第九章 糖代谢讲课 生物化学ppt课件.ppt

第九章 糖代谢,metabolism of carbohydrate,本章内容,糖的无氧酵解,糖的有氧分解,磷酸戊糖途径,糖原的合成及分解,糖异生,血糖及其调节,第一节 重要的糖及酶促降解,一、单糖,1、丙糖,D(+)-甘油醛,二羟丙酮,2、丁糖,D(-)-赤鲜糖,D(-)-赤藓酮糖,3、戊糖,D(-)-核糖,D(+)-木糖,D(-)-核酮糖,D(+)-木酮糖,4、己糖,D(+)-葡萄糖,D(+)-甘露糖,D(+)-半乳糖,D(-)-果糖,D-景天庚酮糖,4、庚糖,二、寡糖,蔗糖（1，2-葡萄糖-果糖苷）,D-麦芽糖（1，4-葡萄糖、葡萄糖苷）,乳糖1，4-葡萄糖-半乳糖苷,三、多糖,支链淀粉或糖原分支点的结构,1、淀粉,2、糖原,3、纤维素,淀粉,支链淀粉：直链（-1，4糖苷键）支链（-1，6糖苷键）,直链淀粉：-1，4糖苷键,-1，4糖苷键,构造单位均为葡萄糖,四、糖的酶促降解,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）,-糊精+异麦芽糖（30%）（5%）,葡萄糖,唾液-淀粉酶,麦芽糖酶,-糊精酶,糖的消化过程,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃,口腔,肠腔,胰液-淀粉酶,糖类是指多羟基醛或酮及其衍生物。糖类在生物体的生理功能主要有：氧化供能：糖类占人体全部供能量的70%。作为结构成分：作为生物膜、神经组织等的组分。作为核酸类化合物的成分：构成核苷酸，DNA，RNA等。转变为其他物质：转变为脂肪或氨基酸等化合物。,五、糖的生理功能,第二节 糖酵解（Glycolysis）,glucose,C6H12O6,CO2+H2O,O2+,photosynthesis,CO2+H2O,metabolism,O2,葡萄糖的主要分解代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径,糖酵解,（有氧）,无氧,（有氧或无氧）,一、糖酵解途径的概念EMP,二、糖酵解途径的过程,三、糖酵解途径过程总结,四、糖酵解途径的调节,五、糖酵解途径的生理意义,一、糖酵解途径的概念EMP,糖酵解途径葡萄糖转变成丙酮酸,糖酵解葡萄糖转变成乳酸,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,糖酵解途径,有氧,有氧或无氧,酵解,发酵,乳酸,CO2+H2O,定义：1葡萄糖分解产生2丙酮酸，并伴随ATP生成的过程。位置：细胞质,细胞质,G 2丙酮酸+2NADH+2ATP,丙酮酸,二、糖酵解途径过程,无氧酵解的全部反应过程在胞液中进行，一分子葡萄糖经无氧酵解可净生成两分子ATP。无氧酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能三个阶段。,10个酶催化的11步反应,第一阶段：磷酸已糖的生成(活化),三个阶段,第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解),第三阶段：3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能),1.活化(activation)己糖磷酸酯的生成：,活化阶段是葡萄糖或糖原经磷酸化和异构反应转变成1，6-二磷酸果糖。以葡萄糖为起始物：分成三个过程：葡萄糖的磷酸化、异构化、果糖磷酸的磷酸化。,葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)；,己糖激酶/葡萄糖激酶,ATP,ADP,(1),葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,glucose(G),glucose-6-phosphate(G-6-P）,糖酵解过程的第一个调节酶,HK与G结合的诱导契合作用：,The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose(shown in red).The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.,G-6-P异构为6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P);,磷酸己糖异构酶,(2),6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,fructose-6-phosphate(F-6-P）,glucose-6phosphate(G-6-P）,F-6-P再磷酸化为1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP).,磷酸果糖激酶-1,ATP,ADP,(3),6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,PFK-1,(fructose-1,6-diphosphate),(F-6-P）,糖酵解过程的第二个调节酶,2.裂解（lysis)磷酸丙糖的生成：,一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖（triose phosphate)，包括两步反应：即裂解和异构。F-1,6-BP 裂解为3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)；磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。,磷酸丙糖异构酶,(5),磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,1，6-二磷酸果糖,fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）,(dihydroxyacetone phosphate),(glyceraldehyde 3-phosphate),3.放能(releasing energy丙酮酸的生成：,3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、异构、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。,3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸（glycerate-1,3-diphosphate)；,3-磷酸甘油醛脱氢酶,NAD+Pi,NADH+H+,3-磷酸甘油醛,1,3-2磷酸甘油酸,糖酵解中唯一的脱氢反应,(6),1,3-diphospho-glycerae(1,3-DPG),(glyceraldehyde 3-phosphate),1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP生成ATP，形成3-磷酸甘油酸；,1,3-2磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,3-磷酸甘油酸,(7),ATP,ADP,第一次底物水平磷酸化反应,(3-phosphoglycerate),1,3-diphospho-glycerae(1,3-DPG),3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸；,(8),磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,(3-phosphoglycerate),(2-phosphoglycerate),2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)；,烯醇化酶,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,H2O,(phosphoenolpyruvate,PEP),(2-phosphoglycerate),磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）转变为烯醇式丙酮酸，将高能磷酸基交给ADP生成ATP；,丙酮酸激酶,ATP,ADP,磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇式丙酮酸,Mg2+或Mn2,第二次底物水平磷酸化反应,(phosphoenolpyruvate,PEP),(enol-pyruvate),糖酵解过程的第三个调节酶,烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate),自发,烯醇式丙酮酸,丙酮酸,(enol-pyruvate),(pyruvate),糖酵解总过程,2,3,9,4,5,6,8,10,1,糖原,G-1-P,G-6-P,G,F-6-P,F-1,6-2P,DHAP,G-3-P,3-磷酸甘油酸2,2-磷酸甘油酸2,PEP,丙酮酸2,1,3-二磷酸甘油酸2,7,-ATP,-ATP,+2ATP,+2ATP,+2NADH,磷酸化酶,果糖,-ATP,烯醇式丙酮酸,11,三、糖酵解过程总结,1、产生能量 糖酵解代谢途径可将一分子葡萄糖分解为两分子丙酮酸，净生成两分子ATP,以及两分子的NADH.,产能步骤：,无氧时：消耗2ATP，产生4ATP和2NADH2。所以净产ATP 2分子和2NADH,有氧时：消耗2ATP，产生9或者7ATP。所以净产 7或者5ATP。,2.关键酶（限速酶）,糖酵解代谢途径有三个关键酶，即己糖激酶（葡萄糖激酶）、磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶。,此三步为不可逆反应！反应总体不能全部逆转。,3、糖酵解的反应类型,4、糖酵解总反应式,Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+,2pyruvate+2 ATP+2NADH+2H+2H2O,有氧情况,缺氧情况,三羧酸循环,乙醛酸循环,乳酸发酵乙醇发酵,丙酮酸,5、丙酮酸的去路,（1）丙酮酸 乳酸（乳酸发酵）,在无氧条件下，丙酮酸能够被NADH还原成乳酸：乳酸脱氢酶 丙酮酸+NADH=L-乳酸+NAD+,在供氧不足时，人体的大多数组织都能通过糖酵解途径生成乳酸。人在激烈运动时，肌肉细胞中乳酸含量增高，会产生酸疼感。乳酸可以通过血液进入肝、肾等组织内，重新转变成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或进入三羧酸循环氧化。肌肉中的乳酸可以被氧化，为肌肉运动提供能量。,（1）乳酸发酵（微生物、人体肌肉等）,乳酸脱氢酶,（2）丙酮酸 乙醇（酒精发酵）,在酵母作用下，糖可以转变成乙醇，这是酿酒和发酵法生产乙醇的基本过程，称为生醇发酵。酵母中含有多种酶系，可以催化不同的反应过程。生醇发酵的化学反应中，从葡萄糖到丙酮酸这一段反应与葡萄糖的酵解完全相同。生成的丙酮酸在酵母催化下，脱羧产生乙醛，乙醛在醇脱氢酶催化下被NADH还原成乙醇。,（3）在有氧条件下，丙酮酸在丙酮酸脱羧酶系的作用下生成乙酰CoA，进入三羧酸循环，被彻底氧化成CO2和H2O。,四、糖酵解的调节,糖酵解代谢途径的调节主要是通过各种变构剂对三个关键酶进行变构调节。1.己糖激酶或葡萄糖激酶：葡萄糖激酶是肝脏调节葡萄糖吸收的主要的关键酶。,己糖激酶及葡萄糖激酶的变构剂,己糖激酶hexokinase,葡萄糖激酶glucokinase,G-6-P,长链脂酰CoA,2.6-磷酸果糖激酶-1：6-磷酸果糖激酶-1是调节糖酵解代谢途径流量的主要因素。,6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1,ATP柠檬酸,ADP、AMP2,6-双磷酸果糖,3.丙酮酸激酶：,丙酮酸激酶pyruvate kinase,ATP丙氨酸(肝),1,6-双磷酸果糖,五、糖酵解的生理意义,1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。,如:剧烈运动、人到高原,2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。,3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。,4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。,6.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸 酸中毒。,5.是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。,初到高原与糖酵解供能：,人初到高原，高原大气压低，易缺氧,机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境,海拔 5000米,背景：,结论：,某些组织细胞与糖酵解供能：,代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。,成熟红细胞：,视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等:,无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。,某些病理状态 与糖酵解供能：,某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.,第三节 三羧酸循环Tricarboxylic acid cycle,在好氧真核生物线粒体基质中或好氧原核生物细胞质中，酵解产物丙酮酸脱羧、脱氢，彻底氧化为CO2、H2O并产生ATP的过程称糖的有氧氧化（aerobic oxidation)。,绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化途径获得能量。此代谢过程在细胞胞液和线粒体(cytoplasm and mitochondrion)内进行。,糖的有氧氧化代谢途径可分为三个阶段：1、葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸（细胞液）2、三羧酸循环（线粒体）1）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 2）经三羧酸循环彻底氧化分解,一、三羧酸循环定义,又叫柠檬酸循环或Krebs循环。由草酰乙酸和乙酰CoA的乙酰基缩合生成柠檬酸开始，经一系列反应又生成草酰乙酸循环过程。,二、细胞定位,包括两个阶段：第一 阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA）第二阶段：三羧酸循环（乙酰CoA H2O 和CO2，释放出能量）,三、三羧酸循环过程,（一）丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。丙酮酸进入线粒体(mitochondrion)，在丙酮酸脱氢酶系(pyruvate dehydrogenase complex)的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA(acetyl CoA)。,丙酮酸,乙酰辅酶A,H,+C O2,存在于线粒体膜上，催化丙酮酸脱羧、脱氢。乙酰辅酶A 含3 种酶，6 种辅因子：E1：丙酮酸脱羧酶(TPP)-CO2E2：硫辛酸乙酰转移酶(硫辛酸、CoASH)E3：二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+),.丙酮酸脱氢酶复合体,+Mg2+,.丙酮酸脱氢酶复合体,E2,E3,E1,三种酶60条肽链形成的复合体,（二）、三羧酸循环,共10步反应，8种酶参与,TCA第一阶段：柠檬酸生成（1-3),TCA第二阶段：氧化脱羧(4-7),TCA第三阶段：草酰乙酸再生(8-10),异柠檬酸,琥珀酸,琥珀酸,草酰乙酸,草酰乙酸,CH3COSCoA,+,柠檬酸(citrate),柠檬酸合酶,关键酶,HSCoA,H2O,乙酰辅酶A(acetyl CoA),乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,异柠檬酸(isocitrate),柠檬酸citrate,(2-3)柠檬酸异构化生成异柠檬酸:,CO2,-酮戊二酸,(4-5)异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,异柠檬酸,异柠檬酸脱氢酶,第一次氧化脱羧,调节酶,-酮戊二酸脱氢酶系,HSCoA,NAD+,NADH+H+,CO2,(6)-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸,琥珀酰CoA(succinyl CoA),(-ketoglutarate),第二次氧化脱羧,-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似：,含三个酶及六个辅助因子,-酮戊二酸脱羧酶、二 氢硫辛转琥珀酰基酶、二氢硫辛酸还原酶,辅酶A、FAD、NAD+、镁离子、硫辛酸、TPP,三个酶:,六个辅助因子：,(7)琥珀酰CoA转变为琥珀酸,琥珀酰CoA(succinyl CoA),琥珀酸(succinate),琥珀酰CoA合成酶,HSCoA,唯一一次底物水平磷酸化反应,（8）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸,琥珀酸(丁二酸）(succinate),延胡索酸（反丁烯二酸）(fumarate),FAD,琥珀酸脱氢酶,FADH2,（9）延胡索酸水合生成苹果酸,延胡索酸(fumarate),延胡索酸酶,苹果酸(malate),H2O,（10）苹果酸脱氢生成草酰乙酸,草酰乙酸(oxaloacetate),苹果酸(malate),NAD+,NADH+H+,苹果酸脱氢酶,o,A,C,H,2,C,H,2,C,O,O,H,G,D,P,+,P,i,G,T,P,C,o,A,S,H,H,2 O,C,H,2,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,F,A,D,H,2,F,A,D,C,H,C,O,O,H,C,H,C,O,O,H,H,O,C,C,O,O,H,C,H,2,C,O,O,H,H,+,N,A,D,+,C,O,2,+,+,C,o,A,S,H,H 2 O,C,o,A,S,H,C,O,2,丙酮酸,乙酰 CoA,(2),(1),(7),(8),(9),(10),(5),(6),(3),(4),柠檬酸,异柠檬酸,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,琥珀酰 CoA,琥珀酸,延胡索酸,L-苹果酸,草酰乙酸,H O,2,(1)丙酮酸脱氢酶复合体(2)柠檬酸合成酶(3)顺乌头酸酶(4)(5)异柠檬酸脱氢酶(6)-酮戊二酸脱氢酶复合体(7)琥珀酰CoA合成酶(8)琥珀酸脱氢酶(9)延胡索酸酶(10)L-苹果酸脱氢酶,三羧酸循环总结,产能步骤：,(1),(4),(6),(8),(10),底物水平磷酸化,1.三羧酸循环特点,一次底物水平磷酸化 二次脱羧 四次脱氢,三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系。,2.总反应方程式,+3NAD+FAD+GDP+Pi 2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP,三羧酸循环产10ATP。,乙酰-COA,3NADH+3H+,7.5ATP,FADH2,1.5ATP,GTP,1ATP,9ATP,2ATP,1ATP,总计,10ATP,12ATP,丙酮酸氧化脱羧开始计算：,1NADH,2.5ATP,三羧酸循环,10ATP,总计,12.5ATP,3.糖的有氧氧化生成的ATP,4.三羧酸循环生理意义,1）三羧酸循环是各种好氧生物体内 最主要的产能途径！也是脂类、蛋白 质彻底分解的共同途径！,三羧酸循环焚烧炉,例如 草酰乙酸 天冬氨酸、天冬酰胺等等-酮戊二酸 谷氨酸 其他氨基酸 琥珀酰CoA 血红素,既是“焚烧炉又是百宝库”,2）中间酸是合成其他化合物的碳骨架百宝库,丙酮酸脱氢酶系 Pyruvate dehydrogenase complex,乙酰CoA、ATP NADH+H+,AMP、ADP NAD+,5、有氧氧化调节,三羧酸循环的调控位点及相应调节物,（四）乙醛酸循环三羧酸循环支路,只有一些植物和微生物兼具有这样的途径；动物中不存在。,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,这种途径对于植物和微生物意义重大！,只保留三羧酸循环中的（10）脱氢（1NADH）产能，只相当于2.5个ATP，意义不在于产能，在于生存。.种子发芽,糖异生,油类植物种子中的油,脂代谢,糖,乙醛酸循环,草酰乙酸,乙酰CoA,原始细菌生存,乙酸菌以乙酸为主要食物的细菌（物质循环中的重要一环）,生存,四碳、六碳化合物,转化,第四节 磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路HMS）（pentose phosphate pathway）,一、概述,以6-磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。,细胞质中,磷酸戊糖磷酸戊糖为代表性中间产物。支路糖酵解在磷酸己糖处分生出的新途径。,第一阶段（氧化阶段）：6分子的6磷酸葡萄 糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成6分 子5磷酸核酮糖、6NADPH和6CO2,第二阶段（异构阶段，一系列基团转移反应）：6分子5磷酸核酮糖 经一系列基团转移反应异构成5分 子6磷酸葡萄糖回到下一个循环。,二、磷酸戊糖途径的过程,细胞定位：胞液,6-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酸内酯,1.磷酸戊糖生成,内酯酶,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶。两次脱氢生成NADPH+H+。磷酸核糖是非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,磷酸戊糖通过3C、4C、6C、7C等演变，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。,2.基团转移反应,非氧化反应阶段,分步反应：,5-P-核酮糖,5-P-木酮糖,5-P-核糖,5-P-木酮糖,5-P-核糖,3-P-甘油醛,7-P-景天糖,3-P-甘油醛,7-P-景天糖,转醛醇酶,+,4-P-赤癣糖,6-P-果糖,+,4-P-赤癣糖,5-P-木酮糖,转酮醇酶,TPP,+,6-P-果糖,3-P-甘油醛,5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖 C5,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,该旁路途径的起始物是G-6-P，返回的代谢产物是3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和6-磷酸果糖(fructose-6-phosphate)，其重要的中间代谢产物是5-磷酸核糖和NADPH。整个代谢途径在胞液(cytoplasm)中进行。关键酶是6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydro-genase)。,磷酸戊糖途径的反应方程,磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)的总反应式：,即六分子G-6-P可生成6分子CO2，4分子F-6-P，2分子3-磷酸甘油醛和12分子NADPH。,调 节,6-P-葡萄糖脱氢酶的活性决定G-6-P进入此途径的流量，为限速酶。该酶受NADPH/NADP+的调节。,三、磷酸戊糖途径的生理意义,1.是体内生成NADPH的主要代谢途径：NADPH在体内可用于：作为供氢体，参与体内的合成代谢：如参与合成脂肪酸、胆固醇，一些氨基酸。参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。,使氧化型谷胱甘肽还原。维持巯基酶的活性。维持红细胞膜的完整性：由于6-磷酸葡萄糖脱氢酶遗传性缺陷可导致蚕豆病，表现为溶血性贫血。,谷胱甘肽的功能,(1)解毒功能(2)保护巯基酶/蛋白质(3)可消除自由基(4)协肋氨基酸的吸收,2.是体内生成5-磷酸核糖的唯一代谢途径：,体内合成核苷酸和核酸所需的核糖或脱氧核糖均以5-磷酸核糖的形式提供，这是体内唯一的一条能生成5-磷酸核糖的代谢途径。磷酸戊糖途径是体内糖代谢与核苷酸及核酸代谢的交汇途径。,糖酵解途径(glycolytic pathway)糖的有氧氧化(aerobic oxidation)磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway),一、名词解释,二、填空题,1.1分子葡萄糖转化为2分子乳酸净生成_分子ATP2糖酵解过程中有3个不可逆的酶促反应，这些酶是_、_ _ 和_。3调节三羧酸循环最主要的酶是_、_ _、_。,2,己糖激酶,果糖磷酸激酶,丙酮酸激酶,酮戊二酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱氢酶,4 磷酸戊糖途径可分为_阶段，分别称为_和_，其中两种脱氢酶是_和_，它们的辅酶是_。,两个；氧化阶段；非氧化阶段；6-磷酸葡萄糖脱氢酶；6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶；NADP,测试题,1.丙酮酸脱氢酶系是个复杂的结构，包括多种酶和辅助因子。下列化合物中哪个不是丙酮酸脱氢酶组分？A.TPP B.硫辛酸 C.FMN D.Mg2+E.NAD+,C,2三羧酸循环的限速酶是：A丙酮酸脱氢酶 B顺乌头酸酶C琥珀酸脱氢酶 D延胡索酸酶 E异柠檬酸脱氢酶,E,3糖酵解时哪一对代谢物提供P使ADP生成ATP：A3-磷酸甘油醛及磷酸烯醇式丙酮酸B1，3-二磷酸甘油酸及磷酸烯醇式丙酮酸C1-磷酸葡萄糖及1，6-二磷酸果糖D6-磷酸葡萄糖及2-磷酸甘油酸,B,4在有氧条件下，线粒体内下述反应中能产生FADH2步骤是：A琥珀酸延胡索酸 B异柠檬酸-酮戊二酸C.-戊二酸琥珀酰CoA D.苹果酸草酰乙酸,A,第五节 糖原的合成与分解,糖类,氧化供能,肝糖原,血糖来源,肌糖原,供肌肉收缩,脂肪,糖原储存的主要器官及其生理意义肌糖原，180 300g，为肌肉收缩氧化供能肝糖原，70 100g，维持血糖水平,1.葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。2.约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的结构特点,一、糖原的合成代谢,（二）合成部位,（一）定义,糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。,肝、肌肉细胞胞浆,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,变位酶,UDPG,UDPG焦磷酸化酶,UTP,PPi,（三）肝糖原合成途径,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,6-磷酸葡萄糖,2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖,+,3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 UDPG,4.-1,4-糖苷键式结合糖链延长,糖原n：较小糖原分子，糖原引物，UDPG 上葡萄糖基的接受体。,糖原合酶催化糖原糖链末端延长：,糖原合酶,p,p,尿苷,p,p,尿苷,糖原（n）,糖原（n+1）,反应反复进行，糖链不断延长。,5.糖原分枝的形成,当糖链长度达到12 18个葡萄糖基时,转移67个葡萄糖基,2.糖原合成的特点：,1必须以原有糖原分子作为引物；2合成反应在糖原的非还原端进行；3合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗2个高能磷酸键（2分子ATP）；4其关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为一共价修饰酶；5需UTP参与（以UDP为载体）。,二、肝糖原的分解代谢,1、定义,*肝糖元的分解,糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。,糖原（n）,糖原（n-1）,磷酸,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,H2O,Pi,葡萄糖6-磷酸酶,（肝、肾）,糖原磷酸化酶,6-磷酸果糖,糖酵解途径,（肌肉）,2.反应过程：糖原的分解代谢可分为三个阶段：(1)水解：包括三步反应，循环交替进行。I磷酸解：由糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)催化对-1,4-糖苷键磷酸解，生成G-1-P。(G)n+Pi(G)n-1+G-1-P,糖原磷酸化酶,*,II.转寡糖链：当糖原被水解到离分支点四个葡萄糖残基时，由脱支酶（葡聚糖转移酶）催化，将分支链上的三个葡萄糖残基转移到直链的非还原端，使分支点暴露。III.脱支：由脱支酶（-1,6-葡萄糖苷酶）催化。将-1,6-糖苷键水解，生成一分子自由葡萄糖。,脱分支：,转移酶,-1,6-糖苷酶,-1,6-糖苷酶和转移酶为同一种酶的两种活性，合称脱支酶（debranching enzyme）。,转移葡萄糖残基水解-1,6-糖苷键,(2)异构：(3)脱磷酸：由葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase)催化，生成自由葡萄糖。该酶只存在于肝及肾中。,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖-6-磷酸酶,G-6-P,G-1-P,G-6-P+H2O,G+Pi,葡萄糖-6-磷酸酶只存在于肝、肾中，而不存在于肌肉中，所以只有肝和肾可补充血糖，而肌糖原不能分解为葡萄糖，不能补充血糖，只能进行糖酵解或有氧氧化。,3.糖原分解的特点：,1）水解反应在糖原的非还原端进行；2）是一非耗能过程；3）关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)，为一共价修饰酶，其辅酶是磷酸吡哆醛。,三、糖原的合成与分解小结,G-6-P的代谢去路,G（补充血糖）,G-6-P,F-6-P（进入糖酵解途径）,G-1-P,合成糖原,UDPG,6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）,葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）,四、糖原合成与分解的调节,关键酶的特点：*有共价修饰和变构调节二种方式。*都有活性（高活性）、无（低）活性二种形式，通过磷酸化和去磷酸化互变。,五、糖原合成与分解的生理意义,1贮存能量。2调节血糖浓度。3利用乳酸：肝中可经糖异生途径利用糖无氧酵解产生的乳酸来合成糖原。这就是肝糖原合成的三碳途径或间接途径。,第五节 糖异生,由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生(gluconeogenesis)。糖异生代谢途径主要存在于肝及肾中。,一、糖异生途径,*糖异生途径:丙酮酸葡萄糖的过程。,*过程,3个由关键酶催化的不可逆反应须另外的酶。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),丙酮酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸羧化酶,辅酶生物素（线粒体）,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（线粒体、胞液）,生物素,丙酮酸羧化酶,丙酮酸,线粒体,胞液,1，6双磷酸果糖 6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖 葡萄糖,果糖二磷酸酶-1,H2O,6-磷酸果糖激酶-1,ADP,ATP,葡萄糖-6-磷酸酶,己糖激酶,H2O,Pi,Pi,ATP,ADP,2.,3.,糖酵解和葡萄糖异生的关系,A G-6-P磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶,苹果酸,苹果酸,苹果酸,糖异生耗能,2丙酮酸 葡萄糖 2丙酮酸 2PEP：2 ATP2=4 2 3-P-甘油 酸 21,3-BP-甘油酸：12=2共计6分子ATP,二、糖异生的调节,AMPF-2,6-BP,ATP,果糖双磷酸酶-1fructose biphosphatase-1,乙酰CoA,丙酮酸羧化酶pyruvate carboxylase,三、糖异生的原料,1生糖氨基酸：Ala,Cys,Gly,Ser,Thr,Trp 丙酮酸Pro，His，Gln，Arg Glu-酮戊二酸Ile，Met，Ser，Thr，Val 琥珀酰CoAPhe，Tyr 延胡索酸Asn，Asp 草酰乙酸,2甘油：甘油三酯甘油-磷酸甘油磷酸二羟丙酮。3乳酸：乳酸丙酮酸。,四、糖异生的生理意义,三碳途径：进食后，葡萄糖丙酮酸、乳酸糖异生途径糖原,1、维持血糖水平恒定。糖异生的主要原料为乳酸、氨基酸及甘油。饥饿时主要为氨基酸和甘油。2、补充糖原储备直接途径：G UDPG 糖原间接途径（三碳途径）：,3.调节酸碱平衡,乳酸循环（Cori循环）,肌肉,肝,G,丙酮酸,乳酸,糖酵解,NADH+H+,NAD+,乳酸,乳酸,丙酮酸,G,NAD+,NADH+H+,G,糖异生,血液,乳酸循环的形成是由于肝和肌肉组织中酶的特点所致。生理意义：避免损失乳酸；防止乳酸堆积造成酸中毒。乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6 分子ATP。,糖异生与血糖浓度,消耗100-150g葡萄糖/天,消耗40g葡萄糖/天,人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右（不到12小时全部耗尽）,正常情况下血糖浓度：4.56.7mmo/L,禁食数周时血糖浓度：3.9mmo/L,在饥饿情况下糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义,血糖,第六节 血糖及其调节,血糖水平：3.89-6.11mmol/L(70-110mg%),食物中的糖,消化吸收,肝糖原,分解,其他物质,糖异生,CO2+H2O+能量,氧化分解,肝糖原、肌糖原,合成,转变,脂肪、氨基酸,血糖的来源和去路,血糖水平的调节,血糖水平保持恒定是糖、脂肪、氨基酸代谢协调的结果；也是肝、肌肉、脂肪组织各器官组织代谢协调的结果。机体的各种代谢及各器官之间的精确协调主要依靠激素的调节。胰岛素（insulin）能促进糖原合成，是体内唯一能降低血糖的激素，肾上腺素能抑制糖原合成。,糖代谢主要途径：,血糖水平异常,一、高血糖及糖尿症（hyperglycemia and glucosuria）空腹血糖浓度高于7.22-7.78mmol/L为高血糖。当血糖浓度高于8.89-10.00mmol/L,即超过了肾小管的重吸收能力,则出现糖尿,这一血糖水平称为肾糖阈。持续高血糖和糖尿，特别是空腹血糖和糖耐量曲线高于正常范围，为糖尿病（diabetes mellitus）葡萄糖耐量（glucose tolerence）或耐糖现象：在一次性摄入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。,低血糖（hypoglycemia）：空腹血糖浓度低于3.33-3.89mmol/L.低血糖休克,测试题,试述为什么减肥者要减少糖类物质的摄入?琥珀酰COA如何彻底氧化产生CO2和H2O？,1、琥珀酰COA琥珀酸延胡索酸苹2、苹果酸出线粒体。3、苹果酸草酰乙酸PEPPA4、PA进入线粒体。PACH3COSCOA5、CH3COSCOA进入三羧酸循环。,简述6-磷酸葡萄糖的代谢途径及其在糖代谢中的重要作用。简述B族维生素在糖代谢中的作用。,本章重点,糖酵解 三羧酸循环磷酸戊糖途径糖原的合成与分解糖异生,定义、反应途径、能量、调节、生物学意义,