第二篇物质代谢及其调部分课件.ppt

1、目目 录录第二篇第二篇 物质代谢及其调节物质代谢及其调节构成机体的成分构成机体的成分（小分子合成大分子）（小分子合成大分子）合成代谢合成代谢-需要需要能量能量物质代谢物质代谢分解代谢分解代谢-释放释放能量能量(大分子分解为小分子大分子分解为小分子)能量代谢能量代谢满足生命活动需要满足生命活动需要目目 录录 本篇主要介绍本篇主要介绍糖代谢、脂代谢、生物糖代谢、脂代谢、生物氧化、氨基酸代谢、核苷酸代谢，氧化、氨基酸代谢、核苷酸代谢，以及各种以及各种重要重要物质代谢的联系与调节规律物质代谢的联系与调节规律。学习物质代谢的每一代谢途径时，主学习物质代谢的每一代谢途径时，主要从要从概念、部位（包括器官和

2、亚细胞定位）、概念、部位（包括器官和亚细胞定位）、起始物（或原料）、反应的基本过程、关键起始物（或原料）、反应的基本过程、关键酶（限速酶）、能量变化、终产物、调节酶（限速酶）、能量变化、终产物、调节及及生理意义生理意义等方面去理解和掌握。等方面去理解和掌握。目目 录录糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates目目 录录糖糖(carbohydrates)是一大类有机化是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛或合物，其化学本质为多羟醛或多羟多羟酮酮类及其衍生物或多聚物。类及其衍生物或多聚物。糖的化学糖的化学目目 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（

3、主要功能）主要功能）2.其他物质的原料其他物质的原料3.组成人体组织结构的重要成分组成人体组织结构的重要成分4.参与组成特殊功能的糖蛋白参与组成特殊功能的糖蛋白 5.形成许多重要的生物活性物质形成许多重要的生物活性物质目目 录录二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以萄糖等，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%

4、）-临界糊精临界糊精+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 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 肠粘膜上肠粘膜上皮细胞刷皮细胞刷状缘状缘 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（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 tr

5、ansporter,SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 G Na+K+Na+G 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及及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 目目 录录第第 二二 节节糖的无氧分解糖的无氧分解 Glycolysis目目 录录 一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 糖酵解糖酵解(glycolysis)：在缺氧情况下，葡在缺氧情况下，葡萄糖生成

6、乳酸的过程称之为萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解糖酵解。糖酵解的反应过程分为两个阶段糖酵解的反应过程分为两个阶段：1、葡萄糖、葡萄糖 丙酮酸（糖酵解途径）丙酮酸（糖酵解途径）2、丙酮酸、丙酮酸 乳酸乳酸 糖酵解途径：糖酵解途径：由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸的过程。的过程。糖酵解反应的部位糖酵解反应的部位 1、器官定位：各组织器官及细胞、器官定位：各组织器官及细胞 2、亚细胞定位：胞液、亚细胞定位：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+己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H6-磷酸葡萄糖磷

7、酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)P P O C H2OH H OO HH O H H O H H H关键酶关键酶目目 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种己糖激种己糖激酶同工酶，分别称为酶同工酶，分别称为至至型。肝细胞型。肝细胞中存在的是中存在的是型，称为葡萄糖激酶型，称为葡萄糖激酶(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 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 磷酸己糖磷酸己糖异构酶异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O CH2OH H

8、OOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate,F-6-P)目目 录录 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+6-6-磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶-1-16-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)关键酶关键酶目目 录录CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-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 醛缩酶醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘

9、油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO目目 录录 磷酸丙糖磷酸丙糖的同分异构化的同分异构化磷酸丙糖磷酸丙糖异构酶异构酶 磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 C H2O HCOC H2POC H2P PO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+3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脱氢酶脱氢酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢

10、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 磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶 由于脱氢或脱水引起由于脱氢或脱水引起底物分子内部能量底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使重新分布，生成高能键，使ADP（或其它核（或其它核苷二磷酸）磷酸化生成苷二磷酸）磷酸化生成ATP（或其它核苷三（或其它核苷三磷酸）的过程，称为磷酸）的过程，称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化。1,3-二磷酸二磷酸 甘油

11、酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO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 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶(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 C O O HCC H2POP POO HO H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 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POO

12、HOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)COOHCCH2P PO目目 录录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)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，并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 C O O HC=OC H3关键关键酶酶目目 录录(二二)丙酮酸转变成乳酸丙酮酸转变成乳酸丙酮酸丙酮酸 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

13、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 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

14、酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+目目 录录糖酵解小结糖酵解小结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程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 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 目目 录录 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：从从G开始开始 22-2=2ATP 从从Gn开始开始 22-1=3ATP

15、终产物乳酸的去路终产物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 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）目目 录录二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(最重要最重要)丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节（激素调节）共价修饰调节（激素调节）目目 录录（一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*变构调节变构调节 变构激活剂：变构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P变构抑制剂：变构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓

16、度）此酶有二个结合此酶有二个结合ATPATP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）活性中心外变构调节部位（高浓度时活性中心外变构调节部位（高浓度时）F-1,6-2P F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 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（

17、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.变构调节变构调节变构抑制剂：变构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸变构激活剂：变构激活剂：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PPKAPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinaseA(protein kinase A)A)CaMCaM：钙调蛋白钙调蛋白目目

18、 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-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但可反馈抑制己糖激酶，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可变构抑制肝葡萄糖激酶可变构抑制肝葡萄糖激酶目目 录录 三、糖酵解的生理意义三、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是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。能途径。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：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞目目 录

19、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 录录糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidationaerobic oxidation)指在指在有氧条件下，有氧条件下，葡萄糖彻底氧化成葡萄糖彻底氧化成H H2 2O O和和COCO2 2，并释放出，并释放出能量能量的过程。是机的过程。是机体主要供能方式。体主要供能方式。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 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

20、酸循环第三阶段：三羧酸循环G（Gn）与与氧化磷酸化氧化磷酸化 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CoACoA (acetyl CoA(acetyl CoA)。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶 复合体复合体 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

21、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+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

22、硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢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 录录三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle,TAC)也称为也称为柠檬酸循环柠檬酸循环，

23、指乙酰，指乙酰CoA和和草酰草酰乙酸乙酸缩合生成缩合生成含三个羧基的柠檬酸含三个羧基的柠檬酸，反复进，反复进行脱氢脱羧，又生成行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环，再重复循环反应的过程。由于反应的过程。由于Krebs正式提出了三羧酸循正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为环的学说，故此循环又称为Krebs循环。循环。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。*反应部位反应部位 目目 录录 1、三羧酸循环的反应过程、三羧酸循环的反应过程（1）柠檬酸的形成柠檬酸的形成 关键酶关键酶：柠檬酸合酶：柠檬酸合酶（2）柠檬酸异构为异柠檬酸柠檬酸异构为异柠檬酸（3）第一次氧化脱羧

24、第一次氧化脱羧(异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸)关键酶关键酶：异柠檬酸脱氢酶：异柠檬酸脱氢酶 受氢体受氢体：NAD+（4）第二次氧化脱羧第二次氧化脱羧(-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA)关键酶关键酶：-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 受氢体受氢体：NAD+目目 录录（5）底物水平磷酸化底物水平磷酸化(琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸)三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应，键的反应，生成生成1分子分子ATP。(GTP+ADP GDP+ATP)（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 催化反应的酶：琥珀酸脱氢酶，是三催化反应的酶：琥珀

25、酸脱氢酶，是三羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。羧酸循环中唯一与内膜结合的酶。受氢体受氢体：FAD （7）延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 催化反应的酶：苹果酸脱氢酶催化反应的酶：苹果酸脱氢酶 受氢体受氢体：NAD+目目 录录三羧酸循环的总反应式：三羧酸循环的总反应式：CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+3NADH+3H+FADH2+HSCoA+GTP 生成的生成的NADH和和FADH2将通过电子传将通过电子传递链及氧化磷酸化生成递链及氧化磷酸化生成H2O和产生和产生ATP。CoASHNADH+H+NA

26、D+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+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目目 录录目目 录录小小 结结 三羧酸循环的概念三羧酸循环的概念：指乙酰：指乙酰CoA和和草草酰乙酸酰乙酸缩合生成缩合生成含三个羧基的柠檬酸含三个羧基的柠檬酸，反复进行脱氢脱羧，又生成反复进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环反应的过程。再重复循环反应的过程。TAC过程的反

27、应部位过程的反应部位是线粒体。是线粒体。整个循环反应为需氧的不可逆反应整个循环反应为需氧的不可逆反应目目 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共有共有4 4次脱氢（其中次脱氢（其中3 3次由次由NADNAD+接受，接受，1 1次次由由FADFAD接受）、接受）、2 2次脱羧（产生次脱羧（产生COCO2 2）、）、1 1次底物水平磷酸化。次底物水平磷酸化。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 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物起催

28、化剂的作用，起催化剂的作用，本身无量的变化。本身无量的变化。目目 录录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；是三大营养物质代谢联系的枢纽；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；为其它物质代谢提供小分子前体；为氧化磷酸化反应生成为氧化磷酸化反应生成ATP提供提供NADH+H+和和FADH2。目目 录录NADH+H+和和FADH2进入进入呼吸链呼吸链彻底彻底氧化生成氧化生成H2O 的同时的同时ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP。氧化磷酸化：氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传代谢物脱下的氢经电子传递链传递给氧时释放的能量使递链传递给氧时释放的能量使A

29、DP磷酸化生磷酸化生成成ATP 的过程，称为氧化磷酸化或电子传递的过程，称为氧化磷酸化或电子传递水平磷酸化。（水平磷酸化。（生成生成ATP的主要方式的主要方式）NADH+H+H2O、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O 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 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+2 3或或2 2*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

30、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 3 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 3 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 3 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 2 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 3 净生成净生成38(或或36)ATP NAD+NAD+NAD+此表按传统方式计算此表按传统方式计算ATP。目前有新的理论，在此不作详述。目前有新的理论，在此不作详述目目 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

31、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。它不仅它不仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以所以能量的利用率也高能量的利用率也高。简言之，即“供能”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

32、 录录1.丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 变构调节变构调节变构抑制剂：乙酰变构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP 变构激活剂：变构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。时，其活性也受到抑制。共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录目目 录录2.三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节 对限速酶的调节；对限速酶的调节；Ca2+浓度的影响；浓度的影响；氧化磷酸化速率的影响。氧化磷酸化速率的影响。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

33、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+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的调节实现。现。有氧氧化受细胞内有氧氧化受细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP以以及及NADH/NAD+比率的影响，比率的影响，ATP/ADP或或ATP/AMP以及以及NADH/NAD+比例比例糖的有糖的有氧氧化速度氧氧化速度，反之亦

34、然，反之亦然。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速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。率降低，则后者速率也减慢。有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要。量的需要。目目 录录四、巴斯德效应四、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，进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸丙酮酸进入线粒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+在胞在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德

35、效应(Pastuer effect)指有氧氧指有氧氧化抑制糖酵解的现象。化抑制糖酵解的现象。目目 录录第第 四四 节节 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糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者再进一，前者再进一步转变成步转变成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

36、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CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 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 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=O

37、CH2OHOHOHHHHOHOP P1.磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 关键酶关键酶目目 录录催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖脱氢酶脱氢酶是此代谢途径的是此代谢途径的关键酶关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生接受生成成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。的中间产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 目目 录录通过一系列基团转移反应，将核糖转变通过一系列基团转移反应，将核糖转变成成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛

38、和和6-磷酸果糖磷酸果糖进入酵解进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称途径。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)。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

39、 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 7-磷酸景天糖磷酸景天糖 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖 3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 6-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 3NADP+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

40、-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 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是是磷酸戊糖途径的磷酸戊糖途径的关关键酶键酶，其活性的高低决定，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。入磷酸戊糖途径的流量。*6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶酶酶活性主要受活性主要受NADPH/NADP+比值比值的影响，比值升高则的影响，比值升高则磷酸戊糖途径被抑制，降低则被激活。另磷酸戊糖途径被抑制，降低则被激活。另外外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。*磷酸戊糖途径的流量取决于机体对磷酸戊糖途径

41、的流量取决于机体对NADPH的需求。的需求。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）为核酸的生物合成提供（一）为核酸的生物合成提供核糖核糖（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 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，与生物参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关合成或生物转化有关3.NADPH可维持可维持GSH的还原状态的还原状态 目目 录录2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 目目 录录第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的

42、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。体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌肉：肌糖原，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：肝脏：肝糖原，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 1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖糖苷键苷键形成长链。形成长链。2.分支处葡萄糖以分支处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接。分支增加

43、，连接。分支增加，水溶性增加，非还原端水溶性增加，非还原端增多，有利于磷酸化酶增多，有利于磷酸化酶能迅速分解糖原。能迅速分解糖原。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)指由葡萄指由葡萄糖合成糖原的过程。糖合成糖原的过程。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 录录反应过程反应过程 Gn G G-6-P G-1-P UDPG Gn+1 关键酶关键酶：糖原合酶：糖原合酶 葡萄糖的供体葡萄糖的供体

44、：UDPG，需小分子糖原作需小分子糖原作引物引物 消耗的能量消耗的能量：2分子分子ATP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 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 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，在体内充作葡萄糖供体。葡萄糖供体。UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.1-磷

45、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 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿尿苷苷P尿尿苷苷P P目目 录录糖原合酶糖原合酶目目 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 *糖原糖原n 为原有的细胞

46、内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上上葡萄糖基的接受体。葡萄糖基的接受体。（四）糖原分支的形成（四）糖原分支的形成 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 录录近来人们在糖原分子的核心发现了一种近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为名为glycogenin的蛋白质。的蛋白质。Glycogenin可对可对其自身进行共价修饰，将其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子葡萄糖分子的的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从

47、而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。子即成为糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？子从何而来？研究进展研究进展目目 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 *肝糖原的分解肝糖原的分解 糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n+1-n+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。糖原分解成为葡萄糖的过

48、程。关键酶关键酶脱支酶脱支酶 (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 磷酸化酶磷酸化酶 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分解

49、的前三步反应与肝糖原分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中由于肌肉组织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的所以生成的6-6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，补充血糖，而只能进入酵糖释放入血，补充血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。目目 录录 G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（

50、合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小小 结结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 目目 录录糖原的合成与分解糖原的合成与分解目目 录录 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二种方式。二种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式它们都以活性、无（低）活性