中农动物医学本科生物化学第六章-糖代谢课件.ppt
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- 中农 动物 医学 本科 生物化学 第六 代谢 课件
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1、第六章第六章 糖代谢糖代谢一一 糖的生理功能糖的生理功能 1 1 机体的组成成分机体的组成成分 核糖核糖 糖脂糖脂 2 2 提供能量和碳源提供能量和碳源 70%70%二二 糖代谢的概况糖代谢的概况 (一)糖的来源(一)糖的来源 1 1 由由消化道吸收(单胃动物)消化道吸收(单胃动物)2 2 由由非糖物质转化而来(反刍兽)非糖物质转化而来(反刍兽)(二)动物体内糖的主要代谢途径(二)动物体内糖的主要代谢途径 1 1 分解供能分解供能 酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原分解径、糖原分解 2 2 贮存贮存 糖异生、合成糖原或转变成脂肪糖异生、合成糖原或转变成脂肪(三)血糖(
2、三)血糖 人人 80-120mg/100ml 4.4-6.7mmol/L80-120mg/100ml 4.4-6.7mmol/L血糖的来源和去路血糖的来源和去路第第一一节糖的分解代谢节糖的分解代谢(catabolism of carbohydrate)(catabolism of carbohydrate)动物组织均能对糖进行分解代谢,主要的分解途动物组织均能对糖进行分解代谢,主要的分解途径有三条:径有三条:(1)(1)无氧条件下进行糖酵解途径;无氧条件下进行糖酵解途径;(2)(2)有氧条件下进行有氧氧化;有氧条件下进行有氧氧化;(3)(3)生成磷酸戊糖生成磷酸戊糖-磷酸戊糖通路。磷酸戊糖通路
3、。一、糖酵解途径一、糖酵解途径(glycolytic pathway)糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成糖酵解途径是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸丙酮酸(pyruvatepyruvate)的过程,此过程中伴有少量的过程,此过程中伴有少量ATPATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸(lactate)(lactate)称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰步氧化分解生成乙酰CoACoA进入三羧酸循环,生成进入三羧酸循环,生成COCO2 2和和H H2 2O O。-1ATP 葡萄糖(葡萄糖(gluc
4、oseG)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phophate,G6P)己糖激酶己糖激酶(hexokinase,HK)。葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase,GK)6 6磷酸葡萄糖是磷酸葡萄糖是HKHK的反馈抑制物,此酶是糖氧化的反馈抑制物,此酶是糖氧化反应过程的限速酶反应过程的限速酶(rate limiting enzyme)(rate limiting enzyme)或称关键酶或称关键酶(key enzyme)(key enzyme)。它有同工酶。它有同工酶-型,型,、型主型主要存在于肝外组织,其对葡萄糖要存在于肝外组织,其对葡萄糖KmKm值为值为1010-5-51010
5、-6-6M M。型主要存在于肝脏,特称葡萄糖激酶型主要存在于肝脏,特称葡萄糖激酶(glucokinase,GKglucokinase,GK),对葡萄糖的,对葡萄糖的KmKm值值1 11010-2-2M M,正常血,正常血糖浓度为糖浓度为5mmol/L5mmol/L,当血糖浓度升高时,当血糖浓度升高时,GKGK活性增加,活性增加,促进合成糖原,促进合成糖原,6-6-磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。磷酸葡萄糖对此酶无抑制作用。磷酸己糖异构酶磷酸己糖异构酶(phosphohexosephosphohexose isomeraseisomerase)6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(醛糖醛糖aldoseald
6、ose sugar)sugar)6-6-磷酸果糖磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)(fructose-6-phosphate,F-6-P)-1ATP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)1(phosphofructokinase l,PFK1)果糖果糖1 1,6 6二磷酸(二磷酸(fructose1,6-biophosphatefructose1,6-biophosphate)醛缩酶醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮(磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonedihydroxyacetone phosphate
7、)phosphate)3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 (glyceraldehyde-3-phosphate)(glyceraldehyde-3-phosphate)磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(triosetriose phosphate phosphate isomeraseisomerase)3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶 (glyceraldehydeglyceraldehyde 3 3phosphatedehydrogenasephosphatedehydrogenase)1 1,3 3二磷酸甘油酸(二磷酸甘油酸(1 1,3 3 biphosphoglyceratebipho
8、sphoglycerate)2(NADH+H+)+2ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphaglyceratephosphaglycerate kinase,PGKkinase,PGK)3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceratephosphoglycerate mutasemutase)烯醇化酶烯醇化酶(enolaseenolase)磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvatephosphoenolpyruvate PEP)
9、PEP)丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvatepyruvate kinase,PKkinase,PK)+2ATP酵解途径第一阶段总的结果:酵解途径第一阶段总的结果:葡萄糖葡萄糖 +2Pi+2NAD+2Pi+2NAD+2ADP+2ADP 2 2丙酮酸丙酮酸 +2ATP+2NADH+2H+2ATP+2NADH+2H+2H+2H2 2O O 总结果:总结果:葡萄糖葡萄糖 +2Pi+2ADP+2Pi+2ADP 2 2乳酸乳酸 +2ATP+2H+2ATP+2H2 2O O糖酵解及其生理意义糖酵解及其生理意义 糖酵解是生物界普遍存在的供能途径,但其释放的糖酵解是生物界普遍存在的供能途径,但其释放的能量不多
10、,少数组织细胞,如视网膜、睾丸、肾髓质和能量不多,少数组织细胞,如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等,即使在有氧的条件下,仍需从糖酵解获得能红细胞等,即使在有氧的条件下,仍需从糖酵解获得能量。量。糖酵解的特殊生理意义。例如剧烈运动时,能量需糖酵解的特殊生理意义。例如剧烈运动时,能量需求增加,糖分解加速,此时即使呼吸和循环加快以增加求增加,糖分解加速,此时即使呼吸和循环加快以增加氧的供应量,仍不能满足体内糖完全氧化所需的能量,氧的供应量,仍不能满足体内糖完全氧化所需的能量,这时肌肉处于相对缺氧状态,必须通过糖酵解过程,以这时肌肉处于相对缺氧状态,必须通过糖酵解过程,以补充所需的能量。在剧烈运动后,可
11、见血中乳酸浓度成补充所需的能量。在剧烈运动后,可见血中乳酸浓度成倍地升高,这是糖酵解加强的结果。倍地升高,这是糖酵解加强的结果。二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化 葡萄糖在有氧条件下,氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为葡萄糖在有氧条件下,氧化分解生成二氧化碳和水的过程称为糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobicoxidationaerobicoxidation)。有氧氧化是糖分解代谢的主要有氧氧化是糖分解代谢的主要方式。方式。丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系(pyruvatepyruvate dehydrogenasedehydrogenase system)system)1 1 丙酮酸脱羧酶,辅酶
12、是丙酮酸脱羧酶,辅酶是TPPTPP,2 2 二氢硫辛酸乙酰转移酶,辅酶是二氢硫辛酸和辅酶二氢硫辛酸乙酰转移酶,辅酶是二氢硫辛酸和辅酶A A,3 3 二氢硫辛酸脱氢酶,辅酶是二氢硫辛酸脱氢酶,辅酶是FADFAD及及NAD+NAD+糖有氧氧化的生理意义糖有氧氧化的生理意义 1.1.三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。1 1个分子个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成葡萄糖经无氧酵解仅净生成2 2个分子个分子ATPATP,而有氧氧而有氧氧化可净生成化可净生成3232(3030)个个ATPATP。2.2.三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质三种主要有机物三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质
13、三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径。在体内彻底氧化的共同代谢途径。乙酰乙酰CoACoA+3NAD+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H+FAD+GDP+Pi+2H2 2O O 2CO2CO2 2+3NADH+3H+3NADH+3H+FADH+FADH2 2+GTP+GTP+HSCoAHSCoA PasteurPasteur在研究酵母发酵时,发现在在研究酵母发酵时,发现在供氧充足的条件下,细胞内糖酵解作用受供氧充足的条件下,细胞内糖酵解作用受到抑制。葡萄糖消耗和乳酸生成减少,这到抑制。葡萄糖消耗和乳酸生成减少,这种有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为巴种有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为巴斯斯德效
14、应德效应(Pasteur effect)(Pasteur effect)。氟乙酰胺在酰胺酶作用下生成氟乙酸,后者可进氟乙酰胺在酰胺酶作用下生成氟乙酸,后者可进一步生成氟乙酰一步生成氟乙酰CoA。FCH2CONH2 FCH2COOH FCH2COSCoA 解氟灵解氟灵(乙酰胺乙酰胺)CH3CONH2 CH3COOH CH3CO SCoA 二者竞争性地与酰胺酶结合,以此解毒。二者竞争性地与酰胺酶结合,以此解毒。三、磷酸戊糖途径三、磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)(pentose phosphate pathway)此途径由此途径由6-6-
15、磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的磷酸葡萄糖开始生成具有重要生理功能的NADPHNADPH和和5-5-磷酸核糖。全过程中无磷酸核糖。全过程中无ATPATP生成,因此此过生成,因此此过程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏、脂肪组程不是机体产能的方式。其主要发生在肝脏、脂肪组织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细织、哺乳期的乳腺、肾上腺皮质、性腺、骨髓和红细胞等胞等。磷酸戊糖途径在细胞液中进行,全过程分为不可磷酸戊糖途径在细胞液中进行,全过程分为不可逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。逆的氧化阶段和可逆的非氧化阶段。在氧化阶段,在氧化阶段,3 3个分子个分子6-6-磷酸葡萄糖在磷酸葡萄糖在
16、6-6-磷酸葡磷酸葡萄糖脱氢酶和萄糖脱氢酶和6-6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶等催化下经氧磷酸葡萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成化脱羧生成6 6个分子个分子NADPH+HNADPH+H+,3 3个分子个分子COCO2 2和和3 3个分个分子子5-5-磷酸核酮糖;磷酸核酮糖;在非氧化阶段,在非氧化阶段,5-5-磷酸核酮糖在转酮基酶磷酸核酮糖在转酮基酶(TPP(TPP为辅酶为辅酶)和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换,和转硫基酶催化下使部分碳链进行相互转换,经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等,最终生成经三碳、四碳、七碳和磷酸酯等,最终生成2 2分子分子6-6-磷酸果糖和磷酸果糖和1 1分子分子3-3-磷酸甘
17、油,它们可转变为磷酸甘油,它们可转变为6-6-磷酸磷酸葡萄糖继续进行磷酸戊糖途径,也可以进入糖有氧葡萄糖继续进行磷酸戊糖途径,也可以进入糖有氧氧化或糖酵解途径。氧化或糖酵解途径。C C5 5+C C5 5 C C3 3+C+C7 7 C C3 3+C+C7 7 C C4 4+C C6 6 C C5 5+C+C4 4 C C3 3+C+C6 6总反应总反应 3C3C5 5 2C 2C6 6+C+C3 3 非氧化分支反应示意图非氧化分支反应示意图生理意义生理意义 1.5-1.5-磷酸核糖的生成,此途径是葡萄糖在体磷酸核糖的生成,此途径是葡萄糖在体内生成内生成5-5-磷酸核糖的唯一途径,故命名为磷酸
18、磷酸核糖的唯一途径,故命名为磷酸戊糖通路,戊糖通路,5-5-磷酸核糖是合成核苷酸辅酶及核磷酸核糖是合成核苷酸辅酶及核酸的主要原料,故损伤后修复、再生的组织酸的主要原料,故损伤后修复、再生的组织(如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏如梗塞的心肌、部分切除后的肝脏),此代谢,此代谢途径都比较活跃。途径都比较活跃。2.NADPH+H+与与NADH不同,它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷不同,它携带的氢不是通过呼吸链氧化磷酸化生成酸化生成ATP,而是作为供氢体参与许多代谢反应,具有多种不,而是作为供氢体参与许多代谢反应,具有多种不同的生理意义。同的生理意义。(1)作为供氢体,参与体内多种生物合成反应,例如脂肪酸
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