生物化学课件糖代谢A.ppt

1、目目 录录糖 代 谢Carbohydrate Metabolism目目 录录第第 一一 节节概概 述述目目 录录1. 氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。核苷等物质的原料。3. 作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。2. 其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目目 录录二、糖的消化吸收是在小肠进行的二、糖的消化吸收是在小肠进行的（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、动人类食物

2、中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位： 主要在小肠，少量在口腔主要在小肠，少量在口腔目目 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 唾液中的唾液中的- -淀粉酶淀粉酶 - -葡糖苷酶葡糖苷酶 - -极限糊精酶极限糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜肠粘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 胰液中的胰液中的- -淀粉酶淀粉酶 目目 录录食物中含有的大量纤维素，因人体食

3、物中含有的大量纤维素，因人体内无内无 - -糖苷酶而不能对其分解利用，但却糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。所必需。目目 录录（二）糖的吸收（二）糖的吸收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 目目 录录ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 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 目目 录

4、录4. 吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 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)目目 录录葡萄糖吸收入血后，依赖一类葡萄糖转运葡萄糖吸收入血后，依赖一类葡萄糖转运体（体（glucose transporter, GLUT）而进入）而进入细胞内代谢细胞内代谢。目目 录录 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 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

5、分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 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目目 录录第第 二二 节节糖的无氧分解糖的无氧分解Anaerobic Oxidation* 糖酵解糖酵解(glycolysis)：* 乳酸发酵乳酸发酵(lactic acid fermentation)：在缺氧条件下，葡萄糖经酵解生成的丙酮酸在缺氧条件下，葡萄糖经酵解生成的丙酮酸还原为乳酸还原为乳酸(lactate) 。 一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。 * 乙醇发酵乙醇发酵(ethanol ferm

6、entation)：在某些植物、脊椎动物组织和微生物，酵解在某些植物、脊椎动物组织和微生物，酵解产生的丙酮酸转变为乙醇和产生的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)：在有条件下，需氧生物和哺乳动物组织内的在有条件下，需氧生物和哺乳动物组织内的丙酮酸彻底氧化分解为丙酮酸彻底氧化分解为CO2和和H2O，即糖的有氧，即糖的有氧氧化氧化 。 目目 录录一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸还一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸还原两个阶段原两个阶段 * 糖酵解糖酵解(glycolysis)：* 糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位

7、：胞浆胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的的过程称之为过程称之为糖酵解糖酵解。 目目 录录 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段* 糖酵解分为两个阶段糖酵解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)，称之，称之为为酵解途径酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。目目 录录1. 葡萄糖葡萄糖磷酸化成为磷酸化成为6-磷酸葡糖磷酸葡糖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,

8、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 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-磷酸葡糖磷酸葡糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P)P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H目目 录录哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同种己糖激酶同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。型。肝细胞中存在的是肝细胞中存在的是型，称为葡糖激酶型，称为葡糖激

9、酶(glucokinase)。它的特点是：。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低受激素调控受激素调控 目目 录录2. 6-磷酸葡糖磷酸葡糖转变为转变为6-磷酸果糖磷酸果糖 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6-磷酸葡糖磷酸葡糖 P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (f

10、ructose-6-phosphate, F-6-P)目目 录录3. 6-磷酸果糖磷酸果糖转变为转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-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6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1，PFK-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷

11、酸果糖双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)目目 录录CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 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 3-磷酸甘

12、油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO目目 录录5. 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮转变为转变为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 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丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (triose phosphate isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸

13、甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO目目 录录上述部反应为酵解途径的耗能阶段，上述部反应为酵解途径的耗能阶段，1分子葡分子葡萄糖的代谢消耗了萄糖的代谢消耗了2分子分子ATP，产生了，产生了2分子分子3-磷磷酸甘油醛。酸甘油醛。目目 录录6. 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

14、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-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP PO目目 录录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

15、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O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 (phosphoglycerate kinase) 目目 录录这是酵解过程中第一次产生这是酵解过程中第一次产生ATP的反应，将底物的反应，将底物的高能磷酸键直接转移给的高能磷酸键直接转移给ADP生成生成ATP，这种，这种ADP或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱或其他核苷二磷酸的磷

16、酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应称为底物水平磷酸化氢作用直接相偶联的反应称为底物水平磷酸化(substrate-level phosphorylation) 。 目目 录录8. 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 (

17、phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH目目 录录9. 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2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 C

18、OOHCCH2POP POOHOH+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phospho-enolpyruvate, PEP)COOHCCH2P PO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转变成转变成丙酮酸丙酮酸，

19、 并并通过底物水平磷酸化生成通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3这是酵解途径中的第二次底物水平这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。磷酸化。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 反应中的反应中的NADH+HNADH+H+ + 来自于上述第来自于上述第6 6步步反应中的反应中的 3- 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3目目 录录E1:己糖激酶己糖激酶

20、 E2: 6-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 糖酵解的代谢途径糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP 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 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 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+ 目目 录录二、糖酵解的调控是对二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性个关键酶活性的调节的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷

21、酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 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 目目 录录（一）（一） 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的对调节酵解途径的流量最重要流量最重要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

22、该酶正反馈调节该酶 目目 录录 F-2,6-2P 是是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最强的变构激活剂。最强的变构激活剂。 6-磷酸果糖磷酸果糖F-2,6-2P6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 F-2,6-2P的作用是与的作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。 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

23、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）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点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

24、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) ) 己糖激酶受到反馈抑制调节己糖激酶受到反馈抑制调节* 6-磷酸葡糖磷酸葡糖可反馈抑制己糖激酶，但肝可反馈抑制己糖激酶，但肝葡糖激酶不受其抑制。葡糖激酶不受其抑制。* 长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡糖激酶。可别构抑制肝葡糖激酶。目目 录录乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能乳酸酵解最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。量，这对肌肉收缩更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不

25、足时，能量主要通过乳酸酵解获得。能量主要通过乳酸酵解获得。红细胞没有线粒体，完全依赖乳酸酵解供应红细胞没有线粒体，完全依赖乳酸酵解供应能量。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，即使不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。不缺氧也常由乳酸酵解提供部分能量。三、乳酸酵解的主要生理意义是在机体三、乳酸酵解的主要生理意义是在机体缺氧状况下迅速供能缺氧状况下迅速供能目目 录录乳酸酵解时，乳酸酵解时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化生葡萄糖可经底物水平磷酸化生成成4molATP，在葡萄糖和，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时消磷酸果糖磷酸化时消耗耗2molATP，故净生成，

26、故净生成2molATP。目目 录录第第 三三 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate目目 录录葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和CO2的反应过程称为有氧氧化的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 目目 录录一、糖的有氧氧化反应分为一、糖的有氧氧化反应分为3个阶段个阶段 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

27、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 目目 录录（一）葡萄糖循酵解途径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循酵解途径分解为丙酮酸（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+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 (acetyl CoA)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

28、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目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：1. 丙酮酸脱羧形成羟乙基丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。 2. 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛催化形成乙酰硫辛酰胺酰胺-E2。3. 二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰催化生成乙酰CoA, 同同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4. 二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢

29、硫辛酰胺使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5. 在二氢硫辛酰胺脱氢酶在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将催化下，将FADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。CO2 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 录录三羧酸循环的第一步是乙酰三羧酸循环的第一步是乙酰CoA与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合成成6个碳原子的柠檬酸，然后柠檬酸经过一系列反个碳原子的柠檬

30、酸，然后柠檬酸经过一系列反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经过一轮循环，乙酰经过一轮循环，乙酰CoA的的2个碳原子被氧化成个碳原子被氧化成CO2；在循环中有；在循环中有1次底物水平磷酸化，可生成次底物水平磷酸化，可生成1分子分子ATP；更为重要的是有；更为重要的是有4次脱氢反应，氢的接次脱氢反应，氢的接受体分别为受体分别为NAD+或或FAD，生成，生成3分子分子NADH+H+和和1分子分子FADH2。目目 录录在在H+/电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释放，电子沿电子传递链传递过程中能量逐步释放，同时伴有同时伴有ADP磷酸化成磷酸化成ATP，吸收这些能量储

31、存，吸收这些能量储存于于ATP中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起的，中，即氧化与磷酸化反应是偶联在一起的，称为氧化磷酸化。称为氧化磷酸化。三羧酸循环中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，三羧酸循环中脱下的氢进入呼吸链氧化磷酸化，生成水和生成水和ATP。目目 录录NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 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。*获得获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制。的数量取决于还原当量进入线粒体的穿

32、梭机制。葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的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- 磷酸葡糖磷酸葡糖-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+ 3或或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

33、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+ 目目 录录有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径。它不。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。简言之，即“供能”目目 录录三、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求三、糖有氧氧化的调节是

34、基于能量的需求关关键键酶酶 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此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体的调节。此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体的调节。目目 录录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

35、，其时，其活性也受到抑制。活性也受到抑制。共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录目目 录录ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高抑制有氧比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。氧化，降低则促进有氧氧化。 ATP/AMP效果更显著。效果更显著。有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要，有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞需要，有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内内ATP/ADP或或ATP/AMP比例的影响。比例的影响。目目 录录四、糖有氧氧化可抑制乳酸酵解四、糖有氧氧化可抑制乳酸酵解* 概念概念* 机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线

36、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 录录第第 四四 节节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolic Pathways of Glucose目目 录录一、磷酸戊糖途径生成一、磷酸戊糖途径生成NADPH和磷酸戊糖和磷酸戊糖磷酸戊糖途径磷酸戊

37、糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油磷酸甘油醛醛和和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 生成磷酸戊糖、生成磷酸戊糖、NADPH+H+及及CO2（一）磷酸戊糖途径的反应过程可分为（一）磷酸戊糖途径的反应过程可分为两个阶段两个阶段* * 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 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。 目目 录录CCCCCOOCH2OHOHOHOH

38、HHHOHP P6-磷酸葡糖酸磷酸葡糖酸 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡糖脱氢酶磷酸葡糖脱氢酶6-磷酸葡糖酸脱氢酶磷酸葡糖酸脱氢酶CH2OH C O 6-磷酸葡糖磷酸葡糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡糖酸内酯磷酸葡糖酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP P1. 6-磷酸葡糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和磷酸葡糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH 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

39、酸葡糖脱氢磷酸葡糖脱氢酶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反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。中间产物。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。2. 经过基团转移反应进

40、入糖酵解途径经过基团转移反应进入糖酵解途径 C5C5C5C3C3C6C6C7C4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个醇基的个醇基的2碳基团；接受体都是碳基团；接受体都是醛糖。醛糖。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；接受体也是醛糖。碳单位；接受体也是醛糖。 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

41、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 录录第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊磷酸戊糖旁路（糖旁路（pentose phosphate shunt）。 目目 录录磷酸戊糖途径磷酸戊糖途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

42、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-磷酸葡糖磷酸葡糖(C6)3 6-磷酸葡糖酸内酯磷酸葡糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡糖酸磷酸葡糖酸(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-磷酸葡糖脱氢酶磷酸葡糖脱氢酶 3NADP+ 3NADP+3H+ 6-磷酸葡糖酸脱氢酶磷酸葡糖酸脱氢酶 CO2目目 录录磷酸戊糖途径的总反应式：磷酸戊糖途径的总反应式： 36-磷酸葡糖磷酸葡糖

43、 + 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

44、NADPH+H+。目目 录录（二）磷酸戊糖途径受（二）磷酸戊糖途径受NADPH/NADP+比值比值的调节的调节 * * 6-磷酸葡糖脱氢酶磷酸葡糖脱氢酶 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-磷酸葡糖进入磷酸戊糖途径的流磷酸葡糖进入磷酸戊糖途径的流量。量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值比值的的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。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在于生成（三）磷酸戊糖途径的生理意义在于生成NADP

45、H和和5-磷酸核糖磷酸核糖1. 1. 磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖磷酸戊糖途径为核苷酸的生成提供核糖 2. 2. 提供提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应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；是体内许多合成代谢的供氢体；（2）NADPH参与体内羟化反应；参与体内羟化反应； （3）NADPH还用于维持谷胱甘肽（还用于维持谷胱甘肽（glutathione）的还原状态。的还原状态。 目目 录录2G-SH G-S-S-GNADP+ NADPH+H+A AH2 还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含可以保护一些含

46、-SH-SH基的蛋白质或酶免受氧化基的蛋白质或酶免受氧化剂，尤其是过氧化物的损害。剂，尤其是过氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。用。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。 目目 录录二、糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸二、糖醛酸途径可生成活泼的葡糖醛酸-磷酸葡糖磷酸葡糖1-磷酸葡糖磷酸葡糖UDPGUDPGA1-磷酸葡糖醛酸磷酸葡糖醛酸葡糖醛酸葡糖醛酸L-古洛糖酸古洛糖酸L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-木酮糖木酮糖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 录录对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成对

47、人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡糖醛酸，即活化的葡糖醛酸，即UDPGA。葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、葡糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分；硫酸软骨素、肝素等的组成成分；葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。葡糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。目目 录录三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等三、多元醇途径可生成木糖醇、山梨醇等葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇葡萄糖代谢过程中可生成一些多元醇，如木糖醇（xylitol）、山梨醇（）、山梨醇（sorbitol）等，所以被称为）等，所以被称为多元醇途径（多元醇途

48、径（polyol pathway）。）。 但这些代谢过程局限于某些组织，对整个葡萄糖但这些代谢过程局限于某些组织，对整个葡萄糖代谢所占比重极少，无重要性。代谢所占比重极少，无重要性。 目目 录录第第 五五 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 (gl

49、ycogen) 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 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。糖原的结构特点糖原的结构特点目目 录录目目 录录一、糖原合成的代谢反应主要发生在一、糖原合成的代谢反应主要发生在肝脏和肌肉肝脏和

50、肌肉 糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖指由葡萄糖合成糖原的过程。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-磷酸葡糖磷酸葡糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡糖磷酸葡糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡糖激酶（肝）葡糖激酶（肝） 目目 录录1- 1-磷酸葡糖磷酸葡糖 磷酸葡糖变位酶磷酸葡糖变位酶 6- 6-磷酸葡糖磷酸葡糖 2. 6-磷酸葡糖转变成磷酸葡糖转变成1-磷酸葡糖磷酸葡糖 这步反应中磷酸基团转移的意义在于：这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成由于延长