[理化生]生物化学课件：糖代谢.ppt

1、12Chapter 9 Carbohydrate metabolism3Outline 一、一、Physiological function of saccharide Energy Carbon resource。 Structural component Special physiological function4二、二、Digestion and assimilation Digestion, Hydrolysis Place：Small Intestine Course：Mouth StomachSmall Intestine（Pancreas -Amylase 胰胰淀粉酶）淀粉酶）

2、肠粘膜细胞还存在有双糖酶（肠粘膜细胞还存在有双糖酶（Lactase, Sucrase, Maltase etc）5 Assimilation, Absorption Hexose己糖己糖( (Glc) )：Active transport（吸收）（吸收），伴有伴有Na+的转运。称为的转运。称为Na+依依赖型葡萄糖转运体赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。和肾小管上皮细胞。 Pentose(戊糖戊糖) )：Passive transport6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

3、%）Glc Saliva-Amylase 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 Stomach Mouth Intestine Pancreas-Amylase-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶（包括麦芽糖酶）（包括麦芽糖酶）-临界糊精酶临界糊精酶（包括异麦芽糖酶）（包括异麦芽糖酶）Starch(Main)7Na+ +GNa+ +GNa+ +Na+ +Na+ +GGK+ +K+ + Na+泵泵刷状缘刷状缘 小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 细胞内膜细胞内膜 门静脉门静脉 肠肠腔腔 Na+推动的推动的Glc 载体蛋白载体蛋白 吸收过程吸收过程8小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门

4、静脉门静脉 Liver 体循环体循环各种组织细胞各种组织细胞 91、Under anaerobic conditions GlcPyrLac , Ethanol etc2、Under aerobic conditions Glc CO2 + H2O in citrate cycle(TCA cycle） G CO2 + H2O in PPP(磷酸戊糖途径）磷酸戊糖途径） 生物体内葡萄糖（糖原）的分解生物体内葡萄糖（糖原）的分解 主要有三条途径：主要有三条途径：10一、一、Anaerobic catabolism of carbohydrateGlc糖酵解糖酵解途径途径Pyruvate酵解酵解L

5、actate FermentationEthanol 糖酵解途径糖酵解途径( EMP)：Glc Pyruvate 糖酵解糖酵解(Glycolysis )：Glc Lactate 11C6H12O62CH3COCOOH2CH3CH(OH)COOH+2(2H)-2CO2 糖酵解糖酵解Glycolysis2CH3CHO2CH3CH2OHFermentation Lac Ethanol-2(2H)+2(2H)12糖酵解途径糖酵解途径( (glycolytic pathway) )Subcellular site：Cytosol Reaction course：Two stages*Glc2 Trios

6、e phosphate*Triose phosphatePyruvateRegulation of glycolysis pathway46学时2007113013 糖酵解，糖酵解，EMP pathway （Embden，Mayerholf 和和Parnas） G 6-P-GOCH2OHHOOHOHOH ATP ADP OCH2OHHOOHOHOHP Glc G-6-P 己糖激酶己糖激酶HexokinaseMg+活化形式活化形式First Key Enzyme14OCH2OHHOOHOHOHPGlucose phosphate isomeraseOCH2OHOCH2POHOH G-6-P F-

7、6-P 6-P-G F-6-P15OCH2OHOCH2POHOHATP ADPOCH2OHOCH2POHOHPPhosphofructokinase -1 F-6-P F-1,6-2P F-6-P F-1,6-2PMg+Second Key Enzyme16CH2OC=OCH2OHP DHAP 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮CHOCHOHCH2OP + G-3-P3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛醛缩酶醛缩酶Aldolase F-1,6-2P G-3-P + DHAPF-1,6-2POCH2OHOCH2POHOHP17 DHAP G-3-PTriose phosphate isomerase DHAP G-3

8、-PCH2OC=OCH2OHPCHOCHOHCH2OP18 G-3-P G-1,3-2PCHOCHOHCH2OPNAD+ +Pi NADH+H+ +COCHOHCH2OPPOGlyceraldehyde-phosphate dehydrogenase G-3-P G-1,3-2P First oxidation or dehydrogen19NAD+：R为为H；NADP+：R为为PO32-NNNNNH2OOROHHHHHOP-OOOOOHOHHHHHOP-OONCONH2+20N+R+2H-2HN+RHHHHHHHHHCONH2CONH2+ H+NAD+ 或NADH 或 NADPHNADP+2

9、1COCHOHCH2OPPOG-1,3-2P 3-P-G ADP ATPCOHCHOHCH2OPO Phosphoglyceric kinase G-1,3-2P 3-P-GMg+First substrate level phosphorylation22COHCHOHCH2OPO 3-P-G 2-P-G PhosphoglyceromutaseCOOHHCOCH2OHP 3-P-G 2-P-G23COOHHCOCH2OH烯醇化酶烯醇化酶EnolasePCOOH COCH2P+ H2O 2-PG PEP 2-P-G PEP 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸Mg+24COOH COCH2PAD

10、P ATPCOOH COHCH2Pyr kinase PEP PyruvateCOOH C=OCH3 PEP PyruvateMg+Third Key EnzymeSecond substrate level phosphorylationAutomation251、Yeast在无氧条件下转化为乙醇和在无氧条件下转化为乙醇和CO2Fate of pyruvate(4 Fates)COOH C=OCH3DecarboxylaseCHOCH3CO2 Alcoholdehydrogenase NADH+H+ + NAD+ +CH2OHCH3EthanolG-3-P G-1,3-2PNADH + H+

11、 +26COOH C=OCH3 NADH + H+ + NAD+ + LDHCOOH CHOHCH3Pyruvate L-Lactate2、丙酮酸生成乳酸丙酮酸生成乳酸 动物在激烈运动时或由于呼吸、动物在激烈运动时或由于呼吸、 循环系统障碍而发生供氧不足时。循环系统障碍而发生供氧不足时。 生长在厌氧或相对厌氧条件下的生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌许多细菌(如乳酸菌如乳酸菌)。G-3-P G-1,3-2P27 3、In aerobic condition，Pyruvate Mit 生成乙酰生成乙酰CoA，参加，参加TCA cycle，被彻底氧化，被彻底氧化成成CO2和和H2O。4、转化为、

12、转化为FA或或Ketobodies(酮体酮体) 当细胞当细胞ATP水平较高时，水平较高时， TCA cycle的速率下的速率下降，乙酰降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成体的合成。28Reaction types in glycolysis:1. 磷酸转移磷酸转移 G + ATP G-6-P + ADP2. 磷酸移位磷酸移位 3-P-G 2-P-G3. 异构化异构化 DHAP G-3-P4. 脱水脱水 2-P-G PEP5. 醇醛断裂醇醛断裂 F-1,6-2P DHAP + G-3-P29Begin from glucose（G）：）： C6H12

13、O6 + 2Pi + 2ADP 2CH3CHOHCOOH + 2ATPBegin from glycogen：C6H12O6 n+ 3ADP + 3Pi 2CH3CHOHCOOH + 3ATP糖原糖原G-6-P不消耗能量不消耗能量30Glycogen1-P-GMutase6-P-GG6-P-F1,6-2P-FDHAP3-P-GPhosphorylase(磷酸化酶磷酸化酶)ADPATPHKIsomeraseADPATPKinaseAldolaseIsomeraseADP ATPADP ATPPi313-P-G1,3-P-G3-P-GMutase2-P-GEnolasePEPPyrLactateN

14、AD+NADH+H+DHaseATPADPKinaseATPADPKinaseLDH NAD+NADH+H+ADP ATPATP ADP32FruKinaseGlcG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADPPyruvateGal1-P-Gal 1-P-GKinaseMutaseMan6-P-ManKinaseMutase其它己糖也可进入酵解途径其它己糖也可进入酵解途径33Regualtion of glycolysis34脂酰脂酰CoA、Glucagon InsulinOCH2OHHOOHOHOHOCH2OHHOOHOHOHP ATP ADPMg+35OCH2OHOCH2PO

15、HOHATP ADPOCH2OHOCH2POHOHPMg+PFK-1ATP、CitrateAMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-BPF-2,6-BP是该酶最强的是该酶最强的Allosteric activater。36F-6-PF-2,6-BPATPADPPFK-2H2OPi果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2CitrateAMP376-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2（激酶活性）（激酶活性）ATPADPPi Glucagon6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2( (磷酸酶活性磷酸酶活性) )PATPADPPi38COOH COCH2PCOOH COHCH2COOH C=OCH3ADP ATPMg+

16、F-1,6-BP ATP、 Ala、GlucagonH2OPi PK ActiveGlucagonATPADP PK-Pi InactiveATPADPPiH2O39Physiological significance迅速提供能量，使机体在无氧或缺氧情况迅速提供能量，使机体在无氧或缺氧情况下能进行生命活动；下能进行生命活动； Red cell没有线粒体，完全依赖糖酵解供没有线粒体，完全依赖糖酵解供能；能； 神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，也神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，也常由糖酵解提供部分能量。常由糖酵解提供部分能量。40产能情况产能情况 1 Glc 经过经过Glycolysis可净产生

17、可净产生2ATP；能量利用率能量利用率 = 52.7%51.6 219641本小节的要求 掌握掌握: Concept of glycolysis、Subcell site、Reaction course、ATP formation、Rate-limited enzyme and Physiological significance ； 熟悉：熟悉：Regulation of glycolysis42CytosolMitochondriaGG-6-PPyrAc-CoAO2H+eH2OCO2二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化（aerobic oxidation） Reaction course：O2

18、O2O2PyrMit membrane43Glycogen or GlcPyrPyrAc-CoATCA cycleCO2+H2O+ATP Aerobic oxidation （Cytosol）(Mit)LacGlycolysisOutline OF Aerobic oxidation of sugar44Reaction courses of sugar aerobicoxidation 3 stages： EMP：G Pyruvate Pyr Ac-CoA Ac-CoA TCA cycle and oxidative phosphorylation45Pyruvate Ac-CoASubce

19、llular site: Mit General course：Pyruvate dehydrogenase complexPyruvateAcetyl CoACOOH C=OCH3Pyr DHase SystemNAD+ +HSCoA NADH+H+ +CO2 CH3 COSCoA46Acetyl CoAAMP泛酸泛酸-巯基乙胺巯基乙胺222O2CH22OOH CH3-2OH-OCOCHCHNH CO CH C CHPOPOCHNHCHSC CH33CHOOOOONNNNNHOPOO47 2+48 别构调节别构调节 别构激活剂别构激活剂AMP, ADP, NAD+ 别构抑制剂乙酰别构抑制剂乙

20、酰CoA、NADH+H+、ATP 共价调节共价调节（下图）（下图） 49共价修饰调节共价修饰调节50反应机理反应机理Pyruvate O CH3CSCoA51 反应过程反应过程 特特 点点 生理意义生理意义 调调 节节 CO2+H2O柠檬酸循环柠檬酸循环,三羧酸循环三羧酸循环, TCA循环循环, Krebs循环循环 O CH3CSCoA52Main resource and fate of Acetyl CoAGlycogen TG Protein G FA、Glycerol Amino acidsCholestrol 、FA TCA cycle KetobodiesAcetyl CoA53分

21、步反应HOCH2COOHCCOOHCH2COOHAcetyl CoA Citrate synthaseH2O HSCoACH3SCoAOCCOOHCH2COOHCO+ Oxaloacetate Citrate (OAA)54 顺乌头酸顺乌头酸 异柠檬酸异柠檬酸 Citrate Cis-aconinc acid IsocitrateH2OH2OHOCH2COOHCCOOHCH2COOH CH COOHC COOHCH2COOHCOOHCH COOHCCOOHCH2HOH顺乌头酸酶顺乌头酸酶Aconitase 55NAD+ NADH+H+ CO2 - 酮戊二酸酮戊二酸Isocitrate - ke

22、toglutarate ( -KG) Isocitrate DHaseOCCOOHCH2CH2COOHCOOHCH COOHCCOOHCH2HOHFirst Oxidative Decarboxylation from ?56 - 酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰琥珀酰CoA -KG Succinyl CoANAD+ NADH+H+HSCoA CO2-KG脱氢酶复合体脱氢酶复合体 - ketoglutarate complexCOOHCH2CH2COSCoAOCCOOHCH2CH2COOHSecond Oxidative Decarboxylation from?57琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸琥珀酸S

23、uccinyl CoA SuccinateGDP GTP Pi HSCoA琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶Succinyl CoA synthetaseCOOHCH2CH2CO SCoA CH2CH2COOHCOOH GTP+ADPGDP+ATPv唯一底物水平磷酸化唯一底物水平磷酸化58CH2CH2COOHCOOH琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸Succinate Fumarate 琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶Succinate DHaseFAD FADH2COOHCCHHHOOCThird Dehydrogen59 NNNNNH2OOHOHHHHCH2HOPOO-OPOO-OCH2CHOHCCHOH

24、CH2HOHNHNNNH3CH3COOFMNAMPFAD1060NHNNNH3CH3CROOFMN 或 FADNHHNNNHH3CH3CROO+2H-2HFMNH2 或 FADH261延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸Fumarase MalateCHCH2COOHCOOHHOH2O 延胡索酸酶延胡索酸酶 FumaraseCOOHCCHHHOOC62CHCH2COOHCOOHHO苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸Malate OxaloacetateNAD+ NADH+H+ + 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶Malate DHaseCOOHCH2COOHCOFourth Dehydrogen63草酰乙酸草酰

25、乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸- -酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰辅酶辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸乙酰辅酶乙酰辅酶A经经TCA循环四次氧化，二循环四次氧化，二次脱羧，通过一个循环。次脱羧，通过一个循环。 乙酰乙酰COA2CO26465v三羧酸循环的总反应式为：三羧酸循环的总反应式为： O CH3CCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA+2H+ Go = - 40kJ/mol66三羧酸循环的特点三羧酸循环的特点在有在有O2条件下运转，是生成条件下运转，是生成ATP的主要途径；的主要途径；* 循环中有循环中有4次脱氢，生

26、成次脱氢，生成3分子分子NADH，1分子分子FADH2，另有，另有1次底物水平磷酸化。次底物水平磷酸化。* 共生成共生成12分子分子ATP。 循环一周产生循环一周产生2分子分子CO2； CO2来自草酰乙酸而不是来自草酰乙酸而不是乙酰乙酰CoA, 但净结果是但净结果是氧化了氧化了1分子乙酰分子乙酰CoA； 67糖有氧氧化生成的糖有氧氧化生成的ATP一分子葡萄糖彻底氧化成一分子葡萄糖彻底氧化成CO2和和H2O，可生成，可生成38或或36分子分子ATP葡萄糖葡萄糖 丙酮酸：丙酮酸：2ATP+2NADH= 8或或6 ATP2丙酮酸丙酮酸 2乙酰乙酰CoA: 2NADH=6 ATP2乙酰乙酰CoA 4C

27、O2(TCA): 122=24 ATP 能量利用率能量利用率= =70.5%51.638 2780 苹果酸穿梭苹果酸穿梭:8ATP，磷酸甘油穿梭，磷酸甘油穿梭:6ATP68限速酶限速酶：柠檬酸合成酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶、-KG脱氢酶复合体脱氢酶复合体；TCA cycle的中间产物包括的中间产物包括OAA在内起着催在内起着催化剂的作用，本身并无量的变化，不可能通化剂的作用，本身并无量的变化，不可能通过过TCA cycle从从Ac-CoA合成合成OAA或其它中间或其它中间产物；这些中间产物也不能直接在产物；这些中间产物也不能直接在TCA cycle中被氧化成中被氧化成CO

28、2和和H2O。48学时2007120669 OAAPyruvate (Animal,Plant and Microorganism)Malate Pyruvate (Animal and yeast) (Plant and microorganism) PEP TCA Cycle 中中OAA的补充途径的补充途径70 1、Carboxylation of pyruvate(丙酮酸羧化丙酮酸羧化) ) ( (动物体内的主要回补反应动物体内的主要回补反应) )草酰乙酸或循草酰乙酸或循环中任何一种环中任何一种中间产物不足中间产物不足TCA循环循环速度降低速度降低乙酰乙酰-CoA浓度增加浓度增加 高水平

29、的乙酰高水平的乙酰CoA激活激活丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸产生更多的草酰乙酸 Pyruvate OAACOOHCH2COOHCOCOOH C=OCH3CO2+ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 Mg2+生物素生物素In mitochondronCOOH712、PEP carboxylation (PEP羧化羧化) ) （在植物、酵母、细菌）（在植物、酵母、细菌） PEP OAACOOH COCH2PCO2 + H2O Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶PEP carboxylaseCOOHCH2COOHCOCOOH723、Dehydrogen of malate(苹

30、果酸脱氢苹果酸脱氢)Pyruvate Malate OAACOOH C=OCH3 COOH |H-C-OH | CH2 | COOH NADPH+ NADP+ +H+CO2 COOH | C=O | CH2 | COOHNAD+ NADH+ +H+苹果酸酶苹果酸酶MDH73 4、氨基酸转化氨基酸转化 Asp -ketoglutarate Glu OAA COOH |H2N-C-H | CH2 | COOH COOH | C=O | (CH2)2 | COOH COOH |H2N-C-H | (CH2)2 | COOH COOH | C=O | CH2 | COOH+ + + 谷草转氨酶谷草转氨

31、酶 (GOT)74Physiological significance of TCA cycle1. 与与Glycolysis构成糖的构成糖的Aerobic metabolism pathway，为机体提供大量的，为机体提供大量的Energy，一分子，一分子Glc经经EMP、TCA cycle和呼吸链氧化共可产生和呼吸链氧化共可产生38 或或 36个个ATP。2. TCA cycle是是Sugar、Lipid、Protein代谢代谢联络的联络的枢纽（枢纽（Hub） 。75TCA cycle中间产物中间产物FA、AAAnabolismProduct of catabolismCO2+H2O+En

32、ergy3. TCA cycle 既是物质既是物质Catabolism的组成部的组成部分，亦是物质分，亦是物质Anabolism的重要步骤，为其的重要步骤，为其他生物合成提供小分子前体原料他生物合成提供小分子前体原料(Precursor)。76GlycogenFatProteinGFA & GlycerolAmino acidAc-CoAeH+1/22+2ADP ATPPi O2H2OTCA cycleCoA营养物分解代谢的三个阶段营养物分解代谢的三个阶段77CoA乙酰柠檬酸异柠檬酸酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸延胡索酸苹果酸草酰乙酸TCA-丙酮酸脂肪酸TyrPheLeuIleTrp草酰乙酸乙酰C

33、oA脂肪酸胆固醇蛋白质奇数脂肪酸血红素IleMetValThrAspPheTyr葡萄糖AspGlu蛋白质CitrateIsocitrate-KGGluProteinOdd-numbered fatty acidHemeGlcProtein FA CholesterolOAAAc- -CoAAc-CoA Pyr FAOAAMalateFumarateSuccinateSuccinylCoAIleMetValThrAspPheTyrTyr Phe LeuIle TrpAsp78三羧酸循环与脂肪酸合成的关系三羧酸循环与脂肪酸合成的关系 葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸柠檬酸草酰乙酸乙酰Co

34、A脂肪酸TCA FAOAA Citrate Pyr Glc Pyr Citrate OAAAc-CoAAc-CoA79三羧酸循环的调控三羧酸循环的调控 TCA cycle的速度主要取决于细胞对的速度主要取决于细胞对ATP的需的需求量，另外也受细胞对于中间产物需求的影响。求量，另外也受细胞对于中间产物需求的影响。 有有3个个Regulatory sites： 1、Citrate synthase（Key enzyme） Allosteric inhibitor: ATP、NADH HighATP和和NADH 抑制抑制TCA cycle的进行的进行 HighSuccinyl-CoA抑制该酶的活性抑

35、制该酶的活性80 2、Isocitrate DHase Allosteric inhibitor: ATP & NADH Allosteric activator:ADP Activator: Ca2+ 3、-KG DHase system Inhibitor: Succinyl CoA & NADH High energy charge inhibition（高能荷抑制）高能荷抑制） ATP+1/2ADP 能荷能荷 ATP+ ADP+AMP 细胞的能荷为细胞的能荷为0.9左右左右81OAACitrateIsocitrate-KGSuccinyl CoASuccinateFumarateMal

36、ateAc-CoA三羧酸循环的过程及其调控三羧酸循环的过程及其调控 1.ATP、NADH 琥珀酰琥珀酰-CoA抑制抑制2. ATP、NADH抑制抑制; NAD+、ADP, Ca2+激活。激活。3.ATP、NADH、琥珀、琥珀酰酰-CoA抑制抑制ADP、Ca2+激激活活82巴斯德效应巴斯德效应（Pasteur effect) 概念概念: 巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect）指有氧氧化抑制糖指有氧氧化抑制糖酵解的现象。酵解的现象。 机制机制: 有氧时，有氧时，NADH+H+进入进入Mit内氧化，内氧化，Pyr进入进入Mit进一步氧化而不生成进一步氧化而不生成Lactate; 缺氧时

37、，酵解缺氧时，酵解途径加强，途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，在胞浆浓度升高，Pyr作作为氢接受体生成为氢接受体生成Lactate。83本小节的要求本小节的要求 掌握掌握糖糖Aerobic oxidation的概念、的概念、TCA cycle反应的反应的Subcell site、反应过程、限、反应过程、限速酶、速酶、 ATP生成、生理意义；生成、生理意义； 了解了解糖有氧氧化的调节。糖有氧氧化的调节。84三、磷酸戊糖途径三、磷酸戊糖途径 (PPP,HMS)Pentose Phosphate PathwayHexose Monophosphate Shunt85* 概念概念HMS or P

38、PP 是指由是指由Glc生成生成Pentose-phosphate & NADPH+H+，前者再进一步转变成前者再进一步转变成3-P-Glycerol & 6-P-F的反应过程。的反应过程。86* * Cellular localization：Sytosol First stage：Oxidative reaction 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+ and CO2 磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的反应过程* * 2 stages Second stage: :Non-Oxidative reaction 包括一系列包括一系列Group transfer。 87 H-C-OH

39、 | H-C-OH |HO-C-H O | H-C-OH | H-C | CH2O6-P-G DHase P C= O | H-C-OH |HO-C-H O | H-C-OH | H-C | CH2OP 6-P-G 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 Gluconic acid lactone NADP NADPH+ H+ 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 88 COO- | H-C-OH |HO-C-H | H-C-OH | H-C-OH | CH2OPP 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 6-P-gluconic acid C=O | H-C-OH |HO-C-H O | H-C-OH

40、| H-C | CH2OP6-P葡萄糖酸葡萄糖酸内酯水解酶内酯水解酶H2O 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 6-P-Gluconic acid lactone89 COO- | H-C-OH |HO-C-H | H-C-OH | H-C-OH | CH2OP6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 脱氢酶脱氢酶 NADP NADPH+H+ CH2OH | C=O | H-C-OH | H-C-OH | CH2O_P 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖90 6-p-G 5-p-核酮糖核酮糖 + 2NADPH + 2H+ + CO2本阶段的总反应：本阶段的总反应：91C5C5C5C3

41、C3C6C6C7C42C2C3Cw 3C5 2C6+ C3 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 92G- -6-p最最后后产产物物5-磷酸核酮糖（磷酸核酮糖（C5） 35-磷酸核糖磷酸核糖7-磷酸景天糖磷酸景天糖4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖6-P-F3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛6-磷酸果糖磷酸果糖C5C5C7C3C4C6C6C593本阶段的总反应：本阶段的总反应：94磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第第二二阶阶段段 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

42、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-磷酸甘磷酸甘油醛油醛 C36-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酶 CO2最后产物最后产物G-6-p第第一一阶阶段段 G-6-p9596 HMS or PPP途径的意义途径的意义(5

43、个方面个方面)1、动物体内、动物体内30Glc进入进入PPP，产生大量的，产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供，为细胞的各种合成反应提供还原剂还原剂（力）（力），如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。，如参与脂肪酸和固醇类物质的合成。2、在、在Red cell中保证中保证谷胱甘肽谷胱甘肽的还原状态。的还原状态。 (防止膜脂过氧化；维持血红素中的防止膜脂过氧化；维持血红素中的Fe2+) ; (6-P-葡萄糖脱氢酶遗传缺陷症葡萄糖脱氢酶遗传缺陷症贫血病）贫血病）97还原型还原型氧化型氧化型3、该途径的中间产物为许多物质的合成提供、该途径的中间产物为许多物质的合成提供原料原料，如：，如： 5-P

44、-核糖核糖 核苷酸核苷酸 4-P-赤藓糖赤藓糖 芳香族氨基酸芳香族氨基酸984、非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与非氧化重排阶段的一系列中间产物及酶类与光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶光合作用中卡尔文循环的大多数中间产物和酶相同，因而磷酸戊糖途径可与相同，因而磷酸戊糖途径可与photosynthesis联联系起来，并实现某些系起来，并实现某些Monosccharide之之间间的互的互变。变。5、PPP是由是由Glc直接氧化起始的可单独进行氧化直接氧化起始的可单独进行氧化分解的途径。因此可以分解的途径。因此可以和和EMP、TCA cycle相相互补充、相互配合互补充、相互配合，增加机

45、体的适应能力。，增加机体的适应能力。99磷酸戊糖途径的调控磷酸戊糖途径的调控lPPP or HMS的速度主要受生物合成的速度主要受生物合成时时NADPH的需要所调节。的需要所调节。 lNADPH反馈抑制反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶葡萄糖脱氢酶（限速酶）（限速酶）的活性的活性。100EMP TCA cycle HMS（PPP）部位部位 Cytosol Mit Cytosol环境环境 Anaerobic Aerobic Aerobic产物产物 Lactate CO2,H2O CO2 能量能量 2ATP 38/36ATP 36ATP中间物中间物 3C,6C 2,6,4,5C 3,4,5,6,7C氢逆

46、体氢逆体 NADH NADH NADPH FADH2依赖依赖ATP + + 葡萄糖的分解代谢比较葡萄糖的分解代谢比较101PPP or HMS 掌握掌握ppp反应的亚细胞部位、反应的亚细胞部位、反应过程的特点、反应过程的特点、ATP生成、生成、生理意义；生理意义； 了解了解其调节。其调节。102四、四、Biosynthesis of glucose动物体内动物体内Glc的合成途径：的合成途径： 糖原的降解糖原的降解 Degradation of glycogen糖异生糖异生Gluconeogenesis of sugar植物体内葡萄糖的合成途径：植物体内葡萄糖的合成途径：淀粉的降解淀粉的降解D

47、egradation of starch糖异生糖异生Gluconeogenesis of sugar103luconeogenesisv糖糖 104 克服糖酵解克服糖酵解(EMP)中的中的3步步不可逆反应不可逆反应 糖酵解在糖酵解在Cytosol中进行，糖异生则分别在中进行，糖异生则分别在Mit和和Cytosol中进行中进行。105葡萄糖葡萄糖 6-P-葡萄糖葡萄糖6-P-果糖果糖1,6-二二P果糖果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛P-二羟丙酮二羟丙酮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PEP丙酮酸丙酮酸106 底物循环底物循环(Substrate cyc

48、le)催化单向反应的催化单向反应的酶所催化的酶所催化的2个底物互变的循环。个底物互变的循环。HK和和PFK催化的催化的2个个反应的逆过程反应的逆过程：107 Pyruvate OAACOOHCH2COOHCOCOOH C=OCH3CO2+ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 Mg2+生物素生物素 丙酮酸生成丙酮酸生成PEP通过通过2步反应步反应 Step 1. Pyruvate羧化生成羧化生成OAA (在在Mit中进行中进行)COOH提问提问：这里这里的作用是什么？的作用是什么？能量载体能量载体 合成的合成的OAACOOH中储存了中储存了ATP水解的键水解的键能，脱碳时损失的键

49、能相对较少。能，脱碳时损失的键能相对较少。108 OAA出出Mit到胞浆有到胞浆有2种机制种机制： 第一种机理第一种机理 通过谷草转氨酶（氨基酸代谢）通过谷草转氨酶（氨基酸代谢） 第二种机理第二种机理 a.109 110Pyruvate Pyruvate OAA 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP + CO2ADP + Pi Malate NADH + H+ NAD+ Asp Glu -KG Asp Malate OAA PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP + CO2 MitCytosol谷草转氨酶谷草转氨酶KG: -酮戊二酸酮戊二酸111 Glc 6-p-G6

50、-P-F1,6-2p-F2-p-GPEP丙酮酸丙酮酸丙氨酸等生丙氨酸等生糖氨基酸糖氨基酸 LactateCori循环循环 TCA cycle的中间产物的中间产物糖异生途径糖异生途径 及其前体及其前体OAA反刍动物体内反刍动物体内乙酸、丙酸乙酸、丙酸, ,丁酸丁酸Succinyl CoA 生糖生糖 氨基酸氨基酸112(Lactate Cycle)概念：概念：肌收缩（尤其是氧供应不足时）通过糖酵肌收缩（尤其是氧供应不足时）通过糖酵解产生乳酸，因为肌肉内糖异生活性低，所以乳酸解产生乳酸，因为肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝