第四章糖代谢1.pptx

目目 录录物质代谢与调节目目 录录新陈代谢新陈代谢生命的最基本特征生命的最基本特征新陈代谢新陈代谢物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢ATP最主要的能量载体最主要的能量载体目目 录录概念及生理意义概念及生理意义器官和亚细胞定位器官和亚细胞定位代谢途径的基本反应过程代谢途径的基本反应过程关键酶及其主要调节关键酶及其主要调节伴随着的能量代谢伴随着的能量代谢代谢之间的联系及与疾病的关系代谢之间的联系及与疾病的关系学习时应注意的几个方面学习时应注意的几个方面目目 录录糖代谢糖代谢Metabolism of Carbohydrates第第 四四 章章目目 录录第第 一一 节节 概概 述述Introduction目目 录录糖糖(carbohydrates)由由碳碳、氢氢、氧氧三三种种元元素素组组成成，是是一一类类多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮及及其其衍生物或多聚物。衍生物或多聚物。一、糖的化学一、糖的化学（一）糖的概念（一）糖的概念（二）糖的分类及其结构（二）糖的分类及其结构单糖、寡糖单糖、寡糖 (29)、多糖、多糖 (10)、结合糖、结合糖目目 录录1.1.单糖单糖 不能再水解的糖不能再水解的糖分类分类举举 例例丙糖丙糖甘油醛、二羟丙酮甘油醛、二羟丙酮丁糖丁糖赤藓糖赤藓糖戊糖戊糖核糖、脱氧核糖、木糖核糖、脱氧核糖、木糖己糖己糖葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖果糖庚糖庚糖景天糖景天糖目目 录录 核糖（戊醛糖）核糖（戊醛糖）目目 录录半乳糖半乳糖（已醛糖）（已醛糖）葡萄糖葡萄糖（已醛糖）（已醛糖）果糖果糖（已酮糖）（已酮糖）目目 录录2.寡糖寡糖常见的几种二糖有常见的几种二糖有麦芽糖麦芽糖（葡萄糖葡萄糖）（葡萄糖葡萄糖）蔗蔗 糖糖（葡萄糖果糖）（葡萄糖果糖）乳乳 糖糖（葡萄糖半乳糖）（葡萄糖半乳糖）能水解生成几分子单糖的糖。能水解生成几分子单糖的糖。糖苷键糖苷键三糖：三糖：麦芽三糖、棉子糖等麦芽三糖、棉子糖等目目 录录3.多糖多糖 能水解生成多个单糖的糖。能水解生成多个单糖的糖。常见的多糖有常见的多糖有 淀粉淀粉、糖原、纤维素、糖原、纤维素等。等。4.结合糖结合糖 糖与非糖物质的结合物糖与非糖物质的结合物 常见的结合糖有常见的结合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。目目 录录-1,4 糖苷键糖苷键-1,6 糖苷键糖苷键淀粉淀粉目目 录录糖原-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键目目 录录-1,4-糖苷键糖苷键纤维素目目 录录二、糖的生理功能二、糖的生理功能1.氧化供能氧化供能生理活性物质（生理活性物质（NADNAD、FADFAD、ATPATP等）；信息传等）；信息传递、免疫等；提供合成脂肪、胆固醇、核苷等物递、免疫等；提供合成脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。质的原料。人所需能量的人所需能量的50507070来自糖；葡萄糖和糖原是来自糖；葡萄糖和糖原是体内重要的能源物质。体内重要的能源物质。3.其他生理功能其他生理功能2.参与组成人体组织结构参与组成人体组织结构糖蛋白、糖脂是细胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖蛋白、糖脂是细胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖参与结缔组织及骨基质的组成；糖参与结缔组织及骨基质的组成；目目 录录 三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 有氧氧化有氧氧化 无氧无氧 分解分解 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸乳酸、氨基酸氨基酸、甘油甘油 糖原糖原 糖原糖原分解分解 糖原糖原合成合成 磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 目目 录录第二节第二节 糖的无氧分解糖的无氧分解 （Glycolysis）在在缺氧缺氧条件下，条件下，葡萄糖葡萄糖生成生成乳酸乳酸的过程称的过程称为糖的为糖的无氧分解无氧分解，也称为，也称为糖酵解糖酵解。概念概念 反应部位反应部位器官定位：各种组织器官定位：各种组织细胞定位：胞液细胞定位：胞液目目 录录 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+己糖激酶(葡萄糖激酶）G 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葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（一）葡萄糖转变为（一）葡萄糖转变为3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛不可逆反应不可逆反应乳酸乳酸目目 录录乳酸乳酸 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 目目 录录 6-磷酸果糖磷酸果糖再磷酸化为再磷酸化为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+6-6-磷酸果糖激酶-1-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖不可逆反应不可逆反应乳酸乳酸目目 录录1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 乳酸乳酸目目 录录 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮转转变成变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 23-23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 消耗了消耗了 2 2 分子的分子的ATPATP乳酸乳酸目目 录录 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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 H糖酵解过程唯一的脱氢反应糖酵解过程唯一的脱氢反应（二）丙酮酸的生成（二）丙酮酸的生成1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物二磷酸甘油酸是高能化合物G=61kJ/mol乳酸乳酸目目 录录 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成转变成转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 利用代谢底物分子内的高能键，利用代谢底物分子内的高能键，直接使直接使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP，这种产生这种产生ATP的方式称为底物的方式称为底物水平磷酸化。水平磷酸化。(substrate level phosphorylation)H可逆反应可逆反应乳酸乳酸目目 录录 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 HH乳酸乳酸目目 录录 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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2-2-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H乳酸乳酸目目 录录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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转变成转变成丙酮酸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 不可逆反应不可逆反应底物水平磷酸化底物水平磷酸化乳酸乳酸目目 录录丙酮酸的去路丙酮酸的去路G2丙酮酸丙酮酸进入线粒体进入线粒体继续氧化继续氧化乳酸乳酸有有氧氧缺缺氧氧目目 录录(三三)丙酮酸还原为乳酸丙酮酸还原为乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+乳酸的去路乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用分解利用、糖异生、糖异生GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二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乳酸乳酸E1:E1:己糖激酶己糖激酶 E2:6-E2:6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 E3:E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径 GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 E2E1E31,3-二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 丙丙 酮酮 酸酸 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 NADH+H+目目 录录关键酶/限速酶1 1、催化、催化不可逆不可逆反应反应2 2、催化的反应速度、催化的反应速度最慢最慢3 3、受、受激素或代谢物激素或代谢物的调节的调节5 5、活性的改变可影响整个反应体系、活性的改变可影响整个反应体系 的的速度和方向速度和方向特点特点4 4、常是催化、常是催化初始反应初始反应的酶的酶概念概念 指决定一个代谢途径指决定一个代谢途径方向和速度方向和速度的酶的酶二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节目目 录录 细胞对糖酵解的调控是为了满足细胞对能量及碳细胞对糖酵解的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。骨架的需求。关键酶关键酶所催化的部位是控制代谢反应的有力部位。所催化的部位是控制代谢反应的有力部位。调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 目目 录录（一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构调节 别构激活剂：别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位：活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时活性中心外别构调节部位（高浓度时）F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 目目 录录F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目目 录录目目 录录（二）丙酮酸激酶二）丙酮酸激酶1.别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖目目 录录2.共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白目目 录录 (三三)己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶*6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝葡萄糖激酶不受其抑制。肝葡萄糖激酶不受其抑制。*长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞代谢活跃的细胞，如：神经细胞、白代谢活跃的细胞，如：神经细胞、白细胞、骨髓、细胞、骨髓、肿瘤细胞肿瘤细胞1.1.最主要的生理意义是缺氧时迅速提供能最主要的生理意义是缺氧时迅速提供能量。量。这对肌肉收缩非常重要。这对肌肉收缩非常重要。2.2.某些组织细胞依赖糖酵解供能。某些组织细胞依赖糖酵解供能。糖酵解代谢小结糖酵解代谢小结1.1.概念：在概念：在缺氧缺氧条件下，葡萄糖生成条件下，葡萄糖生成乳酸乳酸的的过程称为过程称为糖酵解糖酵解。2.2.反应部位：胞浆反应部位：胞浆3.3.三个关键酶催化三步不可逆反应三个关键酶催化三步不可逆反应葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 4.产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：222=2ATP5.意义意义 缺氧时迅速提供能量；为代谢活跃缺氧时迅速提供能量；为代谢活跃组织提供能量。组织提供能量。目目 录录糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate目目 录录糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是是机机体体主主要要供供能方式。能方式。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 *概念概念 目目 录录一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 目目 录录（一）丙酮酸的氧化脱羧（一）丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰氧化脱羧为乙酰CoA(acetyl CoA)。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式总反应式:目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 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HSCoANAD+辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoA FAD,NAD+SSLCO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 目目 录录目目 录录三三羧羧酸酸循循环环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是因因为为循循环环反反应应中中的的第第一一个个中中间间产产物物是是一一个个含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的的学学说说，故故此此循循环环又称为又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。循环，它由一连串反应组成。所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行。中进行。（二）三羧酸循环（二）三羧酸循环*概述概述*反应部位反应部位 +acetyl CoA oxaloacetate *柠檬酸合酶柠檬酸合酶H H2 2O OHSCoAHSCoAcitrate 顺乌头酸酶顺乌头酸酶isocitrate 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADNAD+NADH+HNADH+H+CO+CO2 2*-ketoglutarate 目目 录录-ketoglutarate -酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系酶系NADH+HNADH+H+CO+CO2 2*NADNAD+HSCoA+HSCoAsuccinyl CoA 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶HSCoA+GTPHSCoA+GTPGDP+PiGDP+PisuccinateFADFADFADHFADH2 2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶fumarate 目目 录录fumarate 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NADNAD+NADH+HNADH+H+oxaloacetate H H2 2O O延胡索酸酶延胡索酸酶malate CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶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GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶目目 录录目目 录录小小 结结 三三羧羧酸酸循循环环的的概概念念：指指乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，反反复复的的进进行行脱脱氢氢脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再再重重复复循循环环反应的过程。反应的过程。TAC过程的反应部位过程的反应部位是线粒体。是线粒体。目目 录录 三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，l消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，l经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。l生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP。l关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应目目 录录（三）有氧氧化的调节（三）有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶目目 录录1.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，时，其活性也受到抑制。其活性也受到抑制。目目 录录 共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录目目 录录乙酰乙酰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 NADH FADH2 GTP ATP 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氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶2.三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节目目 录录有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现。的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。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。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需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰丙酮酸以生成乙酰CoA。目目 录录巴斯德效应巴斯德效应*概念概念*机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制糖酵解的现象。目目 录录（四）（四）有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 有氧氧化是体内供能的主要途径。有氧氧化是体内供能的主要途径。三羧酸循环三羧酸循环是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质氧化分解的共同途径；三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽；三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽；三羧酸循环为其它物质代谢提供小分子前体；三羧酸循环为其它物质代谢提供小分子前体；目目 录录葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+21.5或或2 2.5*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2-酮戊二酸酮戊二酸2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 2.5 净生成净生成30(或或32)ATP NAD+NAD+NAD+目目 录录磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway目目 录录*概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。目目 录录*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。目目 录录6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 H HCOCOH HCH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 1.磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 目目 录录催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 目目 录录每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最等演变阶段，最终生成终生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进入酵解途，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2.基团转移反应基团转移反应 目目 录录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 录录磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-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 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2目目 录录总反应式总反应式 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 录录磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了经过了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过程。的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖磷酸核糖。一分子一分子G-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次二次脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。目目 录录二、磷酸戊糖途径的调节二、磷酸戊糖途径的调节 *6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。流量。此此酶酶活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比值值的的影影响响，比比值值升升高高则则被被抑抑制制，降降低低则则被被激激活活。另外另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。目目 录录 三、磷酸戊糖途径的生理意义三、磷酸戊糖途径的生理意义（一）为核苷酸的生成提供（一）为核苷酸的生成提供核糖核糖（二）提供（二）提供NADPH作为供氢体参与多种作为供氢体参与多种代谢反应代谢反应 目目 录录1.NADPH是体内许多合成代谢的供氢体是体内许多合成代谢的供氢体 2.NADPH参与体内的羟化反应，与参与体内的羟化反应，与生物生物合成合成或或生物转化生物转化有关有关3.NADPH可维持可维持GSH的还原性的还原性 2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 目目 录录糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸n反应过程：反应过程：6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPGUDPGUDPGAUDPGA1-1-磷酸葡萄糖醛酸磷酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸L-L-古洛糖酸古洛糖酸L-L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-D-木酮糖木酮糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径目目 录录对对人人类类而而言言，糖糖醛醛酸酸途途径径的的主主要要生生理理意意义义在在于于生生成成活活化化的的葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸，即即UDPGA。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸是是组组成成蛋蛋白白聚聚糖糖的的糖糖胺胺聚聚糖糖，如如透透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸在在生生物物转转化化过过程程中中参参与与很很多多结结合合反应。反应。n生理意义：生理意义：目目 录录第第 三三 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis目目 录录是动物体内糖的储存形式之一，是机体能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。迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，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 糖糖 原原(glycogen)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1.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，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷糖苷键连接，分支增加，溶键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 目目 录录目目 录录一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆目目 录录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葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）（三）糖原合成途径（三）糖原合成途径 目目 录录1-1-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 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2.6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 这这步步反反应应中中磷磷酸酸基基团团转转移移的的意意义义在在于于：由由于于延延长长形形成成-1,4-糖糖苷苷键键，所所以以葡葡萄萄糖糖分分子子C1上上的的半半缩缩醛醛羟羟基基必必须须活活化化，才才利利于于与与原原来来的糖原分子末端葡萄糖的游离的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具键具有较高的能量。有较高的能量。目目 录录*UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄，在体内充作葡萄糖供体。糖供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)目目 录录糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.糖原的合成糖原的合成 目目 录录*糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受体。接受体。糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)目目 录录（四）糖原分枝的形成（四）糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 目目 录录目目 录录 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 *定义定义*亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 *肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。磷酸化酶磷酸化酶 G Gn n G Gn-1n-1+1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解限速酶限速酶PPPPi目目 录录脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 目目 录录目目 录录 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 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 3.1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 目目 录录*肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原