7-糖代谢.pptx

第第7章章糖代谢糖代谢第第7章章糖代谢糖代谢代谢：新陈代谢代谢：新陈代谢(Metabolism)代谢途径：代谢途径：在活细胞内进行的一系列有序的化学反应。在活细胞内进行的一系列有序的化学反应。包包括：括：反应物、中间代谢物、反应产物、反应物、中间代谢物、反应产物、酶、能量酶、能量合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢第第一一阶阶段段蛋白质蛋白质多糖多糖脂肪脂肪营养物营养物第第二二阶阶段段第第三三阶阶段段氨基酸氨基酸葡萄糖葡萄糖甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸构件分子构件分子分解代谢分解代谢中间产物中间产物终产物终产物酵解酵解丙酮酸丙酮酸电子传递电子传递氧化磷酸化氧化磷酸化CO2NH3H2O乙酰乙酰CoA柠檬酸循环柠檬酸循环主主要要分分解解代代谢谢途途径径轮轮廓廓图图能量能量Questions:1.Typesandstructuresofcarbohydrates?2.Howdoessugardecomposeinbody?3.Whycansugarprovideenergyforbody?4.Howdoessugarsynthesize?第第7章章糖代谢糖代谢糖代谢糖代谢糖分解代谢糖分解代谢糖合成代谢糖合成代谢糖酵解糖酵解柠檬酸循环柠檬酸循环磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖异生糖异生糖原合成糖原合成第第7章章糖代谢糖代谢糖的分类糖的分类糖类可分为三大类：糖类可分为三大类：(1)单糖单糖：醛糖醛糖(aldose)和酮糖和酮糖(ketose)(2)寡糖寡糖（低聚糖）（低聚糖）：由由220个单糖结合而成个单糖结合而成(3)多糖多糖：淀粉、纤维素、几丁质和糖原等淀粉、纤维素、几丁质和糖原等(CH2O)n（1）葡萄糖）葡萄糖（2）果）果糖糖（3）半乳糖）半乳糖（4）核）核糖糖单单糖（糖（monosaccharide）单单 糖糖L-甘油醛甘油醛D-甘油醛甘油醛二羟丙酮二羟丙酮H-C-OH三碳糖三碳糖(甘油醛、二羟丙酮甘油醛、二羟丙酮)(CH2O)nH-C-OH己醛糖己醛糖（1）葡萄糖）葡萄糖（glucose）椅式椅式船式船式D-葡萄糖葡萄糖半缩醛半缩醛 吡喃糖吡喃糖（2）果糖（）果糖（fructose）呋喃糖呋喃糖已酮糖已酮糖吡喃糖吡喃糖（3）半乳糖）半乳糖（galactose）己醛糖己醛糖-葡葡萄萄糖糖和和半半乳乳糖糖的的结结构构差差异异D-半乳糖半乳糖D-葡萄糖葡萄糖（4）核糖（）核糖（D-ribose）糖的衍生物糖的衍生物-磷酸糖磷酸糖D-D-核糖核糖-5-5-磷酸磷酸D-D-葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸D-D-葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮D-D-甘油醛甘油醛-3-3-磷酸磷酸(1)蔗蔗糖糖(2)麦芽糖麦芽糖(3)乳乳糖糖二二糖（糖（disaccharide）(1)蔗糖蔗糖(sucrose)又称食糖又称食糖糖苷键：单糖的所有聚合物中的一级结构键。糖苷键：单糖的所有聚合物中的一级结构键。-D-葡萄糖葡萄糖-D-果糖果糖分布于甘蔗、甜菜中分布于甘蔗、甜菜中（1 2）linkage(2)麦芽糖（麦芽糖（maltose）分布于分布于谷类发芽谷类发芽啤酒发酵啤酒发酵膨松剂膨松剂又称饴糖又称饴糖 1 4 linkage-D-葡萄糖葡萄糖-D-葡萄糖葡萄糖(3)乳糖（乳糖（lactose）-D-半乳糖半乳糖 -D-葡萄糖葡萄糖存在于乳汁中存在于乳汁中（1 4）linkage2种：种：-乳糖和乳糖和-乳糖乳糖Howsweetitis！（1）淀）淀粉粉（2）糖）糖原原（3）纤维素）纤维素（4）壳聚糖）壳聚糖多糖（多糖（Polysaccharide）贮存多糖贮存多糖结构多糖结构多糖（1）淀粉）淀粉(Starch)直链淀粉：直链淀粉：-D-葡萄糖、葡萄糖、(14)糖苷键糖苷键、链状化合物、溶于水、链状化合物、溶于水支链淀粉：多个直链淀粉、另有支链淀粉：多个直链淀粉、另有(16)糖苷键糖苷键、不溶于水、不溶于水-淀粉酶淀粉酶-淀淀粉酶粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶-1,6-糖苷酶糖苷酶非还原端非还原端非还原端非还原端（2）糖原）糖原（glycogen）肝肝 脏：肝糖原脏：肝糖原骨骼肌：肌糖原骨骼肌：肌糖原又称动物淀粉又称动物淀粉以颗粒形式存在于以颗粒形式存在于动物细胞的胞液内动物细胞的胞液内（3）纤维素）纤维素（cellulose）-D-葡萄糖、葡萄糖、-1,4-糖苷键糖苷键植物细胞壁的主要成分植物细胞壁的主要成分人和动物消化系统中不能分泌纤维素酶，不能直接消化纤维素。人和动物消化系统中不能分泌纤维素酶，不能直接消化纤维素。长链大分子，链中每个残基相对于前一个残基翻转长链大分子，链中每个残基相对于前一个残基翻转180度度（4）壳聚糖）壳聚糖(chitin,几丁质几丁质,动物纤维素动物纤维素)壳聚糖是自然界中第二个最丰富的多糖。壳聚糖是自然界中第二个最丰富的多糖。几丁质是氨基葡萄糖的多聚体，几丁质是氨基葡萄糖的多聚体，其结构与纤维素的结构极相似。其结构与纤维素的结构极相似。-1,4-糖苷键糖苷键N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺C2的的-OH被乙酰化的氨基取代被乙酰化的氨基取代棉铃虫棉铃虫糖的分解代谢糖的分解代谢w糖是生物体重要的糖是生物体重要的物质物质和和能量能量来源；来源；w糖代谢包括糖的分解和糖的合成；糖代谢包括糖的分解和糖的合成；糖的分解糖的分解(catabolism)糖酵解、三羧酸循环糖酵解、三羧酸循环糖的合成糖的合成(anabolism)糖异生、糖原合成糖异生、糖原合成w糖代谢受神经、激素和别构物的调节控制糖代谢受神经、激素和别构物的调节控制葡萄糖的分解代谢葡萄糖的分解代谢根据产生氢的最终受体：根据产生氢的最终受体：w无氧分解：无氧分解：H代谢中间产物代谢中间产物糖酵解（葡萄糖糖酵解（葡萄糖丙酮酸）丙酮酸）w有氧分解：有氧分解：HO2丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧三羧酸循环三羧酸循环糖酵解途径糖酵解途径(Glycolysis)（EMP途径途径）葡萄糖所含的化学能如何转化为生物能？葡萄糖所含的化学能如何转化为生物能？Ethanol+CO2糖酵解：是糖酵解：是葡萄糖葡萄糖经过酶催化作用降解成经过酶催化作用降解成丙酮酸丙酮酸,并伴随生成并伴随生成ATP的过程。的过程。细胞胞液细胞胞液中进行。中进行。GlucoseEnzymesATP+NADHPyruvateLactateATP+H2O氧化磷酸化氧化磷酸化三羧酸循环三羧酸循环CO2有氧条件下有氧条件下无氧条件下无氧条件下动物动物酵母酵母NADH糖酵解糖酵解激酶激酶:凡能够催化凡能够催化ATP磷酰化反应的酶。磷酰化反应的酶。Mg2+第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段葡萄糖葡萄糖已糖激酶已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶磷酸葡萄糖异构酶6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖醛缩酶醛缩酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸-49kJ/mol磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸烯醇化酶烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸-62kJ/mol丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸丙酮酸调控酶调控酶葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸果糖果糖1,6-二磷酸二磷酸果糖果糖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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸已糖激酶已糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶调节酶调节酶限速酶限速酶丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸糖糖酵酵解解的的主主要要调调控控步步骤骤葡萄糖葡萄糖已糖激酶已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸丙酮酸（-）（-）（-）（+）（+）AMP2,6二磷酸果糖二磷酸果糖ATP柠檬酸柠檬酸（+）糖酵解的总反应糖酵解的总反应葡萄糖葡萄糖2NAD2ADP2Pi10enzymes2丙酮酸丙酮酸2NADH2ATP2H2O4H1）ATP：消耗消耗2分子分子ATP，产生，产生4分子分子ATP，每个葡萄糖净得每个葡萄糖净得2个个ATP。2）NADH：2个个NAD被还原成被还原成2个个NADH。3）丙酮酸丙酮酸：每个葡萄糖分子通过部分氧化产生：每个葡萄糖分子通过部分氧化产生2分子分子丙酮酸丙酮酸。（一）机体缺氧时的主要供能方式。（一）机体缺氧时的主要供能方式。剧烈运动；平原到高原初期。剧烈运动；平原到高原初期。（二）机体供氧充足情况下少数组织的能量来源。（二）机体供氧充足情况下少数组织的能量来源。如成熟红细胞、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等如成熟红细胞、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等w另外，肝脏酵解途径的主要功能是为其他代谢另外，肝脏酵解途径的主要功能是为其他代谢提供合成原料。提供合成原料。糖酵解的生理意义糖酵解的生理意义？静脉注射葡萄糖可以补充人体内所需葡萄糖，从糖酵解过静脉注射葡萄糖可以补充人体内所需葡萄糖，从糖酵解过程来看，葡萄糖生成程来看，葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖是耗能过程，请问为什磷酸葡萄糖是耗能过程，请问为什么不能直接静脉注射么不能直接静脉注射6-磷酸葡萄糖？磷酸葡萄糖？答：答：6-磷酸葡萄糖因带电荷，不能从血液进入细胞胞液中磷酸葡萄糖因带电荷，不能从血液进入细胞胞液中进行糖酵解代谢生成能量，所以只能静脉注射葡萄糖。进行糖酵解代谢生成能量，所以只能静脉注射葡萄糖。丙酮酸的三个出路丙酮酸的三个出路 乳酸乳酸乙酰乙酰CoA乙醇乙醇丙酮酸丙酮酸脱羧酶脱羧酶乙醛乙醛乙醇乙醇脱氢酶脱氢酶乳酸乳酸脱氢酶脱氢酶厌氧厌氧厌氧厌氧有氧有氧三羧酸循环和三羧酸循环和电子传递链电子传递链 乙醇乙醇发酵发酵 （Alcoholicfermentation）在在厌氧厌氧条件下，条件下，葡萄糖葡萄糖转化成转化成乙醇乙醇的过程。的过程。即酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇（酒精）和即酵母细胞将丙酮酸转化为乙醇（酒精）和CO2，同时，同时NADH被氧化为被氧化为NAD+。丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶丙酮酸丙酮酸乙醛乙醛+CO2乙醛乙醛+NADH+H+乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶乙醇乙醇+NAD+应用：酿造啤酒和制造面包应用：酿造啤酒和制造面包终产物终产物乳酸循环乳酸循环（Lactatefermentation，Cori循环）循环）在在无氧无氧条件下，由条件下，由葡萄糖葡萄糖转化为转化为乳酸乳酸的过程。的过程。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸+NADH+H+乳酸乳酸+NAD+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+NAD+1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解糖酵解Cori循环循环葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳乳酸酸葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸乳乳酸酸肌肌肉肉肝肝脏脏血液血液血液血液ATPATP糖酵解糖酵解糖异生糖异生乳酸菌和肌肉（人在剧烈运动）时，供氧不足乳酸菌和肌肉（人在剧烈运动）时，供氧不足NADHNAD+NADHNAD+Cori夫妇同获诺贝尔奖夫妇同获诺贝尔奖TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1947wasdivided,onehalfjointlytoCarlFerdinandCoriandGertyTheresaCori,neRadnitzfortheirdiscoveryofthecourseofthecatalyticconversionofglycogenandtheotherhalftoBernardoAlbertoHoussayforhisdiscoveryofthepartplayedbythehormoneoftheanteriorpituitarylobeinthemetabolismofsugar.乳酸循环在糖酵解中占有重要的地位，又称为乳酸循环在糖酵解中占有重要的地位，又称为Cori循环，因为是由循环，因为是由Cori夫妇发现的。夫妇发现的。卡尔斐迪南科里Carl Ferdinand Cori和盖蒂科里Gerty CoriTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1947CarlCori,GertyCori,BernardoHoussay巴斯德效应巴斯德效应 (Pasteureffect)氧存在下氧存在下,糖酵解速度降低的现象称为巴斯德效应糖酵解速度降低的现象称为巴斯德效应.厌氧条件：厌氧条件：酵母细胞：生产乙醇和消耗葡萄糖多。酵母细胞：生产乙醇和消耗葡萄糖多。肌肌 肉：乳酸堆积。肉：乳酸堆积。缺氧条件下，葡萄糖转化成丙酮酸的速率要高得多。缺氧条件下，葡萄糖转化成丙酮酸的速率要高得多。糖酵解中糖酵解中丙酮酸的去路丙酮酸的去路丙酮酸转运到线粒体内丙酮酸转运到线粒体内丙酮酸丙酮酸线粒体线粒体外外膜膜线粒体线粒体内内膜膜H+丙酮酸转运酶丙酮酸转运酶丙酮酸丙酮酸CoASHCO2乙酰乙酰CoA三羧酸循环三羧酸循环细胞细胞胞液胞液线粒体线粒体基质基质CO2CO2CoASH糖酵解糖酵解丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧丙酮酸丙酮酸COO-C=OCH3丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系S-CoAC=OCH3乙酰乙酰CoAHS-CoACO2NAD+NADH丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱羧酶丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸丙酮酸代谢疾病代谢疾病柠檬酸循环（柠檬酸循环（citricacidcycle）又称：又称：三羧酸循环（三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）、TCA循环、循环、Krebs循环循环共共8步反应步反应2个特征：个特征：1）碳原子的流向）碳原子的流向2）富含能量分子的生成）富含能量分子的生成TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953for his discovery of the citric acid cyclefor his discovery of co-enzyme A and its importance for intermediary metabolismHansAdolfKrebsFritzAlbertLipmannUnitedKingdomSheffieldUniversitySheffield,UnitedKingdomb.1900d.1981(inHildesheim,Germany)HarvardMedicalSchool;MassachusettsGeneralHospitalBoston,MA,USAb.1899d.1986(inKoenigsberg,thenGermany)三羧酸循环三羧酸循环丙酮酸丙酮酸丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系乙酰乙酰CoA柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶柠檬酸柠檬酸顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸硫激酶琥珀酸硫激酶琥珀酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸延胡索酸延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环：三羧酸循环：1个个GTP3个个NADH1个个FADH22个个CO2丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：1个个NADH1个个CO2调节部位调节部位不可逆反应不可逆反应异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶限速酶限速酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸三羧酸循环三羧酸循环三羧循环酸：三羧循环酸：1个个GTP3个个NADH1个个FADH22个个CO2柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶限速酶限速酶底物水平磷酸化底物水平磷酸化中中乙乙酰酰基基的的碳碳原原子子去去向向乙酰乙酰CoAHS-CoAS-CoA乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸CO2CO2琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA柠檬酸柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸两用性两用性或或双重性双重性琥珀酸琥珀酸异柠檬酸异柠檬酸柠柠檬檬酸酸循循环环的的两两用用性性Asp氨基酸、尿素、氨基酸、尿素、嘧啶、核苷酸嘧啶、核苷酸碳水化合物碳水化合物丙酮酸丙酮酸CO2乙酰乙酰CoA胆固醇胆固醇氨基酸氨基酸核苷酸核苷酸Glu某些氨基酸某些氨基酸奇数脂肪酸奇数脂肪酸卟啉卟啉脂肪酸脂肪酸氨基酸氨基酸脂肪酸脂肪酸酮体酮体柠檬酸循环总反应式柠檬酸循环总反应式乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+CoASHTCA的生理意义的生理意义w糖的有氧代谢是生物机体获得能量的主要途径；糖的有氧代谢是生物机体获得能量的主要途径；w三羧酸循环是有机物质完全氧化的共同途径；三羧酸循环是有机物质完全氧化的共同途径；w三羧酸循环是分解代谢和合成代谢途径的枢纽；三羧酸循环是分解代谢和合成代谢途径的枢纽；w三羧酸循环产生的三羧酸循环产生的CO2，其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要。其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要。1分子葡萄糖分解代谢产生的能量分子葡萄糖分解代谢产生的能量糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA乙酰乙酰CoACO2ATP(GTP)NADHFADH22212123212合计合计4102有有氧氧分分解解无无氧氧分分解解三羧酸循环三羧酸循环丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧4ATP+(103)ATP+(22)ATP=38ATPquestion1.乙酰乙酰CoA进入柠檬酸循环释放进入柠檬酸循环释放2分子分子CO2，是否是乙酰基的两个碳原，是否是乙酰基的两个碳原子氧化产物？子氧化产物？2.柠檬酸循环中哪几步反应生成柠檬酸循环中哪几步反应生成NADH？哪几步反应生成？哪几步反应生成FADH2？3.柠檬酸循环哪步反应是循环中唯一一步底物水平磷酸化反应？柠檬酸循环哪步反应是循环中唯一一步底物水平磷酸化反应？4.丙二酸是柠檬酸循环中哪个酶的竞争性抑制剂？（琥珀酸脱氢酶，丙二酸是柠檬酸循环中哪个酶的竞争性抑制剂？（琥珀酸脱氢酶，丙二酸和琥珀酸结构类似）丙二酸和琥珀酸结构类似）5.尽管尽管O2没有直接参与柠檬酸循环，但没有氧的存在，柠檬酸循环就没有直接参与柠檬酸循环，但没有氧的存在，柠檬酸循环就不能进行，为什么？（或：尽管不能进行，为什么？（或：尽管O2没有直接参与柠檬酸循环，为什没有直接参与柠檬酸循环，为什么称柠檬酸循环是有氧代谢？）么称柠檬酸循环是有氧代谢？）线粒体呼吸链和氧化磷酸化线粒体呼吸链和氧化磷酸化1.生物氧化产生的质子和电子是如何传递的？生物氧化产生的质子和电子是如何传递的？2.质子和电子是如何与分子氧结合形成水的？质子和电子是如何与分子氧结合形成水的？3.ATP是如何形成的？是如何形成的？生物氧化（生物氧化（Biologicaloxidation）(CH2O)nCO2+H2OH+NAD+/FADNADH/FADH2O2H2O生物氧化：有机物在生物体细胞内的氧化还原作用。生物氧化：有机物在生物体细胞内的氧化还原作用。有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水，有机物在生物体内氧化分解成二氧化碳和水，并释放出能量的过程。并释放出能量的过程。又称细胞呼吸或组织呼吸又称细胞呼吸或组织呼吸生物氧化的特点生物氧化的特点:1.在温和条件下进行一系列酶促反应；在温和条件下进行一系列酶促反应；2.产生大量产生大量ATP；3.氢质子传递给氧生成水；氢质子传递给氧生成水；4.碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的；碳的氧化和氢的氧化是非同步进行的；5.物质代谢与能量代谢紧密相连。物质代谢与能量代谢紧密相连。1.生物氧化产生的质子和电子是如何传递的？生物氧化产生的质子和电子是如何传递的？w线粒体呼吸链线粒体呼吸链-电子传递体系电子传递体系真核细胞：在线粒体内膜上真核细胞：在线粒体内膜上原核细胞：在细胞膜上原核细胞：在细胞膜上(electrontransportchain)(respiratorychain)柠檬酸循环柠檬酸循环脂肪酸氧化脂肪酸氧化等代谢途径等代谢途径线粒体呼吸链的电子传递和氧化磷酸化线粒体呼吸链的电子传递和氧化磷酸化4个蛋白质复合体存在于线粒体内膜上个蛋白质复合体存在于线粒体内膜上1个脂溶性的辅酶个脂溶性的辅酶Q和和1个水溶性的个水溶性的cytc（蛋白质）穿梭在蛋白质复合体之间（蛋白质）穿梭在蛋白质复合体之间线粒体呼吸链线粒体呼吸链复合物复合物NADH-泛醌还原酶泛醌还原酶cytc单电子传递体单电子传递体外周蛋白外周蛋白QH2双电子载体双电子载体非蛋白载体非蛋白载体琥珀酸琥珀酸e-FADFe-Scytb复合物复合物（琥珀酸（琥珀酸泛泛醌还原酶）醌还原酶）e-NADHe-FMNFe-SQcytb、c1Fe-Scytaa3(Cu)cytcO2e-e-e-e-e-复合物复合物泛醌泛醌-cytc还原酶还原酶复合物复合物cytc氧化酶氧化酶12Fe-S蛋白蛋白每个铁原子和每个铁原子和4个硫原子结合个硫原子结合通过通过Fe2+、Fe3+互变进行电子传递互变进行电子传递两种类型两种类型2Fe-2S4Fe-4S()卟啉环卟啉环吡咯环吡咯环乙烯基乙烯基丙酸基丙酸基细胞色素体系细胞色素体系 细胞色素是一类含有铁卟啉辅基的色蛋白，属于递电子体。细胞色素是一类含有铁卟啉辅基的色蛋白，属于递电子体。线粒体内膜中有线粒体内膜中有细胞色素细胞色素b、c1、c、aa3，是细胞是细胞内的吸光物质。内的吸光物质。1.细胞色素细胞色素b、c1、c：为红色细胞素，辅基是血红素。为红色细胞素，辅基是血红素。2.细胞色素细胞色素aa3：为绿色细胞素，辅基是血红素为绿色细胞素，辅基是血红素A将电子直接传递给氧，又称为细胞色素将电子直接传递给氧，又称为细胞色素氧化酶。氧化酶。2.氢和电子如何与分子氧结合形成水？氢和电子如何与分子氧结合形成水？代谢物脱下的氢和电子经线粒体呼吸链传递给氧生成水代谢物脱下的氢和电子经线粒体呼吸链传递给氧生成水2e-+2H+结合到结合到1/2O2形成形成H2O柠檬酸循环柠檬酸循环脂肪酸氧化脂肪酸氧化等代谢途径等代谢途径3.ATP是如何产生的？是如何产生的？w在电子传递过程中，生物氧在电子传递过程中，生物氧化的释能反应与化的释能反应与ADP的磷酸的磷酸化反应偶联合成化反应偶联合成ATP。氧化磷酸化作用（氧化磷酸化作用（Oxidativephosphorylation）ATPSynthase（ATP合酶）合酶）H+的电位差是推动力的电位差是推动力F1催化亚基催化亚基F0跨膜的跨膜的质子通道质子通道线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜与线粒体电子传递链形成完整的能量转换系统与线粒体电子传递链形成完整的能量转换系统也被称为最小的分子马达也被称为最小的分子马达线粒体呼吸链氧化磷酸化偶联部位线粒体呼吸链氧化磷酸化偶联部位12氧化磷酸化作用的氧化磷酸化作用的P/O比比wP/O比表示每传递一对电子所能合成的比表示每传递一对电子所能合成的ATP数目。数目。（每消耗（每消耗1mol原子氧所消耗无机磷的原子氧所消耗无机磷的mol数。）数。）P/O比实质上是指物质彻底氧化为比实质上是指物质彻底氧化为CO2和和H2O能合成的能合成的ATP数。数。NADHO2生成生成3个个ATPP/O=3FADH2O2生成生成2个个ATPP/O=2磷原子与氧原子之比磷原子与氧原子之比氧化磷酸化作用机理氧化磷酸化作用机理化学渗透假说化学渗透假说TheNobelPrizeinChemistry1978forhiscontributiontotheunderstandingofbiologicalenergytransferthroughtheformulationofthechemiosmotictheoryPeterD.MitchellUnitedKingdomb.1920d.1992GlynnResearchLaboratoriesBodmin,UnitedKingdom H+电化学梯度电化学梯度1961年提出ATP合酶与线粒体电子传递链形成完整的合酶与线粒体电子传递链形成完整的能量转换系统能量转换系统ATP合成的三种方式合成的三种方式底物水平磷酸化底物水平磷酸化在代谢过程中产生的高能键化合物（在代谢过程中产生的高能键化合物（20.9kJ/mol），高能键转移到），高能键转移到ADP(GDP)生成生成ATP(GTP)的过程。的过程。（没有电子传递链和氧参与）（没有电子传递链和氧参与）3个底物磷酸化反应：个底物磷酸化反应：1,3-二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰二磷酸甘油酸、磷酸烯醇式丙酮酸、琥珀酰CoA氧化磷酸化氧化磷酸化1NADH生成生成3个个ATP1FADH2生成生成2个个ATP光合磷酸化光合磷酸化（光合作用）（光合作用）通过光激发导致电子传递与磷酸化作用相偶联合成通过光激发导致电子传递与磷酸化作用相偶联合成ATP的过程。的过程。糖代谢糖代谢葡萄糖分解代谢的另一条途径，约占葡萄糖分解代谢的另一条途径，约占30，在在细胞胞液细胞胞液中进行。中进行。产生产生:NADPH：生物合成中重要的还原剂（合成：生物合成中重要的还原剂（合成ATP）戊戊糖：合成生物分子糖：合成生物分子(ATP、DNA、RNA、NAD+、FAD、CoA)特点：特点：环式代谢途径环式代谢途径-起始物和终止物起始物和终止物-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖之间能够发生相互转化三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖之间能够发生相互转化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径（PentosePhosphatePathway）磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径肝脏中约肝脏中约10-15%的葡萄糖的葡萄糖进入磷酸戊糖途径；进入磷酸戊糖途径；反应在细胞胞液中进行；反应在细胞胞液中进行；氧化特征：辅酶氧化特征：辅酶NADP+产物：产物：NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖又称磷酸己糖旁路又称磷酸己糖旁路第一阶段：氧化阶段，产生第一阶段：氧化阶段，产生NADPH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+2NADP+H2O5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖+2NADPH+2H+CO2磷酸戊糖途径的三个阶段磷酸戊糖途径的三个阶段第二阶段：非第二阶段：非氧化阶段，转换途径氧化阶段，转换途径3分子分子5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖2分子分子6-磷酸果糖磷酸果糖+1分子分子3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛第三阶段：第三阶段：6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖NADPH(1)作为供氢体，参与某些合成反应（脂肪酸、胆固醇、类固醇激素合成）；作为供氢体，参与某些合成反应（脂肪酸、胆固醇、类固醇激素合成）；(2)NADPH是谷胱甘肽还原酶的辅酶；是谷胱甘肽还原酶的辅酶；(3)参与激素、药物和毒物的生物转化过程；参与激素、药物和毒物的生物转化过程；(4)参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应。参与体内嗜中性粒细胞和巨噬细胞产生离子态氧的反应。5-磷酸磷酸-核糖核糖体内生成体内生成5-磷酸磷酸-核糖的唯一途径核糖的唯一途径磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义果糖的分解代谢果糖的分解代谢蔗糖蔗糖果糖果糖6-磷酸果糖磷酸果糖己糖激酶己糖激酶蔗糖酶蔗糖酶果糖激酶果糖激酶ATPADP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径1-磷酸果糖磷酸果糖糖酵解糖酵解磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶三羧酸循环三羧酸循环ATPADPATPADP半乳糖的分解代谢半乳糖的分解代谢糖酵解糖酵解乳糖酶乳糖酶半乳糖半乳糖乳糖乳糖半乳糖激酶半乳糖激酶1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖乳糖不耐症乳糖不耐症糖原分解代谢糖原分解代谢肌糖原肌糖原肝糖原肝糖原6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖糖酵解糖酵解三羧酸循环三羧酸循环电子传递电子传递6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖细胞细胞（脑细胞、红细胞、脂肪细胞）（脑细胞、红细胞、脂肪细胞）血液血液剩剩4个葡萄糖个葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡糖磷酸变位酶葡糖磷酸变位酶糖原去分支酶糖原去分支酶游离葡萄糖游离葡萄糖糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶葡糖磷酸变位酶葡糖磷酸变位酶糖原去分支酶糖原去分支酶具有具有葡聚糖转移酶葡聚糖转移酶1,6-葡糖苷酶（脱支酶）葡糖苷酶（脱支酶）两种活性两种活性6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖非还原端非还原端极限糊精极限糊精糖原去分支酶糖原去分支酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶糖原分解代谢糖原分解代谢糖原分解代谢生成的能量糖原分解代谢生成的能量糖酵解糖酵解葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸糖原糖原分解分解6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（90%）净生成净生成3个个ATP净生成净生成2个个ATP丙酮酸丙酮酸糖酵解糖酵解糖原合成原料两类：糖原合成原料两类：w葡萄糖葡萄糖-糖原生成作用糖原生成作用在在细胞液细胞液中进行中进行单糖（半乳糖、果糖等）可转成磷酸葡萄糖，合成糖原单糖（半乳糖、果糖等）可转成磷酸葡萄糖，合成糖原。w非糖物质非糖物质-糖异生作用糖异生作用在在肝脏肝脏中进行中进行乳酸、甘油、丙酮酸及氨基酸等非糖前体物质合成葡萄糖的过乳酸、甘油、丙酮酸及氨基酸等非糖前体物质合成葡萄糖的过程，再转变成糖原。程，再转变成糖原。糖的合成代谢糖的合成代谢葡萄糖葡萄糖已糖激酶已糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDP葡萄糖焦磷酸酶葡萄糖焦磷酸酶尿苷二磷酸葡萄糖（尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖）葡萄糖）糖原合成酶糖原合成酶n+1个残基的糖原个残基的糖原糖原合成是耗能过程：糖原合成是耗能过程：UTP提供能量提供能量（加（加1个葡萄糖消耗个葡萄糖消耗1个个UTP）合成底物是合成底物是UDP-葡萄糖葡萄糖糖原的生物合成糖原的生物合成ATPADPUTPPPiUDPn个残基的糖原个残基的糖原葡萄糖基加到糖原非还原端葡萄糖基加到糖原非还原端糖原合成糖原合成UDP-葡萄糖葡萄糖糖原合成酶糖原合成酶至少含有至少含有4个葡萄糖基的引物个葡萄糖基的引物分支酶分支酶分支非还原端至少含有分支非还原端至少含有6个葡萄糖基个葡萄糖基离最近的分支点至少有离最近的分支点至少有4个葡萄糖基的位置个葡萄糖基的位置非还原端非还原端糖原从头合成：糖原从头合成：糖原蛋白糖原蛋白+葡萄糖葡萄糖葡萄糖基引物葡萄糖基引物糖原起始合成酶糖原起始合成酶6-磷酸葡萄糖合成糖原所需能量是否等于糖原磷酸葡萄糖合成糖原所需能量是否等于糖原降解为降解为6-磷酸葡萄糖需要的能量？磷酸葡萄糖需要的能量？糖原合成：需要能量，糖原合成：需要能量，UTP，底物是尿苷二磷酸葡萄糖，底物是尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖）葡萄糖）糖原降解：不需要能量，糖原降解：不需要能量，1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡磷酸葡萄糖萄糖?糖异生（糖异生（Gluconeogenesis）w外部供给的糖外部供给的糖w细胞内贮存的糖细胞内贮存的糖w生物体内合成葡萄糖途径生物体内合成葡萄糖途径非糖物质非糖物质葡萄糖葡萄糖利用有限利用有限肝脏、肾脏肝脏、肾脏生糖氨基酸：生糖氨基酸：Gly、Ala、Thr、Ser、Asp、Glu、Cys、Pro、Arg、His有有机机酸：乳酸、丙酮酸、酸：乳酸、丙酮酸、TCA中的羧酸中的羧酸甘甘油油糖糖异异生生6-磷酸葡萄糖酶磷酸葡萄糖酶1,6-二磷酸果糖酶二磷酸果糖酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶糖糖酵酵解解磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶耗耗ATP已糖激酶已糖激酶耗耗ATP可逆反应可逆反应丙酮酸激酶丙酮酸激酶生生ATP草酰乙酸草酰乙酸释能释能释能释能胞液胞液线粒体线粒体糖异生总反应方程式糖异生总反应方程式糖酵解总反应方程式糖酵解总反应方程式2丙酮酸丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O葡萄糖葡萄糖+4ADP+2GDP+2NAD+6Pi葡萄糖葡萄糖+2ADP+2NAD+2Pi2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2NADH+4H+2H2O2ATP+2GTP+4H2O2ADP+2GDP+4Pi二者总反应方程式二者总反应方程式乳酸的糖异生作用乳酸的糖异生作用糖异生糖异生糖酵解糖酵解血液血液血液血液乳酸乳酸乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖甘油的糖异生作用甘油的糖异生作用糖异生的生理意义糖异生的生理意义w激烈运动时产生的激烈运动时产生的乳酸，乳酸，经血液运到肝脏通过丙酮酸再合经血液运到肝脏通过丙酮酸再合成葡萄糖和糖原，使肌糖原间接变成血糖，有利于乳酸的成葡萄糖和糖原，使肌糖原间接变成血糖，有利于乳酸的利用；利用；w饥饿时糖供应不足，使脂肪分解的饥饿时糖供应不足，使脂肪分解的甘油甘油生成血糖，满足组生成血糖，满足组织（特别是脑组织和红细胞）对糖的需要；织（特别是脑组织和红细胞）对糖的需要；w糖异生有利于体内糖异生有利于体内氨基酸氨基酸的分解，氨基酸生成糖是氨基酸的分解，氨基酸生成糖是氨基酸代谢的主要途径；代谢的主要途径；w促进肾小管泌氨作用，防止代谢性酸中毒。促进肾小管泌氨作用，防止代谢性酸中毒。糖代谢总览糖代谢总览葡葡萄萄糖糖贮贮存存糖糖异异生生丙酮酸（三碳化合物）丙酮酸（三碳化合物）糖原、淀粉、蔗糖糖原、淀粉、蔗糖5-5-磷酸核糖磷酸核糖反应场所：胞液反应场所：胞液磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径糖糖酵酵解解途途径径为什么说为什么说6-磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点磷酸葡萄糖是各条糖代谢途径的交叉点?6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖血糖血糖6-磷酸葡萄糖酶磷酸葡萄糖酶（肝、肾、小肠）（肝、肾、小肠）肌肉肌肉（缺乏（缺乏6-磷酸葡萄糖酶）磷酸葡萄糖酶）糖酵解糖酵解磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶变位酶糖原糖原丙酮酸丙酮酸乳酸乳酸甘油甘油生糖氨基酸生糖氨基酸糖异生糖异生磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖原合成与分解糖原合成与分解 糖异生糖异生血血糖糖合成合成血糖的来源和去向血糖的来源和去向食物中的糖类食物中的糖类肝糖原肝糖原脂肪等非糖物质脂肪等非糖物质消化吸收消化吸收转化转化血糖血糖(0.81.2g/L)CO2,H2O,能量能量肝糖原肝糖原,肌糖原肌糖原脂肪脂肪,氨基酸等氨基酸等氧化分解氧化分解转化转化分解分解细胞的组成部分细胞的组成部分转化转化糖代谢的紊乱糖代谢的紊乱糖尿病糖尿病 胰腺分泌失调胰腺分泌失调 胰岛素胰岛素缺乏缺乏 血糖浓度升高血糖浓度升高 血尿排出血尿排出糖尿病人：糖尿病人：肝糖原合成和糖的氧化能力下降肝糖原合成和糖的氧化能力下降低血糖低血糖高血糖高血糖习题习题1.糖酵解过程中的限速酶是糖酵解过程中的限速酶是_。A.烯醇化酶烯醇化酶B.磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶C.醛缩酶醛缩酶D.3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶2.三羧酸循环的第一步反应产物是三羧酸循环的第一步反应产物是。A.柠檬酸柠檬酸B.草酰乙酸草酰乙酸C.乙酰辅酶乙酰辅酶AD.CO23.糖尿病患者糖代谢紊乱的症状是糖尿病患者糖代谢紊乱的症状是。A.糖原合成增加，分解降低糖原合成增加，分解降低B.糖异生减弱糖异生减弱C.糖酵解和有氧氧化增强糖酵解和有氧氧化增强D.会伴有酮尿症或酮血症会伴有酮尿症或酮血症4.在线粒体基质中进行与能量生成有关的过程是在线粒体基质中进行与能量生成有关的过程是。A.三羧酸循环三羧酸循环B.电子传递电子传递C.糖酵解糖酵解D.氧化磷酸化氧化磷酸化5.涉及到三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖与七碳糖之间相涉及到三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖与七碳糖之间相互转变的糖代谢途径是互转变的糖代谢途径是。A.糖异生糖异生B.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径C.糖酵解糖酵解D.三羧酸循环三羧酸循环6.1分子丙酮酸完全氧化分解产生分子丙酮酸完全氧化分解产生CO2和和ATP