1、第第 四四 章章主讲：张向阳主讲：张向阳糖在生命活动中的主要作用是提供能源。糖在生命活动中的主要作用是提供能源。 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、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。核苷等物质的原料。作为机体组织细胞的组成成分。作为机体组织细胞的组成成分。提供合成体内其他物质的原料。提供合成体内其他物质的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。n糖的消化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，其中以等，其中以
2、淀粉淀粉为主。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。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 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的- -淀粉酶淀粉酶 n糖的吸收糖的吸收 吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 吸收形式：吸收形式：单糖单糖 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细
3、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 glucose transporter, SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜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(glucose 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血葡萄糖血葡萄糖糖原糖原肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径 核糖核糖+ +NAD
4、PH+H+糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油淀粉淀粉消化与吸收消化与吸收 有氧有氧酵解酵解途径途径丙丙酮酮酸酸无氧无氧 H2O及及CO2乳酸乳酸ATPGlycolysis在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成乳酸的过程称为生成乳酸的过程称为糖酵解糖酵解(glycolysis)，亦称，亦称糖的无氧氧化糖的无氧氧化(anaerobic oxidation)。 糖酵解的反应部位糖酵解的反应部位：胞浆。胞浆。一、糖无氧氧化反应过程分为酵解一、糖无氧氧化反应过程分为酵解途径和乳酸生成两个阶段途径和乳酸生成两个阶段 第一阶段：第一阶段：
5、由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为称之为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。 第二阶段：第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。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：1. 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+A
6、DPATPADPATP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 哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工种己糖激酶同工酶，分别称为酶，分别称为至至型。肝细胞中存在的型。肝细胞中存在的是是型，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。 它的特点是：它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低；对葡萄糖的亲和力很低；受激素调控。受激素调控。 这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平
7、和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。糖代谢中起着重要的生理作用。 2. 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 CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phospha
8、te, F-6-P)3. 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-phosphfructokinase-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-biphosphat
9、e, F-1,6-2P)CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHHP PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 4. 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 POCH2O
10、HCOCH2POCH2P PO5. 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-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO6. 3-磷酸甘油醛
11、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=CCHOHC
12、H2POPPOPPO在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使生成高能键，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP的过程，的过程，称为称为底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。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ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 (
13、phosphoglycerate kinase) 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸O=CCHOHCH2POPPOPPOCOOHCHOHCH2POPPO8. 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
14、甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCHOHCH2POPPOCOOHCHCH2POPPOOHOH9. 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烯醇化酶(enolase)2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyr
15、uvate, PEP)COOHCCH2P POCOOHCHCH2POPPOOHOHADP 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+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成并通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COOH
16、CCH2P PO丙酮酸丙酮酸COOHC=OCH3（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步反步反应中的应中的 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+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3E1: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
17、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+ 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
18、酮酸激酶丙酮酸激酶 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）由尿排出由尿排出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
19、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，其它己糖也可转除葡萄糖外，其它己糖也可转变成变成磷酸己糖磷酸己糖而进入酵解途径。而进入酵解途径。 二、糖酵解的调控是对二、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 （一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的对调节酵解途径的流量最重要流量最重要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
20、檬酸; ATP（高浓度）（高浓度）ATP结合位点结合位点调节效应调节效应活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）激活激活活性中心外别构调节部位（高浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时）抑制抑制l2,6-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最强的变最强的变构激活剂；构激活剂；l其作用是与其作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。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 AT
21、P 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果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 （二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点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
22、 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（三）己糖激酶受到反馈抑制调节（三）己糖激酶受到反馈抑制调节 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。萄糖激酶不受其抑制。 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，促进胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录，促进酶的合成。酶的合成。 三、糖酵解的主要生理意义是在机体三、糖
23、酵解的主要生理意义是在机体缺氧的情况下快速供能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，并释放出能量能量的过程。是机体主的过程。是机体主要供能方式。要供能方式。一、
24、糖有氧氧化的反应过程一、糖有氧氧化的反应过程第一阶段：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（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸n 总反应式总反应式: : （二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA HSCoA ,NAD+ CO2 , N
25、ADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 COOHn 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体的组成的组成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CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成的生成1. -羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxyli
26、c 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，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。由于个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为称为Krebs循环循环，它由一连串反应组成，它由一连串反应组成。n概述概述n反应部位：反应部位：线粒体线粒体1. 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 2. 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 3. 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
27、 4. -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 5. 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 6. 琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7. 延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 8. 苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶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
28、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反应过程反应过程 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，反复的进行脱氢脱羧，又生成脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环反，再重复循环反应的过程。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。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
29、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酮戊二酸脱氢酶复合体，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。 三羧酸循环的要点：三羧酸循环的要点：三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环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中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中
30、被氧化为三羧酸循环中被氧化为CO2及及H2O。 三羧酸循环的中间产物：三羧酸循环的中间产物：表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰表面上看来，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：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、相互配合机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，的，TAC中的某些中间代谢物能够转变合成其他中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，
31、借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。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，可能引起机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰一步生成乙酰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+ 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 谷氨酸谷氨酸 草酰乙酸的来源如下：草酰乙酸的来源如下
32、：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种因素的调控。种因素的调控。柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶 1. 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,其其作用在于通过作用在于通过4次脱氢，为氧化磷酸化反次脱氢，为氧化磷酸化反应生成应生成ATP提供还原当量。提供还原当量。 2. TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽枢纽。H+ + e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+
33、 H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 反反 应应辅辅 酶酶最终获得最终获得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡糖糖葡糖糖6-磷酸葡糖糖磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NADH3或或5*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体基质）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸
34、2-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸2琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一个葡糖糖总共获得由一个葡糖糖总共获得30或或32关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径： 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体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n丙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
35、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，时，其活性也受到抑制。其活性也受到抑制。 共价修饰调节共价修饰调节乙酰乙酰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 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 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 NAD
36、H +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馈抑中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶n三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节 通过对其关键酶的调节实现通过对其关键酶的调节实现。 ATP/ADPATP/ADP或或ATP/AMPATP/AMP比值全程调节比值全程调节。 氧化磷酸化速率影响三羧酸循环氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。 三羧酸循环与酵解途径互相协调三羧酸循环与酵解途径互相协调。五、巴
37、斯德效应是指糖有氧氧化五、巴斯德效应是指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象抑制糖酵解的现象 n概念概念n机制机制有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮进入线粒体内氧化，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，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect) 指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制糖酵解的现象。n概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(pentose phosphate pathway)是指由葡
38、萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前，前者再进一步转变成者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的的反应过程。反应过程。n细胞定位：细胞定位：胞液胞液 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 生成生成磷酸戊糖，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。CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 CH2
39、OHC=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 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
40、径的关键酶。是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反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。间产物。G-6-P5-磷酸核糖磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2第二阶段反应的意义就在于通过一系列基第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊磷酸甘油醛而进入酵解途径。因此磷酸戊糖途径也称糖途径也称 磷 酸 戊 糖 旁 路 （磷 酸 戊 糖 旁 路 （ pen
41、tose 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C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3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
42、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酶CO2n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 一分子一分子G-6-P经过反应，只能
43、发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次二次脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+ 。 反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了过了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过程。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。（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-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的此酶为磷酸戊糖途径的关键酶。关键酶。 此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值比
44、值的影响，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作用。 （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
45、状态。2G-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，可还原型谷胱甘肽是体内重要的抗氧化剂，可以保护一些含以保护一些含-SH基的蛋白质或酶免受氧化基的蛋白质或酶免受氧化剂尤其是过氧化物的损害。剂尤其是过氧化物的损害。在红细胞中还原型谷胱甘肽更具有重要作用。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。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。 糖糖 原原 (glycogen)是动物体内糖的储存形式是动物
46、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：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平n糖原储存的主要器官及其生理意义：糖原储存的主要器官及其生理意义：1. 葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-糖苷键糖苷键形成长链。形成长链。2. 约约10个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3. 每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.
47、非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。n糖原的结构特点及其意义：糖原的结构特点及其意义：一、糖原的合成代谢主要在一、糖原的合成代谢主要在肝和肌组织中进行肝和肌组织中进行n合成部位：合成部位：糖原的合成糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆1.1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP ADP己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）n糖原合成途径：糖原合成途径：1-
48、磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2.6-2.6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖此反应中磷酸基团转移的意义在于：由此反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成于延长形成-1,4-糖苷键，所以糖苷键，所以葡萄糖分子葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。半羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高键具有较高的能量。的能量。OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P PUD
49、PG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充，在体内充作葡萄糖供体。作葡萄糖供体。3.1-3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖UTP尿苷尿苷 PPPPPiUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶2Pi+能量能量1- 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (uridine diphosphate glucose, UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synth
50、ase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，为原有的细胞内的较小糖原分子，称为称为糖原引物糖原引物(primer)， 作为作为UDPG 上葡萄糖上葡萄糖基的接受体。基的接受体。 糖原糖原n + UDPG糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase) 糖原引物糖原引物糖原合酶糖原合酶分枝酶分枝酶糖原合成的限速酶糖原合成的限速酶1118G5、糖原分枝的形成、糖原分枝的形成 -1,4-糖苷键糖苷键 -1,6-糖苷键糖苷键 67G近来人们在糖原分子的核心发现了一种
