生物化学教案4.ppt

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,*,第4章,糖类代谢,carbonhydrate,metabelism,糖在动物体内的一般概况,糖的分解供能,磷酸戊糖途径,葡萄糖异生途径,糖原,糖代谢各途径之间的关系,本章主要内容,一、糖的生理功能,1,、,能源,2,、机体重要的,碳源,3,、,细胞或组织的重要组成成分,4,、糖的磷酸衍生物可以形成许多重要的生物活性物质如,NAD,+,FAD,ATP,等,第一节 糖在动物体内的一般概况,血液中的葡萄糖,。,正常情况下，血糖浓度比较恒定，维持在一定范围内，主要受激素调控。,当来源去路，高血糖 糖尿,当来源去路，低血糖,血糖（,blood sugar,）,第二节 糖的分解供能,概述,一、糖酵解,二、丙酮酸形成乙酰辅酶,A,三、柠檬酸循环,四、葡萄糖完成氧化产生的,ATP,一、教学目的,掌握糖酵解途径的基本过程和糖酵解途径的几种关键酶及相关知识；学会计算糖酵解过程中,ATP,产生和消耗量；了解糖酵解的生理意义。掌握柠檬酸循环途径的主要步骤、关键酶及相关概念；了解丙酮酸形成乙酰辅酶,A,的基本过程，掌握丙酮酸脱氢酶复合体的组成及基本概念；了解柠檬酸循环的生理意义及调控；掌握柠檬酸循环的主要特点；掌握葡萄糖完全氧化释放,ATP,数的相关计算。,。,二、重点、难点,:,1.,糖酵解途径的基本过程,2.,柠檬酸循环途径的主要步骤、关键酶及相关概念。,3.,葡萄糖完全氧化释放,ATP,数的相关计算。,葡萄糖在体内主要是分解供能，这个过程需要经过几十步化学反应才完成，最终使含有,6,个碳的葡萄糖分解为,3,个二氧化碳和水，同时释放出大量的能量来供机体使用。,葡萄糖（,6,碳单位）,2,个,3,碳单位,CO,2,2,个,2,碳单位,三羧酸循环,CO,2 ATP CO2,一、糖酵解（糖的无氧氧化）,(,一,),、糖酵解的反应过程,糖酵解,(,glycolysis,),的定义,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸,(lactate),的过程称之为糖酵解。,*糖酵解的反应部位：胞浆,*糖酵解分为两个阶段,第一阶段,由葡萄糖分解成丙酮酸,(,pyruvate,),，称之为糖酵解途径,(,glycolytic,pathway),。,第二阶段,由丙酮酸转变成乳酸。,（一）葡萄糖分解成丙酮酸,葡萄糖磷酸化为,6-,磷酸葡萄糖,己糖激酶,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,ATP Mg2+ADP,1.,葡萄糖磷酸化成为,6-,磷酸葡萄糖：葡萄糖进入细胞后首先的反应是磷酸化。磷酸化后葡萄糖即不能自由通过细胞膜而逸出细胞。催化此反应的是己糖激酶,(,hexokinase,),。并需要,Mg2+,。这个反应基本上是不可逆的。,哺乳类动物体内已发现有四种己糖激酶同工酶，分别称为,I,至,型。肝细胞中存在的是,型，也称为葡萄糖激酶。它对葡萄糖的亲和力很低，,Km,值为,10mmol,L,左右，而其他己糖激酶的,Km,值在,0,1mmol,L,左右,它的特点是：,对葡萄糖的亲和力很低,受激素调控,。,6-,磷酸葡萄糖转变为,6-,磷酸果糖,磷酸己糖异构酶,6,磷酸葡萄糖,6-,磷酸果糖,6,磷酸葡萄糖转变为,6-,磷酸果糖,:,这是醛糖与酮糖间的异构反应，需要,Mg2+,参与的可逆反应。,6-,磷酸果糖转变为,1,6-,双磷酸果糖,6-,磷酸葡萄糖激酶,-1,6-,磷酸果糖,1,，,6,，双磷酸果糖,ATP,Mg2+,ADP,6-,磷酸果糖转变为,1,，,6,，双磷酸果糖,:,这是第二个磷酸化反应，需,ATP,和,Mg2+,参与，是不可逆的反应。,磷酸己糖裂解成,2,分子磷酸丙糖,醛缩酶,1,，,6,，双磷酸果糖 磷酸二羟丙酮,+3-,磷酸甘油醛,磷酸己糖裂解成,2,个磷酸丙糖,:,，由醛缩酶催化，最终产生：,2,个丙糖，即磷酸二羟丙酮和,3-,磷酸甘油醛，此步反应可逆。,磷酸丙糖的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,3-,磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮是同分异构体,.,上述的五步反应为糖酵解途径中的耗能阶段，,1,分子葡萄糖的代谢消耗了,2,分子,ATP,，产生了,2,分子,3-,磷酸甘油醛。,3-,磷酸甘油醛氧化为,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油醛脱氢酶,3-,磷酸甘油醛,1,，,3-二磷酸甘油酸,NAD+Pi NADH+H+,3-,磷酸甘油醛氧化为,1,，,3-,二磷酸甘油酸,:3-,磷酸甘油醛的醛基氧化脱氢成羧基即与磷酸形成混合酸酐。该酸酐含一高能磷酸键。,1,3-,二磷酸甘油酸转变成,3-,磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,1,，,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,ADP Mg2+ATP,底物分子内部能量重新分布，释放高能键，使,ADP,磷酸化生成,ATP,的过程，称为底物水平磷酸化。,3-,磷酸甘油酸转变为,2-,磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸转变为,2-,磷酸甘油酸,:,反应是可逆的,2-,磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,2,磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸,+H2O,2,磷酸甘油酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,:,反应可引起分子内部的电子重排和能量重新分布，形成了一个高能磷酸键。,磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成,ATP,丙酮酸激酶,磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸,ADP ATP,磷酸烯醇式丙酮酸转变成,ATP,和丙酮酸,:,反应最初生成烯醇式丙酮酸，但烯醇式迅即非酶促转变为酮式。反应是不可逆的。这是糖酵解途径中第二次底物水平磷酸化,。,（二）丙酮酸转变成乳酸,乳酸脱氢酶,丙酮酸,+NADH+H+,乳酸,+NAD+,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,二、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,3,个调节点，分别受变构效应剂和激素的调节。,目,录,E,1,:,己糖激酶,E,2,:6-,磷酸果糖激酶,-1,E,3,:,丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解的代谢途径,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙 酮 酸,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,目,录,糖酵解小结,反应部位：胞浆,糖酵解是一个不需氧的产能过程,反应全过程中有三步不可逆的反应,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-2P,磷酸果糖激酶,-1,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸,激酶,目,录,二、糖酵解的调节,关键酶,己糖激酶,6-,磷酸果糖激酶,-1,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,共价修饰调节,（二）糖酵解的生理意义,1.,是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.,是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。,无线粒体的细胞，如：红细胞,代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,目,录,有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G,（,Gn,）,第四阶段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰,CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TAC,循环,胞液,线粒体,目,录,二、丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，,氧化脱羧为乙酰,CoA,(acetyl,CoA,),。,丙酮酸,乙酰,CoA,NAD,+,HSCoA,CO,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,总反应式,:,目,录,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶,E,1,：丙酮酸脱氢酶,E,2,：二氢硫辛酰胺转乙酰酶,E,3,：二氢硫辛酰胺脱氢酶,HSCoA,NAD,+,辅 酶,TPP,硫辛酸（,),HSCoA,FAD,NAD,+,S,S,L,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.,NADH+H,+,的生成,1.,-,羟乙基,-TPP,的生成,2.,乙酰硫辛酰胺的生成,3.,乙酰,CoA,的生成,4.,硫辛酰胺的生成,目,录,目,录,三羧酸循环,(,Tricarboxylic,acid Cycle,TAC),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。,所有的反应均在,线粒体,中进行。,三、三羧酸循环,*概述,*反应部位,CoASH,NADH+H,+,NAD,+,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,GTP,GDP+Pi,FAD,FADH,2,NADH+H,+,NAD,+,H,2,O,H,2,O,H,2,O,CoASH,CoASH,H,2,O,柠檬酸合酶,顺乌头酸梅,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰,CoA,合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,GTP,GDP,ATP,ADP,核苷二磷酸激酶,目,录,小 结,三羧酸循环的概念,：,指乙酰,CoA,和,草酰乙酸,缩合生成,含三个羧基的柠檬酸,，反复的进行脱氢脱羧，又生成,草酰乙酸,，再重复循环反应的过程。,TAC,过程的反应部位,是线粒体,目录,三羧酸循环的要点,经过一次三羧酸循环，,消耗一分子乙酰,CoA,，,经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。,生成,1,分子,FADH,2,，,3,分子,NADH+H,+,，,2,分子,CO,2,，,1,分子,GTP,。,关键酶有：,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,整个循环反应为不可逆反应,三羧酸循环的中间产物 三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰,CoA,合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为,CO2,及,H2O,。,目,录,表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，,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,机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，,TAC,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。,目,录,机体糖供不足时，可能引起,TAC,运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰,CoA,进入,TAC,氧化分解。,草酰乙酸,草酰乙酸脱羧酶,丙酮酸,CO,2,苹果酸,苹果酸酶,丙酮酸,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,目,录,*,所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸裂解酶,乙酰,CoA,丙酮酸,丙酮酸羧化酶,CO,2,苹果酸,苹果酸脱氢酶,NADH+H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷草转氨酶,-,酮戊二酸,谷氨酸,其来源如下,：,三羧酸循环的生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径；,是三大营养物质代谢联系的枢纽；,为其它物质代谢提供小分子前体；,为呼吸链提供,H+e,。,目,录,H,+,+e,进入呼吸链彻底氧化生成,H,2,O,的同时,ADP,偶联磷酸化生成,ATP,。,NADH+H,+,H,2,O,、,3,ATP,O,H,2,O,、,2,ATP,FADH,2,O,四、有氧氧化生成的,ATP,目,录,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,此表按传统方式计算,ATP,。目前有新的理论，在此不作详述,目,录,有氧氧化的生理意义,糖的有氧氧化是机体,产能最主要的途径,。它不仅,产能效率高,，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成,ATP,，所以,能量的利用率也高,。,目,录,有氧氧化的调节特点,有氧氧化的调节通过对其,关键酶,的调节实现。,ATP/ADP,或,ATP/AMP,比值全程调节。该比值升高，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。三羧酸循环需要多少乙酰,CoA,，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰,CoA,。,目,录,四、巴斯德效应,*概念,*机制,有氧时，,NADHH,+,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,;,缺氧时，酵解途径加强，,NADH+H,+,在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。,巴斯德效应,(,Pastuer,effect),指有氧氧化抑制糖酵解的现象。,1,简要写出糖的酵解途径（不必写出结构式）及相关酶类。,2,简要写出柠檬酸循环的反应途径（不必写结构式）及相关的关键酶。,3,简述柠檬酸循环的生理意义。,4,一摩尔葡萄糖经糖的有氧氧化可生成多少,ATP,？具体如何计算的？,习题：,第三节 磷酸戊糖途径,一、磷酸戊糖途径的反应过程,二、磷酸戊糖途径的生理意义,一,、教学目的、要求,:,掌握磷酸戊糖途径的基本概念反应特点；,了解磷酸戊糖途径的相关酶类；掌握磷酸,戊糖途径的生理意义。掌握葡萄糖异生的,基本概念；掌握葡萄糖异生的反应途径及相,关重点酶；掌握乳酸循环的相关知识；掌握,糖异生作用的生理意义。了解糖原分子结构,的基本概况；掌握糖原的合成与分解的基本,过程；掌握糖原代谢的调控及相关知识。熟,悉糖的各种代谢途径概况；熟悉糖代谢途径,的联系及相关知识。,二、重点、难点,:,1.,磷酸戊糖途径的基本概念、反应特点；磷酸戊糖途径的生理意义。,2.,葡萄糖异生的基本概念；葡萄糖异生的反应途径及相关重点酶；乳酸循环的相关知识；掌握糖异生作用的生理意义。,3,糖原的合成与分解的基本过程；糖原代谢的调控及相关知识。,目,录,*概念,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。,目,录,*细胞定位：,胞 液,第一阶段：氧化反应,生成,磷酸戊糖,，,NADPH+H,+,及,CO,2,一、磷酸戊糖途径的反应过程,*反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应,包括一系列基团转移。,目,录,6-,磷酸葡萄糖酸,5-,磷酸核酮糖,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,NADP,+,CO,2,NADPH+H,+,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,H,CO,H,CH,2,OH,C,O,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,1.,磷酸戊糖生成,5-,磷酸核糖,目,录,催化第一步脱氢反应的,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。,两次脱氢脱下的氢均由,NADP,+,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产物。,G-6-P,5-,磷酸核糖,NADP,+,NADPH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,CO,2,目,录,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,。,3-,磷酸甘油醛,和,6-,磷酸果糖,，可进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称,磷酸戊糖旁路,(pentose phosphate shunt),。,2.,基团转移反应,目,录,5-,磷酸核酮糖,(C,5,)3,5-,磷酸核糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,3-,磷酸甘油醛,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,6-,磷酸果糖,C,6,6-,磷酸果糖,C,6,3-,磷酸甘油醛,C,3,目,录,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,3-,磷酸甘油醛,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,6-,磷酸果糖,C,6,6-,磷酸果糖,C,6,3-,磷酸甘油醛,C,3,6-,磷酸葡萄糖,(,C,6,),3,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,(,C,6,),3,6-,磷酸葡萄糖酸,(,C,6,),3,5-,磷酸核酮糖,(,C,5,),3,5-,磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADP+3H,+,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO,2,目,录,总反应式,3,6-,磷酸葡萄糖,+6,NADP,+,2,6-,磷酸果糖,+,3-,磷酸甘油醛,+6,NADPH+H,+,+3,CO,2,磷酸戊糖途径的特点,脱氢反应以,NADP,+,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，经过了,3,、,4,、,5,、,6,、,7,碳糖,的演变过程。,反应中生成了重要的中间代谢物,5-,磷酸核糖,。,一分子,G-6-P,经过反应，只能发生,一次脱羧,和,二次脱氢,反应，生成一分子,CO,2,和,2,分子,NADPH+H,+,。,*,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定,6-,磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。,此酶活性主要受,NADPH/NADP,+,比值,的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外,NADPH,对该酶有强烈抑制作用。,三、磷酸戊糖途径的生理意义,（一）为核苷酸的生成提供,核糖,（二）提供,NADPH,作为供氢体参与多种,代谢反应,（二）提供,NADPH,作为供氢体参与多种代谢反应,1.NADPH,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,生物合成,或,生物转化,有关,3.NADPH,可维持,GSH,的还原性,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A AH2,第四节 葡萄躺异生作用,一、,葡萄躺异生作用的反应,途径,二、,葡萄躺异生作用的,调节,三、,葡萄躺异生作用的,生理意义,四、乳酸循环,目,录,糖异生,(,gluconeogenesis,),是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。,*部位,*原料,*概念,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸,目,录,一、葡萄糖异生作用的反应途径,*定义,*过程,酵解途径中有,3,个由关键酶催化的不可逆反应,。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,糖异生途径,(,gluconeogenic,pathway),指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。,目,录,1.,丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸,(,PEP,),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,ATP,ADP+Pi,CO,2,GTP,GDP,CO,2,丙酮酸羧化酶,(,pyruvate,carboxylase,),，辅酶为生物素（反应在线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）,目,录,目,录,草酰乙酸转运出线粒体,出线粒体,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,出线粒体,天冬氨酸,草酰乙酸,目,录,丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,ATP+CO,2,ADP+Pi,苹果酸,NADH+H,+,NAD,+,天冬氨酸,谷氨酸,-,酮戊二酸,天冬氨酸,苹果酸,草酰乙酸,PEP,磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶,GTP,GDP+CO,2,线粒体,胞液,目,录,葡萄糖异生途径所需,NADH+H,+,的来源,糖异生途径中，,1,3-,二磷酸甘油酸生成,3-,磷酸甘油醛时，需要,NADH+H,+,。,由乳酸为原料异生糖时，,NADH+H,+,由下述,反应提供。,乳酸,丙酮酸,LDH,NAD,+,NADH+H,+,目,录,由氨基酸为原料进行糖异生时，,NADH+H,+,则由线粒体内,NADH+H,+,提供，它们来自于脂酸的,-,氧化或三羧酸循环，,NADH+H,+,转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。,苹果酸,线粒体,苹果酸,草酰乙酸,草酰乙酸,NAD,+,NADH+H,+,NAD,+,NADH+H,+,胞浆,目,录,2.,1,6-,双磷酸果糖 转变为,6-,磷酸果糖,1,6-,双磷酸果糖,6-,磷酸果糖,Pi,果糖双磷酸酶,3.,6-,磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,Pi,葡萄糖,-6-,磷酸酶,目,录,非糖物质进入糖异生的途径,糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物,生糖氨基酸,-,酮酸,-NH,2,甘油,-,磷酸甘油,磷酸二羟丙酮,乳酸,丙酮酸,2H,上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原,目,录,目,录,二、糖异生的调节,在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这种互变循环称之为,底物循环,(,substratecycle,),。,6-,磷酸果糖,1,6-,双磷酸果糖,6,-,磷酸果糖激酶,-,1,果糖双磷酸酶,-1,ADP,ATP,Pi,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,己糖激酶,ATP,ADP,Pi,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,ADP,ATP,CO,2,+,ATP,ADP+Pi,GTP,磷酸烯醇式丙酮酸,羧激酶,GDP+Pi,+CO,2,目,录,三、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度恒定,（二）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。,（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）,*底物循环,在糖异生的反应中，一对由不同酶催化的正逆反应称为底物循环。,正常情况下，正逆反应不会同时活跃，若正逆反应以同样速度进行，将会造成,ATP,的无效循环使体温升高。,现在认为，底物循环可能是放大代谢信号的一种手段。,目,录,糖异生活跃,有葡萄糖,-6,磷酸酶,【,】,肝,肌肉,四、乳酸循环,(lactose cycle),（,Cori,循环,）,循环过程,葡萄糖,葡萄糖,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,乳酸,NADH,NAD,+,乳酸,乳酸,NAD,+,NADH,丙酮酸,糖异生途径,血液,糖异生低下,没有葡萄糖,-6,磷酸酶,【,】,目,录,生理意义,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。,乳酸循环是一个耗能的过程,2,分子乳酸异生为,1,分子葡萄糖需,6,分子,ATP,。,第五节 糖 原,一、糖原的合成,二、糖原的分解,三、糖原合成与分解调节,目,录,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。,肌肉：肌糖原，,180 300g,，,主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，,70 100g,，,维持血糖水平,糖 原,(glycogen),糖原储存的主要器官及其生理意义,1.,葡萄糖单元以,-1,4-,糖苷 键,形成长链。,2.,约,10,个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以,-1,6-,糖苷键,连接，,分支增加，溶解度增加。,3.,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。,糖原的结构特点及其意义,目,录,一、糖原的合成,（二）合成部位,（一）定义,糖原的合成,(,glycogenesis,),指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉,细胞定位：胞浆,1.,葡萄糖磷酸化生成,6-,磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,;,葡萄糖激酶（肝）,（三）糖原合成途径,目,录,1-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-,磷酸葡萄糖,2.,6-,磷酸葡萄糖转变成,1-,磷酸葡萄糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成,-1,4-,糖苷键，所以,葡萄糖分子,C,1,上的半缩醛羟基必须活化,，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离,C,4,羟基缩合。,半缩醛羟基与磷酸基之间形成的,O-P,键具有较高的能量。,目,录,*,UDPG,可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG,焦磷酸化酶,3.,1-,磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,2Pi+,能量,1-,磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,(,uridine,diphosphate,glucose,UDPG),目,录,糖原,n+,UDPG,糖原,n,+1,+,UDP,糖原合酶,(glycogen,synthase,),UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,4.,-1,4-,糖苷键式结合,目,录,*糖原,n,为原有的细胞内的较小糖原分子，称为,糖原引物,(primer),，,作为,UDPG,上葡萄糖基的接受体。,糖原,n+,UDPG,糖原,n,+1,+,UDP,糖原合酶,(glycogen,synthase,),（四）糖原分枝的形成,分 支 酶,(,branching enzyme,),-1,6-,糖苷键,-1,4-,糖苷键,目,录,目,录,二、糖原的分解,*定义,*亚细胞定位：,胞 浆,*肝糖元的分解,糖原,n,+1,糖原,n+1-,磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1.,糖原的磷酸解,糖原分解,(,glycogenolysis,),习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,脱枝酶,(debranching,enzyme),2.,脱枝酶的作用,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-,糖苷键,磷 酸 化 酶,转移酶活性,-1,6,糖苷,酶活性,目,录,目,录,1-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,3,.,1-,磷酸葡萄糖转变成,6-,磷酸葡萄糖,4.,6-,磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,（肝，肾）,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,目,录,*肌糖原的分解,肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成,6,-,磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中,不存在葡萄糖,-,6,-,磷酸酶,，所以生成的,6-,磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。,肌糖原的分解与合成与,乳酸循环,有关。,目,录,G-6-P,的代谢去路,G,（补充血糖）,G-6-P,F-6-P,（进入酵解途径）,G-1-P,Gn,（合成糖原）,UDPG,6-,磷酸葡萄糖内酯,（进入磷酸戊糖途径）,葡萄糖醛酸,（进入葡萄糖醛酸途径）,小 结,反应部位：胞浆,目,录,3.,糖原的合成与分解总图,UDPG,焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原,n,+1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖,(,葡萄糖,),激酶,糖原,n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖,-6-,磷酸酶（肝）,糖原,n,目,录,三、糖原合成与分解的调节,关键酶,糖原合成：,糖原合酶,糖原分解：,糖原磷酸化酶,这两种关键酶的重要特点：,*它们的快速调节有,共价修饰,和,变构调节,二种方式。,*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,目,录,调节有,级联放大,作用，效率高；,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；,此调节为酶促反应，调节速度快；,受激素调节。,1,.,共价修饰调节,目,录,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,+,受体,ATP,cAMP,PKA,(,无活性,),磷酸化酶,b,激酶,糖原合酶,糖原合酶,-P,PKA,(,有活性,),磷酸化酶,b,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,激酶,-P,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂,-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,PKA,（有活性）,目,录,2.,别构调节,磷酸化酶二种构像,紧密型,(T),和,疏松型,(R),，其中,T,型,的,14,位,Ser,暴露，便于接受前述的共价修饰调节。,*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。,磷酸化酶,a,(R),疏松型,磷酸化酶,a,(T),紧密型,葡萄糖,第六节 糖代谢各途径之间的联系,糖在动物体内的主要代谢途径有：糖原的合成和分解；糖酵解作用；糖有氧氧化；磷酸戊糖途径和糖的异生等。,它们中有释放能量的分解代谢，也有消耗能量的合成代谢。,这些代谢途径的生理功能不同，但又通过共同的代谢中间产物互相联系互相影响构成一个整体（图,4-12,）。,糖代谢的第一个交汇点是,6-,磷酸葡萄糖，它把所有糖代谢途径都沟通了，通过它葡萄糖可转变为糖原，糖原也可变为葡萄糖。各种非糖生成糖时都要经过它再转变为葡萄糖或糖原,。在糖的分解代谢中，葡萄糖或糖原也是先转变为,6-,磷酸葡萄糖，然后或经酵解途径及有氧氧化途径进行分解，或经磷酸戊糖途径进行转化分解。,第二个交汇点是,3-,磷酸甘油醛，它是酵解和有氧氧化的中间产物。也是磷酸戊糖途径的中间产物。,第三个交汇点是丙酮酸，当葡萄糖或糖原分解至丙酮酸时，在无氧情况下，它接受由,3-,磷酸甘油醛脱下的,H,还原为乳酸；在有氧情况下，,3-,磷酸甘油醛脱下的氢经呼吸链与氧结合生成水，而丙酮酸经乙酰辅酶,A,最后通过三羧酸循环 彻底氧化。另外，丙酮酸经草酰乙酸生成糖，它是许多非糖物质生成糖的必经途径。,通过磷酸戊糖途径使戊糖与已糖的代谢联系起来，而各种已糖与葡萄糖的互变，又沟通了各种已糖的代谢。,