糖代谢PP完整资料课件.pptx

1、糖糖 代代 谢谢 Metabolism of Carbohydrates本章主要讨论的内容：1.小肠上皮细胞对葡萄糖 的吸收机：主动吸收 2.血糖的概念。降低血糖的激素是胰岛 素，它的作用机制。升高血糖的激素 有肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激 素和生长激素。4.糖的有氧化及三羧酸循环的概念，反应 过程、关键酶、能量变化、生理意义。参与糖有氧化反应的辅酶及它们所含的 维生素。5.磷酸戊糖途径的概念，第一阶段的反应过 程、关键酶、生理意义。3.糖酵解的概念，反应过程、关键酶、能 量变化、生理意义。在糖酵解调节中，对 6-磷酸果糖-1的调节 7.肝糖原能调节血糖浓度是因为肝组织中 存在葡萄糖-6-磷

2、酸酶 8.糖异生的概念、反应过程、关键酶、生理意义6.糖原合成、糖原分解的概念，反应过程、关键酶、生理意义。在糖原合成、糖原分 解中对关键酶的调节。糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。糖的化学（二）糖的分类及其结构O HOHHHO HHO HOO HOO HHHHOHO HHO HHCH2OH葡萄糖(glucose)已醛糖果糖(fructose)已酮糖 O HOHO HOHHHO HHO H1.单糖 不能再水解的糖。OO HO HHOH2CHHO HHCH2OH目 录OO HHHOHHO HHO HHCH2OHOHHHHOHO HO H

3、HOH2CO HOHO HOHHOHHHO H半乳糖(galactose)已醛糖 核糖(ribose)戊醛糖 O HHO HHO HO HOH目 录2.寡糖常见的几种二糖有麦芽糖(maltose)葡萄糖 葡萄糖蔗 糖(sucrose)葡萄糖 果糖乳 糖(lactose)葡萄糖 半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。3.多糖 能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有淀 粉(starch)糖 原(glycogen)纤维素(cellulose)淀粉 是植物中养分的储存形式淀粉颗粒目 录 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式目 录 纤维素 作为植物的骨架-1,4-糖苷键目 录4

4、.结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有 第 一 节 概 述新陈代谢过程：分三个阶段：消化吸收 中间代谢 分泌排泄淀粉 G G 糖原中间产物氨基酸 NH3 尿素蛋白质CO2+H2O+ATP肺 肾1.氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。2.其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。二、糖的消化与吸收（一）糖的消化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、葡萄糖等，其中以淀粉

5、为主。消化部位：主要在小肠，少量在口腔淀粉 麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精+异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖 唾液中的-淀粉酶 -葡萄糖苷酶 -临界糊精酶 消化过程 肠粘膜上皮细胞刷状缘 胃 口腔 肠腔 胰液中的-淀粉酶 食物中含有的大量纤维素，因人体内无-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。（二）糖的吸收1.吸收部位 小肠上段 2.吸收形式 单 糖 ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵小肠粘膜细胞 肠腔 门静脉 3.吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状

6、缘 细胞内膜 主动运输G G G 顺浓度差4.吸收途径 小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞 门静脉 肝脏 体循环SGLT 各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 15)。SGLT：Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,)葡萄糖 酵解途径 丙酮酸 有氧 无氧 H2O及CO2 乳酸 糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途径 核糖 +NADPH+H+淀粉 消化与吸收 ATP 第 三 节 血糖及其调节Blood Glucose and Th

7、e Regulation of Blood Glucose Concentration*血糖，指血液中的葡萄糖。*血糖水平，即血糖浓度。正常血糖浓度：3.896.11mmol/L 血糖及血糖水平的概念 血糖食 物 糖 消化，吸收 肝糖原 分解 非糖物质 糖异生 氧化分解 CO2+H2O 糖原合成 肝（肌）糖原 磷酸戊糖途径等 其它糖 脂类、氨基酸合成代谢 脂肪、氨基酸 一、血糖来源和去路糖尿肾糖阈 二、血糖水平的调节主要调节激素降低血糖：胰岛素(insulin)升高血糖：胰高血糖素(glucagon)糖皮质激素、肾上腺素和生长激素血糖相对恒定是神经系统、激素及组织器官共同调节的结果。神经系统主

8、要依靠激素对血糖进行调节 血糖水平恒定的生理意义 保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。脑组织不能利用脂酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能；红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能；骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。肝脏是调节血糖的最主要器官器官水平调节的两个主要影响因素：血糖浓度和 组织细胞膜上GLUT：血糖浓度正常时：GLUT1和GLUT3摄取葡萄糖作为能 量来源。GLUT5与小肠内葡萄糖吸收有关。血糖浓度过高时：肝细胞膜上GLUT2，快速摄取葡萄 糖合成肝糖原；肌肉细胞膜上GLUT4，摄取 葡萄糖合成肌糖原；脂肪细胞膜上GLUT4，摄 取葡萄糖合成脂肪。血糖

9、浓度偏低时：肝脏通过糖原分解及糖异生来升 高血糖浓度。（一）胰岛素 促进葡萄糖转运进入肝外细胞；加速糖原合成，抑制糖原分解；加快糖的有氧氧化；抑制肝内糖异生；减少脂肪动员。体内唯一降低血糖水平的激素 胰岛素的作用机制:（二）胰高血糖素 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；抑制酵解途径，促进糖异生；促进脂肪动员。体内升高血糖水平的主要激素 *此外，糖皮质激素和肾上腺素也可升高血糖，肾上腺素主要在应急状态下发挥作用。胰高血糖素的作用机制：（三）糖皮质激素引起血糖升高，肝糖原增加 糖皮质激素的作用机制可能有两方面：糖皮质激素的作用机制可能有两方面：促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行促进肌肉蛋

10、白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。糖异生。抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。化脱羧。*此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。（四）肾上腺素强有力的升高血糖的激素 肾上腺素的作用机制通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解为血糖、促进肌糖原酵解并促进糖异生。主要在应激状态下发挥调节作用。（五）生长激素早期：有胰岛素样作用（时间很短）晚期：有抗胰岛素作用（主要作用）*葡萄糖耐量(glucose tolerence)正常人体内存

11、在一套精细的调节糖代谢的机制，在一次性食入大量葡萄糖后，血糖水平不会出现大的波动和持续升高。指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。糖耐量试验(glucose tolerance test,GTT)目的：临床上用来诊断病人有无糖代谢异常。口服糖耐量试验的方法被试者清晨空腹静脉采血测定血糖浓度，然后一次服用100g葡萄糖，服糖后的1/2、1、2h（必要时可在3h）各测血糖一次。以测定血糖的时间为横坐标（空腹时为0h），血糖浓度为纵坐标，绘制糖耐量曲线。糖耐量曲线 正常人：服糖后1/21h达到高峰，然后逐渐降低，一般2h左右恢复正常值。糖尿病患者：空腹血糖高于正常值，服糖后血糖浓度急剧升高，

12、2h后仍可高于正常。三、血糖水平异常（一）高血糖及糖尿症1.高血糖(hyperglycemia)的定义2.肾糖阈的定义临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称为高血糖。当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。3.高血糖及糖尿的病理和生理原因高血糖及糖尿的病理和生理原因 a.持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus,DM)。型（胰岛素依赖型）型（非胰岛素依赖型）b.血糖正常而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。c.生理性高血糖和糖尿可因情绪激动而出现。糖尿病可

13、分为二型:(二）低血糖1.低血糖(hypoglycemia)的定义2.低血糖的影响空腹血糖浓度低于3.333.89mmol/L时称为低血糖。血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。3.低血糖的病因 胰性（胰岛胰性（胰岛-细胞功能亢进、胰岛细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低下等）细胞功能低下等）肝性（肝癌、糖原积累病等）肝性（肝癌、糖原积累病等）内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）肿瘤（胃癌等）肿瘤（胃癌等）饥饿或不能进食饥饿或不能进食第第 四四 节节糖的无氧分解糖的无氧分解

14、Glycolysis一、糖分解代谢途径无氧酵解(anaerobic glycolysis)有氧氧化(aerobic oxidation)磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。变构抑制剂：高浓度ATP、柠檬酸，H+四、巴斯德效应与反巴斯德效应(Cratree effect)6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 关键酶都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。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。体内升高血糖水平的主要激素丙酮酸脱氢酶复合体细胞膜、溶酶体、细胞外液(二)

15、丙酮酸转变成乳酸磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷*此外，在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。葡萄糖 2 乳酸双功能酶磷酸化 双功能酶去磷酸化 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)6-磷酸果糖 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物3磷酸戊糖途径有氧氧化无氧酵解 糖的无氧酵解 概念：在缺氧的条件下，葡萄糖或糖原分解为乳酸，释放少量的能量，反应过程与酵母生醇发酵 相似，故称之为无氧酵解。糖的无氧酵解总反应 葡萄糖 2 乳酸 C6H6O6+2A

16、DP+H3PO4 2CH3CHOHCOOH+2ATP+2H2O反应过程 反应部位:细胞浆中 整个途径分为四个阶段 1.己糖磷酸化2.磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖 3.磷酸丙糖氧化为丙酮酸 产生ATP 4.丙酮酸还原为乳酸消耗ATP糖酵解途径糖酵解途径糖酵解的反应过程 第一阶段 第二阶段*糖酵解(glycolysis)的定义*糖酵解分为两个阶段*糖酵解的反应部位：胞浆在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。由丙酮酸转变成乳酸。葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATP ADPMg

17、2+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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖 O C H2H O H H OO HH O H H O H H H6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)P P O C H2OH H OO HH O H H O H H HG-6-P：是重要的中间代谢产物，是许多糖代谢途径的连接点。哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是

18、型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低（饮食后才起作用）受激素调控 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖 P P O C H2OH H OO HH O H H O H H H6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate,F-6-P)6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+6-磷酸果糖激酶-1

19、GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶-1：主要限速酶，主要调节点。6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)(6-phosphfructokinase-1)C H2OH OCCCCC H2OOHO HO HHHP PP P1,6-双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADP

20、ATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 +C H OC HO HC HO HO HC H2POC H2P POC H2O HCOC H2POC H2P PO 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isom

21、erase)3-磷酸甘油醛 C H OC HO HC HO HO HC H2POC H2P PO磷酸二羟丙酮 C H2O HCOC H2POC H2P PO 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛 C H OC HO HC

22、 HO HO HC H2POC H2P PO1,3-二磷酸甘油酸 O=CCO HC H2POP POP POADP ATP 磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸 甘油酸O=CCO HC H2POP POP PO3-磷酸甘油酸 C O O HCO HC H2POP PO磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化

23、生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)。3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸 C O O HCO HC H2POP PO2-磷酸甘油酸 C O O HCC H2POP POO HO H 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶

24、(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸 C O O HCC H2POP POO HO H+H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)C O O HCC H2P POADP 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3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙

25、酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸 C O O HCC H2P PO丙酮酸 C O O HC=OC H3丙酮酸激酶：关键酶及调节点。(二)丙酮酸转变成乳酸丙酮酸 乳酸 反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+C O O HC H O HC H3C O O HC=OC H3E1:己糖激酶 E2:6-磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶 NAD+乳 酸 糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-

26、2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+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 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 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

27、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 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）果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。二 糖酵解过程的能量变化 30.5所以通过酵解获能效率是:=31%196每形成mol ATP G0=+30.5kJ/mo

28、l4三、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。2.是某些细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 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞3.是有氧氧化的前段过程，其一些中间代谢物是脂类、氨基酸等合成的前体。四、糖酵解的调节关键酶 己糖激酶 6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 调节方式 别构调节 共价修饰调节（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节 别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）此酶有二个结合ATP的部位：活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时）F-1,

29、6-2P 正反馈调节该酶 F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素 ATP cAMP 活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸 AMP+柠檬酸 PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2 目 录总结 *其中F1.6DP是 磷酸果糖激酶-1 的反 应产物属正反馈作用 1)磷酸果糖激酶-1 是变构酶 变构抑制剂：高浓度ATP、柠檬酸，H+变构激活剂：AMP、ADP、F-1.6DP、F-2,6DP、H3PO4 (1)6-磷酸果糖激酶-2是一

30、双功能酶，即一条多肽链上同时具有PFK-2 和果糖二磷酸酶的活性。2)2，6二磷酸果糖(F-2,6DP)(2)6-磷酸果糖激酶-2的活性受到共价 修饰调节血糖浓度处于低水平 血糖浓度处于高水平胰高血糖素cAMP浓度双功能酶磷酸化 双功能酶去磷酸化果糖二磷酸酶-2活性 6-磷酸果糖激酶-2活性F2,6DP浓度 酵解 F2,6DP浓度 酵解(3)F-2,6DP对糖酵解的调节机制（二）丙酮酸激酶1.别构调节别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖2.共价修饰调节丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素 PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激

31、酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白 (三)己糖激酶或葡萄糖激酶*6-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。*长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。肝葡萄糖激酶的直接调节因素是血糖浓度。第第 五五 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。*部位：胞液及线粒体 一、有氧氧化的反应过程 第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环 G（Gn

32、）第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸 乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TAC循环 胞液 线粒体 第一阶段 葡萄糖 丙酮酸1)反应 在胞浆内进行2)反应过程与酵解相同3)此阶段产生2克分子ATP和2对NADH+H+第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetyl CoA)。丙酮酸 乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式:丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+辅 酶 TPP 硫辛酸（)HSCoA FAD,NAD+

33、SSL由三种酶组成的多酶复合体（3种酶，5种辅酶）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-TPP。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成 2.乙酰硫辛酰胺的生成 3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成 目

34、 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，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。由于于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它循环，它由一连串反应组成。由于循环中第一个中间产物是由一连串反应组成。由于循环中第一个中间产物是柠檬酸，又称柠檬酸循环(citrate cycle)所有的反应均在线粒体中进行。第三阶段*概述*反应部位 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸*催化

35、反应的酶为柠檬酸合成酶 柠檬酸合成酶 是TCA 循环中的 第 一个限速酶*此反应不可逆 第一次 氧化脱羧(-氧化脱羧)*催化反应的酶异拧檬酸脱氢酶 异拧檬酸脱氢酶是TCA 循环中 的第二个限速酶*此反应不可逆 *此反应产生一分子CO2和一对NADH+H+第二次 氧化脱羧(-氧化脱羧)*催化反应的酶是-酮戊二酸脱氢酶系,-酮戊二酸脱氢酶系为一多酶复合体,是TCA 循环中的第三个限速酶,*此反应不可逆 *此反应产生一分子CO2和一对NADH+H+*-酮戊二酸脱氢酶系组成与丙酮酸脱氢酶系类似.(4)底物水平磷酸化反应(TCA中唯一一次)*催化反应的酶是琥珀酸硫激酶,*此反应是可逆的 *此反应产生1克

36、分子GTP,GTP可将高能磷酸 基团转移至ADP生成ATP *催化反应的酶是琥珀酸脱氢酶,辅基为FAD,*此反应是可逆的 *此反应产生1个FADH2(5)琥珀酸氧化成草酰乙酸 (3个反应)反应一反应二 *催化反应的酶是延胡索酸酶*此反应是可逆的 反应三 *催化反应的酶是苹果酸脱氢酶,辅酶为NAD+*此反应是可逆的 *此反应产生1对NADH+H+(6)草酰乙酸的主要来自丙酮酸羧化*催化反应的酶是丙酮酸羧化酶,辅酶为生物素CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶-酮戊二

37、酸脱氢酶复合体琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶目 录小 结 三羧酸循环的概念三羧酸循环的概念：指乙酰指乙酰CoA和和草酰乙酸草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，反复的进行脱氢脱，反复的进行脱氢脱羧，又生成羧，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过程的反应部位过程的反应部位是线粒体。是线粒体。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，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

38、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分子分子GTP。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 整个循环反应为不可逆反应 二次脱羧 1）异柠檬酸的-氧化脱羧 催化反应的酶异拧檬酸脱氢酶 2）-酮戊二酸的-氧化脱羧 催化反应的酶是-酮戊二酸脱氢酶系 产生 催化反应的酶 辅酶 能量一次底物水平的磷酸化 2）-酮戊二酸 -酮戊二酸脱氢酶系 NAD+3ATP 3）琥珀酸 琥珀酸脱氢酶 FAD 2ATP4）苹果酸 苹果酸脱氢酶 NAD+3ATP四次脱氢1）异拧檬酸 异拧檬酸脱氢酶 N

39、AD+3ATP琥珀酰CoA 琥珀酸硫激酶 1GTP三羧酸循环是糖、脂、氨基酸代谢共同途径三羧酸循环总的反应为 乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+H2O CoA-SH+3(NADN+H+)+FADH2+2CO2+GTP 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起三羧酸循环中间产物起催化剂催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为为CO2

40、及及H2O。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。但是，例如：草酰乙酸 天冬氨酸-酮戊二酸 谷氨酸 柠檬酸 脂肪酸 琥珀酰CoA 卟啉 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，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸 CO2 苹果酸 苹果酸酶 丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+乙酰CoA CO2 NADH+H+NAD+-酮戊二酸 谷氨酸 其来源

41、如下：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是三大营养物质代谢联系的枢纽枢纽；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；为呼吸链提供为呼吸链提供H+e。糖的有氧氧化是机体在正常情况下糖氧化供能的主要方式9H+e 进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3ATP O H2O、2ATP FADH2 O 葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅酶酶A T P 第第一一阶阶段段葡葡 萄萄 糖糖 6-磷磷 酸酸 葡葡 萄萄 糖糖-1 6-磷磷 酸酸 果果 糖糖 1,6-双双 磷磷 酸酸

42、果果 糖糖-1 2 3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 醛醛 2 1,3-二二 磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸N A D+2 3或或 2 2*2 1,3-二二 磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸 2 3-磷磷 酸酸 甘甘 油油 酸酸2 1 2 磷磷 酸酸 烯烯 醇醇 式式 丙丙 酮酮 酸酸 2 丙丙 酮酮 酸酸2 1 第第 二二 阶阶 段段2 丙丙 酮酮 酸酸 2 乙乙 酰酰 C o A2 3 第第三三阶阶段段2 异异 柠柠 檬檬 酸酸 2 -酮酮 戊戊 二二 酸酸2 3 2 -酮酮 戊戊 二二 酸酸 2 琥琥 珀珀 酰酰 C o A2 3 2 琥琥 珀珀 酰酰 C o A 2 琥琥 珀珀 酸酸2 1 2 琥

43、琥 珀珀 酸酸2 延延 胡胡 索索 酸酸F A D 2 2 2 苹苹 果果 酸酸2 草草 酰酰 乙乙 酸酸N A D+2 3 净净 生生 成成38(或或 36)A T P N A D+N A D+N A D+此表按传统方式计算ATP。目前有新的理论，在此不作详述有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是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，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成而且由于产生的能量逐步分次释放，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”三、有氧氧化的调节关键酶 酵解途径：己糖激酶 丙酮酸

44、的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶1.丙酮酸脱氢酶复合体 别构调节别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP 别构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰CoA/HSCoA或 NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。共价修饰调节 目 录乙酰CoA 柠檬酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA -酮戊二酸 异柠檬酸 苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸 脱氢酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸 琥珀酰CoA NADH 琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP、

45、ADP的影响 产物堆积引起抑制 循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶 其他，如Ca2+可激活许多酶2.三羧酸循环的调节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现。的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高升高，所有，所有关键酶均关键酶均被抑制被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者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。速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙乙酰酰CoA，则酵解途径相

46、应产生多少，则酵解途径相应产生多少丙酮酸丙酮酸以生成乙酰以生成乙酰CoA。2ADP ATP+AMP 腺苷酸激酶 体内ATP浓度是AMP的50倍，经上述反应后，ATP/AMP变动比ATP变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。ATP/ADP或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。*另外四、巴斯德效应与反巴斯德效应(Cratree effect)*巴斯德效应概念*机制 有氧时，NADH+H+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;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应(Past

47、uer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。反巴斯德效应(Cratree effect)*概念*机制 在具有Cratree效应的组织细胞中，其糖无氧酵解酶系（己糖激酶、6磷酸果糖激酶1、丙酮酸激酶）活性较强，而线粒体中产生ATP的酶系活性较低，氧化磷酸化减弱，以糖无氧酵解酶系催化产生能量为主。在一些代谢旺盛的正常组织和肿瘤细胞内，即使在有氧的条件下，仍然以糖无氧酵解为产生ATP的主要方式，这种现象称为。第第 六六 节节 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway*概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和

48、6-磷酸果糖的反应过程。磷酸戊糖途径存的在器官：肝、脂肪组织、泌乳期的乳腺、甲状腺、肾上腺皮质、性腺及红细胞等*细胞定位：胞 液 第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。CCCCC O OC H2OHO HO HO HHHH OHP P6-磷酸葡萄糖酸 C H2O HC=OCCC H2OO HO HHHP P5-磷酸核酮糖 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH CO 6-磷酸葡萄糖 CCCCCC

49、 H2OHO HO HO HHHH OHHOP P6-磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=OC H2OHO HO HHHH OHOP P1.磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖 内酯酶异构酶 催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径是此代谢途径的关键酶。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-P 5-磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一

50、系列反应中，通过磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷磷酸果糖酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2.基团转移反应 5-磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C3磷酸戊糖途径第一阶段 第二阶段 5-磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖 C57-磷