基本途径。,能量计算,：,氧化一分子葡萄糖净生成,2ATP,2NADH 5ATP 或 3ATP,五、丙酮酸的去路,（,有氧,）,（,无氧,）,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,三羧酸循环,（有氧或无氧）,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,糖酵解途径,三羧酸循环,（有氧或无氧）,葡萄糖,EMP,NADH+H,+,NAD,+,CH,2,OH,CH,3,乙醇,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,乳酸,COOH,CH(OH),CH,3,乙醛,CHO,CH,3,COOH,C=O,CH,3,丙酮酸,葡萄糖的无氧分解,六、糖酵解的调节,主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶为催化反应历程中不可逆反应的三种酶，通过酶的,别构效应,或,共价修饰,实现活性的调节，调节物多为本 途的中间物或与本途径有关的代谢产物。,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸,甘油,醛磷酸二羟丙酮,2,1，3-二磷酸甘油酸,2,3-磷酸甘油酸,2,2-磷酸甘油酸,2,磷酸烯醇丙酮酸,2,丙酮酸,葡萄糖,磷酸果糖激酶,丙酮酸激酶,己糖激酶,AMP,G-6-P,ATP,+,-,F-2,6-B,P,AMP,+,-,柠檬酸NADH,ATP,ATP,Ala,F-1,6-BP,-,+,丙酮酸激酶催化活性控制关系图,磷酸化的丙酮酸激酶,（低活性）,去磷酸化的丙酮酸激酶,（高活性）,H,2,O,Pi,ATP,ADP,果糖-1，6-二磷酸,ATP,丙氨酸,+,葡萄糖水平下降,Pi,+,糖酵解的意义,1糖酵解途径是单糖分解代谢的一条最重要的基本途径,2糖酵解途径能提供能量使机体或组织有效地适应缺氧情况,3糖酵解途径是某些组织或细胞的主要获能方式,4糖酵解途径是葡萄糖完全氧化分解成二氧化碳和水的必要准备阶段,七、其他六碳糖进入糖酵解的途径,1、D-果糖和D-甘露糖：转化为六磷酸果糖进入糖酵解,2、D-半乳糖：在半乳糖激酶的作用下，生成一磷酸半乳糖，在磷酸半乳糖尿苷酰转移酶和尿苷酰半乳糖差向酶的催化下，转化成一磷酸葡萄糖，进入糖酵解途径。,柠檬酸循环,（第20章）,（三羧酸循环）（tricarboxylic acid cycle、citrate cycle、krebs 循环、TCA 循环）,一、丙酮酸的有氧氧化,（EMP）,葡萄糖,COOH,C=O,CH,3,丙酮酸,CH3-C-SCoA,O,乙酰CoA,三羧酸循环,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,CoASH,丙酮酸脱氢酶复合体,丙酮酸脱氢酶复合体,在线粒体膜上由丙酮酸脱氢酶系催化丙酮酸不可逆的氧化脱羧，并与CoA结合形成乙酰-CoA和CO,2,包括：3酶5因子,E1：丙酮酸脱氢酶、,E2：二氢硫辛酰转乙酰基酶,E3：二氢硫辛酸脱氢酶,辅助因子：硫胺素焦磷酸（TPP）、硫辛,酰胺、FAD、CoA、和,NAD,+(,Mg,2+),。,丙酮酸脱氢酶复合体,NAD,+,+H,+,丙酮酸脱氢酶,FAD,二氢硫辛酸转乙酰基酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO,2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H,+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD,+,CH,3,-C-SCoA,O,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.,NADH+H,+,的生成,1.,-羟乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,3.乙酰CoA的生成,4.硫辛酰胺的生成,丙酮酸脱氢酶复合体的调控,1.产物控制,NADH和乙酰-CoA的竞争性抑制,2.磷酸化和去磷酸化的调控,E,1,的磷酸化和去磷酸化是使丙酮酸脱氢酶复合体失活和激活的重要方式。,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,NADH,+CO,2,FADH,2,H,2,O,NADH,+CO,2,NADH,GTP,二、柠檬酸循环,）,草酰乙酸,再生阶段,柠檬酸的生成阶段,氧化脱,羧阶段,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,NAD,+,NAD,+,FAD,NAD,+,H,2,O,H,2,O,草酰乙酸,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,H,2,O,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,柠檬酸的生成阶段,氧化脱羧,CO,2,GDPPi,GTP,NAD+,NADH+H,+,NAD+,NADH+H,+,CoASH,异柠檬酸脱氢酶,CO,2,酮戊二酸脱氢酶,琥珀酸硫激酶,草酰乙酸再生,FAD,FADH,2,H,2,O,NAD+,NADH+H,+,草酰乙酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,三羧,酸,循环的化学计量和能量计量,a、总反应式,:,CH,3,COSCoA+3NAD,+,+FAD+GDP+Pi+2H,2,O,2CO,2,+CoASH+3NADH+3H,+,+FADH,2,+GTP,1 GTP,3 NADH,1 FADH,2,1：2.5,7.5ATP,1：1.5,1.5ATP,1ATP,10ATP,b、三羧酸循环的能量计量,葡萄糖完全氧化产生的ATP,酵解阶段：2 ATP,2,1 NADH,1：2.5(或1.5),2 ATP,2,(2.5ATP或1.5 ATP),三羧酸循环：,2,1,GTP,2,3 NADH,2,1,FADH2,2,1,ATP,2,7.5 ATP,2,3 ATP,1：2.5,1：1.5,丙酮酸氧化：,2,1NADH,1：2.5,2,2.5ATP,总计：,32 ATP,或,30 ATP,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,三羧酸循环的调节,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,调节位点,柠檬酸合酶,（,限速酶,）,异柠檬酸脱氢酶,酮戊二酸脱氢酶,ADP,+,NADHATP,-,琥珀酰CoA,NADH,-,琥珀酰CoA,NADH,ATP,-,苹果酸,草酰乙酸,琥珀酰CoA是乙酰CoA的结构类似物竞争性抑制柠檬酸合成酶的活性,五、三羧酸循环的调节,产物抑制,：如乙酰-CoA和NADH反馈抑制丙酮酸脱氢酶系；,柠檬酸反馈抑制柠檬酸合酶；,琥珀酰-CoA和NADH反馈抑制-酮戊二酸脱氢酶,竞争性抑制,：琥珀酰-CoA 是乙酰-CoA结构类似物，竞争性抑制柠檬酸合成酶；,Ca,2+,和ADP的激活作用与ATP的抑制作用。,六、三羧酸循环的生物学意义,是有机体获得生命活动所需能量的主要途径,是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽,形成多种重要的中间产物,七、乙醛酸循环,glyoxylate cycle,在动物体内不存在,只存在于植物和微生物中.,催化该途径的酶既存在于线粒体,也存在于乙醛酸循环体中。,CoASH,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,乙醛酸循环反应历程,NAD,+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,O,CH,3,-CSCoA,CoASH,O,CH,3,-CSCoA,COO,-,CH2,CH2,COO,-,琥珀酸,异柠檬酸裂合酶,苹果酸合酶,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,NAD,+,草酰乙酸,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的 比较,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,草酰乙酸,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,O,CH,3,-C-SCoA,苹果酸,延胡索酸,例如：,草酰乙酸,天冬氨酸,-,酮戊二酸,谷氨酸,柠檬酸,脂肪酸,琥珀酰,CoA,卟啉,机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，,TAC,中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。,机体糖供不足时，可能引起,TAC,运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入,TAC,氧化分解。,草酰乙酸,草酰乙酸脱羧酶,丙酮酸,CO,2,苹果酸,苹果酸酶,丙酮酸,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,*所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸裂解酶,乙酰,CoA,丙酮酸,丙酮酸羧化酶,CO,2,苹果酸,苹果酸脱氢酶,NADH+H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷草转氨酶,-,酮戊二酸,谷氨酸,其来源如下：,定义,代谢物脱下的成对氢原子（,2H,）,通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为,呼吸链,(respiratory chain),又称,电子传递链,(electron transfer chain),。,组成,递氢体和电子传递体（,2H,2H,+,+2e,）,一、呼吸链,氧化磷酸化和光合磷酸化,（一）呼吸链的组成,四种具有传递电子功能的酶复合体(complex),*泛醌 和,Cyt c,均不包含在上述四种复合体中。,人线粒体呼吸链复合体,呼吸链各复合体在线粒体内膜中的位置,Cytc,Q,NAD,H,+,H,+,NAD,+,延胡索酸,琥珀酸,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,胞液侧,基质侧,线粒体内膜,e,-,e,-,e,-,e,-,e,-,1.复合体:NADH-泛醌还原酶,功能,:,将电子从,NADH,传递给泛醌,(,ubiquinone,),复合体,NADH CoQ,FMN;Fe-S,N-1a,b,;,Fe-S,N-4,;,Fe-S,N-3,;Fe-S,N-2,NAD,+,和NADP,+,的结构,R=H:NAD,+,;R=H,2,PO,3,:NADP,+,NAD,+,（NADP,+,）和NADH（NADPH）相互转变,氧化还原反应时变化发生在五价氮和三价氮之间。,FMN结构中含核黄素，发挥功能的部位是异咯嗪环，氧化还原反应时不稳定中间产物是FMN。,铁硫蛋白中辅基铁硫簇(Fe-S)含有等量铁原子和硫原子，其中铁原子可进行Fe,2+,Fe,3+,+e 反应传递电子。,表示无机硫,铁硫蛋白,S,S,无机硫,半胱氨酸硫,泛醌（辅酶Q,CoQ,Q）由多个异戊二烯连接形成较长的疏水侧链（人CoQ,10,），氧化还原反应时可生成中间产物半醌型泛醌。,复合体的功能,NADH+H,+,NAD,+,FMN,FMNH,2,还原型Fe-S,氧化型Fe-S,Q,QH,2,2.,复合体:琥珀酸-泛醌还原酶,功能,:,将电子从琥珀酸传递给泛醌,复合体,琥珀酸 CoQ,Fe-S,1,;,b,560,;,FAD;,Fe-S,2,;,Fe-S,3,细 胞 色 素,细胞色素是一类以铁卟啉为辅基的催化电子传递的酶类，根据它们吸收光谱不同而分类。,3.复合体:泛醌-细胞色素c还原酶,功能：将电子从泛醌传递给细胞色素,c,复合体,QH,2,Cyt c,b,562,;b,566,;Fe-S;c,1,4.复合体:细胞色素c氧化酶,功能：将电子从细胞色素,c,传递给氧,复合体,还原型Cyt c O,2,Cu,A,aa,3,Cu,B,其中Cyt a,3,和Cu,B,形成的活性部位将电子交给O,2,。,由以下实验确定,标准氧化还原电位,拆开和重组,特异抑制剂阻断,还原状态呼吸链缓慢给氧,（二）,呼吸链成分的排列顺序,1.NADH氧化呼吸链,NADH 复合体Q 复合体Cyt c 复合体O,2,2.琥珀酸氧化呼吸链,琥珀酸 复合体 Q 复合体Cyt c 复合体O,2,NADH氧化呼吸链,FADH,2,氧化呼吸链,电子传递链,二、氧化磷酸化,*定义,氧化磷酸化(oxidative phosphorylation),是指在呼吸链电子传递过程中偶联ADP磷酸化，生成ATP，又称为,偶联磷酸化,。,底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation),是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。,（一）氧化磷酸化偶联部位,氧化磷酸化偶联部位：,复合体、,根据自由能变化和P/O比值,G=-nFE,ATP,ATP,ATP,氧化磷酸化偶联部位,电子传递链自由能变化,（二）氧化磷酸化的偶联机理,1.化学渗透假说,(chemiosmotic hypothesis),电子经呼吸链传递时，可将质子（H,+,）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜胞浆侧，产生膜内外质子电化学梯度储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。,线粒体基质,线粒体膜,+,-,H,+,O,2,H,2,O,H,+,e,-,ADP,+,Pi,ATP,化学渗透假说简单示意图,化学渗透假说,目 录,F,0,F,1,Cyt c,Q,NAD,H,+,H,+,NAD,+,延胡索酸,琥珀酸,H,+,1/2O,2,+,2H,+,H,2,O,ADP+Pi,ATP,H,+,H,+,H,+,胞液侧,基质侧,+,-,化学渗透假说详细示意图,2.ATP合酶,由亲水部分 F,1,（,3,3,亚基）和疏水部分 F,0,（a,1,b,2,c,912,亚基）组成。,ATP合酶结构模式图,当H,+,顺浓度递度经F,0,中a亚基和c亚基之间回流时，亚基发生旋转，3个亚基的构象发生改变。,ATP合酶的工作机制,三、影响氧化磷酸化的因素,1.,呼吸链抑制剂,阻断呼吸链中某些部位电子传递。,2.解偶联剂,使氧化与磷酸化偶联过程脱离。,如：解偶联蛋白,3.氧化磷酸化抑制剂,对电子传递及ADP磷酸化均有抑制作用。,如：寡霉素,（一）抑制剂,鱼藤酮,杀粉蝶霉素A,安密妥,抗霉素A,二巯基丙醇,CO、CN,-,、,N,3,-,及H,2,S,各种呼吸链抑制剂的阻断位点,解偶联蛋白作用机制（棕色脂肪组织线粒体）,F,0,F,1,Cyt c,Q,胞液侧,基质侧,解偶联,蛋白,热能,H,+,H,+,ADP+Pi,ATP,寡霉素(oligomycin),可阻止质子从F0质子通道回流，抑制ATP生成,寡霉素,ATP合酶结构模式图,（二）ADP的调节作用,呼吸控制率,(respiratory control ratio,RCR),（三）甲状腺激素,Na,+,K,+,ATP酶和解偶联蛋白基因表达均增加。,（四）线粒体DNA突变,与线粒体DNA病及衰老有关。,电子传递链及氧化 磷酸化系统概貌,H,+,跨膜质子电化学梯度；,H,+,m,内膜基质侧H,+,；,H,+,c,内膜胞液侧H,+,目 录,四、ATP,高能磷酸键与高能磷酸化合物,高能磷酸键,水解时释放的能量大于,21KJ/mol,的磷酸酯键，常表示为,P,。,高能磷酸化合物,含有高能磷酸键的化合物,核苷二磷酸激酶的作用,ATP+UDP ADP+UTP,ATP+CDP ADP+CTP,ATP+GDP ADP+GTP,腺苷酸激酶的作用,ADP+ADP ATP+AMP,肌酸激酶的作用,磷酸肌酸作为肌肉和脑组织中能量的一种贮存形式。,ATP的生成和利用,ATP,ADP,肌酸,磷酸,肌酸,氧化磷酸化,底物水平磷酸化,P,P,机械能(肌肉收缩),渗透能(物质主动转运),化学能(合成代谢),电能(生物电),热能(维持体温),生物体内能量的储存和利用都以ATP为中心。,五、通过线粒体内膜的物质转运,线粒体外膜通透性高，线粒体对物质通过的选择性主要依赖于内膜中不同转运蛋白(transporter)对各种物质的转运。,线粒体内膜的主要转运蛋白,（一）胞浆中NADH的氧化,胞浆中,NADH,必须经一定,转运机制,进入线粒体，再经呼吸链进行氧化磷酸化。,转运机制,主要有,-,磷酸甘油穿梭,(,-glycerophosphate,shuttle),苹果酸,-,天冬氨酸穿梭,(,malate-asparate,shuttle),1.,-磷酸甘油穿梭机制,昆虫飞行肌细胞溶胶NADH利用此穿梭,NADH+H,+,FAD,H,2,NAD,+,FAD,线粒体,内膜,线粒体,外膜,膜间隙,线粒体,基质,-磷酸甘油,脱氢酶,呼吸链,磷酸二羟丙酮,-磷酸甘油,2.,苹果酸-天冬氨酸穿梭机制,动物心脏及肝脏,胞质溶胶内NADH,利用此穿梭,NADH,+H,+,NAD,+,NADH,+H,+,NAD,+,谷氨酸-,天冬氨酸,转运体,苹果酸-,-酮,戊二酸转运体,苹果酸,草酰乙酸,-酮戊二酸,谷氨酸,苹果酸,脱氢酶,谷草转,氨酶,胞液,线,粒,体,内,膜,基质,呼吸链,天冬氨酸,戊糖磷酸途径（22章）,（pentose phosphate pathway,ppp,）,定义：从6磷酸葡萄糖开始，不经糖酵解和柠檬酸循环，直接将其脱氢脱羧分解为,磷酸戊糖，磷酸戊糖,分子再经重排最终又生成6磷酸葡萄糖的过程，或称为磷酸己糖旁路，简称HMP途径。,分成两个阶段,氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段,在细胞溶胶内进行，广泛存在于动植物细胞内。,磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段,NADP,+,NADPH+H,+,H,2,O,NADPH+H,+,NADP,+,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-磷酸葡萄糖酸,CO,2,6-磷酸葡萄糖 脱氢酶,内酯酶,6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶,6-磷酸葡萄糖 脱氢酶催化的反应实质上是不可逆的，在生理条件下属于限速反应，是一个重要的调控点。其活性受NADP,+,的水平调控。,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一,（5-磷酸核酮糖异构化）,差向异构酶,异构酶,5-磷酸木酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸核酮糖,磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二,（基团转移）,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,5-磷酸核糖,2,3-磷酸甘油醛,转酮酶,转醛酶,2,6-磷酸果糖,+,7-磷酸景天庚酮糖,2,H,2,5-磷酸木酮糖,基团转移（续前）,+,2,4-磷酸赤藓糖,+,2,3-磷酸甘油醛,2,6-磷酸果糖,转酮酶,2,5-磷酸木酮糖,H,2,O Pi,1,6-二 磷酸果糖,2,3-磷酸甘油醛,6-磷酸果糖,醛缩酶,二磷酸果糖酯酶,磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三,（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）,异构酶,磷酸戊糖途径的总反应式,6,G-6-P,+12NADP,+,+7 H,2,O,5,G-6-P,+,6,CO,2,+,12,NADPH,+12H,+,磷酸戊糖途径的生理意义,产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供,还原力,产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物,提供多种C,3,C,7,的,糖，为生物合成提供碳架来源。,己糖,磷酸己糖,丙酮酸,乙酰CoA,NADH,2,、FADH,2,、CO,2,H,2,O,乙醇,乳酸,6-P-G,NADPH,2、,CO,2,RH,2,O,2,呼吸链,PPP途径,EMP途径,丙酮酸,氧化脱羧,TCA环,发酵,R,NADP,+,NAD,+,/FAD,细胞质,线粒体基质,线粒体基质,线粒体内膜,细胞质,糖的分解途径,磷酸戊糖途径的主要特点：1、是6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧,不必经过EMP,也不必经过TCA；2、在整个反应中,脱氢酶的辅酶NADP+而不是NAD+；3、磷酸戊糖经复杂的转化重新生成磷酸己糖,4、连续两次脱氢，一次脱羧,磷酸戊糖的生理意义：,1、生成的5磷酸核糖是合成核酸及核苷酸辅酶的必要原料；,2、NADPHH,作为供氢体，参与体内许多重要的还原性代谢反应,3、3C、4C、7C糖，除中间代谢，同时也是光合作用的原料。,糖异生和糖的其他代谢途径（23章）,一、,定义：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生作用。,二、,糖异生的部位：主要在肝脏，其次是肾脏,三、糖异生过程：,基本上是糖酵解的逆过程,1、丙酮酸羧化支路：绕过丙酮酸激酶催化反应“能障”的逆过程。,PEP羧激酶,ATP+H,2,O ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,P,磷酸烯醇丙酮酸（,PEP）,GTP,GDP,丙酮酸,草酰乙酸,CO,2,CO,2,辅酶生物素,位置线粒体,线粒体,胞浆,2.1,6-二磷酸果糖逆转成6-磷酸果糖,二磷酸果糖磷酸酯酶,+,H,2,O,+,Pi,1,6-二磷酸果糖,P,P,O,H,2,CO,H,2,CO,HO,OH,H,OH,H,H,H,H,2,CO,OH,6-磷酸果糖,P,O,H,2,CO,HO,OH,H,H,H,3、6磷酸葡萄糖逆转成葡萄糖,+H,2,O,+Pi,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,P,6-磷酸葡萄糖,H,葡萄糖,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A,B,C,1,C,2,A G-6-P磷酸酯酶,B F-1.6-P磷酸酯酶,C,1,丙酮酸羧化酶,C,2,PEP羧激酶,（胞液）,（线粒体）,葡萄糖,丙酮酸,草酰乙酸,天冬氨酸,磷酸二羟丙酮,3-P-甘油醛,-酮戊二酸,乳酸,谷氨酸,丙氨酸,TCA循环,乙酰CoA,G-6-P,F-6-P,F-1.6-P,丙酮酸,草酰乙酸,谷氨酸,-酮戊二酸,天冬氨酸,3-P-甘油,甘油,PEP,糖异生发生的部位,线粒体,胞浆,内质网膜,乙酰CoA 是不是糖异生的前提物质？,糖异生作用的调节,果糖磷酸激酶与,果糖-1，6-二磷酸酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,PEP羧激酶,不是,意义：1、在饥饿状态下，血糖内糖的相对稳定维持恒定；,2、回收乳酸，防止酸中毒；,3、协助氨基酸代谢，氨基酸最终都会在脱氨基后，转化成糖酵解、三羧酸循环的任何一个中间产物。,糖原的代谢,(24章),糖原的代谢,一、糖原的分解（了解）,二、糖原的生物合成（了解）,三、糖原代谢的调控(自学),一、糖原的分解,（一）定义：糖原分解是指肝糖原分解为葡萄糖的过程。,肌肉中因没有6磷酸葡萄糖酶，故肌糖原不能分解为葡萄糖，主要进入糖酵解途径和有氧氧化途径,糖原的结构及其连接方式,磷酸化酶a,（催化1.4-糖苷键l磷酸解断裂,）,三种酶协同作用：,转移酶,（催化寡聚葡萄糖片段转移）,脱枝酶,（催化1.6-糖苷键水解断裂,）,糖原的磷酸解,-,1，4-糖苷键,-,1，6糖苷键,非还原性末端,一、糖原的酶促磷酸解,糖原磷酸化酶的作用位点及产物,G-1-P,非还原性末端,磷酸,+,磷酸化酶,断键部位,非还原端,糖原核心,磷酸化酶,a,转移酶,脱枝酶（释放1个葡萄糖,）,G,-1-P,G,G-6-P,G,糖原分解反应的特点：,1、糖原磷酸化酶是关键酶,2、分解过程不消耗ATP,3、肌糖原不能直接分解为游离的葡萄糖,二、糖原的生物合成,（,一）定义：葡萄糖、半乳糖和果糖等在体内相应酶的作用下合成糖原的过程。,（二）合成部位：细胞的胞液中,二、糖原的生物合成,1、UDP-,葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucose pytophosphorylase）,2、糖原合成酶（glycogen synthase）,催化,-,1，4-糖苷键合成,3.糖原分支酶（glycogen branching enzyme）,催化,-,1，6-糖苷键合成,糖,核苷酸的生成,合成时葡萄糖的活化供体是UDP-葡萄糖UDPG生成时焦磷酸水解推动反应进行,+,+PPi,1-磷酸葡萄糖,UTP,UDPG,UDP-,葡萄糖焦磷酸化酶,UDPG的结构,G,UDP,催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPG；植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG。,糖原合成酶反应,UDPG,UDP,糖原（n个G分子）,糖原（n+1）,糖原合成需要引物,糖原合成酶,糖原新分支的形成,糖原核心,糖原核心,糖原核心,糖原核心,非还原性末端,-,1，4 糖苷键,-,1，6 糖苷键,糖原分支酶,糖原的合成过程,糖原的生物合成,1、,反应部位 胞液,2、,糖原合成酶是关键酶,3、,需要糖原引物,4、,每加上一个葡萄糖残基消耗2分子ATP,肾上腺素或胰高血糖素,1、腺苷酸环化酶（无活性）,腺苷酸环化酶（活性）,2、ATP,cAMP,R、cAMP,3、蛋白激酶（无活性）,蛋白激酶（活性）,4、磷酸化酶激酶（无活性）,磷酸化酶激酶（活性）,5、磷酸化酶 b（无活性）,磷酸化酶 a（活性）,6、糖原,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,葡萄糖,血液,肾上腺素或胰高血糖素,1,3,2,10,2,10,4,10,6,10,8,葡萄糖,ATP ADP,ATP ADP,1、何谓三羧酸循环？它有何特点和生物学意义？,2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？,3、何谓糖酵解？糖酵解与糖异生途径有那些差异？糖酵解与糖的无氧氧化有何关系?,4、为什么说6-磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点?,名词解释,糖酵解 三羧酸循环磷酸戊糖途径 糖异生作用,糖的有氧氧化,第8章,脂质,三酰甘油和蜡,磷脂和鞘脂,萜和类固醇,血浆脂蛋白,膜,（一）脂质的定义,脂质是低溶于水，高溶于非极性溶剂的有机分子。,（二）脂质的分类,按照化学组成可分为:,1.,单纯脂质:,主要有甘油三酯和蜡,；,2.,复合脂质:,主要有磷脂和糖脂,；,3.,衍生脂质:,主要有取代烃,固醇类,萜和其他脂质,。,按照极性可分为非极性脂质和4类极性脂质,非极性脂质：水不溶，不能形成单分子层。如胆甾烷、长链脂肪酸和长链一元醇形成的酯等。,类极性脂质：能渗入膜，但自身不能形成膜，如三酰甘油、胆固醇等；,类极性脂质：能形成膜，如磷脂和鞘糖脂；,类极性脂质：具可溶性，如脂肪酸盐、胆质酸盐、皂苷等。A类有长链脂肪酸的盐；阴离子、阳离子和非离子去污剂；溶血磷脂酸；脂酰CoA等。B类有胆汁酸、皂苷等。,一、三酰甘油和蜡,（一）,、,脂肪酸,1、脂肪酸的种类,其中棕榈酸（16：0）、硬脂酸（18：0）、棕榈油酸（16：1，,9,）、油酸（18：1，,9,）、芥子酸（22：1,13,）、亚油酸（18：2）、,-亚麻酸（18：3，9，12，15）、-亚麻酸（18：3，6，9，12）、花生四稀酸（18：3，5，8，11，14）、,EPA(20：5,，,5，8，11，14，17,）和DHA(22：6,4，7，10，13，16，19,）等较重要。,2、天然脂肪酸的结构特点,（1）.碳原子数多为偶数；,（2）.单不饱和脂肪酸的双键多在第9位,第2和第3个双键多在第12和第15位；,（3）.双键多为顺式,少数为反式。,3、脂肪酸的理化性质,链长则在水中的溶解度低；双键多则熔点低；顺式异构体的熔点比反式异构体低；可以发生氧化,加成等化学反应,。,4、,多不饱和脂肪酸（,PUFA）,亚油酸,是-6家族PUFA的原初成员,也是二十碳烷化合物的前体,-亚麻酸,是-3家族PUFA的原初成员,-6家族,PUFA可降低血清胆固醇,-3家族,PUFA可显著降低血清甘油三酯，防治神经、视觉和心脏疾病，人类可能缺乏-3家族PUFA。,EPA(20碳五稀酸）和DHA（22碳六稀酸）有保健价值。,（二）、酰基甘油,三酰甘油的类型及二酰甘油、单酰甘油,三酰甘油的R1，R2，R3相同时，为简单三酰甘油，若R1，R2，R3不同则为混合三酰甘油，,大多数天然油脂是简单三酰甘油和混合三酰甘油的混合物,。,二酰甘油和单酰甘油在自然界存在不多，是合成反应的中间物，单酰甘油在食品工业中可用作乳化剂。,1、烷醚酰基甘油,其分子结构与三酰甘油相似，但其中一个,a,-羟基以醚键与长链烷基相连。,在自然界存在不多，但分布广泛。,3、三酰甘油的理化性质,三酰甘油能在酸、碱或酶作用下水解成脂肪酸和甘油，碱水解称作皂化，皂化1g油脂所需的KOH mg数称作,皂化价（值）,；,油脂中的双键氢化可制造人造黄油；油脂中的双键还可与碘反应，100g油脂所能吸收的碘的,克,数称作,碘值（价）,；,油脂中的羟基可被乙酰化，中和1g油脂中乙酰基释放的乙酸所需的KOH,mg,数称作,乙酰价（值）,；,油脂自动氧化生成挥发性醛、酮、酸称作,酸败,中和1g油脂中游离脂肪酸所需的KOH,mg,数称作,酸价（值）,；,在油脂中加入抗氧化剂，可以防止油脂酸败,（三）、蜡,蜡是,长链脂肪酸和长链一元醇或固醇形成的酯，天然蜡是多种蜡酯的混合物,。,蜡分子含一个很弱的极性头和一个非极性尾，因此,完全不溶于水,，蜡的硬度由烃链的长度和饱和度决定。,蜂蜡,存在于蜂巢；,白蜡,是白蜡虫的分泌物，可用作涂料、润滑剂和其他化工原料；,鲸蜡,是抹香鲸头部鲸油冷却时析出的白色晶体；洗涤羊毛得到的,羊毛蜡,可用作药品和化妆品的底料；来源于棕榈树叶片的巴西,棕榈蜡,可用作高级抛光剂。,二、磷脂和鞘脂,（一）甘油磷脂的结构,甘油磷脂是由sn-甘油-3-磷酸衍生而来的，甘油骨架的C1和C2被脂肪酸酯化，胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇、甘油、磷脂、磷脂酰甘油等极性头与磷酸连接。,(二)甘油磷脂的一般性质,属于两亲分子，在水中能形成双分子微囊，可构成生物膜。,用碱或酶可水解成脂肪酸、甘油和含氮碱，酶水解的一些中间物如溶血甘油磷脂是强表面活性剂，可使细胞膜溶解。,磷脂酶作为工具酶与薄层层析一起用于磷脂的结构分析。,（三)几种常见的甘油磷脂,1.,磷脂酰胆碱,：又称卵磷脂，在细胞膜中含量高，,胆碱属季胺盐，碱性极强，是甲基供体，可防止脂肪肝,，,乙酰胆碱是神经递质,。磷脂酰胆碱在蛋黄和大豆中含量丰富。,2.磷脂酰乙醇胺,：又称,脑磷脂,，在细胞膜中含量高。,3.磷脂酰丝氨酸,：在血小板膜中含量高，血小板被激活时，磷脂酰丝氨酸转向膜外侧，,参与凝血酶原活化,。,4.磷脂酰肌醇,：存在于哺乳动物细胞膜，细胞膜含有磷脂酰肌醇-4-单磷酸和-4,5-双磷酸，后者可转化为细胞内信使：肌醇-1,4,5-三磷酸和1,2-二酰甘油。,5.磷脂酰甘油,：在细菌细胞膜中含量高，是心磷脂的头基部分。,6.双磷脂酰甘油,：由两个磷脂分子通过一个甘油分子共价连接而成。在心线粒体中含量丰富,。,（四）醚甘油磷脂,其甘油骨架sn-1位碳连接的是烃基而不是酰基。,缩醛磷脂：其头基分别是胆碱、乙醇胺、丝氨酸，脊椎动物的心脏富含缩醛磷脂。,血小板活化因子：甘油骨架sn-2位碳被乙酰化，典型的烷基是十六烷基，头基部分是胆碱,(五)鞘磷脂,即鞘氨醇磷脂，在脑髓鞘和红细胞膜中含量丰富。由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰胆碱组成。,鞘氨醇：已发现六十多种，结构如p107所示。,神经酰胺：脂肪酸通过酰胺键与鞘氨醇相连，即为神经酰胺。,鞘磷脂：即神经酰胺的1-位羟基被磷酰胆碱或磷酰乙醇胺酯化形成的化合物。,糖脂,即半缩醛羟基以糖苷键与脂质连接的化合物。,(一)鞘糖脂,即神经酰胺的1-位羟基被糖基化形成的化合物，主要分两类：,中性鞘糖脂,：最先从脑中获得，又称,脑苷脂,。糖基为半乳糖、葡萄糖等，其糖基在细胞表面，参与细胞识别。,酸性鞘糖脂,：,糖基被,硫酸化,的称,硫酸鞘糖脂或硫苷脂,，,有几十种，在脑中含量丰富。,糖基含唾液酸的称唾液酸鞘糖脂，又称神经节苷脂,，,在神经系统特别是神经末梢中含量丰富。可能与神经冲动传递有关,。,脑苷脂,(二)甘油糖脂,由二酰甘油sn-3位的羟基被糖基化形成的化合物，主要存在于植物和微生物，在动物的睾丸、精子和神经系统也含量丰富。,三、萜和类固醇,由两个以上异戊二烯单位构成,，可头尾相连，亦可尾尾相连。,两个异戊二烯单位构成的称,单萜,，许多是植物精油的成分；三个异戊二烯单位构成的,倍半萜,存在于某些中草药；,双萜,是叶绿素分子的成分；,三萜,是固醇类的前体；,四萜,可形成多种色素；,多萜,可形成天然橡胶,。,(二)类固醇,由环戊烷多氢菲为基础的化合物,，分子为扁平状，平面上的取代基直立时较稳定，但也有平伏状的。,（三）胆固醇和非动物固醇,胆固醇,在脑、肝、肾和蛋黄中含量很高，主要存在于细胞膜，属于两性分子，可转化为多种活性物质，,血液中含量过高会导致动脉粥样硬化,。,