9-第九章-糖代谢.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,*,第二节 糖的分解代谢,生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径：,动物体内的分解代谢:,1.无O,2,情况下，葡萄糖（G）丙酮酸（Pyr）乳酸（Lac）,2.有O,2,情况下，G CO,2,+H,2,O（经三羧酸循环）,3.,有O,2,情况下，G CO,2,+H,2,O（经磷酸戊糖途径）,植物体:生醇发酵及乙醛酸循环,一、糖的无氧氧化,（一）定义：,在无氧的条件下，葡萄糖或糖原分解成丙酮酸，进而还原为乳酸并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。,（二）反应部位：,细胞液（胞浆）,E：,Embden,；M:,Meyerhof,；P:,Parnas,乳酸,与,ATP,的结构,乳 酸,（lactate）,A T P,(三磷酸腺苷),(三)反应过程,第一阶段,：,活化,葡萄糖或糖原,3步或4步,1，6二磷酸果糖,第二阶段,：糖的裂解阶段,1，6二磷酸果糖,两分子的磷酸丙糖,2步,第三阶段,：产能阶段,两分子的3磷酸甘油醛,两分子丙酮酸,5,步,第四阶段,：还原阶段,两分子丙酮酸,两分子乳酸,1步,1、葡萄糖的磷酸化,第一阶段：,葡萄糖,glucose(G),6-磷酸葡萄糖,glucose-6-phosphate,ATP,ATP,ATP,ADP,ADP,P,P,己糖激酶是糖酵解途径的第一个限速酶,限速酶/关键酶,(rate-limiting enzyme/key enzyme,),1、催化非平衡反应,特点,2、催化效率低,3、受激素或代谢物的调节,4、常是在整条途径中,催化初始反应的酶,5、活性的改变可影响整个,反应体系的速度和方向,已糖激酶,(hexokinase),G-6-P是该酶的别构抑制剂,受Pi的促进，可解除G-6-P的抑制作用。,葡萄糖磷酸化反应的意义,1、葡萄糖磷酸化后容易参与反应,2,、磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用；,3,、为后续进行的底物水平磷化贮备了磷酸基团。,磷酸果糖激酶-,1(,phosphofructokinase-1),磷酸果糖激酶-1是糖酵解三个,限速酶中催化效率最低的酶,因此被,认为是糖酵解作用,最,重要的限速酶。,变构激活剂：,AMP、ADP、,P,i、,2,6-二磷酸果糖,变构抑制剂：ATP、柠檬酸,磷酸果糖激酶,己糖激酶,磷酸己糖异 构 酶,葡萄糖,6磷酸果糖,6磷酸葡萄糖,1，6二磷酸果糖,ATP,ADP,ATP,磷酸化酶,糖,原,1磷酸葡萄糖,磷酸果糖,变 位 酶,ADP,己糖激,酶,磷酸果糖激酶,ATP,ATP,4、1,6-二磷酸果糖的裂解,第二阶段：,C,HO,CH,2,O,P,C,CH,CH,2,O,COH,O,P,HO,H,H,1,6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,fructose-1,6-diphosphate,5、磷酸丙糖的同分异构化,相当于1,6-二磷酸果糖裂解为两分子的3-磷酸甘油醛。,(dihydroxyacetone phosphate),(glyceraldehyde 3-phosphate),6、3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,第三阶段：,CHOH,CH,2,O,CHO,P,CHOH,CH,2,O,COO,P,P,+,NAD,+,+,Pi,+,NADH,+,H,+,H,H,3-磷酸甘油醛,1，3-二磷酸甘油酸,这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应,(1,3-diphosphoglycerate),7、高能磷酸基团的转移,糖酵解中第一次底物水平磷酸化，,1分子葡萄糖产生2分子ATP,+ADP,+ATP,ATP,(3-phosphoglycerate),8、3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸,(2-phosphoglycerate),9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成,(phosphoenolpyruvate),10、丙酮酸的生成,糖酵解中第二次底物水平磷酸化，,丙酮酸激酶是第三个限速酶,1分子葡萄糖产生2分子ATP,ADP,ATP,ATP,(enolpyruvate),丙酮酸激酶,变构激活剂,：,Mg,2+,K,+,F-1,6-2P,变构抑制剂：,ATP、乙酰CoA、,长链脂肪酸、丙氨酸,自发反应,(enolpyruvate),(pyruvate),2ATP,2ATP,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙,酮,酸,烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,2ADP,烯醇化酶,磷酸甘油,酸变位酶,磷酸甘油,酸激酶,磷酸甘油,酸脱氢酶,NAD,+,+,Pi,NADH,+,H,+,2ATP,2ADP,2ATP,第四阶段：,丙酮酸还原生成乳酸,丙酮酸,乳酸,(lactate),(pyruvate),糖酵解分为四个阶段,第一阶段,：,葡萄糖的磷酸化,葡萄糖,3步,1，6二磷酸果糖,第二阶段,：糖的裂解阶段,1，6二磷酸果糖,两分子的磷酸丙糖,2步,第三阶段,：产能阶段,两分子的3磷酸甘油醛,两分子丙酮酸,5,步,第四阶段,：还原阶段,两分子丙酮酸,两分子乳酸,1步,己糖激酶,ADP,ATP,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,磷酸果糖激酶,ADP,ATP,1,6-二磷酸果糖,磷酸葡萄糖异构酶,6-磷酸果糖,变位酶,2-磷酸甘油酸,2ATP,丙酮酸激酶,2ADP,丙酮酸,2ATP,2ADP,3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,磷酸甘油,醛脱氢酶,1,3-二磷酸甘油酸,NAD,+,NADH+H,+,醛缩酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,乳酸,无,氧,丙酮酸脱羧酶,乙醛,乙醇,无,氧,CO,2,糖原,1-磷酸葡萄糖,己糖激酶,丙酮酸激酶,磷酸果糖激酶,ATP,ATP,2ATP,2ATP,2NADH+H,+,糖酵解与发酵的比较,C,6,H,12,O,6,2CH,3,COCOOH,葡萄糖 丙酮酸,2NAD,+,2(NADH+H,+,),2(NADH+H,+,),2NAD,+,2CH,3,CH(OH)COOH,(,乳酸),2NAD,+,2(NADH+H,+,),人与动物,2CH,3,CH,2,OH(,乙醇),2,CO,2,2CH,3,CHO(,乙醛),植物与酵母,（四）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。,丙酮酸去路,葡萄糖+2NAD,+,+2ADP+2Pi,2（,丙酮酸,+ATP,+,NADH+H,+,+,H,2,O）,2丙酮酸,进入线粒体进一步氧化,2(NADH+H,+,),2H,2,O,+3或5 ATP,线粒体内膜上特异载体,穿梭系统,氧化呼吸链,有氧：,无氧情况下生成乳酸或乙醇,（五）糖酵解的意义,1、是生物体对不良环境条件的一种适应能力；,2、是红细胞和某些组织细胞的主要供能方式；,3、在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义。,肌肉收缩,与,糖酵解供能,肌肉内ATP含量很低,；,糖酵解意义,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,糖酵解意义,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,暂时,能量.,糖酵解意义,严重贫血,大量失血,呼吸障碍,肺及心血管,等疾病,无线粒体，,无法通过氧化磷酸化获得能量,糖酵解意义,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:,视网膜,某些组织细胞与,糖酵解供能,课堂小结,反应的条件：,无氧或缺氧,反应的部位：,细胞的胞浆,反应的底物：,葡萄糖,反应的产物：,反应的特点：,丙酮酸/乳酸/乙醇、,ATP、NADH,一次脱氢,二次底物磷酸,化,生理意义：,定,义,课 后 阅 读,1,、“把生命理解成化学”.,生命的化学1983,3(4):29/1983,3(5):32.,2,、“埃姆登与糖酵解途径”.,生命的化学1986,6(5):33,3,、,“钠-钾ATP酶与糖酵解”.,生命的化学1985,5(6):8,4,、,“糖酵解歌”.,生命的化学1984,4(3):29,5,、,“不同酶的催化作用的互变”.,生命的化学1986,6(2):40,6,、,“胰岛素受体蛋白激酶催化糖酵解和.”.,生命的化学1988,8(5):18,7,、,“果糖-2,6-二磷酸酶”.,生命的化学1982,2(6):26,8,、,“关于果糖-2,6-二磷酸的补充”,.,生命的化学1983,3(6):26,9,、,“丙酮酸激酶同工酶研究进展”.,生命的化学1983,3(3):16,10,、,“运动生物化学简介”.,生命的化学1984,4(6):19,11,、,“长短跑运动员的适应性变化”.,生命的化学1985,5(6):17,返回,思考题,写出糖酵解的反应过程，标出脱氢、产能的部位，指出限速酶,（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成CO,2,、H,2,O和大量ATP的代谢过程，称为糖的有氧氧化。,（二）反应部位：,细胞液和线粒体,有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,C,6,H,12,O,6,+6,O,2,6,CO,2,+6,H,2,O,+30/32 ATP,二 糖的有氧氧化,(aerobic oxidation),糖有氧氧化概况,葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰,CoA,CO,2,+H,2,O+ATP,三羧酸循环,糖的有氧氧化,乳,酸,糖酵解,线粒体内,胞浆,糖的有氧氧化,与,糖酵解,（三）反应分为三个阶段,第一阶段,：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）,第二阶段,：丙酮酸的氧化脱羧（在线粒体中）,葡萄糖2NAD,2ADP2P,i,2丙酮酸 2ATP2NADH2H,第三阶段,：三羧酸循环（线粒体中）,丙酮酸的生成（胞浆）,葡萄糖+NAD,+,+2ADP+2Pi,2（,丙酮酸,+ATP,+,NADH+H,+,）,2丙酮酸,进入线粒体进一步氧化,2(NADH+H,+,),2H,2,O+3/5 ATP,线粒体内膜上特异载体,穿梭系统,氧化呼吸链,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶,A,NAD,+,NAD,H,+,H,+,丙酮酸,乙酰,CoA,+CoA-S,H,辅酶A,+,C O,2,COO,丙酮酸,+CoA-SH+NAD,+,乙酰,CoA,+C O,2,+NADH+H,+,丙酮酸,脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶系,3 种 酶,：,丙酮酸脱羧酶,(,TPP、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,+,),6种辅助因子,：,TPP、Mg,2+,、,硫辛酸,、,辅酶,A、FAD、NAD,+,（含B,1,、泛酸、B,2,、PP四种维生素）,FAD,FADH,2,丙酮酸氧化脱羧反应,TPP,TPP,CO,2,HSCoA,CH,3,COSCoA,NAD,+,NADH+H,+,丙酮酸脱羧酶,Mg,2+,硫辛酸乙酰,转移酶,二氢硫辛酸,脱氢酶,丙酮酸,+CoA-SH+NAD,+,乙酰,CoA,+C O,2,+NADH+H,+,乙酰辅酶A进入三羧酸循环,三羧酸循环,(tricarboxylic acid cycle，,TAC,),又称,柠檬酸循环,(citric acid cycle)/,Krebs,循环,(Krebs cycle)。,乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。,三羧酸循环,反应过程,反应特点,意,义,三羧酸循环的反应过程,（一）缩合反应,（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸,（三）异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,（四）-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,（五）琥珀酰CoA水解生成琥珀酸,（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸,（七）延胡索酸加水生成苹果酸,（八）草酰乙酸的再生（苹果酸脱氢）,CH,3,CSCoA,+,O,O,CCOOH,CH,2,COOH,柠檬酸合成酶,HO,CCOOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,HSCoA,H,2,O,H,CH,2,COOH,O,柠檬酸合成酶,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬酸,HSCoA,（一）缩 合 反 应,柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶,H,2,O,(citrate),（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸,CCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,H,CCOOH,CHCOOH,CHCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,HO,H,2,O,H,2,O,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,HO,H,2,O,HO,H,H,2,O,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,(isocitrate),(citrate),HO,H,（三）异柠檬酸生成-酮戊二酸,CHCOOH,CCOOH,CH,2,COOH,CCOOH,CCOOH,CH,2,COOH,异柠檬酸,H,O,CH,2,CCOOH,CH,2,COOH,O,H,COO,NAD,+,NADH+H,+,异柠檬酸脱氢酶,CO,2,CO,2,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。,异柠檬酸脱氢酶,异柠檬酸脱氢酶,H,H,(-ketoglutarate),（四）-酮戊二酸氧化脱羧反应,CH,2,CCOOH,CH,2,COOH,O,-酮戊二酸,CH,2,CH,2,COOH,+,HSCoA,CO,SCoA,琥珀酰CoA,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,-酮戊二酸脱氢酶复合体,-酮戊二酸脱氢酶复合体,这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧 反应，,-酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。,CO,2,H,H,(,succinyl CoA),（五）琥珀酸的生成,CH,2,CH,2,COOH,CO,SCoA,琥珀酰CoA,GDP+Pi,+,GTP,CoASH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,这是三羧酸循环的唯一一次底物水平磷酸化。,GTP,+,ADP,ATP,GTP,(,succinate),H,H,（六）延胡索酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,琥珀酸,+,FAD,CHCOOH,CHCOOH,H,H,H,H,+,FADH,2,H,2,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,(,succinate),(,fumarate),HO,H,H,2,O,（七）苹果酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,延胡索酸,H,2,O,CHCOOH,CHCOOH,HO,H,延胡索酸酶,苹果酸,+,(,fumarate),(,malate),（八）草酰乙酸的再生,CHCOOH,CCOOH,苹果酸,O,CCOOH,CH,2,COOH,草酰乙酸,NAD,+,NADH+H,+,H,HO,H,苹果酸脱氢酶,H,O,H,H,H,(,malate),(,oxaloacetate),柠檬 酸,草酰乙酸,乙酰CoA,CoA,H,2,O,柠檬酸合成酶,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,柠檬酸合成酶,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,H,H,H,H,H,2,H,H,NAD,+,NAD,+,NAD,+,FAD,ATP,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1),丙酮酸+,CO,2,+ATP,草酰乙酸,+ADP+Pi,+,CO,2,+ATP,+ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,生物素、Mg,2+,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2),+,CO,2,NADPH+H,+,NADP,+,NAD,+,NADH+H,+,丙酮酸 +,CO,2,苹果酸 草酰乙酸,苹果酸酶,苹果酸脱氢酶,（四）反应特点,1、,需氧,2、两次脱羧、四次脱氢（三次受体是NAD，一次是FAD）、,3、一次底物水平磷酸化生成GTP，并有2分子水参与反应。,4、共产生10molATP,(五),三羧酸循环的生理意义,（1）TCA为机体提供了大量的能量。1分子葡萄糖经过糖酵解、三羧酸循环和呼吸链氧化后，可产生32个ATP分子。,（2）TCA是糖代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢、核酸代谢以及次生代谢物质代谢联络的枢纽。,（3）TCA为其他合成代谢提供小分子前体。,（4）TCA是三大营养素彻底氧化为CO,2,和H,2,O的最终代谢通路。,糖有氧氧化过程中,ATP,的生成,第一阶段：葡萄糖,2,丙酮酸,第二阶段：,2,丙酮酸,2,乙酰,CoA,第三阶段：,2,乙酰,CoA,2,CO,2,+4H,2,O,2ATP,糖 的 有 氧 氧 化,底物磷酸化 氧化磷酸化,2,2.5ATP,6,2.5ATP,2,1.5ATP,葡萄糖 6,CO,2,+6H,2,O,+？mol ATP,糖原中的1,mol葡萄糖 6,CO,2,+6H,2,O,+？mol ATP,30/32,ATP,31/33ATP,2,2.5/1.5ATP,2,GTP,三羧酸循环的限速酶及其调节,酶 的 名 称,柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶系,变构激活剂,ADP,变构抑制剂,ATP,NADH,ATP、NADH、,琥珀酰,CoA,P,丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,琥珀酸,-酮戊二酸,异柠檬酸,柠檬酸,延胡索酸,乙酰辅酶A,丙酮酸,乙酰CoA、NADH、,ATP,ATP、,NADH、琥珀酰CoA、,柠檬酸,NADH,琥珀酰CoA、,NADH、,ATP,三羧酸循环不仅是各种有机物质氧化分解的共同途径、释放能量最多的氧化分解阶段，而且架起了三大类物质相互转化、相互联系的桥梁。,写出三羧酸循环的反应过程，标出脱羧、脱氢、产能部位，指出限速酶,及其调节物,。,小结：,返回,三 磷酸戊糖途径pentose phosphate pathway,概 念,过 程,小 结,生理意义,（一）磷酸戊糖途径的概念,以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。,磷酸戊糖途径,(phosphopentose pathway),又称磷酸已糖旁路,(hexose monophosphate shunt,HMS)。,（二）磷酸戊糖途径的过程,第一阶段：,氧化反应,生成NADPH和CO,2,第二阶段：,非氧化反应,一系列基团转移反应,(,生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖),(1)6-磷酸葡萄糖,转变为,6-磷酸葡萄糖酸内酯,NADP,+,NADP,H,+,H,+,6-磷酸葡萄糖,glucose 6-phosphate,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-phosphoglucono-lactone,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,glucose 6-phosphate dehydrogenase(,G6PD,),限速酶，对NADP,+,有高度特异性,(2)6-磷酸葡萄糖酸内酯,转变为,6-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸内酯,6-phosphoglucono-lactone,6-磷酸葡萄糖酸,6-phosphogluconate,H,2,O,内酯酶,lactonase,CO,2,(3)6-磷酸葡萄糖酸,转变为,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸,6-phosphogluconate,NADP,+,NADP,H,+,H,+,5-磷酸核酮糖,ribulose 5-phosphate,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-phosphogluconate dehydrogenase,G-6-磷酸经过氧化分解产生五碳糖、CO,2,、pi和NADPH。,总反应式：,G-6-磷酸+2NADP,+,+H,2,O,核糖-5-磷酸+2NADPH+2H,+,+CO,2,整个反应分两个阶段即氧化阶段和非氧化阶段（分子重排阶段）。,5-磷酸核酮糖,ribulose 5-phosphate,(4)三种五碳糖的互换,5-磷酸核糖,ribose 5-phosphate,异构酶,5-磷酸木酮糖,xylulose 5-phosphate,差向酶,(5)二分子五碳糖的基团转移反应,5-磷酸木酮糖,ribulose 5-phosphate,5-磷酸核糖,ribose 5-phosphate,3-磷酸甘油醛,glyceraldehyde 3-phosphate,7-磷酸景天糖,sedoheptulose 7-phosphate,转酮醇酶,(TPP),(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应,7-磷酸景天糖,sedoheptulose 7-phosphate,3-磷酸甘油醛,glyceraldehyde 3-phosphate,转醛醇酶,4-磷酸赤藓糖,erythrose 4-phosphate,6-磷酸果糖,fructose 6-phosphate,(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应,4-磷酸赤藓糖,erythrose 4-phosphate,5-磷酸木酮糖,ribulose 5-phosphate,3-磷酸甘油醛,glyceraldehyde 3-phosphate,6-磷酸果糖,fructose 6-phosphate,转酮醇酶,(TPP),经一系列反应：,6C,6,5C,6,+6CO,2,总反应：,6(G-6-P)5(G-6-P)+6CO,2,+12NADPH,6,(6-磷酸葡萄糖)+,7H,2,O+,12NADP,+,5,(6-磷酸葡,萄糖)+,6,CO,2,+,12NADPH+12H,+,+,Pi,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,木酮糖,核糖,木酮糖,木酮糖,木酮糖,核糖,C,3,P,C,7,P,C,2,C,4,P,C,3,C,6,P,C,2,C,3,P,C,6,P,C,3,P,C,6,P,C,6,P,C,6,P,(三）戊糖磷酸途径反应速度的调控,1、戊糖磷酸途径的限速步骤是氧化阶段两步脱H反应,NADP/NADPH比值调节两个脱H酶活性，NADPH不足时，NADP浓度较高，促进脱H酶的活性。当NADPH充足时，NADPH抑制脱H酶的活性。,2、戊糖磷酸途径和糖酵解途径有多处相联系，G-6-磷酸的去路受到机体对NADPH、核糖-5-磷酸、ATP等不同需求而调节。,大体分三种情况：,（1）机体对核糖-5-磷酸需求远远大于NADPH时，如细胞旺盛分裂时期，这时G-6-磷酸通过糖酵解，生成大量的F-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸，这两种物质通过戊糖磷酸途径的非氧化阶段的逆反应，生成核糖-5-磷酸，总反应式：,5G-6-磷酸+ATP,6 核糖-5-磷酸+ADP+H,+,（2）机体对核糖-5-磷酸和NADPH需求处于平衡状态时，戊糖磷酸途径占优势。总反应式：,G-6-磷酸+2NADP+H,2,O,核糖-5-磷酸+2NADPH+2H,+,+CO,2,（3）机体对NADPH需求大于核糖-5-磷酸，如脂肪组织合成脂肪酸时大量NADPH，一般通过以下三组反应，葡萄糖彻底氧化分解。,A：通过戊糖磷酸途径氧化形成NADPH和核糖,6 G-6-磷酸 +12NADP,+,+6H,2,O,6 核糖-5-磷酸+12NADPH+H,+,+6CO,2,B：核糖-5-磷酸通过转酮和转醛反应生成F-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。,C：F-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸通过糖异生作用形成G-6-磷酸。,三步总反应：,G-6-磷酸+12NADP,+,+7H2O,6CO,2,+12NADPH+12H,+,+pi,3、G-6-磷酸代谢途径确定方法,利用放射性同位素C,14,标记G上C1和C6来确定，戊糖磷酸途径脱羧脱的是C1，而糖酵解-柠檬酸循环脱羧则是C1和C6相当（甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸互变。,（三）生物学意义：,1）产生NADPH+H,+,，为生物合成提供还原力；,2）产生磷酸戊糖参加核酸代谢；,3）产生甘油醛-3-P将糖代谢的3条途径（EMP、TCA、HMP）联系起来，构成糖分解代谢的多样性，以适应环境变化。,4）提供多种C,3,C,7,的糖，为生物合成提供碳架来源,。,5-,磷酸核糖,5-磷酸核糖参与,各种核苷酸辅酶及核苷酸的合成,DNA、RNA,合成原料,(1)NAD(P),+,(2)FAD,(3)HSCoA,各种核苷酸辅酶,(1)NTP,(2)dNTP,(3)cAMP/cGMP,核苷酸,(3)cAMP/cGMP,第二信使,NADPH,的主要功能,1、作为供氢体,-参与体内多种生物合成反应,2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶,-对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常含量起重要作用,3、作为加单氧酶的辅酶,-参与肝脏对激素、药物和毒物的生物转化作用,4、清除自由基的作用,磷酸戊糖途径小结,反应部位：,胞浆,反应底物：,6-,磷酸葡萄糖,重要反应产物：,NADPH,、,5-,磷酸核糖,限 速 酶：,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,(G-6-PD),课后阅读,1、利用大肠杆菌表达系统进行G6PD的生化鉴定,生命的化学1995,15(1):42,2、G6PD与生物进化,生命的化学1983,3(1):25,3、蚕豆病的生化基础,生命的化学1989,9(3):20,4、蚕豆病溶血危象与过氧化氢酶,生命的化学1997,17(6):43,返回,乙醛酸循环,四 乙醛酸循环,三羧酸循环支路,循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（,省了6步,）,异柠檬酸,柠檬酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,CoASH,三羧酸循环,乙酰CoA,乙醛酸,乙酰CoA,CoASH,只有一些,植物和微生物,兼具,有这样的途径；,异柠檬酸裂解酶,异柠檬酸 琥珀酸 乙醛酸,乙醛酸 乙酰CoA 苹果酸,苹果酸合成酶,总反应：,2乙酰CoA+2NDA,+,+FAD,草酰乙酸+2CoA+2NADH+FADH,2,+2H,+,这种途径对于植物和微生物意义重大！,只保留三羧酸循环中的（8）脱氢（1NADH）产能，只相当于3个ATP，,意义不在于产能，在于生存,。,种子发芽,糖异生,油类植物种子中的油,脂代谢,糖,乙醛酸循环,草酰乙酸,乙酰CoA,五 糖异生作用（gluconeogenesis）,概 念,过 程,意 义,糖异生作用的概念,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。,原料：,生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及,三羧酸循环中的有机酸,部位：,肝脏,（主要）及,肾脏,（饥饿时）,返回,糖异生作用的过程,基本上是糖酵解的逆过程,跨越三个能障,(,energery,barrier),糖 酵 解 过 程,葡萄糖,6-磷酸果糖,磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛,2,2-磷酸甘油酸,2,丙酮酸,6-磷酸葡萄糖,ADP,ATP,1,6-二磷酸果糖,ADP,ATP,2,1,3-二磷酸甘油酸,2,P,i,2,NADH+,2,H,+,2,NAD,+,2,3-磷酸甘油酸,2,ADP,2,ATP,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2H,2,O,2,烯醇式丙酮酸,2,ADP,2,ATP,2,乳酸,三个不可逆过程,6-磷酸葡萄糖的水解,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,ATP ADP,糖的分解代谢,葡萄糖激酶,(肝),H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,葡萄糖-6-磷酸酶,肝,底物循环,1,6-二磷酸果糖的水解,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATP ADP,糖的分解代谢,磷酸果糖激酶-1,H,3,PO,4,H,2,O,糖的异生作用,果糖二磷酸酶-1,底物循环,丙酮酸转变为草酰乙酸,丙酮酸+,CO,2,+ATP 草酰乙酸,+ADP+Pi,+,CO,2,+ATP,+ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,生物素、,Mg,2+,丙酮酸羧化酶,存在于细胞的线粒体内而不存在于胞液中,草酰乙酸,转变为,磷酸烯醇式丙酮酸,草酰乙酸+GTP,磷酸烯醇式丙酮酸,+GDP+,CO,2,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,GDP,GTP,CO,2,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,丙酮酸羧化支路,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,葡萄糖,ADP,ATP,丙酮酸激酶,草酰乙酸,ATP,ADP,CO,2,丙酮酸羧化酶,生物素,CO,2,GTP,GDP,磷酸磷醇式丙酮酸,羧激酶,2,丙酮酸,1，6-二磷酸果糖,2 丙酮酸,2 磷酸烯醇式丙酮酸,2 乳酸,乳酸、丙酮酸的糖异生作用,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,乳酸,2,草酰乙酸,2,丙酮酸,2,磷酸烯醇式丙酮酸,1，6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,2,草酰乙酸,2,苹果酸,2,苹果酸,甘油的糖异生作用,1，6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,2 乳酸,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,甘 油,磷酸甘油,3-磷酸甘油醛,1，6-二磷酸果糖,ATP,ADP,甘油激酶,磷酸二羟丙酮,NAD,+,NADH+H,+,磷酸甘油脱氢酶,6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,三羧酸循环,中的有机酸,1，6-二磷酸果糖,2 丙酮酸,2 磷酸烯醇式丙酮酸,2 乳酸,三羧酸循环中有机酸的糖异生作用,葡萄糖,2,磷酸烯醇式丙酮酸,1，6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,返回,糖异生作用的意义,在饥饿情况下保证血糖,浓度的相对恒定,补充糖原贮备,有利于乳酸的利用,六 糖原的合成,糖原的知识,糖原的合成,非还原端：,多个,还原端,非还原端,形 状：,树枝状,分子量：,1001000万,还原端：,一个,糖原的结构特点,糖原的分布,肝糖原：,含量可达肝重的5%(总量为90-100g),肌糖原：,含量为肌肉重量的12%(总量为200-4,00g),返回,部位：,肝脏、肌肉组织等细胞的胞浆中,糖原合成,定义：,由单糖合成糖原的过程称为糖原的合成,(,glycogenesis,),。,单糖,:,葡萄糖,(,主要,),、果糖、半乳糖等,(1)葡萄糖,磷酸化生成,6-磷酸葡萄糖,A,T,P,A,D,P,葡萄糖激酶,Mg,2,+,葡萄糖,(glucose),6-磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate),葡萄糖+,ATP,6-磷酸葡萄糖+,ADP,6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖,(2)6-磷酸葡萄糖,转变为,1-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,(glucose-1-phosphate),磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate),(3)尿苷二磷酸葡萄糖,的生成,1-磷酸葡萄糖,(glucose-1-phosphate),UTP,尿苷二磷酸葡萄糖,(,UDPG,),(uridine diposphate glucose),PPi,UDPG焦磷酸化酶,UTP+1-磷酸葡萄糖 UDPG+PPi,H,2,O,2Pi,(4),UDPG,中的葡萄糖连接到糖原引物上,尿苷二磷酸葡萄糖,(UDPG),糖原引物,(Gn),(glycogen primer),糖原合酶,糖原,(G,n+1,),(glycogen,),UDP,(5)分支酶催化糖原不断形成新分支链,糖原引物,糖原合酶,分枝酶,糖原合成的限速酶,1218G,将非还原端约7个G残基的1，4-糖苷键切断，将残基转移并连接到链内的某个G残基上形成1，6-糖苷键。,糖原合成图,消耗能量,需要引物,非还原端,葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,糖原,(14和16葡萄糖单位),6-磷酸葡萄糖,ATP,ADP,UDPG,UTP,PPi,糖原,(14葡萄糖单位),糖原引物,UDP,返回,糖原胞内降解,在人和动物的肝脏中,糖原是葡萄糖非常有效的贮藏形式.,糖原在细胞内的降解称为磷酸解,即加磷酸分解.,胞内糖原的降解需要三种酶协同作用.,1、糖原的结构与降解,（1）糖原的结构特点,A：由G通过1，4-糖苷键连接起来的线性分子。,B：线性分子高度分支，分支点处两个G之间通过1，6-糖苷键连接而成。,C：有多个非还原端。,D：在细胞中，糖原以糖原颗粒形式存在，糖原颗粒除含有糖原分子外，还含有与糖原合成和降解的酶以及调节这些酶活性的蛋白质。,（2）糖原的降解,总反应式,磷酸化酶,糖原n+pi 糖原（n-1）+G-1-磷酸,糖原在磷酸化酶催化的分解称磷酸解。,在细胞中，糖原的降解产物90%是G-1-磷酸，10%是G。,糖原的降解主要需要三种酶的共同作用，即糖原磷酸化酶，糖原脱支酶，磷酸葡萄糖变位酶。,2、降解糖原的酶,（1）糖原磷酸化酶,A：糖原磷酸化酶是从非还原端逐个切下G分子，生成G-1-磷酸，1，4-糖苷键断裂，断裂位点位于C1和O原子之间。,B：糖原磷酸化酶催化的1，4-糖苷键的断裂，在分支点前4个G残基处停止，糖原的进一步降解需要脱支酶的帮助。,C：糖原磷酸化酶由2个相同亚基组成的二聚体，有a、b两种形式，a形式是在每个亚基的第14 AA 残基Ser（Ser14）的羟基上连接一个磷酸基团，具有生物活性。b形式没有这样的基团，无生物活性。,a和b两种形式可以互相转变，在糖原磷酸化酶激酶的作用下，b形式上连接磷酸基团就变成a形式；在糖原磷酸化酶磷酸酶的作用下，a形式的磷酸基团被水解就变成b形式。,D：磷酸吡哆醛是磷酸化酶必需的的辅助因子。,（2）糖原脱支酶,糖原脱支酶的一条肽链上有两个催化活性部位，一个是转移葡萄糖残基的活性部位，,称糖基转移酶；另一个分解 1，6-糖苷键作用的活性部位，称糖原脱支酶。,当磷酸化酶停止作用后，糖基转移酶活性部位将3个G残基转移到另一个分支的非还原端，暴露出有 1，6-糖苷键的G残基，脱支酶的活性开始起作用，使 1，6-糖苷键水解。,(3)磷酸葡萄糖变位酶,将G-1-磷酸变为G-6-磷酸。,变位酶的作用过程：首先酶提供一个磷酸基团，使G-1-磷酸变成G-1，6-二磷酸过渡中间体，然后C1-磷酸再回到酶分子上，形成G-6-磷酸。,（4）G-6-磷酸酶,磷酸酶,G-6-磷酸+H2O G+pi,G-6-磷酸酶主要存在肝、肾细胞中，用于维持血糖的稳定。,非还原端,+,G-1-P,极限糊精,寡聚-（1,41,4),葡萄糖转移酶,-1,4-糖苷,+,G,H,2,O,脱支酶,+,G-1-P,磷酸化酶,磷酸化酶,Pi,补充：糖的消化、吸收与转运,1、口腔消化,次要,淀粉 麦芽糖 +麦芽三糖 +少量含有4-9个葡萄糖基的寡糖,唾液淀粉酶,淀粉 麦芽糖+麦芽寡糖(65%),+异麦芽糖+,-极限糊精(35%),胰淀粉酶,2、小肠内消化 主,要,小肠粘膜刷状,缘各种水解酶,各种单糖,下页,小肠中各种糖类水解酶的作用,线形寡糖,n,葡萄糖,肠粘膜上皮细胞刷状缘,-葡萄糖苷酶,蔗 糖 葡萄糖+果糖,肠粘膜上皮细胞刷状缘,蔗 糖 酶,麦芽糖 2 葡萄糖,肠粘膜上皮细胞刷状缘,麦 芽 糖 酶,乳 糖 葡萄糖+半乳糖,肠粘膜上皮细胞刷状缘,乳 糖 酶,异麦芽糖,-,极限/临界糊精,n,葡萄糖,肠粘膜上皮细胞刷状缘,异麦芽糖酶,-极限/临界糊精酶,淀粉 麦芽糖+麦芽寡糖(65%),+异麦芽糖+,-极限糊精(35%),胰淀粉酶,下页,糖的消化与临床,机体若缺乏蔗糖酶或乳糖酶，会导致糖吸收障碍而引起腹泻和胀气。,人不能通过食纤维素获取糖类物质,因人体内缺乏水解-1,4-,糖苷键的酶,但纤维素促进肠蠕动，可防止便秘。,返回,糖的吸收,部位,：,小肠上部,糖的吸收,方式,：,单纯扩散,主动吸收,易化扩散,