（教学课件）生物化学第九章糖的消化与吸收.ppt

1、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，其中以淀粉为主。等，其中以淀粉为主。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。第一节第一节 糖的消化吸收糖的消化吸收第1页，共144页。淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-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：肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 口

2、腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 第2页，共144页。食物中含有的大量纤维素，因人体内食物中含有的大量纤维素，因人体内无无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。第3页，共144页。二、糖的吸收二、糖的吸收 吸收部位：小肠上段吸收部位：小肠上段 吸收形式：单糖吸收形式：单糖 第4页，共144页。ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉 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

3、 glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜第5页，共144页。n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这一过程依赖于葡萄糖转运体这一过程依赖于葡萄糖转运体(g l u c o s e transporter，GLUT)。三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况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第6页，共144页。葡萄糖葡萄糖酵解酵解途径途径丙丙酮酮酸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

4、合成糖原合成 磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径 核糖核糖+NADPH+H+淀粉淀粉消化与吸收消化与吸收 ATP第7页，共144页。第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢第8页，共144页。在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖酵解成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，亦称糖的无氧氧化，亦称糖的无氧氧化(anaerobic oxidation)。糖酵解的反应部位：胞浆。糖酵解的反应部位：胞浆。一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解第9页，共144页。糖无氧氧化反应过程分为酵解途径糖无氧氧化反应过程分为

5、酵解途径和乳酸生成两个阶段和乳酸生成两个阶段 第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称，称之为糖酵解途径之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。n糖酵解分为两个阶段：糖酵解分为两个阶段：第10页，共144页。葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADPMg2+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

6、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-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H 第11页，共144页。哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，种己糖激酶同工酶，分别称为分别称为至至型。肝细胞中存在的是型。肝细胞中存在的是型，型，称为葡萄糖激酶称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低

7、；受激素它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低；受激素调控。调控。这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平和糖代谢中这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平和糖代谢中起着重要的生理作用。起着重要的生理作用。第12页，共144页。6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖己糖异构酶 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-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 P P O

8、 CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate,F-6-P)第13页，共144页。6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+6-磷酸果糖激酶-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l6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfruct

9、okinase-1)6-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)第14页，共144页。CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 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

10、酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO第15页，共144页。磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化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(phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛

11、磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO第16页，共144页。3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为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(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)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

12、磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸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第17页，共144页。ADP ATP 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate 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在以上反应中，底物分子内部能量重新

13、分布，生成高在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使能键，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平的过程，称为底物水平磷酸化磷酸化(substrate level phosphorylation)。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第18页，共144页。3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸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

14、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(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第19页，共144页。2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶(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

15、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2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸COOHCCH2POP POOHOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)COOHCCH2P PO第20页，共144页。ADP ATP K+Mg2+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+NAD

16、H+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通并通过底物水平磷酸化生成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第21页，共144页。（二）丙酮酸转变成乳酸（二）丙酮酸转变成乳酸反应中的反应中的NADH+H+来自于上述第来自于上述第6步反应中步反应中的的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3CO

17、OHC=OCH3第22页，共144页。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 丙酮酸丙酮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+第23页，共144页。n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

18、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 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 第24页，共144页。产能的方式和数量产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化方式：底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：从数量：从G开始开始 22-2=2ATP从从Gn开始开始 22-1=3ATP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

19、利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）第25页，共144页。果糖果糖己糖激酶己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1-1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶半乳糖激酶变位酶变位酶甘露糖甘露糖6-6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖己糖激酶己糖激酶变位酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。磷酸己糖而进入酵解途径。第26页，共144页。（三）糖酵解的调控是对（三）糖酵解的调控是对3个关键酶个关键酶活性的调节活性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

20、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 第27页，共144页。1、6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流对调节酵解途径的流量最重要量最重要n变构调节变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）第28页，共144页。ATP对对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：第29页，共144页。2,6-双磷酸果糖是双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最强的变构激活最强的变构激活剂；剂；其作用是与其作用是与AMP一起取消一起

21、取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对6-磷磷酸果糖激酶酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。2,6-双磷酸果糖对双磷酸果糖对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：第30页，共144页。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（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷

22、酸酶果糖双磷酸酶-2 第31页，共144页。2、丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节、丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点点n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第32页，共144页。n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 ATP ADP ADP Pi 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P PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白第33页，共144页。3

23、、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-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。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。胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。成。第34页，共144页。（四）糖酵解的主要生理意义是在机（四）糖酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能体缺氧的情况下快速供能 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。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是某些细

24、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、骨髓细胞第35页，共144页。糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。式。二二 糖的有氧氧化糖的有氧氧化第36页，共144页。（一）糖有氧氧化的反应过程包括糖酵解（一）糖有氧氧化的反应过程包括糖酵解途径、丙酮酸氧化脱羧、三羧酸循环及氧途径、丙酮酸氧化脱羧、

25、三羧酸循环及氧化磷酸化化磷酸化第一阶段：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：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体第37页，共144页。1、葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸、葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸丙酮酸丙酮酸 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 n 总反应式总反应式:2、丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰、丙酮酸进

26、入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA 第38页，共144页。n 丙酮酸脱氢酶复合体的丙酮酸脱氢酶复合体的组成组成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E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL酶酶辅酶辅酶第39页，共144页。n 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，由丙酮酸脱氢酶催化，由丙酮酸脱氢酶催化(E1)。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰催化形成乙酰

27、硫辛酰胺胺-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,同时同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为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)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给同时将氢传递给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上的上的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。第40页，共144页。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的的生成生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛

28、酰胺乙酰硫辛酰胺的生成的生成 3.乙酰乙酰CoA的的生成生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 第41页，共144页。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，这是因为循环反应中的第一个中间产物是柠檬酸循环，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。由于一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连循环，它由一连串反应组成。串反应组成。（二）三羧酸循环是以形成柠檬酸（二）三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统为

29、起始物的循环反应系统n概述概述n反应部位：反应部位：线粒体线粒体第42页，共144页。TCA循环由循环由8步代谢反应组成步代谢反应组成乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 第43

30、页，共144页。CoASHNADH+H+NAD+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GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶第44页，共144页。n 小结：小结：三羧酸循环的概念：指乙酰三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行

31、脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。应的过程。TAC过程的反应部位是线粒体。过程的反应部位是线粒体。第45页，共144页。经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分分子子GTP；关键酶有：柠檬酸合酶，关键酶有：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。整个循环反应为不可逆反应。整个循环反应为不可逆反应。三

32、羧酸循环的要点：三羧酸循环的要点：第46页，共144页。表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在表面上看来，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。实际上：三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。实际上：例如：例如：草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉.机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，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

33、联系。通糖和其他物质代谢之间的联系。第47页，共144页。.机体糖供不足时，可能引起机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰酰CoA进入进入TAC氧化分解。氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。第48页，共144页。草酰乙酸草酰乙酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸

34、 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸的来源如下：草酰乙酸的来源如下：第49页，共144页。TCA循环受底物、产物和关键酶活性的调节循环受底物、产物和关键酶活性的调节TCA循环主要受其底物、产物、关键酶活性循环主要受其底物、产物、关键酶活性3种因种因素的调控。素的调控。TCA循环的速率和流量主要受循环的速率和流量主要受3种因素的调控：底种因素的调控：底物的供应量，催化循环最初几步反应酶的反馈别构物的供应量，催化循环最初几步反应酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。抑制，产物堆积的抑制作用。第50页，共144页。1TCA循环中有循环中有3个关键酶个关键酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二

35、酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶 第51页，共144页。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 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-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体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+ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反中间产物别位反馈抑制前面反应馈抑制前面反应中的酶中的酶其他，如其他，如Ca

36、2+可可激活许多酶激活许多酶第52页，共144页。2TCA循环与上游和下游反应协调循环与上游和下游反应协调在正常情况下，（糖）酵解途径和在正常情况下，（糖）酵解途径和TCA循环的速度循环的速度是相协调的。这种协调不仅通过高浓度的是相协调的。这种协调不仅通过高浓度的ATP、NADH的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶的抑制作用，亦通过柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现。的别构抑制作用而实现。氧化磷酸化的速率对氧化磷酸化的速率对TCA循环的运转也起着非常重要循环的运转也起着非常重要的作用。的作用。第53页，共144页。TCA循环在循环在3大营养物质代谢中具有重要生大营养物质代谢中具有重

37、要生理意义理意义TCA循环是循环是3大营养素的最终代谢通路大营养素的最终代谢通路,其作用在于通过其作用在于通过4次脱氢，为氧化磷酸化反应生成次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP提供还原当量。提供还原当量。TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。第54页，共144页。H+e 进入呼吸链彻底氧化生成进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时的同时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O 第55页，共144页。第56页，共144页。糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅糖的有氧氧化是机体产能最主

38、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，产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。，所以能量的利用率也高。第57页，共144页。（四）糖有氧氧化的调节是基于能（四）糖有氧氧化的调节是基于能量的需求量的需求关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1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第58页，共144页。n丙

39、酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节 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，其活时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。要。第59页，共144页。共价修饰调节共价修饰调节第60页，共144页。

40、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关键酶的调节实现。有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。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。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要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰酸以生成乙酰CoA。第61页，共144页。n概念概念磷酸

41、戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)是是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进，前者再进一步转变成一步转变成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。三、磷酸戊糖途径生成三、磷酸戊糖途径生成NADPH和和磷酸戊糖磷酸戊糖第62页，共144页。细胞定位：胞液细胞定位：胞液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应（一）磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段（一）磷酸戊糖途径的反应过程分为两个阶段n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：非氧化反应第二阶段：非氧化反应 生成磷酸戊糖，生成

42、磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2。包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。第63页，共144页。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=OCH2OHOHOHHHHOHOP P16-磷酸葡

43、萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和磷酸葡萄糖在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH5-磷酸核糖磷酸核糖 第64页，共144页。催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。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中间产物。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2第65页，共144页。第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团

44、转移反应，将核糖转变成应，将核糖转变成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路（pentose phosphate shunt）。）。2经过基团转移反应进入糖酵解途径经过基团转移反应进入糖酵解途径第66页，共144页。5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)35-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第6

45、7页，共144页。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-磷酸甘油醛磷酸甘油醛C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)36-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)36-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)35-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)35-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

46、酶CO2第68页，共144页。n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-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2第69页，共144页。n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，经过反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。碳糖的演变过程。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，只能发生一次脱羧和二次脱经过反应，只

47、能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子氢反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。第70页，共144页。（二）磷酸戊糖途径主要受（二）磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP+比值的调节比值的调节 6-磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的关键磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。戊糖途径的流量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制

48、作用。因此，磷酸戊糖途径的流量取决于因此，磷酸戊糖途径的流量取决于NADPH的的需求。需求。第71页，共144页。（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NADPH和和5-磷酸核糖磷酸核糖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为核酸的生物合成提供核糖为核酸的生物合成提供核糖（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，GSH)的还原状态。的还原状态。第72页，共144页。2

49、G-SH G-S-S-GN N A A D D P P+N N A A D D P P H H+H H+A AH2 氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化剂尤其是过基的蛋白质或酶免受氧化剂尤其是过氧化物的损害。氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。它可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。以保护红细胞膜蛋白的完整性。第73页，共144页。对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于对人类而言，糖醛酸途径的

50、主要生理意义在于生成活化的葡萄糖醛酸，即生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡萄糖。葡萄糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、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。葡萄糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反葡萄糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。应。生理意义：生理意义：第74页，共144页。第第 三三 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解第75页，共144页。糖糖 原原(glycogen)是动物体内糖的储存形式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。之一，是机体能迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌