生物化学与分子生物学八课件0市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

目目 录录第第 九九 章章糖 代 谢Carbohydrate Metabolism第1页目目 录录第第 一一 节节糖代谢概况糖代谢概况Introdution第2页目目 录录 一、糖主要生理功效是氧化供能一、糖主要生理功效是氧化供能1.氧化供能氧化供能如糖可提供合成一些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成一些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质原料。核苷等物质原料。3.作为机体组织细胞组成成份作为机体组织细胞组成成份这是糖主要功效。这是糖主要功效。2.提供合成体内提供合成体内其它物质原料其它物质原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等组成成份。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等组成成份。第3页目目 录录二、糖消化吸收是在小肠进行二、糖消化吸收是在小肠进行（一）糖消化（一）糖消化人人类类食食物物中中糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等等，其中以其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少许在口腔。主要在小肠，少许在口腔。第4页目目 录录淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-极限糊精极限糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中唾液中-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -极限糊精酶极限糊精酶 消化过程消化过程 肠黏膜肠黏膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中胰液中-淀粉酶淀粉酶 第5页目目 录录食食物物中中含含有有大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却含含有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所所必需。必需。第6页目目 录录（二）糖吸收（二）糖吸收1.吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 2.吸收形式吸收形式 单单 糖糖 第7页目目 录录ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3.吸收机制吸收机制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 第8页目目 录录4.吸收路径吸收路径 小肠肠腔小肠肠腔 肠黏膜上皮细胞肠黏膜上皮细胞 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：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(glucose transporter)第9页目目 录录三、糖代谢是指葡萄糖在体内复杂化学反应三、糖代谢是指葡萄糖在体内复杂化学反应 葡葡萄萄糖糖吸吸收收入入血血后后，依依赖赖一一类类葡葡萄萄糖糖转转运运体体（glucose transporter,GLUT）而而进进入入细胞内代谢细胞内代谢。第10页目目 录录 葡萄糖葡萄糖 酵解路径酵解路径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生路径糖异生路径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖路径磷酸戊糖路径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 葡萄糖代谢概况葡萄糖代谢概况第11页目目 录录第第 二二 节节葡萄糖无氧氧化葡萄糖无氧氧化Anaerobic Oxidation of Glucose第12页*糖酵解糖酵解(glycolysis)：*乳酸发酵乳酸发酵(lactic acid fermentation)：在在缺缺氧氧条条件件下下，葡葡萄萄糖糖经经酵酵解解生生成成丙丙酮酮酸酸还还原为乳酸原为乳酸(lactate)。一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸过程。一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸过程。*乙醇发酵乙醇发酵(ethanol fermentation)：在在一一些些植植物物、脊脊椎椎动动物物组组织织和和微微生生物物，酵酵解解产生丙酮酸转变为乙醇和产生丙酮酸转变为乙醇和CO2，即乙醇发酵。，即乙醇发酵。*有氧氧化有氧氧化(aerobic oxidation)：在在有有条条件件下下，需需氧氧生生物物和和哺哺乳乳动动物物组组织织内内丙丙酮酮酸酸彻彻底底氧氧化化分分解解为为CO2和和H2O，即即糖糖有有氧氧氧氧化化。第13页目目 录录一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生成两个阶段成两个阶段*糖无氧氧化反应部位：糖无氧氧化反应部位：胞浆胞浆第一阶段是第一阶段是(糖糖)酵解酵解 第二阶段为乳酸生成第二阶段为乳酸生成*分为两个阶段分为两个阶段由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称为，称为酵解路径酵解路径(glycolytic pathway)由丙酮酸转变成乳酸由丙酮酸转变成乳酸第14页目目 录录1.葡萄糖葡萄糖磷酸化成为磷酸化成为葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP ADPMg2+己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu 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 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖经酵解路径分解为两（一）葡萄糖经酵解路径分解为两分子丙酮酸分子丙酮酸第15页目目 录录哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发觉觉有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。型。肝肝细细胞胞中中存存在在是是型型，称称为为葡葡糖糖激激酶酶(glucokinase)。它特点是：。它特点是：对葡萄糖亲和力很低对葡萄糖亲和力很低受激素调控受激素调控 第16页目目 录录2.葡糖葡糖-6-磷酸磷酸转变为转变为果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶己糖异构酶 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葡糖葡糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)第17页目目 录录3.果糖果糖-6-磷酸磷酸转变为转变为果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-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磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1，PFK-1)果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)第18页目目 录录果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸4.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 醛缩酶醛缩酶(aldolase)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 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸+第19页目目 录录5.磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮转变为转变为甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 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丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶 (triose phosphate isomerase)甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 第20页目目 录录上上述述部部反反应应为为酵酵解解路路径径耗耗能能阶阶段段，1分分子子葡葡萄萄糖糖代代谢谢消消耗耗了了2分分子子ATP，产产生生了了2分分子子甘甘油油醛醛-3-磷酸。磷酸。第21页目目 录录6.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+甘油醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶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甘油醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 第22页目目 录录7.7.1,3-1,3-二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甘油酸甘油酸甘油酸甘油酸-3-3-磷酸磷酸磷酸磷酸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 甘油酸甘油酸甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)第23页目目 录录这这是是酵酵解解过过程程中中第第一一次次产产生生ATP反反应应，将将底底物物高高能能磷磷酸酸键键直直接接转转移移给给ADP生生成成ATP，这这种种ADP或或其其它它核核苷苷二二磷磷酸酸磷磷酸酸化化作作用用与与底底物物脱脱氢氢作作用用直直接接相相偶偶联联反反应应称称为为底底物物水水平平磷磷酸酸化化(substrate-level phosphorylation)。第24页目目 录录8.甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸转变为转变为甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶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磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸第25页目目 录录9.甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)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甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phospho-enolpyruvate,PEP)第26页目目 录录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)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10.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移将高能磷酸基转移给给ADP形成形成ATP和和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 这是酵解路径中第二次底物水平磷这是酵解路径中第二次底物水平磷酸化。酸化。第27页目目 录录(二二)丙酮酸被还原为乳酸丙酮酸被还原为乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中反应中NADH+H+来自于上述第来自于上述第6步反应步反应中甘油醛中甘油醛-3-磷酸脱氢反应。磷酸脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+第28页目目 录录E1:己糖激酶己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖酵解代谢路径糖酵解代谢路径GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATP ADP ATPADP1,3-二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 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+第29页目目 录录二、糖酵解调控是对三个关键酶活性二、糖酵解调控是对三个关键酶活性调整调整关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调整方式调整方式 别构调整别构调整 共价修饰调整共价修饰调整 第30页目目 录录（一）（一）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调整酵解路径流量最对调整酵解路径流量最主要主要别构调整别构调整别构激活剂：别构激活剂：AMP、ADP、F-1,6-BP、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部位：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）活性中心外别构调整部位（高浓度时活性中心外别构调整部位（高浓度时）F-1,6-BP 正反馈调整该酶正反馈调整该酶 第31页目目 录录F-2,6-2P 是磷酸果糖激酶是磷酸果糖激酶-1最强别构激活剂。最强别构激活剂。果糖果糖-6-磷酸磷酸F-2,6-BP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2F-2,6-2P作用是与作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对磷、柠檬酸对磷酸果糖激酶酸果糖激酶-1别构抑制作用。别构抑制作用。第32页F-6-P F-1,6-BP 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-BP +/+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 录录第33页目目 录录（二）丙酮酸激酶是糖酵解第二个主要调整二）丙酮酸激酶是糖酵解第二个主要调整点点别构调整别构调整别构抑制剂：别构抑制剂：ATP、丙氨酸丙氨酸别构激活剂：果糖别构激活剂：果糖-1,6-二磷酸二磷酸第34页目目 录录共价修饰调整共价修饰调整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：钙调蛋白钙调蛋白第35页目目 录录 (三三)己糖激酶受到反馈抑制调整己糖激酶受到反馈抑制调整*葡葡糖糖-6-磷磷酸酸可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝肝葡萄糖激酶不受其抑制。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。第36页目目 录录三、糖无氧氧化主要生理意义是在机体缺三、糖无氧氧化主要生理意义是在机体缺氧情况下快速供能氧情况下快速供能糖无氧氧化最主要生理意义在于快速提供能糖无氧氧化最主要生理意义在于快速提供能量，这对肌肉收缩更为主要。量，这对肌肉收缩更为主要。当机体缺氧或猛烈运动肌肉局部血流不足时，当机体缺氧或猛烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要经过糖无氧氧化取得。能量主要经过糖无氧氧化取得。红细胞没有线粒体，完全依赖糖无氧氧化供红细胞没有线粒体，完全依赖糖无氧氧化供给能量。给能量。神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖无氧氧化提供部分能量。不缺氧也常由糖无氧氧化提供部分能量。第37页目目 录录糖无氧氧化时，糖无氧氧化时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化葡萄糖可经底物水平磷酸化生成生成4molATP，在葡萄糖和果糖，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化时磷酸磷酸化时消耗消耗2molATP，故净生成，故净生成2molATP。第38页目目 录录第第 三三 节节葡萄糖有氧氧化葡萄糖有氧氧化 Aerobic Oxidation of Glucose第39页目目 录录葡葡萄萄糖糖在在有有氧氧条条件件下下彻彻底底氧氧化化成成水水和和CO2反应过程称为有氧氧化反应过程称为有氧氧化(aerobic oxidation)。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 *概念概念 第40页目目 录录一、糖有氧氧化反应分为一、糖有氧氧化反应分为3个阶段个阶段 第一阶段：酵解路径第一阶段：酵解路径 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧第二阶段：丙酮酸氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环和第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化氧化磷酸化 G丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环胞胞液液 线线粒粒体体 第41页目目 录录（一）葡萄糖循糖酵解路径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循糖酵解路径分解为丙酮酸（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA总反应式总反应式:丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HS-CoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 (Acetyl CoA)第42页目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体组成丙酮酸脱氢酶复合体组成 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基酶：二氢硫辛酰胺转乙酰基酶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+SSL第43页目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体催化反应过程：丙酮酸脱氢酶复合体催化反应过程：1.丙酮酸脱羧形成羟乙基丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰基基酶酶(E2)催催化化形形成成乙乙酰酰硫硫辛酰胺辛酰胺-E2。3.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰基基酶酶(E2)催催化化生生成成乙乙酰酰CoA,同时使硫辛酰胺上二硫键还原为同时使硫辛酰胺上二硫键还原为2个巯基。个巯基。4.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使还还原原二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢，同时将氢传递给氢，同时将氢传递给FAD。5.在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将FADH2上上H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。第44页CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+生成生成1.-羟乙基羟乙基-TPP生成生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺生成胺生成3.乙酰乙酰CoA生成生成4.硫辛酰胺生成硫辛酰胺生成 目目 录录45第45页目目 录录（三）乙酰（三）乙酰CoA进入三羧酸循环以及氧化磷酸进入三羧酸循环以及氧化磷酸化生成化生成ATP三三羧羧酸酸循循环环第第一一步步是是乙乙酰酰CoA与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合成成6个个碳碳原原子子柠柠檬檬酸酸，然然后后柠柠檬檬酸酸经经过过一一系系列列反反应应重重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经经过过一一轮轮循循环环，乙乙酰酰CoA2个个碳碳原原子子被被氧氧化化成成CO2；在在循循环环中中有有1次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化，可可生生成成1分分子子ATP；更更为为主主要要是是有有4次次脱脱氢氢反反应应，氢氢接接收收体体分分别别为为NAD+或或FAD，生生成成3分分子子NADH+H+和和1分分子子FADH2。第46页目目 录录在在H+/电电子子沿沿电电子子传传递递链链传传递递过过程程中中能能量量逐逐步步释释放放，同同时时伴伴有有ADP磷磷酸酸化化成成ATP，吸吸收收这这些些能能量量储储存存于于ATP中中，即即氧氧化化与与磷磷酸酸化化反反应应是是偶偶联联在在一一起起，称为氧化磷酸化。称为氧化磷酸化。三三羧羧酸酸循循环环中中脱脱下下氢氢进进入入呼呼吸吸链链氧氧化化磷磷酸酸化化，生生成水和成水和ATP。第47页目目 录录NADH+H+H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 二、糖有氧氧化是机体取得二、糖有氧氧化是机体取得ATP主主要方式要方式 三羧酸循环一次最终共生成三羧酸循环一次最终共生成10个个ATP。1mol葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成CO2和和H2O，可净生，可净生成成30或或32molATP。第48页*取得取得ATP数量取决于还原当量进入线粒体穿梭机制数量取决于还原当量进入线粒体穿梭机制葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖有氧氧化生成葡萄糖有氧氧化生成ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 2-1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+3或或5*2 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 2-2 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32NAD+NAD+NAD+甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸目目 录录第49页目目 录录有氧氧化生理意义有氧氧化生理意义 糖有氧氧化是机体糖有氧氧化是机体产能最主要路径产能最主要路径。它不但。它不但产产能效率高能效率高，而且因为产生能量逐步分次释放，而且因为产生能量逐步分次释放，相当一部分形成相当一部分形成ATP，所以，所以能量利用率也高能量利用率也高。简言之，即“供能”第50页目目 录录三、糖有氧氧化调整是基于能量需求三、糖有氧氧化调整是基于能量需求关关键键酶酶 酵解路径酵解路径:己糖激酶己糖激酶 丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：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此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体调整此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体调整第51页目目 录录别构调整别构调整别构抑制剂：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，其时，其活性也受到抑制活性也受到抑制第52页共价修饰调整共价修饰调整 目目 录录第53页目目 录录ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。化，降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。效果更显著。有氧氧化调整是为了适应机体或器官对能量有氧氧化调整是为了适应机体或器官对能量需要，有氧氧化全过程中许多酶活性都受细胞内需要，有氧氧化全过程中许多酶活性都受细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP百分比影响。百分比影响。第54页目目 录录四、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化四、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化*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，丙酮酸进入线立体深入氧化而不生成乳酸。酮酸进入线立体深入氧化而不生成乳酸。缺氧时，酵解路径加强，缺氧时，酵解路径加强，NADH+H+在胞浆在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接收体生成乳酸。浓度升高，丙酮酸作为氢接收体生成乳酸。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生醇发酵（或糖酵解）现象。制生醇发酵（或糖酵解）现象。第55页目目 录录第第 四四 节节戊糖磷酸路径戊糖磷酸路径Pentose Phosphate Pathway第56页目目 录录戊戊糖糖磷磷酸酸路路径径是是指指由由葡葡萄萄糖糖生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖及及NADPH+H+，前前者者再再深深入入转转变变成成甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸和和果糖果糖-6-磷酸磷酸反应过程。反应过程。第57页目目 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 生成磷酸戊糖、生成磷酸戊糖、NADPH+H+及及CO2一、戊糖磷酸路径反应过程可分为两个一、戊糖磷酸路径反应过程可分为两个阶段阶段*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：非氧化反应第二阶段则：非氧化反应 包含一系列基团转移包含一系列基团转移 第58页目目 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+葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶H HCOCOH HCH2OH C O 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 （一）葡糖（一）葡糖-6-磷酸在氧化阶段生成磷酸戊糖和磷酸在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH 5-磷酸核糖磷酸核糖 第59页目目 录录催化第一步脱氢反应催化第一步脱氢反应葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶是此代谢路径关键酶。是此代谢路径关键酶。两次脱氢脱下氢均由两次脱氢脱下氢均由NADP+接收生成接收生成NADPH+H+。反应生成磷酸核糖是一个非常主要中间反应生成磷酸核糖是一个非常主要中间产物。产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 第60页目目 录录每每3分子葡糖分子葡糖-6-磷酸同时参加反应，在一系列反磷酸同时参加反应，在一系列反应中，经过应中，经过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终等演变阶段，最终生成生成甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸和和果糖果糖-6-磷酸磷酸。（二）经过基团转移反应进入糖酵解路径（二）经过基团转移反应进入糖酵解路径 第61页目目 录录这些基团转移反应可分为两类：这些基团转移反应可分为两类：一类是一类是转酮醇酶（转酮醇酶（transketolase）反应）反应，转移，转移含含1个酮基、个酮基、1个醇基个醇基2碳基团；接收体都是醛碳基团；接收体都是醛糖。糖。另一类是另一类是转醛醇酶（转醛醇酶（transaldolase）反应）反应，转，转移移3碳单位；接收体也是醛糖。碳单位；接收体也是醛糖。第62页目目 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 C7甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C4果糖果糖-6-磷酸磷酸 C6果糖果糖-6-磷酸磷酸 C6甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 C3第63页目目 录录第二阶段反应意义就在于经过一系列基团转移反第二阶段反应意义就在于经过一系列基团转移反应，将核糖转变结果糖应，将核糖转变结果糖-6-磷酸和甘油醛磷酸和甘油醛-3-磷酸而磷酸而进入酵解路径。所以戊糖磷酸路径也称进入酵解路径。所以戊糖磷酸路径也称戊糖磷酸戊糖磷酸旁路（旁路（pentose phosphate shunt）。第64页目目 录录磷酸戊糖路径磷酸戊糖路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第65页目目 录录戊糖磷酸路径总反应式：戊糖磷酸路径总反应式：3葡糖葡糖-6-磷酸磷酸+6 NADP+2果糖果糖-6-磷酸磷酸+甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸+6NADPH+H+3CO2 第66页目目 录录二、戊糖磷酸路径主要受二、戊糖磷酸路径主要受NADPH/NADP+比比值调整值调整 *葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 此酶为戊糖磷酸路径关键酶，其活性高此酶为戊糖磷酸路径关键酶，其活性高低决定葡糖低决定葡糖-6-磷酸进入戊糖磷酸路径流量。磷酸进入戊糖磷酸路径流量。此此酶酶活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比值值影影响响，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。另另外外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。第67页目目 录录三、戊糖磷酸路径生理意义在于生成三、戊糖磷酸路径生理意义在于生成NADPH和和5-磷酸核糖磷酸核糖（一）戊糖磷酸路径为核酸生物合成提供核糖（一）戊糖磷酸路径为核酸生物合成提供核糖 （二）提供（二）提供NADPH作为供氢参加各种代谢反应作为供氢参加各种代谢反应 1.NADPH是体内许多合成代谢供氢体；是体内许多合成代谢供氢体；2.NADPH参加体内羟化反应；参加体内羟化反应；3.NADPH还用于维持谷胱甘肽还原状态。还用于维持谷胱甘肽还原状态。第68页目目 录录2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽是是体体内内主主要要抗抗氧氧化化剂剂，能能够够保保护护一一些些含含-SH-SH基基蛋蛋白白质质或或酶酶免免受受氧氧化化剂剂，尤尤其是过氧化物损害。其是过氧化物损害。在在红红细细胞胞中中还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽更更含含有有主主要要作作用，能够保护红细胞膜蛋白完整性。用，能够保护红细胞膜蛋白完整性。第69页目目 录录第第 五五 节节 糖原合成与分解糖原合成与分解Glycogenesis and Glycogenolysis第70页目目 录录是动物体内糖储存形式之一，是机体能快是动物体内糖储存形式之一，是机体能快速动用能量贮备。速动用能量贮备。骨骼肌：肌糖原，骨骼肌：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝：肝糖原，肝：肝糖原，70 100g，血糖主要起源血糖主要起源糖糖 原原(glycogen)糖原储存主要器官及其生理意义糖原储存主要器官及其生理意义 第71页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份个葡萄糖单元处形成份枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接，连接，分支增加，溶分支增加，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。糖原结构特点糖原结构特点目目 录录第72页目目 录录一、糖原合成代谢反应主要发生在肝一、糖原合成代谢反应主要发生在肝和骨骼肌和骨骼肌 糖原合成糖原合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原过程指由葡萄糖合成糖原过程组织定位：主要在肝、骨骼肌组织定位：主要在肝、骨骼肌细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆第73页目目 录录1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡糖激酶（肝）葡糖激酶（肝）糖原合成路径糖原合成路径:第74页目目 录录葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸2.葡糖葡糖-6-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-1-磷酸磷酸这这步步反反应应中中磷磷酸酸基基团团转转移移意意义义在在于于：因因为为延延长长形形成成-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糖糖原原分子末端葡萄糖游离分子末端葡萄糖游离C4羟基缩合。羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成半缩醛羟基与磷酸基之间形成O-P键含有键含有较高能量。较高能量。第75页目目 录录*UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。，在体内充作葡萄糖供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.葡糖葡糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡糖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)第76页目目 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.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 第77页目目 录录*糖原糖原n 为原有细胞内较小糖原分子，称为为原有细胞内较小糖原分子，称为糖原糖原引物引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基接收体。上葡萄糖基接收体。糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)第78页糖原分支形成糖原分支形成 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 录录第79页目目 录录分支形成不但可增加糖原水溶性，更主要是可增分支形成不但可增加糖原水溶性，更主要是可增加非还原端数目，方便磷酸化酶能快速分解糖原。加非还原端数目，方便磷酸化酶能快速分解糖原。从葡萄糖合成糖原是耗能过程。从葡萄糖合成糖原是耗能过程。葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP葡糖葡糖-1-磷酸磷酸UDPGUTPPPi第80页目目 录录最最近近人人们们在在糖糖原原分分子子关关键键发发觉觉了了一一个个名名为为蛋蛋白白-酪酪氨氨酸酸-葡葡糖糖基基转转移移酶酶（glycogenin）蛋蛋白白质质。Glycogenin可可对对其其本本身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子C1结结合合到到其其酶酶分分子子酪酪氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。这这个个结结合合上上去去葡葡萄萄糖糖分分子子即即成成为为糖糖原原合合成时引物。成时引物。糖原合成过程中作为引物第一个糖原分子从何而来？糖原合成过程中作为引物第一个糖原分子从何而来？第81页目目 录录第82页目目 录录 二、糖原分解不是糖原合成逆反应二、糖原分解不是糖原合成逆反应 亚细胞定位：胞亚细胞定位：胞 浆浆 肝糖原分解过程肝糖原分解过程:糖原糖原n n+1+1 糖原糖原n n+葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸 磷酸化酶磷酸化酶 1.1.糖原磷酸解糖原磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝