食品生物化学第7章-糖类代谢.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 糖类代谢,一糖类的消化吸收,二 糖的无氧分解,三 糖的有氧氧化,四 磷酸戊糖途径,五 乙醛酸循环,六 糖异生作用,七 糖原的分解与合成,1,、糖类的消化,人类能消化和吸收的糖,膳食纤维,一、糖类的消化和吸收,人类能消化和吸收的糖,单糖可被人体直接吸收。,低聚糖和多糖人体必须水解成单糖，才能被吸收。,例如：,蔗糖在小肠中被转化酶水解成葡萄糖和果糖。,乳糖被小肠的乳糖酶水解为,D-,葡萄糖和,D-,半乳糖。,淀粉和糖原受唾液淀粉酶和胰,-,淀粉酶水解产生碎片、胰,-,淀粉酶水解成麦芽糖，再在肠腔中由麦芽糖酶水解成,D-,葡萄糖。,膳食纤维,人体不可消化的多糖如纤维素、半纤维素和果胶等称为膳食纤维。,膳食纤维不能被胃肠道消化酶水解，只被胃酸轻微地水解，因此，它们进入大肠时基本没有变化。,膳食纤维能产生许多有益的作用，其中：,增强胃肠道功能，促进肠壁蠕动、提高肠的运动速度、较快排出代谢废物，以免导致发炎和癌变；,降低血中胆固醇含量，防止动脉粥样硬化。,二、糖的无氧分解,1,葡萄糖进入细胞后的代谢过程,2,糖酵解含义,3,糖酵解过程的概括图,4,糖酵解的十步酶催化反应,5,丙酮酸的去路,6,糖酵解的能量变化,7,糖酵解的调节,1,、葡萄糖进入细胞后的代谢过程,葡萄糖进入细胞后，在一系列酶的催化下，发生分解代谢过程。葡萄糖的分解代谢分两步进行。,糖酵解,：葡萄糖丙酮酸，此反应过程一般在无氧条件下进行，又称为,无氧分解,。,三羧酸循环,：丙酮酸,CO,2,+H,2,O,，此氧化过程是通过最开始形成柠檬酸（三元羧酸）的循环反应来完成的，通常称为三羧酸循环或柠檬酸循环。由于分子氧是此系列反应的最终受氢体，所以又称为,有氧分解,。,含义,糖酵解是指在细胞胞液中（无氧条件）葡萄糖经过一系列酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随着生成,ATP,的过程。,糖酵解是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径。,糖酵解过程于,1940,年最终阐明，在这项研究中，贡献最大的是三位生物化学家,G.Embden,O.Meyerhof,J.K.Parnas,等，故糖酵解途径又称为,EMP,途径。,2,、糖酵解含义,3,糖酵解过程的概括,糖酵解过程概括图,十个反应和两个阶段,糖酵解过程概括图,4,、糖酵解的十步酶催化反应,葡萄糖的磷酸化,6-,磷酸果糖的生成,6-,磷酸果糖的磷酸化,1,6-,二磷酸果糖的裂解,磷酸丙糖的异构化,3-,磷酸甘油醛氧化为,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸和,ATP,的生成,3-,磷酸甘油酸转换为,2-,磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸的生成,丙酮酸的生成,哺乳类动物体内已发现有,4,种己糖激酶同工酶，分别称为,至,型。肝细胞中存在的是,型，称为葡萄糖激酶。,葡萄糖磷酸化是葡萄糖活化的一种形式,有利于它进一步参加合成和分解代谢；使进入细胞的葡萄糖不再逸出胞外。,(2),6-,磷酸葡萄糖转变为,6-,磷酸果糖,己糖异构酶,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,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸果糖,1,6-,双磷酸果糖,(4),磷酸己糖裂解成,2,分子磷酸丙糖,醛缩酶,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,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,+,(5),磷酸丙糖,的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,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,3-,磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,(6),3-,磷酸甘油醛,氧化为,1,3-,二磷酸甘油酸,Pi,、,NAD,+,NADH+H,+,3-,磷酸甘油醛脱氢酶,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,3-,磷酸甘油醛,1,3-,二磷酸,甘油酸,此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性,糖酵解中唯一的,脱氢反应,(7)1,3-,二磷酸甘油酸转变成,3-,磷酸甘油酸,ADP,ATP,磷酸甘油酸激酶,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,在上述反应中，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，称为,底物水平磷酸化。,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,这是糖酵解中第一次,底物水平磷酸化反应,(9),3-,磷酸甘油酸,转变为,2-,磷酸甘油酸,酸磷甘油酸,变位酶,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,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,ADP,ATP,K,+,Mg,2+,丙酮酸激酶,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,(10),磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,糖酵解小结,反应部位：胞浆,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,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,（,4,）产能的方式和数量,方式：底物水平磷酸化,净生成,ATP,数量：从,G,开始,22,2=2ATP,E,1,:,己糖激酶,E,2,:6-,磷酸果糖激酶,-1,E,3,:,丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解的代谢途径,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,+,果糖,己糖激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,丙酮酸,半乳糖,1-,磷酸半乳糖,1-,磷酸葡萄糖,半乳糖激酶,变位酶,甘露糖,6-,磷酸甘露糖,己糖激酶,变位酶,除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。,肌肉收缩与,糖酵解供能：,、肌肉内,ATP,含量很低；,结论：,糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量,、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可,供肌肉收缩所急需的化学能,;,、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖,酵解长得多,来不及满足需要,;,背景,剧烈运动时：,、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。,初到高原与,糖酵解供能：,人初到高原，高原大气,压低，易缺氧,机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境,海拔,5000,米,背景：,结论：,某些组织细胞与,糖酵解供能：,代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能,量。,成熟红细胞：,视网膜、神经、白细胞、骨,髓、肿瘤细胞等,:,无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。,某些病理状态 与,糖酵解供能：,某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量,.,严重贫血,大量失血,呼吸障碍,肺及心血管,等疾病,C,丙酮酸去路,有氧时,形成乙酰辅酶,A,进入三羧酸循环。,无氧时,，（,1,）形成乳酸（大多数细胞如肌肉细胞）；（,2,）形成乙醇（酵母细胞）。,无氧时，,丙酮酸转变成乳酸或乙醇,反应中的,NADH+H,+,来自,3-,磷酸甘油醛脱氢反应。,乳酸,乳酸脱氢酶,(LDH),NADH+H,+,NAD,+,COOH,C=O,CH,3,CHO,CH,3,乙醇脱氢酶,NADH+H,+,NAD,+,CH,3,CH,2,OH,CO,2,COOH,CHOH,CH,3,COOH,CHOH,CH,3,丙酮酸,A,、乳酸脱氢酶,绝大多数生物可以通过乳酸脱氢酶催化的可逆反应使丙酮酸还原为乳酸。,一旦形成乳酸，乳酸除了重新转换成丙酮酸之外，再没有其它代谢途径了，因此乳酸是代谢的死胡同。,（,1,）转化为乳酸,B,、,NADH,被氧化成,NAD,+,由于形成乳酸的同时，可以使,NADH,氧化成,NAD,+,，这样酵解途径就完整了。,C,、葡萄糖降解为乳酸的总反应,葡萄糖,2ADP,2H,3,PO,4,2,乳酸,2ATP,2H,2,O,乳酸发酵可用于生产奶酪、酸奶、食用泡菜及青贮饲料等。,（,2,）转化为乙醇,A,、丙酮酸转化为乙醇涉及两步反应,B,、一分子葡萄糖经酵解和丙酮酸转化为乙醇的总反应式,A,丙酮酸转化为乙醇涉及两步反应,首先，在丙酮酸脱羧酶催化下，丙酮酸脱羧生成乙醛。,然后，乙醛在醇脱氢酶催化下还原为乙醇的同时，,NADH,被氧化为,NAD,+,。（在有氧条件下乙醛可被氧化生成乙酸。）,B,一分子葡萄糖经酵解和丙酮酸转化为乙醇的总反应式,葡萄糖,2ADP,2H,3,PO,4,2,乙醇,2CO,2,+2ATP+2H,2,O,这一反应在酿造啤酒和制造面包时起着重要的作用。,在啤酒厂，当丙酮酸被转换成乙醇时，产生的许多,CO,2,气体，被灌装于啤酒中产生气泡。,在烤面包时，,CO,2,能使生面团膨胀。,6,、糖酵解的能量变化,葡萄糖经酵解产生,ATP,、,NADH,和丙酮酸,从葡萄糖到丙酮酸的酵解过程的总反应,NADH,也可产生,ATP,葡萄糖经酵解产生,ATP,、,NADH,和丙酮酸,由一分子葡萄糖转变为,1,6,二磷酸果糖消耗,2,分子,ATP,，丙糖阶段每个三碳单位产生,2,个,ATP,，共产生,4,个,ATP,，,故每个葡萄糖分子净生成,2,个,ATP,，同时生成,2,分子,NADH,和,2,分子丙酮酸。,从葡萄糖到丙酮酸的酵解过程的总反应,C,6,H,12,O,6,2ADP,2Pi,2NAD,+,2CH,3,COCOOH,2ATP,2NADH,2H,+,H,2,O,NADH,也可产生,ATP,在无氧的情况下，生成的,NADH,通过转变为乳酸或乙醇，使,NAD,+,再生，从而使酵解反应不断进行。,而在有氧的条件下，生成的,2,分子,NADH,可通过穿梭作用进入线粒体，产生,4,或,6,分子,ATP,。,有氧条件下的丙酮酸转化为乙酰辅酶,A,后进入三羧酸循环产生更多的能量（,30,分子,ATP,）。,7,糖酵解的调节,糖酵解中大多数反应是可逆的，而由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化的,3,步反应是不可逆的，它们调节着糖酵解的速度，以满足细胞对,ATP,和合成原料的需要。,糖的有氧氧化指在机体氧供应充足时，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,*,概念,第三节 糖的有氧氧化,(,三羧酸循环,),有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,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,TCA,循环,胞液,线粒体,一、丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰,CoA,。,NAD,+,NADH+H,+,C,H,3,CO,SCoA,O,C,H,3,C,COOH,丙酮酸,乙酰,CoA,CoA-SH,辅酶,A,丙酮酸,脱氢酶系,CO,2,丙酮酸,+,辅酶,A+NAD,+,乙酰,CoA+CO,2,+NADH+H,+,丙酮酸脱羧酶,TPP(,焦磷酸硫胺素,),、,Mg,2+,二氢硫辛酸乙酰基转移酶,(,硫辛酸、辅酶,A),二氢硫辛酸脱氢酶,(FAD,、,NAD,+,),3,种酶：,6,种辅助因子：,TPP,、,Mg,2+,、硫辛酸、辅酶,A,、,FAD,、,NAD,+,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,丙酮酸脱氢酶复合体,NAD,+,+H,+,丙酮酸脱羧酶,FAD,硫辛酸乙酰转移酶,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,丙酮酸,+CoA-SH+NAD,+,乙酰,CoA,+,CO,2,+NADH+H,+,二、三羧酸循环,三羧酸循环,(Tricarboxylic acid Cycle,TAC),成为,TCA,循环，,也称为,柠檬酸循环,，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于,Krebs,正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为,Krebs,循环，它由一连串反应组成。,所有的反应均在,线粒体,中进行。,*,概述,*,反应部位,TCA,循环第一阶段：柠檬酸生成,草酰乙酸,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,柠檬酸合酶,H,2,O,顺乌头酸酶,H,2,O,顺乌头酸酶,C=O,COO,-,CH,2,COO,-,C-CH3,S-COA,O,CH,2,C,-,SCOA,HO-C-COO,-,COO,-,CH,2,O,CH,2,COO-,HO-C,-COO,-,COO,-,CH,2,柠檬酸合酶,+,H,2,O,C,O,A,单向不可逆,可调控的限速步骤,氟乙酰,CoA,导致循环终止,常作为杀虫药,三羧酸,柠檬酸的生成（柠檬酸合酶）,CH,2,COO-,HO-C,-COO,-,COO,-,CH,2,CH,COO-,C,-COO,-,COO,-,CH,2,HO-CH,COO-,CH-COO,-,COO,-,CH,2,柠檬酸异构化成异柠檬酸（顺乌头酸酶）,H,2,O,H2O,顺乌头酸,在,pH 7.0,，,25,0,C,的平衡态时，柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸,=,90:4:6,柠檬酸,异柠檬酸,TCA,循环第二阶段：氧化脱羧,CO,2,GDP,Pi,GTP,NAD+,NADH+H,+,NAD+,NADH+H,+,CoASH,异柠檬酸脱氢酶,CO,2,CoASH,、,酮戊二酸脱氢酶复合体、,Mg,2+,、,TPP,琥珀酰,CoA,合成酶,Mg,2+,在哺乳动物生成,GTP,，在植物体中生成,ATP,。,TCA,循环第三阶段：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,琥珀酸脱氢生成延胡索酸,COOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,CH,COOH,+FAD,+FADH,2,丙二酸为该酶的竞争性抑制剂,开始四碳酸之间的转变,琥珀酸脱氢酶,HC,COOH,CH,2,COOH,嵌入线粒体内膜,呼吸链组分,柠檬 酸,草酰乙酸,H,2,O,柠檬酸合酶,顺乌头酸,琥珀酰,CoA,异柠檬酸,H,2,O,H,2,O,异柠檬酸脱氢酶,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,乙酰,CoA,CoA,柠檬酸合酶,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,延胡索酸,苹果酸,FAD,FADH,2,H,2,O,草酰琥珀酸,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,三羧酸循环,琥珀酸,GDP,GTP,ATP,NADH+H,+,NAD,+,-,酮戊二 酸,CO,2,CO,2,NAD,+,NAD,+,NAD,+,FAD,ATP,GTP,是在哺乳动物，,ATP,在植物体中。,乙,酰,CoA,彻底氧化,三羧酸循环,柠檬酸的生成阶段,草酰乙酸,再生阶段,氧化脱,羧阶段,乙酰,CoA+3NAD,+,+FAD+GDP+Pi+2H,2,O,2CO,2,+3NADH+FADH,2,+GTP+CoA+3H,+,1,、,乙酰,CoA,与草酰乙酸缩合形成柠檬酸，使两个,C,原子进入循环。以后有两个,C,原子以,CO,2,的形式离开循环，相当于乙酰,CoA,的,2,个,C,原子形成,CO,2,。,2,、,在循环中有,4,对,H,原子通过,4,步氧化反应脱下，其中,3,对用以还原,NAD,+,生成,3,个,NADH+H,+,，,1,对用以还原,FAD,，生成,1,个,FADH,2,。,3,、,由琥珀酰,CoA,形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成,1,个,GTP,。,4,、,循环中消耗两分子水。,5,、,单向进行。,6,、,整个循环不需要氧，但离开氧无法进行。,循环特点：,三羧酸循环的要点,经过一次三羧酸循环，,消耗一分子乙酰,CoA,，,经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。,生成,1,分子,FADH,2,，,3,分子,NADH+H,+,，,2,分子,CO,2,，,1,分子,GTP,。,关键酶有：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,三羧酸循环反应循环一次的产物和产生的,ATP,数目,三羧酸循环每循环一次，以二碳的乙酰,CoA,和四碳的草酰乙酸合成六碳的柠檬酸开始，经过,2,次脱羧，生成,2,分子的,CO,2,，产生,3,分子,NADH,，及,1,分子,FADH,2,。,每分子,NADH,通过氧化磷酸化途径生成,3,分子,ATP,，而,1,分子,FADH,2,则生成,2,分子,ATP,。,当琥珀酰,CoA,转变为琥珀酸时，经底物磷酸化直接合成,1,分子,GTP,。,因此，,1,分子乙酰,CoA,通过三羧酸循环氧化产生,12,分子,ATP,。,三羧酸循环每循环一次的总反应式,CH,3,CO-CoA,3NAD,+,FAD,GDP,Pi,2H,2,O,2CO,2,3NADH,3H,+,FADH,2,GTP,CoASH,阶段,反应,辅酶,ATP,数,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,-1,糖,6-,磷酸葡萄糖,1,6-,二磷酸果糖,-1,酵,23-,磷酸甘油醛,21,3-,二磷酸甘油酸,NADH,23,（,2,）,解,21,3-,二磷酸甘油酸,23-,磷酸甘油酸,21,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2,丙酮酸,21,丙酮酸氧化脱羧,2,丙酮酸,2,乙酰,CoA,NADH,23,2,异柠檬酸,2-,酮戊二酸,NADH,23,三羧酸循环,2-,酮戊二酸,2,琥珀酰,CoA,NADH,23,2,琥珀酰,CoA2,琥珀酸,21,2,琥珀酸,2,延胡索酸,FADH,2,22,2,苹果酸,2,草酰乙酸,NADH,23,净生成,38,（,36,）,葡萄糖分解代谢产生,ATP,统计,糖酵解在胞液中进行，产生,1,3-,二磷酸甘油酸,的同时伴生,NADH,，,NADH,只有进入线粒体内的呼吸链氧化才能产生,ATP,，其进出线粒体的方式有两种：苹果酸穿梭途径与,-,磷酸甘油穿梭途径。,1,分子,NADH,经过苹果酸穿梭途径产生,3,分子,ATP,；经,-,磷酸甘油穿梭途径可产生,2,分子,ATP,。,有氧氧化的生理意义,糖的有氧氧化是机体,产能最主要的途径,。它不仅,产能效率高,，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成,ATP,，所以,能量的利用率也高,。,简言之，即“供能”,草酰乙酸是三羧酸循环中第一个接受乙酰辅酶,A,生成柠檬酸的重要化合物。,表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，许多因素会不断消耗草酰乙酸，而影响三羧酸循环的运转。,三、,三羧酸,循环的回补反应,机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，,TCA,循环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,。,草酰乙酸,天冬氨酸,柠檬酸,脂肪酸,琥珀酰,CoA,卟啉,-,酮戊二酸,谷氨酸,例如：,机体糖供应不足时，可能引起,TCA,循环运转障碍，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,TCA,循环氧化分解。,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：,以上又称,TCA,循环回补反应,四、有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径,：,己糖激酶,丙酮酸激酶,6-,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸的氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,1.,丙酮酸脱氢酶复合体,别构调节,别构抑制剂：乙酰,CoA;NADH;ATP,别构激活剂：,AMP;ADP;NAD,+,*,乙酰,CoA/HSCoA,的浓度,或,NADH/NAD,的,+,浓度,时，其活性也受到抑制。,丙酮酸,+,辅酶,A+NAD,+,乙酰,CoA+CO,2,+NADH+H,+,共价修饰调节,乙酰,CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,FADH,2,GTP,ATP,异柠檬酸,脱氢酶,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,琥珀酰,CoA,NADH,+,Ca,2+,Ca,2+,ATP,、,ADP,的影响,产物堆积引起抑制,循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶,其他，如,Ca,2+,可激活许多酶,2.,三羧酸循环的调节,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,。,2ADP,ATP+AMP,腺苷酸激酶,体内,ATP,浓度是,AMP,的,50,倍，经上述反应后，,ATP/AMP,变动比,ATP,变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。,ATP/ADP,或,ATP/AMP,比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。,ATP/AMP,效果更显著。,*,另外,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。,反,巴斯德,作用,反,巴斯德,作用：,一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为反,Pasteur,作用。,实验现象：,在癌细胞中有,反巴斯德,现象，后发现某些正常组织细胞,(,如视网膜、小肠粘膜、颗粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等,),亦有此现象。,解释：,此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细胞色素氧化酶活性较低，争夺氧化磷酸化底物处劣势。,六、三羧酸循环的生物学意义,与糖酵解构成糖的有氧代谢途径，为机体提供大量的能量。,TCA,循环是糖、脂类、蛋白质代谢联络的枢纽。,为呼吸链提供,H,+,+e,。,为其它物质合成提供碳架。,TCA,循环,中间产物,脂肪酸、氨基酸,合成代谢,分解代谢产物,CO,2,+H,2,O+,能量,TCA,循环既是物质分解代谢的组成部分，亦是物质合成的重要步骤，为其他生物合成提供原料。,糖代谢小结,丙酮酸,第 四 节,磷酸戊糖途径,*,概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成,磷酸戊糖及,NADPH+H,+,，,磷酸戊糖,再进一步转变成,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖的反应过程。,*,细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成磷酸戊糖，,NADPH+H,+,及,CO,2,一、磷酸戊糖途径的反应过程,*,反应过程可分为二个阶段,第二阶段：非氧化反应,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,6,C,5,5-,磷酸木酮糖,6 C,5,7-,磷酸景天糖,2,C,7,3-,磷酸甘油醛,2,C,3,4-,磷酸赤藓糖,2,C,4,6-,磷酸果糖,2,C,6,6-,磷酸果糖,2,C,6,3-,磷酸甘油醛,2,C,3,6-,磷酸葡萄糖,(C,6,),6,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,(,C,6,),6,6-,磷酸葡萄糖酸,(,C,6,),6,5-,磷酸核酮糖,(,C,5,),6,5-,磷酸核糖,6 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,2,一、磷酸戊糖途径的反应历程,（一）葡萄糖的氧化脱羧阶段,H,C O,H,C O COOH CH,2,OH,H C OH H C OH H C OH C O,HO C H O HO C H HO C H H C OH,H C OH H C OH,H C OH H C OH,H C H C H C OH CH,2,OPO,3,H,2,CH,2,OPO,3,H,2,CH,2,OPO,3,H,2,CH,2,OPO,3,H,2,6-P,葡萄,糖脱氢酶,6-P,葡萄糖,酸内酯酶,6-P,葡萄糖,酸脱氢酶,H,2,0,NADP+,NADPH,+H,+,NADP+,NADPH,+H,+,CO,2,6-P,葡萄糖酸内酯,6-P,葡萄糖酸,5-P-,核酮糖,6-P,葡萄糖,（一）葡萄糖的氧化脱羧阶段,6-P,葡萄糖,+NADP,+,6-P,葡萄糖酸内酯,+,NADPH+H,+,b.6-P,葡萄糖酸内酯,6-P,葡萄糖酸,（容易进行）,c.,6-P,葡萄糖酸,+NADP,+,5-P,核酮糖,+,CO,2,+NADPH+H,+,本阶段总反应：,6-P,葡萄糖,+2NADP,+,+H,2,O 5-P-,核酮糖,+CO,2,+2NADPH+2H,+,6-P,葡萄糖脱氢酶,6-P,葡萄糖酸内酯酶,6-P,葡萄糖酸脱氢酶,H,2,0,催化第一步脱氢反应的,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,是此代谢途径的关键酶。,两次脱氢脱下的氢均由,NADP,+,接受生成,NADPH+H,+,。,反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。,G-6-P,5-,磷酸核糖,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,CO,2,每,6,分子,6-,磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过,3C,、,4C,、,6C,、,7C,等演变阶段，最终生成,3-,磷酸甘油醛、,6-,磷酸果糖,。,3-,磷酸甘油醛、,6-,磷酸果糖,可进入酵解途径。,第二阶段：非氧化反应（基团转移反应）,转酮酶与转醛酶：,转酮酶,就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是,TPP,。,转醛酶,是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要,TPP,。,磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段,H,2,O,Pi,6,5-,磷酸核酮糖,2,5-,磷酸核糖,2,5-,磷酸木酮糖,2,3-,磷酸甘油醛,2,7-,磷酸景天庚酮糖,2,4-,磷酸赤藓丁糖,2,6-,磷酸果糖,2,5-,磷酸木酮糖,2,3-,磷酸甘油醛,2,6-,磷酸果糖,1,，,6-,二磷酸果糖,1,6-,磷酸果糖,转醛酶,异构酶,转酮酶,转酮酶,醛缩酶,阶段之一,阶段之二,阶段之三,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,总反应式,66-,磷酸葡萄糖,+12 NADP,+,56-,磷酸果糖,+12NADPH+H,+,+6CO,2,磷酸戊糖途径的特点,6,分子,G-6-P,经过反应，发生,一次脱羧,和,二次脱氢,反应，生成,6,分子,CO,2,和,12,分子,NADPH+H,+,。,反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了,3,、,4,、,5,、,6,、,7,碳糖,的演变过程。,反应中生成了重要的中间代谢物,5-,磷酸核糖,。,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,是反应的,限速酶,二、磷酸戊糖途径的调节,*6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定,6-,磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。,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。另外,NADPH,对该酶有强烈抑制作用。,三、磷酸戊糖途径的意义,1,、产生大量的,NADPH,，为细胞的各种合成反应提供,还原剂（力）,，比如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。,2,、,与糖的有氧氧化和无氧分解关系密切，如：,3-,磷酸甘油醛密切联系三种代谢。,3,、该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料，如：,5-P-,核糖,核苷酸,4-P-,赤藓糖 芳香族氨基酸,4,、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖途径可与光合作用联系起来，并实现某些单糖间的互变。,5-P-,核糖的唯一来源就是,PPP,途径。,PPP,途径有无氧均可以进行。,乙醇,（有氧）,葡萄糖的主要分解代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙酰,CoA,6-,磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径,糖酵解,（无氧）,三羧酸循环,（有氧或无氧）,小 结,+CO,2,第五节 乙醛酸途径,只存在于植物和微生物体中，,TCA,循环的辅助途径。,使,2,分子乙酰,CoA,转变成,1,分子草酰乙酸。,2,乙酰,-CoA+2NAD,+,+FAD,草酰乙酸,+2CoASH+2NADH+FADH,2,+2H,+,第 六 节,糖异生作用,一、糖异生途径,*,定义,*,过程,酵解途径中有,3,个由关键酶催化的不可逆反应,。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,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,糖异生途径,(gluconeogenic pathway),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,非糖物质：丙酮酸、草酰乙酸、乳酸等。,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体进行,糖异生研究中最直接的证据来自动物实验：大鼠禁食,24,小时，肝中糖原从,7%-1%,，若喂乳酸、丙酮酸等非糖物质使糖原的量会增加。,1,、克服糖酵解的三步不可逆反应。,2,、,糖酵解在细胞液中进行，,糖异生则分别在线粒体和细胞液中进行。,糖异生途径的大部分反应与糖酵解的逆反应相同，,但有两方面不同：,糖异生的途径,1.,丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,丙酮酸羧化酶,(pyruvate carboxylase),，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP+CO,2,ADP+Pi,苹果酸,NADH+H,+,NAD,+,天,冬氨酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,PEP,草酰乙酸,磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,GTP,GDP+CO,2,线粒体,胞液,草酰乙酸转运出线粒体,2,、,1,6-,双磷酸果糖 转变为,6-,磷酸果糖,1,6-,双磷酸果糖,6-,磷酸果糖,Pi,果糖双磷酸酶,3,、,6-,磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,Pi,葡萄糖,-6-,磷酸酶,非糖物质进入糖异生的途径,（,1,）糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,生糖氨基酸,-,酮酸,-NH,2,甘油,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,乳酸,丙酮酸,2H,（,2,）上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,二、糖异生的调节,激素的调节,原料供应的影响,饥饿,剧烈运动,脂肪动员加强,甘油,组织蛋白质分解加强,氨基酸,乳酸,糖异生作用加强,磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,1,6-,双磷酸果糖,丙氨酸,乙 酰,CoA,草酰乙酸,6-,磷酸果糖,1,6-,二磷酸果糖,ATP,ADP,6-,磷酸果糖激酶,-1,Pi,果糖双磷 酸酶,-1,2,6-,二磷酸果糖,AMP,6-,磷酸果糖与,1,6-,二磷酸果糖之间,糖异生作用,糖酵解,糖异生主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生。,糖原（或淀粉）,1-,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,磷酸烯醇丙酮酸,2,丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酯酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,6-,磷酸葡萄糖磷酸酯酶,6-,磷酸葡萄糖,2,草酰乙酸,PEP,羧激酶,糖异生途径关键反应之一,+H,2,O,+Pi,6-,磷酸葡萄糖酯酶,P,6-,磷酸葡萄糖,H,葡萄糖,糖异生途径关键反应之二,二磷酸果糖磷酸酯酶,+,H,2,O,+,Pi,1,6-,二磷酸果糖,P