动物生物化学糖代谢.pptx

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,1/10/2022,#,动物生物化学糖代谢,动物生物化学糖代谢,第1页,本章主要内容：,糖在动物体内普通概况,糖原分解与合成代谢,葡萄糖分解代谢,糖异生,磷酸戊糖路径,糖代谢各路径之间关系,动物生物化学糖代谢,第2页,动物机体主要能源和碳源,提供,70%,能,量；神经系统、胎儿和乳合成消耗,更多葡萄糖；为氨基酸和脂肪合成提供,C,起源,组成组织细胞成份,核酸中核糖，结缔组织中蛋白多糖，细胞膜,上糖脂和糖蛋白等,其它方面,如信号传导，免疫机能,1.,糖在动物体内普通概况,1.1,糖生理功效,动物生物化学糖代谢,第3页,1.,糖在动物体内普通概况,1.2,糖代谢概况,动物体内糖起源,非反刍动物,反刍动物,动物体内糖代谢,动物生物化学糖代谢,第4页,消化吸收,异生作用,糖原分解,氧化供能,贮 存,转变成其它物质,葡萄糖,血糖起源和去路,1.,糖在动物体内普通概况,1.3,血糖,概念：血液中所含葡萄糖。,动物生物化学糖代谢,第5页,1.,糖在动物体内普通概况,1.3,血糖,意义,反应机体能量水平，糖分解和利用动,态平衡，对大脑、胎儿尤为主要,糖尿,血糖水平相对恒定，超出肾糖阈值，葡萄糖,随尿排出,激素调整作用,胰岛素下调；,胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素上调,动物生物化学糖代谢,第6页,糖原,(g lyco g e n),，又,称动物淀粉，支链，分子量数百万以,上。主要由葡萄糖以,（,1,，,4,）糖苷键相连（,93%,），以少许,（,1,，,6,）糖苷键（,7%,）形成份支。有肝糖原和肌糖原。,2.,糖原分解与合成,2.1,糖原结构,动物生物化学糖代谢,第7页,1,H,OH,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,4,1,H,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,4,1,H,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,O,4,1,H,H,O,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,O P O,O,1,H,OH,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,4,1,H,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,4,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,H,O,4,1,H,OH,H,CH,2,OH,O,H,OH H,H OH,O,HO P O,O,2.,糖原分解与合成,2.2,糖原分解,断键部,位,+,1,+,糖 原非 还原末 端,磷酸 化酶,细胞内糖原在磷酸化酶催化下形成大量葡萄糖,-1-,磷酸,动物生物化学糖代谢,第8页,糖原磷酸化酶,转移酶,-1,，,6,糖苷酶,Pi,脱支酶,动物生物化学糖代谢,第9页,OH,OH,OH,H,OH,CH,2,OH,O,H,H,H OH,H,OPO,32-,H,OH,CH,2,O,PO,32-,O H,H,H,OH,H OH,H,OH,H,OH,CH,2,OH,O,H,H,H OH,+Pi,磷酸葡萄糖,变位酶,葡萄糖,-6-,磷酸酶,葡萄糖,-1-,磷酸,葡萄 糖,-6-,磷酸,葡萄 糖,葡萄糖,-1-,磷酸在,磷酸葡萄糖变位酶作用下,转变成葡萄糖,-6-,磷酸，最终又在,葡萄糖,-6-,磷,酸酶,催化下水解成葡萄糖。,动物生物化学糖代谢,第10页,葡萄糖,ATP,2+,葡萄糖,-6-,磷酸,ADP,2.,糖原分解与合成,2.3,糖原合成,每个葡萄糖分子都须磷酸化成为,6-P-,葡萄糖，再,异组成为,1-P-,葡萄糖，然后深入活化为,UDPG,。,在,糖原引物,非还原端逐一加上葡萄糖基，同时释放,出,UDP,，,糖原合成酶是这个反应关键酶。,由分支,酶催化糖链分支。,己糖激酶,Mg,A,：,动物生物化学糖代谢,第11页,UDPG+,糖原（,G,n,）,UDP,糖原（,G,n+1,）,C,：,D,：,UDP-,葡萄糖,焦磷酸化酶,葡萄糖,-1-,磷酸,UTP,UDP-,葡萄糖,PPi,无机焦磷酸酶,PPi,2Pi,糖原合酶,H,OH,O,H,OH,H,CH,2,OH,H,OH,H,OPO,3 2-,H,OH,H,OH,O,H,OH,H,CH,2,O,PO,3 2-,H,OH,磷 酸葡萄糖,变位酶,葡萄糖,-1-,磷酸,葡萄糖,-6-,磷酸,B,：,动物生物化学糖代谢,第12页,E,：,动物生物化学糖代谢,第13页,1897,年，,Buchner,弟兄由蔗糖发,酵成乙醇试验中发觉。,酵解,是在无氧或缺氧条件下，葡萄糖或糖原分解成乳酸并,且有能量（,ATP,）释放过,程。,G.Embden,和,O.Meyerhof,揭示了其路径。酵解途,径酶系存,在于胞液中。,3.,糖分解代谢,3.1,糖酵解,糖无,氧氧化,动物生物化学糖代谢,第14页,注意，这个过程消耗了,ATP,，反应不可逆。,酵解反应过程：,第一阶段 葡萄糖生成丙酮酸,动物生物化学糖代谢,第15页,注意，这个过程消耗了,ATP,，反应不可逆。,动物生物化学糖代谢,第16页,第一个高能,磷酸键形成,当底物发生脱氢或脱水时，使其分子内,部能量重新分布而形成高能磷酸键（或,高能硫酯键），然后将高能键转移给,ADP,（或,GDP,）生成,ATP,（或,GTP,）,过程，称为底物水平磷酸化。,动物生物化学糖代谢,第17页,第二次底物水平,磷酸化生成,ATP,动物生物化学糖代谢,第18页,第二阶段 丙酮酸还原成乳酸,动物生物化学糖代谢,第19页,磷酸果糖激酶,NADH+H,+,丙酮酸激酶,葡萄糖,磷酸二羟丙酮,乙醇,3-,磷酸甘油醛,脱氢酶,1,3-,二磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,3-,磷酸甘油酸,变位酶,2-,磷酸甘油酸,烯醇化酶,己糖激酶,-ATP,6-,磷酸葡萄糖,磷酸己糖异构酶,6-,磷酸果糖,-ATP,1,，,6-,二磷酸果糖,醛缩酶,磷酸烯醇式丙酮酸,+ATP,乳酸脱氢酶,乙醛 丙酮酸 乳酸,+ATP,糖原,1-P-G,糖,酵,解,途,径,动物生物化学糖代谢,第20页,糖酵解特点,A,、细胞内定位：胞液,B,、限速酶：,3,个,C,、能量生成：净生成,2,个,ATP,分子。若从糖原,开始，,可净生成,3,分子,ATP,。,D,、不需氧。,E,、糖酵解可从葡萄糖开始，也可从糖原葡萄,糖单位开始。,动物生物化学糖代谢,第21页,糖酵解生理意义,是动物机体在无氧或供氧不充分情况下经过分,解葡萄糖或糖原取得个别能量主要方式。,运动和使役动物肌肉，一些供氧不足组织，,如视网膜、皮肤、睾丸以及肿瘤等组织经过这个路径获,得个别能量。,酵解路径与糖有氧氧化路径、磷酸戊糖路径以,及异生路径都有亲密联络。,动物生物化学糖代谢,第22页,3.,糖分解代谢,3.2,有氧氧化（,aerobic oxidation,）,概念：,有氧条件下,葡萄糖彻底氧化生成,CO,2,和,H,2,O,并伴,有能量释放过程。,四个阶段,葡萄糖降解为丙酮酸,丙酮酸氧化,三羧酸循环,呼吸链氧化,动物生物化学糖代谢,第23页,葡萄糖有氧氧化概况,葡,萄,糖,6-,磷酸葡萄糖,丙酮酸,丙酮酸,乙酰,CoA,三羧酸,循环,H,+,+e,O,2,O,2,O,2,H,2,O,CO,2,胞,液,线粒体,动物生物化学糖代谢,第24页,同,EMP,途,径,第一阶段,由葡萄糖,第二阶段,丙酮酸,丙酮酸氧化,丙酮酸（,3C,）转变为乙酰,CoA,（,2C,），在线粒体中进,行，由丙酮酸脱氢酶系催化，为不可逆反应，它包含有三,个酶。总反应以下：,乙酰,CoA,O,H,3,C C,SCoA +CO,2,丙酮酸脱氢酶复合体,NAD,+,NADH+H,+,O,H,3,C C COOH,+,HSCoA,丙酮酸,动物生物化学糖代谢,第25页,丙酮酸脱氢酶复合体,B,、辅酶,a,）,T,PP,（,E1,、维生素,B,1,）,b,）,FAD,（,E3,、维生素,B,2,）,c,）,NAD,+,（,E3,、维生素,PP,）,d,）,CoA,（泛酸）,e,）硫辛酸（,E2,）,A,、酶,a,）丙脱酸脱氢酶（,E,1,）,b,）二氢硫辛酸转乙酰酶（,E,2,）,c,）二氢硫辛酸脱氢酶（,E3,）,动物生物化学糖代谢,第26页,丙酮酸氧化脱羧特点：,A,、脱,2H,（,NAD,+,）,B,、脱羧（,C,3,C2,）,C,、限速酶，不可逆,D,、产生高能硫酯键,动物生物化学糖代谢,第27页,第三阶段,三羧酸循,环（,tricarboxylic acid cycle,TCA,),概念：,以乙酰,CoA,与草酰乙酸缩,合成柠檬酸反应为起始，对乙酰,基团进行氧化脱羧再生成草酰乙酸,单向循环反应序列。,1937,年,Crebs,提,出，又称,柠檬酸循环,或,Krebs,循环。,动物生物化学糖代谢,第28页,oxaloacetate acetyl CoA,citrate,HSCoA,三羧酸循环反应过程,A,、柠檬酸形成,柠檬酸合成酶,动物生物化学糖代谢,第29页,关键点：,A,、柠檬酸合成酶,（,citrate,synthase,）,，关键酶,B,、反应不可逆。,C,、,C,2+C4,C6,（实际进入,TAC,是乙酰基）。,动物生物化学糖代谢,第30页,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,（,Aconit,ase,）,，可逆。,顺乌头酸酶,citrate,isocitrate,B,、异柠檬酸形成,动物生物化学糖代谢,第31页,isocitrate,a-ketoglutarate,C,、第一次氧化脱羧,异柠檬酸脱氢酶,动物生物化学糖代谢,第32页,关键点：,A,、异柠檬酸脱氢酶是关键酶,B,、第一次脱氢（,N,AD,+,NADH+H,+,）,C,、第一次脱羧（,C6,C5+CO,2,）。,D,、不可逆，需,M,n,+,、,Mg,+,。,动物生物化学糖代谢,第33页,a-ketoglutarate,succinyl-CoA,D,、第二次氧化脱羧,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,动物生物化学糖代谢,第34页,关键点：,A,、,-,酮戊二,酸脱氢酶复合体,关键酶，不可逆，类似丙酮酸脱氢酶复合体。,B,、第二次脱氢（,N,AD,+,NADH+H,+,）,C,、第二次脱羧（,C5,C4+CO,2,）。,D,、产生高能硫酯键，为下一步底物水平磷酸化,做准备。,动物生物化学糖代谢,第35页,succinyl-CoA,succinate,E,、底物水平磷酸化,琥珀酰辅酶,A,合成酶,动物生物化学糖代谢,第36页,关键点：,A,、琥珀酰辅酶,A,合成酶，反应可,逆。,B,、底物水平磷酸化，生成,1,分子,ATP,。是整个,三羧酸循环过程中唯一一次底物水平磷酸化。,动物生物化学糖代谢,第37页,fumarate,succinate,注意：,A,、第三次脱氢（,FAD,FADH,2,）,F,、琥珀酸脱氢生成延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,动物生物化学糖代谢,第38页,fumarate,malate,G,、延胡索酸加水生成苹果酸,延胡索酸酶,动物生物化学糖代谢,第39页,注意：,A,、第四次脱氢（,NAD,+,NADH+H,+,）,malate,oxaloacetate,H,、苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,动物生物化学糖代谢,第40页,异柠檬酸脱氢酶,-,酮,戊二酸脱,氢酶系,柠檬酸合,成酶,动物生物化学糖代谢,第41页,三羧酸循环特点：,A,、细胞内定位：线粒体,B,、限速酶：,3,个,C,、整个过程不可逆,D,、需氧参加，共消耗,4,个氧原子,E,、,T,AC,一周：脱氢,4,次，其中,3,次脱氢由,NAD+,接收，,1,次由,FAD,接收,F,、,1,次底物水平磷酸化，生成,1mo,lATP,G,、消耗了,2,mol,水,动物生物化学糖代谢,第42页,NADH,2,和,FADH,2,所携带,H,原子来自循环中代谢中间,物脱氢。在有氧条件下，每,2,个,H,原子能够经过呼吸链（电,子传递,系统）传递给,1/2O,2,，,生成,H,2,O,，而且有能量释放用以,合成,ATP,。,1,分子,N,ADH,2,经呼吸链生成,1,分子,H,2,O,和,2.5,个,ATP,1,分子,FADH,2,经呼吸链生成,1,分子,H,2,O,和,1.5,个,ATP,以,1,分子葡萄糖完全氧化为例进行能量计算,动物生物化学糖代谢,第43页,碳 源,乙酰,CoA,2CO,2,能 量,1GTP,1ATP,共,10ATP,3NADH,2.5ATP,3=7.5ATP,1FA,DH,2,1.5ATP,1=1.5ATP,1,分 子 乙 酰,CoA,通 过,TCA,循 环 脱 下 氢 由,NADH,及,FADH,2,经呼吸链传递给,O,2,，由此而形成,10,分子,ATP,动物生物化学糖代谢,第44页,第一阶段（胞液）：生成,2ATP,生成,2NADH,2,计,7,（,5,）,ATP,计,5ATP,第二阶段（线粒体）：,2NADH,2,第三阶段（线粒体）：,6NADH,2,2CO,2,4CO,2,2FADH,2,2GTP,（或,2ATP,）,计,20ATP,共计,32,（,30,）,ATP,和,6CO,2,动物生物化学糖代谢,第45页,有氧氧化生理意义,糖有氧氧化是动物取得能量主要方式。,糖有氧氧化是糖、脂和氨基酸等营养物质分解代谢,共同归宿。,糖有氧氧化也是糖、脂和氨基酸等营养物质相互转变,和联络共同枢纽。,糖有氧氧化路径为嘌呤、嘧啶、尿素合成提供,二氧化碳，也是大自然碳循环主要组成个别。,动物生物化学糖代谢,第46页,课堂提问,1.,以下哪一个不是丙酮酸脱氢酶复合体辅酶（）,A.TPP B.FAD C.NAD,+,D.,硫辛酸,E.,生物素,2.,糖原,1,个葡萄糖残基经糖酵解可净生成（）个,ATP,A,.1 B.2 C.3 D.4,3.1,分子葡萄糖有氧氧化时共有（）次底物水平磷酸化,A.2 B.3 C.4 D.5 E,.6,4.1,分子葡萄糖在有氧条件下彻底氧化分解，该反应路径中有,（）次脱氢反应,A.10 B.12 C.4 D.16 E.18,5.,糖原分解所得到初产物是（）,A.,葡萄糖,B.UDPG C.1-,磷酸葡萄糖,D.6-,磷酸葡萄糖,E.1-,磷酸葡萄糖和葡萄糖,动物生物化学糖代谢,第47页,3.,糖异生作用,3.1,概念,由非糖物质转变成葡萄糖,或糖原过程。,不过这种转变不是糖分解,代谢简单逆转，必须克服那些由关键酶所,催化不可逆反应造成,“,能障”。,动物生物化学糖代谢,第48页,糖异生路径三个能障,丙酮酸 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,动物生物化学糖代谢,第49页,CO,2,COO O,C-O-P-,CH,2,O,COOH,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,A,、丙酮酸,ATP,COO,CO,2,C=O,O,CH,3,ADP+Pi,COO,GTP,C=O,CH,2,磷酸烯醇式丙酮酸,GDP,动物生物化学糖代谢,第50页,注意：,a,、消耗,2,个,ATP,分子。,b,、丙酮酸羧化酶，辅基：生物素,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,均为限速酶。前者仅存在于 线粒体，,后者存在于线粒体和胞液。,动物生物化学糖代谢,第51页,B,、,1,6-,二磷酸果糖,6-,磷酸果糖,C,、,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸果糖激酶,-1,ATP,ADP,果糖,1,，,6,二磷酸,H,3,PO,4,己糖激酶,葡萄糖激酶,ATP,葡萄糖,ADP,H,2,O,H,3,PO,4,葡萄糖,6-,磷酸酶,H,2,O,酶,果糖双磷酸酶,-1,：为限速酶,葡萄糖,6-,磷酸酶：,为限速酶,动物生物化学糖代谢,第52页,线粒体,胞液,动物生物化学糖代谢,第53页,糖异生特点,A,、组织定位：肝（,9,0%,）、肾（,10%,）,B,、细胞内定位：胞液、线粒体,C,、限速酶：,丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,果糖,1,，,6,二磷酸酶,、,葡萄糖,-6-,磷酸酶,D,、原料：甘油、乳酸、生糖氨基酸（丙氨,酸、天冬氨酸、谷氨酸等）,动物生物化学糖代谢,第54页,异生作用意义和乳酸利用,在糖起源不足时，如饥饿、禁食等情况下，异生,作用是维持机体血糖水平主要伎俩，对神经组织、,大脑、胎儿尤其主要。,反刍动物,50%,葡萄糖起源经过丙酸异生作用。,肝脏在氧化来自肌糖原酵解生成乳酸同时，还可,将其转变为葡萄糖或肝糖原，实现对乳酸再利用。,见,Corris,循环。,动物生物化学糖代谢,第55页,乳酸循环,-Lactic acid cycle,定义：,在肌肉中葡萄糖经糖酵解生成乳酸，,乳酸经血液运到肝脏，肝脏将乳酸异生,成葡萄糖。葡萄糖释入血液后又被肌肉,摄取，这种代谢循环路径称为乳酸循环，,又称,Cori,循环,动物生物化学糖代谢,第56页,乳酸循环（,Cori,循环）,动物生物化学糖代谢,第57页,4.,糖分解代谢,-,磷酸戊糖路径,磷酸戊糖路径（,pentose phosphate pathway,）,概念：指,6-,磷酸葡萄,糖经氧化反应首先生成,NADPH,、,CO2,和,5-,磷酸核糖，再经基团转,移反应,生成,6-,磷酸果糖和,3-,磷酸甘油醛而进入糖酵解路径,过程称为磷酸戊糖,路径。,其主要功效不是生成,ATP,，而是生成,5-,磷酸核,糖和,NADPH,。又,称为,“磷酸戊糖旁路”。,动物生物化学糖代谢,第58页,不依赖于有氧或无氧葡萄糖分解路径，约有,30%,葡,萄糖经过这条路径代谢，在胞液中进,行，尤其在合成代谢旺,盛组织中活跃。,从,6-P-,葡,萄糖开始，经过两个阶段：,1.,氧化阶段 产生,NAD,PH2,、,CO,2,和,5-P-,核酮糖；,2.,非氧化阶段，经过基团交换和分子内部重组，,5-P,-,核酮糖又转变为磷酸己糖。,动物生物化学糖代谢,第59页,6,葡萄糖,-,6-,磷酸,NADPH,6,6-,磷酸,-,葡萄糖内酯,6,6-,磷酸,-,葡萄糖酸,NADPH,CO,2,6,5-,磷酸,-,核桐糖,2,5,-,磷酸,-,核糖,2,3-,磷酸甘油醛,2,果糖,-6-,磷酸,2,果糖,-6-,磷酸,4,5,-,磷酸,-,木酮糖,2,7-,磷酸景天庚糖,2,4-,磷酸赤藓糖,2,3-,磷酸甘油醛,果糖,-1.6-,二磷酸,H,2,O,Pi,果糖,-6-,磷酸,动物生物化学糖代谢,第60页,磷酸戊糖路径特点,A,、组织定位：肝、泌乳期乳腺、脂肪组,织、肾上腺皮质、红细胞等。,B,、细胞内定位：胞液。,C,、限速酶：,6,-,磷酸葡萄糖脱,氢酶,D,、基团转移反应可逆，是,5,-,磷酸核糖另,一生成路径。,动物生物化学糖代谢,第61页,磷酸戊糖路径生理意义,路径生成,N,ADPH,是生物合成反,应供氢体。,a,、作为体内合成代谢供氢体，如胆固醇、脂肪酸合成。,b,、参加体内羟化反应：如胆固醇、类固醇激素和胆汁酸合,成，以及生物转化中羟化反应。,c,、维持谷胱甘肽还原状态。,路径生成磷酸核糖是,合成核苷酸,原料。,与糖酵解途,径和有氧氧化路径相联络,动物生物化学糖代谢,第62页,5.,糖代谢联络与调整,5.1,各路径之间联络,第一个交汇点：,6 -,第二个交汇点：,3 -,磷酸葡萄糖,磷酸甘油醛,第三个交汇点：,丙酮酸,动物生物化学糖代谢,第63页,6 -P-,葡萄糖酸（作为一个竞争性,抑制剂）抑制磷酸己糖异构酶，从而抑制酵解和有,氧氧化路径。,5.,糖代谢联络与调整,5.2,糖代谢调整,路径相互影响,细胞能量水平提升，经过抑制,肌肉磷酸己糖激酶活性降低酵解路径活性，这,种有氧氧化抑制酵解路径称巴斯德效应,磷酸戊糖路径中,动物生物化学糖代谢,第64页,细胞能量水平调整,糖摄入，除了个别供能以外，糖原,合成增加；而运动使糖分解加紧，糖原合成变慢。缺乏,糖供给，糖异生作用加强。高能磷酸化合物，如,ATP,浓度,是细胞能量水平反应。,路径中关键酶活性在相当程度上,受到细胞能量水平影响。,激素影响,激素对糖代谢影响主要有胰岛素、胰,高血糖素、肾上腺素和糖皮质激素等,动物生物化学糖代谢,第65页,肾上腺素对肌肉糖原分解调整,受体,质膜,G,蛋白,ATP,PP,i,AC,cAMP,非活性蛋子激酶,A,活性蛋子激酶,A,（非活性）磷酸化酶,b,激酶,ATP,（活性）磷酸化酶,b,激酶,ATP,磷酸化酶,b,磷酸化酶,a,P,i,糖原,1-P-G,动物生物化学糖代谢,第66页,关键酶或酶系名称,激活剂,抑制剂,己糖激酶,Pi,G-6-P,（对葡糖激酶无影响）,磷酸果糖激酶,ADP,，,AMP,，,Pi,2,，,6-,二磷酸果糖,ATP,，柠檬酸，脂肪酸,丙酮酸激酶,ADP,ATP,，柠檬酸，丙氨酸,丙酮酸脱氢酶系,ADP,ATP,，乙酰,CoA,，,NADH,柠檬酸合酶,ADP,ATP,异柠檬酸脱氢酶,ADP,，,AMP,ATP,酮戊二酸脱氢酶系,ADP,ATP,，琥珀酰,CoA,，,NADH,丙酮酸羧化酶,乙酰,CoA,磷酸化酶,AMP,ATP,，,G-6-P,糖原合成酶,ATP,ADP,，,AMP,糖代谢路径中主要关键酶活性调整,动物生物化学糖代谢,第67页,