生命活动的主要能源——葡萄糖.ppt

清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6 6 Metabolism of Glucose生命活动的主要能源生命活动的主要能源 葡萄糖葡萄糖目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件v 为什么人类以淀粉为主食？v 糖代谢在物质代谢中的作用和地位？问题讨论问题讨论目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 糖（carbohydrates）的化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物，包括单糖、寡聚糖和多糖。糖的概念糖的概念目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 单糖是不能再水解的糖单糖是不能再水解的糖葡萄糖（glucose）(吡喃型)果糖（fructose）(呋喃型)目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件半乳糖（galactose）核糖（ribose）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 寡糖是能水解成几分子单糖的糖寡糖是能水解成几分子单糖的糖麦芽糖（maltose）：葡萄糖-葡萄糖蔗 糖（sucrose）：葡萄糖-果糖乳 糖（lactose）：葡萄糖-半乳糖目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件多糖是能水解生成多个单糖分子的糖多糖是能水解生成多个单糖分子的糖淀粉（starch）糖原（glycogen）纤维素（cellulose）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件淀粉是植物中养分的储存形式淀粉是植物中养分的储存形式淀粉颗粒淀粉颗粒目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件糖原是动物体内葡萄糖的储存形式糖原是动物体内葡萄糖的储存形式目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件纤维素作为植物的骨架纤维素作为植物的骨架目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6.16.1概概 述述IntroductionIntroduction目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.1.1 糖类的生理功用糖类的生理功用 6.1.1.1 糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.1.1.2 提供合成体内其他物质的原料。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.1.1.3 作为机体组织细胞的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.1.2 糖的消化吸收糖的消化吸收人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 一些成年人由于缺乏乳糖酶导致在饮用牛奶后，牛奶中的乳糖不能被水解而在肠中积聚，细菌作用后产生H2、CH4和乳酸等，引起腹胀、腹泻等症状，可饮用酸奶。乳糖不耐症乳糖不耐症 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.1.3 糖代谢概况糖代谢概况糖糖血糖血糖糖原代谢糖原代谢戊糖途径戊糖途径糖异生糖异生CO2H2O动物、人动物、人消化吸收消化吸收绿色植物光合作用绿色植物光合作用ATP呼吸链呼吸链O22H有氧氧化有氧氧化无氧酵解无氧酵解目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.26.2糖的无氧氧化糖的无氧氧化Anaerobic Degradation of GlucoseAnaerobic Degradation of Glucose目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 在无氧情况下，葡萄糖分解生成乳酸的过程叫糖酵解。葡葡萄萄糖糖丙丙酮酮酸酸 无氧无氧乳乳 酸酸糖酵解途径糖酵解途径 糖糖 酵酵 解解目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6.2.1 糖酵解的反应过程糖酵解的反应过程反应起始：葡萄糖或糖原反应场所：细胞质反应条件：无氧、ATP和NAD+反应阶段：6C耗能阶段和3C产能阶段目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.2.1.1 葡萄糖分解生成丙酮酸葡萄糖分解生成丙酮酸 糖酵解途径，葡萄糖经历十步反应分解生成2分子丙酮酸。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸Mg2+ATP ADP己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件u需Mg2+参与u是耗能的不可逆反应（ATP供能和提供Pi基团）u 哺乳类动物体内已发现4种已糖激 酶同工酶(-型)。已糖激酶（已糖激酶（hexokinase,HKhexokinase,HK）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 HK四种同工酶，在肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶（glucokinase,GK）HK GK 分布 绝大多数组织 肝 催化的底物 G、半乳糖、果糖 G 与G的Km值 0.1 mmol/L 10mmol/L G6P的调节变构抑制 无目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件l 由于GK对葡萄糖的亲和力低，GK催化的酶促反应只有在餐后大量消化吸收的G进入肝脏后才加强，生成糖原储存于肝中，在血糖浓度恒定的过程中发挥了重要作用。l 当血中葡萄糖糖浓度正常或偏低时，GK活性低，葡萄糖进入肝细胞利用少，此时，HK活性仍较高，利于肝外组织利用葡萄糖供能。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖磷酸果糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸己糖异构酶己糖异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（3）6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 ATP ADP Mg2+6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件v该反应是耗能的不可逆反应，是哺乳动物糖酵解途径最重要的调控关键酶。v体内还有6-磷酸果糖激酶-2，它催化6-磷酸果糖的C2磷酸化生成2,6-二磷酸果糖，它不是酵解途径的中间产物，但在酵解的调控上有重要作用。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（+）6-磷酸果糖激酶-1是变构酶，AMP、ADP、2,6-二磷酸果糖是变构激活剂，ATP、柠檬酸是变构抑制剂。（-）AMP、ADP 2,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATP、柠檬酸柠檬酸6-磷酸果糖激酶-1目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（4）1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸丙糖二磷酸果糖裂解为磷酸丙糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 醛缩酶醛缩酶磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮 3-磷酸磷酸 甘油醛甘油醛 +目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（5）磷酸丙糖的互变磷酸丙糖的互变Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（6）3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸 3-磷酸磷酸 甘油酸甘油酸 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 在磷酸甘油酸激酶的催化下，1,3-二磷酸甘油酸上的高能磷酸基转移给ADP生成ATP，这是糖酵解途径中生成ATP的第一个反应。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 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（substrate level phosphorylation）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（8）3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（9）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶烯醇化酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 +H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.2.1.2 丙酮酸还原转变成乳酸丙酮酸还原转变成乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.2.2 糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义 6.2.2.1 是机体在缺氧情况下迅速获取能量的有效方式(如肌肉收缩，以底物水平磷酸化的方式产能)目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6.2.2.2 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径，如红细胞。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.36.3糖的有氧氧化糖的有氧氧化Aerobic Degradation of GlucoseAerobic Degradation of Glucose目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成CO2和H2O，并释放大量能量的反应过程称为有氧氧化（aerobic oxidation）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.1 糖有氧氧化分三个阶段糖有氧氧化分三个阶段第一阶段 糖酵解途径第二阶段 丙酮酸氧化脱羧第三阶段三羧酸循环目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.1.1 第一阶段：糖酵解途径第一阶段：糖酵解途径 葡萄糖分解生成丙酮酸是与无氧酵解共同经历的阶段 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.1.2 第二阶段：丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶第二阶段：丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A丙酮酸丙酮酸 +HSCoA 乙酰乙酰CoA+CO2NAD+NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体复合体的组成的组成 酶酶E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoA FAD,NAD+SSL目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.1.3 第三阶段：乙酰辅酶第三阶段：乙酰辅酶A进入三羧酸循环进入三羧酸循环一次循环共消耗1分子乙酰CoA，产生2分子CO2，3分子NADHH+，1分子FADH2和1分子GTP。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件三羧酸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。6.3.2 三羧酸循环三羧酸循环目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 1953年 Hans Adolf Krebs 因发现柠檬酸循环而获诺贝尔奖目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 三羧酸循环概况三羧酸循环概况C2C6C4C4C5NADH+H+CO2NADH+H+CO2GTPFADH2NADH+H+目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.2.1 三羧酸循环的反应过程三羧酸循环的反应过程 三羧酸循环由8步反应组成，包括2次脱羧，4次脱氢和1次底物水平磷酸化。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸与草酰乙酸缩合生成柠檬酸 缩合反应，柠檬酸合酶催化目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）柠檬酸异构化为异柠檬酸柠檬酸异构化为异柠檬酸 顺乌头酸酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（3）异柠檬酸氧化脱羧生成异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸酮戊二酸 第一次脱氢脱羧反应，由异柠檬酸脱氢酶催化目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（4）-酮戊二酸脱羧生成琥珀酰酮戊二酸脱羧生成琥珀酰CoA 第二次脱氢脱羧反应，由-酮戊二酸脱氢酶复合体催化目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（5）琥珀酰琥珀酰CoA转变为琥珀酸转变为琥珀酸 三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化，由琥珀酰辅酶A合成酶催化 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（6）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸 第三次脱氢反应，由琥珀酸脱氢酶催化，琥珀酸脱氢酶存在于线粒体内膜上 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（7）延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 延胡索酸酶催化的可逆反应 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 第四次脱氢再次生成草酰乙酸，由苹果酸脱氢酶催化目目 录录H2OH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮酮戊二酸脱戊二酸脱氢氢酶酶复合体复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸-酮戊二酸酮戊二酸NADHCO2NADH+H+CO2HSCoA琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸HSCoAGTP延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸FADH2NADHH2O异柠檬酸异柠檬酸H2OHSCoA草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 TAC过程的反应部位是线粒体。有氧条件下进行 消耗：乙酰CoA 产物：42H（3NADH，1FADH2）；GTP;2CO2三羧酸循环小结三羧酸循环小结 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件中间物质的补充（回补反应）循环不可逆（3个关键酶）-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，三羧酸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。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 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 草酰乙酸的更新补充草酰乙酸的更新补充草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 三羧酸循环的四次脱氢：3NADH FADH2、一次底物磷酸化 32.5ATP+1.5ATP +ATP =10ATP一分子乙酰一分子乙酰CoA经过三羧酸循环产生的能量经过三羧酸循环产生的能量目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.2.2 三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义v是三大营养物质氧化分解的共同途径；v是三大营养物质代谢联系的枢纽；v为其它物质代谢提供小分子前体.目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.3 有氧氧化生成的有氧氧化生成的ATP反 应辅 酶最终获得ATP第一阶段（胞浆）葡萄糖6-磷酸葡糖糖-1F6P1,6-二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22PEP 2丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸2乙酰CoA2NADH5清华版教材医学生物化学与分子生物学课件2异柠檬酸2-酮戊二酸2-酮戊二酸2琥珀酰CoA2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2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一个葡糖糖总共获得30或32第三阶段（线粒体基质）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.3.4 巴斯德效应巴斯德效应 1857年，法国科学家Louis Pasteur发现在无氧条件下酵母菌能利用糖生醇发酵。若将其移至有氧环境时，生醇发酵受到抑制，酵母菌以有氧氧化获得能量。氧气抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象巴斯德效应(Pasteur effect)目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.46.4磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate PathwayPentose Phosphate Pathway 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件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。磷酸戊糖途径的概念磷酸戊糖途径的概念 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 途径概况途径概况 磷酸戊糖磷酸戊糖氧化脱羧阶段氧化脱羧阶段NADPH+H+NADP+糖糖 酵酵 解解 途途 径径G-6-P基团转移反应阶段基团转移反应阶段F-6-PG3P5-磷酸核糖磷酸核糖特点：不生成特点：不生成ATPl 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为辅为辅酶酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.4.1 磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的反应过程 磷酸戊糖途径的全过程在胞质中进行，分为氧化反应阶段和非氧化反应阶段。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 在氧化反应阶段，6-磷酸葡萄糖经氧化脱羧生成5-磷酸核糖和NADPH+H+；在非氧化反应阶段，通过一系列基团转移将多余的核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.4.1.1 氧化反应阶段氧化反应阶段 在这个阶段，6-磷酸葡萄糖经历四步反应生成5-磷酸核糖（ribose-5-phosphate）、NADPH+H+和CO2 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）6-磷酸葡萄糖氧化成磷酸葡萄糖氧化成6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 COO-H-C-OHHO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2O-P H-C-OH H-C-OHHO-C-H O H-C-OH H-C CH2O-PNADP+NADPH+H+6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脱氢酶脱氢酶6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）6-磷酸葡萄糖酸氧化脱羧磷酸葡萄糖酸氧化脱羧 COO-H-C-OHHO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2O-PNADP+NADPH+H+6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 酸脱氢酶酸脱氢酶 CH2OH C=O H-C-OH+CO2 H-C-OH CH2O-P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.4.1.2 非非氧化反应阶段氧化反应阶段 每3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-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件基团转移的总反应式为基团转移的总反应式为 36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+6 NADP+26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +6NADPH+H+3CO2 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件GA-6-P脱氢酶脱氢酶 NADPH+H+G-6-P脱氢酶脱氢酶第一阶段第一阶段 G-6-P 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖R-5-P5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 (C3)2(C6)F-6-P3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛3(C5)酵解途径酵解途径第二阶段第二阶段NADP+CO2 NADPH+H+NADP+清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.56.5糖原合成与分解糖原合成与分解Synthesis and Hydrolysis of GlycogenSynthesis and Hydrolysis of Glycogen 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件糖原（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。还原端目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 400g 主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g 维持血糖水平维持血糖水平 糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件糖原的结构特点糖原的结构特点 葡萄糖单位以-1,4-糖苷键形成长链。约10个葡萄糖单元处形成分支，分支 处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支 增加，溶解度增加。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。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.16.5.1 糖原的合成代谢糖原的合成代谢 糖原的合成代谢在肝和肌组织的胞质中进行，需消耗ATP和UTP。反应过程包括葡萄糖的活化、糖链延长和糖原分支形成等环节。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6.5.1.16.5.1.1 葡萄糖的活化葡萄糖的活化 葡萄糖的活性形式是尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose,UDPG），尿苷二磷酸葡萄糖的合成需要三步反应来完成。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 Mg2+ATP ADP己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）6-P-葡萄糖葡萄糖异构化转变成1-P-葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成尿苷二磷酸葡萄糖的生成 UDPG是葡萄糖的活性形式，在体内充当葡萄糖供体。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件糖原糖原n糖原糖原 n+1 UDP糖原合酶糖原合酶UDPG(葡萄糖葡萄糖供体供体)UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UTPPPi6.5.1.26.5.1.2 糖链的延长糖链的延长目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.1.36.5.1.3 分支的形成分支的形成 当糖原合酶合成糖链长度达到1218个葡萄糖基时，由分支酶（branching enzyme）将末端约67个葡萄糖基组成的一段糖链转移至邻近的糖链上，以-1,6-糖苷键相连形成分支 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 糖原合成过程糖原合成过程目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.26.5.2 糖原的分解代谢糖原的分解代谢 糖原分解首先释放6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖在葡萄糖6-磷酸酶的作用下水解成葡萄糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.2.16.5.2.1 糖原直链部分的水解糖原直链部分的水解 糖原直链部分以-1,4-糖苷键连接，在糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）的作用下首先裂解成1-磷酸葡萄糖，然后再异构成6-磷酸葡萄糖并进入糖酵解或糖异生途径。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）糖原磷酸解生成糖原磷酸解生成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶1-磷酸葡萄糖 P目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）1-磷酸葡萄糖异构化转变成磷酸葡萄糖异构化转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（3）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖 肝脏中含有葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase），可使6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖释放入血。但肌组织内没有葡萄糖6-磷酸酶，所以肌糖原不能补充血糖，只能进行糖酵解和有氧氧化。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.2.26.5.2.2 糖原分支的水解糖原分支的水解 糖原磷酸化酶只能水解-1,4-糖苷键，对-1,6-糖苷键无作用。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件糖原的合成与分解糖原的合成与分解 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.5.36.5.3 糖原累积症糖原累积症 糖原累积症（glycogen storage disease）是由于糖原代谢相关酶的遗传缺陷而导致的糖原大量沉积于某些组织器官的一类遗传性疾病。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.66.6糖异生糖异生Gluconeogenesis Gluconeogenesis 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 糖异生（gluconeogenesis）是由非糖物质转变成葡萄糖和糖原的过程 糖异生的概念糖异生的概念 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.16.6.1 糖异生途径糖异生途径 从丙酮酸开始合成葡萄糖的反应过程称为糖异生途径（gluconeogenic pathway）。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 糖异生途径中大部分反应是糖酵解的逆过程，但是己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶催化的反应的逆过程由其它的酶和反应代替。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.1.16.6.1.1 丙酮酸羧化支路丙酮酸羧化支路 丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸，需两步反应，消耗两分子ATP 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙丙 酮酮 酸酸草酰乙酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+CO2GTP丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶ADPATP+CO2丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADP目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸）丙酮酸羧化生成草酰乙酸 反应时CO2先与生物素结合，消耗1分子ATP，然后活化的CO2再转移给丙酮酸生成草酰乙酸。由于胞质中不含丙酮酸羧化酶，丙酮酸必须进入线粒体内才能羧化。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件（2）草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸）草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸 由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，消耗1分子GTP。线粒体和胞质中都含有磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，因此草酰乙酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸既可以在线粒体，也可以在胞质中进行。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件草酰乙酸的两种穿梭方式草酰乙酸的两种穿梭方式 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.1.2 6.6.1.2 1,6-二磷酸果糖转变成二磷酸果糖转变成6-磷酸果糖磷酸果糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.1.3 6.6.1.3 6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖磷酸葡萄糖水解成葡萄糖 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.26.6.2 糖异生的生理意义糖异生的生理意义 l 维持血糖浓度恒定l 补充肝糖原 三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。l调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.6.36.6.3 乳酸循环乳酸循环 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 乳酸循环为捷克生化学家Cori夫妇所阐明，又称Cori循环 Cori夫妇目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.76.7糖代谢的调节糖代谢的调节Regulation of Glucose MetabolismRegulation of Glucose Metabolism目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 糖代谢进行的方向和速率是由各条途径中的限速酶（也称关键酶）决定的，一条代谢途径中通常具有多个限速酶，这些限速酶对代谢过程的调控有主次之分。限速调节酶限速调节酶 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 限速酶催化的反应称为限速反应，限速反应比较慢，方向不可逆，其进程可以影响整个代谢途径的进程。限速反应限速反应 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.16.7.1 糖酵解的调节糖酵解的调节 己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶是糖酵解途径流量控制的调节点，分别受变构效应剂调节和激素调节。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 ATP/AMP比例（反映细胞内能量水平）ATP/AMP：酵解 （能量充足）ATP/AMP：酵解 （能量短缺）对三个限速酶的共同调节对三个限速酶的共同调节目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.1.16.7.1.1 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 是主要调控点是主要调控点 变构激活剂：AMP；ADP；1,6-二磷酸果 糖；2,6-二磷酸果糖变构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件 6-磷酸果糖激酶-1有两个ATP结合位点，催化部位和调节部位，ATP与调节部位的亲和力较低，细胞中ATP浓度较高的情况下会与之相结合并抑制酶的活性。目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6-PFK-16-PFK-1AMPATP催化部位催化部位调节部位调节部位抑制抑制激活激活6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的的ATP结合位点结合位点目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件磷酸果糖激酶的活性调节 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.1.26.7.1.2 丙酮酸激酶是第二个重要调节点丙酮酸激酶是第二个重要调节点 变构调节变构激活剂：1,6-二磷酸果糖变构抑制剂：ATP目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素 P 蛋白激酶A(protein kinase A)+目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.26.7.2 有氧氧化的调节有氧氧化的调节 限速酶 酵解途径：己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.2.16.7.2.1 丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节 变构调节变构抑制剂：乙酰CoA，NADH，ATP 变构激活剂：AMP，ADP，NAD+目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件共价修饰调节共价修饰调节目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件6.7.2.26.7.2.2 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节 三羧酸循环中有三个限速酶，分别由柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环的主要调控点 目目 录录清华版教材医学生物化学与分子生物学课件乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱脱氢酶复合体氢酶复合体 ATP +ADP A