1第10章-糖类代谢-2010.ppt

第第1010章章 糖类代谢糖类代谢1作作为为生生物物体体的的主主要要能能源源物物质质：糖糖类类占占人人体体全全部部供能量的供能量的70%70%。作作为为结结构构成成分分：作作为为生生物物膜膜、神神经经组组织织等等的的组组分。分。作作为为核核酸酸类类化化合合物物的的成成分分:构构成成核核苷苷酸酸，DNADNA，RNARNA等。等。在在生生物物体体内内转转变变为为其其他他物物质质：转转变变为为脂脂肪肪或或氨氨基酸等化合物。基酸等化合物。作作为为细细胞胞识识别别的的信信息息分分子子：糖糖蛋蛋白白的的糖糖链链起起着着信息分子的作用。信息分子的作用。糖类的主要生理功能糖类的主要生理功能2淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 肠粘肠粘膜上膜上皮细皮细胞刷胞刷状缘状缘 胃胃口腔口腔 肠肠腔腔胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 一、糖的消化（部位、酶及产物）一、糖的消化（部位、酶及产物）糖类的消化与吸收糖类的消化与吸收3ADP+PiATPGNa+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔门静脉门静脉Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 糖类的消化与吸收糖类的消化与吸收二、糖的吸收二、糖的吸收4小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环SGLT 各种组织细胞各种组织细胞GLUT GLUT：葡葡 萄萄 糖糖 转转 运运 体体(glucose transporter)，已已发发现现 有有 5种种 葡葡 萄萄 糖糖 转转 运运 体体(GLUT 15)。糖类的消化与吸收糖类的消化与吸收二、糖的吸收二、糖的吸收5糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 无氧无氧 乳酸乳酸 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 有氧有氧 H2O及及CO2ATP糖异生途径糖异生途径 甘油甘油 、乳酸、氨基酸、丙酮酸、乳酸、氨基酸、丙酮酸酵解途径酵解途径 6第一节第一节 糖的分解代谢糖的分解代谢 一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解(糖酵解作用糖酵解作用)二、糖的有氧分解二、糖的有氧分解(包括柠檬酸循环包括柠檬酸循环)三、通过磷酸戊糖途径进行分解代谢三、通过磷酸戊糖途径进行分解代谢7一、一、定义及反应部位定义及反应部位二、二、反应过程反应过程三、三、能量计算能量计算四、四、反应特点反应特点五、五、糖酵解的意义糖酵解的意义六、六、糖酵解的调控糖酵解的调控BACK糖的无氧分解（糖酵解）糖的无氧分解（糖酵解）8 糖酵解糖酵解是指在缺氧情况下，是指在缺氧情况下，葡萄糖葡萄糖在细胞在细胞液中转变为液中转变为丙酮酸丙酮酸同时产生同时产生ATPATP的一系列的一系列反应。糖酵解是一切有机体中普遍存在的反应。糖酵解是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径，简称葡萄糖降解途径，简称EMPEMP途径。途径。定义定义反应部位反应部位细胞（特别是细胞（特别是肝和肌肉肝和肌肉）液中）液中9整个糖酵解过程于整个糖酵解过程于19401940年得到阐明，年得到阐明，Gustav Gustav EmbdenEmbden，Otto Otto MeyerhofMeyerhof，Jacob Jacob ParnasParnas等人的贡献最多，故糖酵解过程等人的贡献最多，故糖酵解过程也称为也称为EmbdenEmbdenMeyerhofMeyerhofParnasParnas途径，简称途径，简称EMPEMP途径。途径。糖酵解糖酵解过程是生物体最古老、最原始获过程是生物体最古老、最原始获得能量的一种方式，它是包括有氧生物得能量的一种方式，它是包括有氧生物在内所有生物共同经历的途径。在内所有生物共同经历的途径。10糖酵解过程糖酵解过程:从葡萄糖开始从葡萄糖开始,经二个阶段经二个阶段1010步反应，步反应，最后生成丙酮酸并形成最后生成丙酮酸并形成2 2分子分子ATPATP。第一阶段：第一阶段：共共5 5步反应，磷酸三碳糖的生成，步反应，磷酸三碳糖的生成，耗能耗能阶段阶段第二阶段：第二阶段：共共5 5步反应，丙酮酸的生成，步反应，丙酮酸的生成，放能放能阶段阶段二、反应过程二、反应过程11 12 第一阶段：第一阶段：1、葡萄糖的磷酸化、葡萄糖的磷酸化己糖激己糖激酶是糖酵解途径的第一个限速是糖酵解途径的第一个限速酶己糖激酶己糖激酶13已糖激酶已糖激酶(hexokinase)激酶：能够在激酶：能够在ATP和任何一种底物之间和任何一种底物之间起催化作用，起催化作用，转移磷酸基团转移磷酸基团的一类酶。的一类酶。已糖激酶：是催化从已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸基团转移磷酸基团至各种至各种六碳糖六碳糖（G、F）上去的酶。上去的酶。激酶都需离子要激酶都需离子要Mg2+作为辅助因子作为辅助因子14151、催化不可逆反应特点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限速酶限速酶/关键酶关键酶16葡萄糖磷酸化反葡萄糖磷酸化反应的意的意义将葡萄糖磷酸化将葡萄糖磷酸化为易参加代易参加代谢反反应的活化形式；的活化形式；磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用；磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用；为后后续进行的底物水平磷化行的底物水平磷化贮备了磷酸基了磷酸基团。172、磷酸己糖异构化、磷酸己糖异构化6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸己糖磷酸己糖异构酶异构酶183、1,6-二磷酸果糖的生成二磷酸果糖的生成磷酸果糖激磷酸果糖激酶是糖酵解途径的最重要的限速是糖酵解途径的最重要的限速酶194、1,6-二磷酸果糖的裂解二磷酸果糖的裂解205、磷酸丙糖的同分异构化、磷酸丙糖的同分异构化相当于相当于1,6-二磷酸果糖裂解二磷酸果糖裂解为两分子的两分子的3-磷酸甘油磷酸甘油醛。96%4%213-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 NADH+H+Pi、NAD+第二阶段：第二阶段：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这是糖酵解是糖酵解过程中唯一一步脱程中唯一一步脱氢反反应1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸P223-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸ADPATPMg2+7、高能磷酸基团的转移、高能磷酸基团的转移糖酵解中第一次底物水平磷酸化，糖酵解中第一次底物水平磷酸化，233-3-磷酸甘油磷酸甘油(3-(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(2-(2-phosphoglycerate)8、3-磷酸甘油酸异构为磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸24 磷酸烯醇式磷酸烯醇式 丙酮酸丙酮酸（PEP）2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇化酶烯醇化酶(Mg2+/Mn2+)H2O氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成、磷酸烯醇式丙酮酸的生成2510、丙、丙酮酸的生成酸的生成糖酵解中第二次底物水平磷酸化，糖酵解中第二次底物水平磷酸化，丙丙酮酸激酸激酶是第三个限速是第三个限速酶 1分子葡萄糖分子葡萄糖产生生2分子分子ATP 26l在在所所有有生生物物中中糖糖酵酵解解的的过过程程都都是是非非常常类类似似的的，但在不同生物体中丙酮酸的去路却有所不同。但在不同生物体中丙酮酸的去路却有所不同。l在有氧条件下丙酮酸进入在有氧条件下丙酮酸进入TCATCA（以后讲）；（以后讲）；l在无氧条件下丙酮酸主要有以下去路：在无氧条件下丙酮酸主要有以下去路：丙酮酸的去路丙酮酸的去路27l（一）（一）丙酮酸形成乳酸丙酮酸形成乳酸l在在供供氧氧不不足足或或缺缺氧氧时时，细细胞胞必必须须用用糖糖酵酵解解产产生生的的ATPATP分分子子暂暂时时满满足足对对能能量量的的需需要要。丙丙酮酮酸酸变变成成乳乳酸及葡萄糖转变为乳酸的总反应如下：酸及葡萄糖转变为乳酸的总反应如下：四四.丙酮酸的去路丙酮酸的去路28l（二）（二）丙酮酸形成乙醇丙酮酸形成乙醇l在在酵酵母母和和其其他他一一些些微微生生物物体体内内，无无氧氧条条件件下下将将丙丙酮酸转变成乙醇和酮酸转变成乙醇和COCO2 2。四四.丙酮酸的去路丙酮酸的去路29NADH+H+NADH+H+的命运的命运无氧条件下无氧条件下:通过乙醇发酵受氢，解决重氧化通过乙醇发酵受氢，解决重氧化 通过乳酸发酵受氢，解决重氧化通过乳酸发酵受氢，解决重氧化有氧条件下有氧条件下:通过呼吸链递氢，最终生成通过呼吸链递氢，最终生成H2O,并并生成生成ATP。30己糖激酶己糖激酶ADPATP 葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ADPATP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸果糖磷酸果糖变位酶变位酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2ATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶2ADP丙酮酸丙酮酸2ATP2ADP3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶烯醇化酶磷酸甘油磷酸甘油醛脱氢酶醛脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+NADH+H+醛缩酶醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮乳酸乳酸无无氧氧丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶乙醛乙醛乙醇乙醇无无氧氧CO2糖原糖原1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶ATPATP2ATP2ATP2NADH+H+31w葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两葡萄糖在分解代谢过程中产生的能量有两种形式：种形式：w（1 1）直接产生）直接产生ATPATPw（2 2）生成高能分子）生成高能分子NADHNADH或或FADHFADH2 2，后者在后者在线粒体呼吸链氧化并产生线粒体呼吸链氧化并产生ATPATPw糖酵解：糖酵解：1 1分子葡萄糖分子葡萄糖 2 2分子丙酮酸，分子丙酮酸，共消耗了共消耗了2 2个个ATPATP，产生了产生了4 4 个个ATPATP，实际上实际上净生成了净生成了2 2个个ATPATP，同时产生同时产生2 2个个NADHNADH。三、能量计算三、能量计算32四、糖酵解的反应特点四、糖酵解的反应特点1 1、整个过程、整个过程无氧无氧参加；参加；2 2、三个限速酶、三个限速酶己糖激酶，己糖激酶，6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶和和丙酮酸激酶丙酮酸激酶；3 3、从葡萄糖开始净生成、从葡萄糖开始净生成 2 2 分子分子ATPATP，从糖原开始净生成从糖原开始净生成 3 3 分子分子ATPATP；4 4、NADNAD 的再生。一次脱氢辅酶为的再生。一次脱氢辅酶为NADNAD，生成的，生成的NADHNADHH H中的中的2H2H最后又交最后又交给丙酮酸生成了乳酸。给丙酮酸生成了乳酸。33五、糖酵解的意义五、糖酵解的意义1、最重要的生理意义在于迅速提供能量。最重要的生理意义在于迅速提供能量。如：肌肉收缩、人到高原如：肌肉收缩、人到高原2、是、是红细胞和某些胞和某些组织细胞的主要供能胞的主要供能方式方式。34 u细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。对能量及碳骨架的需求。u在代谢途径中，催化在代谢途径中，催化不可逆反应的酶不可逆反应的酶所所处的部位是控制代谢反应的有力部位。处的部位是控制代谢反应的有力部位。u糖酵解中有三步反应不可逆，分别由糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。因此这三种酶对酵解速度起调节作用。六、糖酵解的调控六、糖酵解的调控351、己糖激酶的调控、己糖激酶的调控己糖激酶己糖激酶hexokinaseG-6-P-362、磷酸果糖激酶（、磷酸果糖激酶（PFK）的调控的调控磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶6-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸柠檬酸-ADP、AMP1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖2,6-2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖+37丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvate kinaseATP丙氨酸丙氨酸(肝肝)-1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖+3、丙酮酸激酶的调控、丙酮酸激酶的调控38其他己糖转变成其他己糖转变成磷酸己糖磷酸己糖进入糖酵解途径进入糖酵解途径葡萄糖葡萄糖6-P-G6-P-F1,6-2P-F丙酮酸丙酮酸甘露糖甘露糖6-P-甘露糖甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶果糖果糖己糖激酶己糖激酶半乳糖半乳糖半乳糖激酶半乳糖激酶1-P-半乳糖半乳糖1-P-葡萄糖葡萄糖变位酶变位酶缺乏时，缺乏时，半乳糖半乳糖血症血症39二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化（一）定义：（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成CO2、H2O和大量和大量ATP的代谢过程，称为的代谢过程，称为糖的有氧氧化。糖的有氧氧化。（二）反（二）反应部位：部位：细胞液和胞液和线粒体粒体40糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖酵解糖酵解细胞细胞胞浆胞浆线粒体线粒体葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸(糖酵解糖酵解)葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）糖的有氧氧化）丙酮酸丙酮酸TCA41（三）反应分为三个阶段（三）反应分为三个阶段第一阶段第一阶段：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）葡萄糖葡萄糖 2分子丙酮酸分子丙酮酸第二第二阶段段：丙：丙酮酸的氧化脱酸的氧化脱羧（在（在线粒体中）粒体中）2分子丙酮酸分子丙酮酸 2分子乙酰分子乙酰COA第三第三阶段段：三：三羧酸循酸循环（线粒体中）粒体中）2分子乙酰分子乙酰COA CO2+H2OEMPTCA 42磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶第一阶段第一阶段：丙酮酸的生成：丙酮酸的生成ATP=223843l催催化化此此反反应应的的酶酶是是丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶复复合合物物，该该酶酶复复合合物物催催化化丙丙酮酮酸酸的的氧氧化化脱脱羧羧反反应应，并并生生成成乙乙酰酰辅辅酶酶A A。此此作用将糖酵解和柠檬酸循环连接起来。作用将糖酵解和柠檬酸循环连接起来。第二阶段：由丙酮酸形成乙酰辅酶第二阶段：由丙酮酸形成乙酰辅酶A AATP=236丙酮酸脱氢酶系丙酮酸乙酰辅酶A44丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系3 种种 酶：酶：丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)催化催化丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧反应反应 二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶(硫辛酸硫辛酸、辅酶辅酶A)催化催化将乙酰基转移到将乙酰基转移到CoA反应反应 二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)催化催化将还原型硫辛酰胺转变成为氧化型将还原型硫辛酰胺转变成为氧化型反应反应5种辅助因子：种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸、硫辛酸、辅酶辅酶A、FAD和和NAD+45一、定义一、定义二、反应部位二、反应部位三、反应过程三、反应过程四、反应特点四、反应特点五、能量计算五、能量计算六、生物学意义六、生物学意义第三阶段：柠檬酸循环第三阶段：柠檬酸循环46一、定义一、定义在有氧条件下，反应从乙酰辅酶在有氧条件下，反应从乙酰辅酶A与与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸为开始，最终以生檬酸为开始，最终以生 成草酰乙酸成草酰乙酸而为循环而为循环,这一途径称为柠檬酸循环这一途径称为柠檬酸循环（citric acid cycle）,又称又称三羧酸循环三羧酸循环（TCA循环循环)或或Krebs循环循环二、反应部位二、反应部位:线粒体线粒体47三、反三、反应过程程整个整个三羧酸循环三羧酸循环过程包括过程包括8 8个步骤个步骤:（一）缩合反应（一）缩合反应 （二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸（二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸 （三）异柠檬酸氧化脱羧生成（三）异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸酮戊二酸 （四）（四）-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoACoA（五）琥珀酰五）琥珀酰CoACoA水解生成琥珀酸水解生成琥珀酸（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸（七）延胡索酸加水生成苹果酸（七）延胡索酸加水生成苹果酸（八）草酰乙酸的再生（八）草酰乙酸的再生48CH3CH2OOCCOOHCH2COOH柠檬酸檬酸合成合成酶HOCCOOHCH2COOHCH2COOHHSCoAH2OHHHHCH2COOHO柠檬酸檬酸合成合成酶乙乙酰CoA草草酰乙酸乙酸柠檬酸檬酸HSCoA柠檬酸合成檬酸合成酶是三是三羧酸循酸循环的第一个限速的第一个限速酶H2OCSCoA+（一）（一）缩 合合 反反 应49柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶空的膜构象空的膜构象结合草酰乙酸的构象结合草酰乙酸的构象草酰乙酸草酰乙酸50异柠檬酸异柠檬酸H2O柠檬酸柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酶顺乌头酸酶（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸51HOHCHCOOHCHCOOHCH2COOHCCOOHCHCOOHCH2COOHHO异柠檬酸异柠檬酸HOCH2CHCOOHCH2COOHOHCOONAD+NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶CO2CO2草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸 这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠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。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异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶HH（三）异（三）异柠檬酸生成檬酸生成-酮戊二酸戊二酸异柠檬酸异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸+CO2+NADH+H+52（四（四）-酮戊二酸氧化脱戊二酸氧化脱羧反反应CH2CHCOOHCH2COOHO-酮戊二酸戊二酸CH2CH2COOH+HSCoACOSCoA琥珀琥珀酰CoANAD+NADH+H+CO2-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体 这是三是三羧酸循酸循环的第二次氧化脱的第二次氧化脱羧 反反应，-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速复合体是第三个限速酶。COOCO2H HHH53（五）琥珀酸的生成（五）琥珀酸的生成CH2CH2COOHCOSCoA琥珀琥珀酰CoAGDP+Pi+GTPCoASHCH2COOHCH2COOH琥珀酸琥珀酸琥珀琥珀酰CoA合成合成酶这是三是三羧酸循酸循环的唯一一次底物的唯一一次底物水平磷酸化。水平磷酸化。GTP +ADPATPGTP54HH（六）延胡索酸的生成（六）延胡索酸的生成CHCOOHCHCOOH琥珀酸琥珀酸+FADCHCOOHCHCOOHHHHH+FADH2H2延胡索酸延胡索酸琥珀酸脱琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸+FAD 延延胡索酸胡索酸+FADH255HOHH2O（七）苹果酸的生成（七）苹果酸的生成CHCOOHCHCOOH延胡索酸延胡索酸H2OCHCOOHCHCOOHHOH延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸+延延胡索酸胡索酸+H2O 苹果酸苹果酸56（八）草（八）草酰乙酸的再生乙酸的再生CHCOOHCCOOH苹果酸苹果酸OCCOOHCH2COOH草草酰乙酸乙酸NAD+NADH+H+HHOH苹果酸脱苹果酸脱氢酶HOHH H苹果酸苹果酸 +NADNAD+草酰乙酸草酰乙酸+NADH+HNADH+H+57柠檬柠檬 酸酸草酰乙酸草酰乙酸 乙酰CoACoAH2O顺乌头酸顺乌头酸 琥珀酰琥珀酰CoA 异柠檬酸异柠檬酸 H2OH2ONAD+NADH+H+CO2延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 FADFADH2H2O草酰琥珀酸草酰琥珀酸 CO2NAD+NADH+H+三羧酸循环三羧酸循环琥珀酸琥珀酸 GDPGTPATPNADH+H+NAD+-酮戊二酮戊二 酸酸CO2CO2H HH HH2H HNAD+NAD+NAD+FADATP58三羧酸循环口诀三羧酸循环口诀乙酰草酰成柠檬，乙酰草酰成柠檬，柠檬又成柠檬又成-酮，酮，琥酰琥酸延胡索，琥酰琥酸延胡索，苹果落在草丛中。苹果落在草丛中。59l柠檬酸循环的总化学反应式如下：柠檬酸循环的总化学反应式如下：乙乙酰酰-CoACoA +3NAD+FAD+3NAD+FAD+GDP+Pi GDP+Pi 2CO2+3NADH 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+2H+FADH2+GTP+2H+CoACoA-SH-SHl每每一一次次循循环环共共有有4 4次次氧氧化化反反应应。参参加加这这4 4次次氧氧化化反反应应的的有有3 3个个NAD+NAD+分分子子和和一一个个FADFAD分分子子；同同时时有有4 4对对氢氢原原子子离离开开循循环环，形形成成3 3个个NADHNADH和和一一个个FADH2FADH2分分子子。柠柠檬檬酸本身产生一个酸本身产生一个ATPATP（GTPGTP）分子。分子。l能量计算：能量计算：1212个个ATPATP分子（分子（3 33+13+1*2+1=122+1=12）四四.柠檬酸循环的化学总结算柠檬酸循环的化学总结算60葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成ATPATP分子数分子数三阶段三阶段 葡萄糖（胞液）葡萄糖（胞液）糖酵解糖酵解 2 2丙酮酸丙酮酸（线粒体）线粒体）2 2次丙酮酸氧化脱羧次丙酮酸氧化脱羧 2乙酰乙酰-CoACoA（线粒体）线粒体）2 2次柠檬酸循环次柠檬酸循环 氧化磷酸化氧化磷酸化61反反 应应ATP第一阶段第一阶段两次耗能反应两次耗能反应-2两次生成两次生成ATP的反应的反应22一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)23 第二阶段第二阶段一次脱氢一次脱氢(NADH+H+)23第三阶段第三阶段三次脱氢三次脱氢(NADH+H+)233一次脱氢一次脱氢(FADH2)22一次生成一次生成ATP的反应的反应21净生成净生成38葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成ATPATP分子数分子数62五、五、柠檬酸循环柠檬酸循环反反应特点特点1 1、需氧、需氧2 2、三个限速、三个限速酶：柠檬酸合成檬酸合成酶、异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶、脱氢酶、-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶复合体复合体3 3、两次脱、两次脱羧、四次脱、四次脱氢（三次（三次氢氢受体是受体是NADNAD，一次是一次是FADFAD）、）、一次底物水平磷酸化一次底物水平磷酸化。4 4、共、共产生生1212个个ATP.ATP.63TCATCA循循环环小小结结总总图图64l（1 1）柠柠檬檬酸酸循循环环是是机机体体利利用用糖糖或或其其他他物物质质氧氧化化而而获获得得能能量量的的最最有有效效方式。方式。l生成的生成的ATPATP数目远远多于糖的无氧酵解生成数目远远多于糖的无氧酵解生成的的ATPATP数目；数目；l机体内大多数组织细胞均通过此途径氧机体内大多数组织细胞均通过此途径氧化供能。化供能。六六.柠檬酸循环的生物学意义柠檬酸循环的生物学意义 65l（2 2）柠柠檬檬酸酸循循环环的的中中间间产产物物是是合合成成其其他他化合物的化合物的前体来源前体来源。l柠柠檬檬酸酸循循环环可可供供应应多多种种化化合合物物的的碳碳骨骨架架，以供细胞生物合成之用。以供细胞生物合成之用。l例例如如，-酮酮戊戊二二酸酸可可作作为为碳碳架架去去合合成成谷谷氨酸和其他一些氨基酸。氨酸和其他一些氨基酸。六六.柠檬酸循环的生物学意义柠檬酸循环的生物学意义 66l（3 3）柠柠檬檬酸酸循循环环是是糖糖类类、脂脂类类、蛋蛋白质三大物质转化的枢纽。白质三大物质转化的枢纽。有氧氧化途径中的中间代谢物可以由糖脂、有氧氧化途径中的中间代谢物可以由糖脂、蛋白质分解产生，某些中间代谢物也可蛋白质分解产生，某些中间代谢物也可以由此途径逆行而相互转变以由此途径逆行而相互转变。六六.柠檬酸循环的生物学意义柠檬酸循环的生物学意义 67糖原糖原脂肪脂肪蛋白质蛋白质葡萄糖葡萄糖脂肪酸脂肪酸 甘油甘油氨基酸氨基酸乙酰乙酰CoATCA营养物分解代谢的三个阶段营养物分解代谢的三个阶段68五、柠檬酸循环的调控五、柠檬酸循环的调控三羧酸循环三羧酸循环中有三步反应不可逆，分别中有三步反应不可逆，分别由由柠檬酸合酶柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶、-酮酮戊二酸脱氢酶复合体戊二酸脱氢酶复合体催化，因此这三种催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。酶对酵解速度起调节作用。69柠檬酸合酶柠檬酸合酶citrate synthaseATP柠檬酸、琥珀酰柠檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP70异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶isocitrate dehydrogenaseATP-+AMP，ADP71-酮戊二酮戊二酸脱氢酶系酸脱氢酶系-ketoglutarate dehydrogenase complex琥珀酰琥珀酰CoANADH+H+-72无氧酵解无氧酵解无氧酵解无氧酵解有氧氧化有氧氧化有氧氧化有氧氧化 起起起起 始始始始 物物物物 终终终终 产产产产 物物物物 对对对对OO2 2 的需求的需求的需求的需求 细细细细 胞胞胞胞 部部部部 位位位位 产产产产 能能能能 数数数数 量量量量 产产产产 能能能能 方方方方 式式式式GG或或或或 GGn n GG或或或或 GnGn 乳乳乳乳 酸酸酸酸 COCO2 2 H H2 2 O O 无无无无OO2 2 有有有有OO2 2 胞胞胞胞 液液液液 线线线线 粒粒粒粒 体，胞体，胞体，胞体，胞 液液液液 少少少少 (2)(2)多多多多 (38)(38)底物磷酸化底物磷酸化底物磷酸化底物磷酸化 氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化有氧氧化和无氧酵解的比较有氧氧化和无氧酵解的比较73 糖糖的的无无氧氧酵酵解解及及有有氧氧氧氧化化过过程程是是生生物物体体内内糖糖分分解解代代谢谢的的主主要要途途径径，但但在在生生物物体体中中还还有有糖糖的的另另一一氧氧化化途途径径，称称为为磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径（pentosepentose phosphate pathway phosphate pathway）。）。三、磷酸戊糖途径三、磷酸戊糖途径74三、三、磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 定定义义：从从6 6磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖开开始始，不不经经糖糖酵酵解解和和柠柠檬檬酸酸循循环环，直直接接将将其其脱脱氢氢脱脱羧羧分分解解为为磷磷酸酸戊戊糖糖，磷磷酸酸戊戊糖糖分分子子再再经经重重排排最最终终又又生生成成6 6磷磷酸酸葡葡萄萄糖的过程，或称为磷酸己糖旁路，简称糖的过程，或称为磷酸己糖旁路，简称HMPHMP途径。途径。l反应部位：反应部位：细胞液中细胞液中 75 糖糖的的无无氧氧酵酵解解和和有有氧氧氧氧化化主主要要是是产产生生ATPATP，而而磷酸戊糖途径主要是产生还原力（磷酸戊糖途径主要是产生还原力（NADPHNADPH）。）。NADHNADH：被呼吸链氧化以产生被呼吸链氧化以产生ATPATP NADPHNADPH：在在还还原原性性的的生生物物合合成成中中作作为为氢氢和和电电子子的供体。的供体。NADHNADH和和NADPHNADPH76l反应过程：第一阶段：氧化反应 6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧生成磷酸戊糖 生成NADPH和CO2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)一一.磷酸戊糖途径过程磷酸戊糖途径过程77（1 1）氧化阶段）氧化阶段G-6-PG-6-P脱氢脱羧转化成脱氢脱羧转化成5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖78（2）非氧化阶段）非氧化阶段磷酸戊糖的异构化磷酸戊糖的异构化 79磷酸戊糖通过磷酸戊糖通过转酮转酮及及转醛转醛反应生成酵解途径反应生成酵解途径的中间产物的中间产物6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。80由转醛酶催化生成四碳糖和六碳糖由转醛酶催化生成四碳糖和六碳糖7-磷酸磷酸-景天庚酮糖景天庚酮糖3-磷酸磷酸-甘油醛甘油醛6-磷酸磷酸-果糖果糖4-磷酸磷酸-赤藓糖赤藓糖HCOCOHHCOHHCH2OPO3H2+CH2OHCOCHHOCOHHCOHHCH2OPO3H2CHOCOHHCH2OPO3H2CH2OHCOCHHOCOHHCOHHCOHHCH2OPO3H2+81转酮酶催化转酮酶催化4-4-磷酸赤藓糖和磷酸赤藓糖和5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖合成为合成为6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛4-磷酸磷酸-赤藓糖赤藓糖+CH2OHCOCHHOCOHHCH2OPO3H2HCOCOHHCOHHCH2OPO3H25 磷酸磷酸-木酮糖木酮糖CH2OHCOHOCHCOHHCOHHCH2OPO3H2+CHOCOHHCH2OPO3H26-磷酸果糖磷酸果糖3-磷酸磷酸-甘油醛甘油醛82831 1分子分子6-6-磷酸葡萄糖被彻底氧化的总反应可用磷酸葡萄糖被彻底氧化的总反应可用下式表示：下式表示：6-6-P-G+12NADPP-G+12NADP+7H+7H2 2O O 6CO 6CO2 2+12NADPH+12H+12NADPH+12H+Pi+Pi84 1 1、是、是6-6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧,不必经过不必经过EMPEMP,也不必经过也不必经过TCATCA；2 2、在整个反应中在整个反应中,脱氢酶的辅酶为脱氢酶的辅酶为NADP+NADP+而不而不是是NAD+NAD+；3 3、磷酸戊糖经复杂的转化重新生成磷酸戊糖经复杂的转化重新生成磷酸己糖磷酸己糖磷酸戊糖途径的主要特点：磷酸戊糖途径的主要特点：85l l（1 1 1 1）磷磷磷磷酸酸酸酸戊戊戊戊糖糖糖糖途途途途径径径径是是是是细细细细胞胞胞胞产产产产生生生生还还还还原原原原力力力力（NADPHNADPHNADPHNADPH）的主要途径。的主要途径。的主要途径。的主要途径。l l磷磷磷磷酸酸酸酸戊戊戊戊糖糖糖糖途途途途径径径径可可可可以以以以生生生生成成成成NADPHNADPHNADPHNADPH，每每每每一一一一分分分分子子子子葡葡葡葡萄萄萄萄糖糖糖糖被被被被完完完完全全全全氧氧氧氧化化化化可可可可产产产产生生生生12121212分分分分子子子子NADPHNADPHNADPHNADPH，从从从从而而而而满满满满足足足足许许许许多多多多合合合合成成成成代谢的需要。代谢的需要。代谢的需要。代谢的需要。l l（2 2 2 2）磷磷磷磷酸酸酸酸戊戊戊戊糖糖糖糖途途途途径径径径是是是是细细细细胞胞胞胞内内内内不不不不同同同同结结结结构构构构糖糖糖糖分分分分子子子子的的的的重要来源，并为各种单糖的相互转化提供条件。重要来源，并为各种单糖的相互转化提供条件。重要来源，并为各种单糖的相互转化提供条件。重要来源，并为各种单糖的相互转化提供条件。l l如如如如磷磷磷磷酸酸酸酸戊戊戊戊糖糖糖糖途途途途径径径径中中中中产产产产生生生生5-5-5-5-磷磷磷磷酸酸酸酸核核核核糖糖糖糖是是是是核核核核酸酸酸酸生生生生物物物物合合合合成的必需原料。成的必需原料。成的必需原料。成的必需原料。磷酸戊糖途径的生物学意义磷酸戊糖途径的生物学意义86葡萄糖异生作用葡萄糖异生作用一、定义：一、定义：由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称 为糖异生作用。为糖异生作用。二、糖异生的部位：二、糖异生的部位：主要在肝主要在肝脏，其次是，其次是肾脏三、糖异生三、糖异生过程：程：基本上是糖酵解的逆基本上是糖酵解的逆过程程87 糖原（或淀粉）糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮2 磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸2 丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶果糖果糖激酶激酶二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶丙酮酸丙酮酸激酶激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2 草酰乙酸草酰乙酸PEP羧激酶羧激酶糖糖酵酵解解与与糖糖异异生生的的关关系系图图88反应过程关键步骤反应过程关键步骤1、丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯醇式、丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸。丙酮酸。2、1,6-二磷酸果糖逆转成二磷酸果糖逆转成6-磷酸果糖磷酸果糖3、6磷酸葡萄糖逆磷酸葡萄糖逆转成葡萄糖成葡萄糖891、丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸通过草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶（辅酶生物素）（辅酶生物素）（线粒体基质）（线粒体基质）P磷酸烯醇丙酮酸磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸CO2CO2902、1,6-二磷酸果糖逆转成二磷酸果糖逆转成6-磷酸果糖磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸酯酶磷酸酯酶+H2O+Pi1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖磷酸果糖POH2COHOOHHHH913、6磷酸葡萄糖逆磷酸葡萄糖逆转成葡萄糖成葡萄糖+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸酯酶磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖H葡萄糖葡萄糖92糖糖酵酵解解和和葡葡萄萄糖糖异异生生反反应应部部位位ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶羧激酶（胞液）（胞液）（线粒体）（线粒体）葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛甘油醛-酮戊二酸酮戊二酸乳酸乳酸谷氨酸谷氨酸丙丙氨酸氨酸TCA循环循环乙酰乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸谷氨酸谷氨酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸3-P-甘油甘油甘油甘油苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸93糖异生的意糖异生的意义1、有利于机体内糖来源不足、有利于机体内糖来源不足时 维持血持血糖糖浓度相度相对恒定恒定 2、有利于乳酸的利用、有利于乳酸的利用（乳酸异生为糖）（乳酸异生为糖）3、协助氨基酸代助氨基酸代谢94糖异生活跃糖异生活跃有葡萄糖有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】肝肝肌肉肌肉 乳酸循环乳酸循环(lactose cycle)（Cori 循环循环）循环过程循环过程 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵酵解解途途径径丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸丙酮酸糖糖异异生生途途径径血液血液糖异生低下糖异生低下没有葡萄糖没有葡萄糖-6磷酸酶磷酸酶【】95生理意义生理意义乳酸再利用，避免了乳酸的损失。乳酸再利用，避免了乳酸的损失。防止乳酸的堆积引起酸中毒。防止乳酸的堆积引起酸中毒。乳酸循环是一个耗能的过程乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为分子乳酸异生为1分子葡萄糖需分子葡萄糖需6分子分子ATP。96乙醛酸循环乙醛酸循环乙醛酸循环三羧酸循环支路乙醛酸循乙醛酸循环在异柠环在异柠檬酸与苹檬酸与苹果酸间搭果酸间搭了一条捷了一条捷径。径。异柠檬酸柠檬酸琥珀酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH97只有一些植物和微生物兼具这两种代谢途径。异柠檬酸裂解酶异柠檬酸裂解酶异柠檬酸异柠檬酸 琥珀酸琥珀酸 乙醛酸乙醛酸乙醛酸乙醛酸 乙酰乙酰CoA 苹果酸苹果酸 苹果酸合成酶苹果酸合成酶98第二节第二节 糖原的分解和生物合成糖原的分解和生物合成淀粉是植物体内葡萄糖的贮存形式；淀粉是植物体内葡萄糖的贮存形式；糖原是动物细胞中葡萄糖的贮存形式；糖原是动物细胞中葡萄糖的贮存形式；糖原是葡萄糖的一种高效能的贮存形式。糖原是葡萄糖的一种高效能的贮存形式。99100淀粉淀粉(starch)蓝色蓝色:-1,4-1,4-糖苷键糖苷键红色红色:-1,6-1,6-糖苷键糖苷键直链淀粉直链淀粉支链淀粉支链淀粉1011.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡