1、 第七章 糖代谢(Metabolism of Carbohydrates)糖糖是一大类有机化合物，其化学是一大类有机化合物，其化学本质为多羟醛或本质为多羟醛或多羟多羟酮类及其衍生物酮类及其衍生物或多聚物。或多聚物。糖类糖类寡糖寡糖多糖多糖结合糖结合糖单糖单糖（二）糖的分类及其结构（二）糖的分类及其结构葡萄糖葡萄糖麦芽糖麦芽糖蔗蔗 糖糖 葡萄糖葡萄糖(glucose) 果糖果糖(fructose) 半乳糖半乳糖(galactose) 核糖核糖(ribose) 麦芽糖麦芽糖 (maltose)乳乳 糖糖 (lactose)蔗蔗 糖糖 (sucrose)淀淀 粉粉 (starch)糖糖 原原 (gl
2、ycogen)纤维素纤维素 (cellulose)糖脂糖脂 (glycolipid)糖蛋白糖蛋白 (glycoprotein)(outline) 一、糖的功能糖提供人体所需糖提供人体所需5070的能的能 量，量，1mol葡萄糖可氧化产生葡萄糖可氧化产生2840 kJ的能量。的能量。 糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等是组织细胞的重要成分。是组织细胞的重要成分。原料原料 可提供合成某些氨基酸、脂可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。肪、胆固醇、核苷等物质的原料。 (五五) 二、糖代谢的概况 磷酸戊糖磷酸戊糖 NADPH 葡萄糖葡萄糖 氧化分解氧化分解 丙丙酮酮酸酸
3、有氧氧化有氧氧化 无氧氧化无氧氧化 乳酸乳酸 糖异生糖异生乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 糖原分解糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径 食物食物 消化吸收消化吸收 大量大量ATP 少量少量ATP 乙酰乙酰CoAH2O及及CO2 肌糖原，肌糖原，250 400g，氧化供能。氧化供能。 肝糖原，肝糖原，70 100g，维持血糖。维持血糖。 糖原糖原 (glycogen)是体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。糖原储存第二节 糖原的合成与分解糖原合成途径 在原有的糖原分子(引物)上逐个加上糖基 再形成分支*糖原引物：细胞内的特殊蛋白质，即生糖原蛋白，作为U
4、DPG上葡萄糖基的接受体。一、糖原合成(一一)合成部位合成部位1. 组织定位组织定位 ： 主要在主要在肝、肌肉肝、肌肉2. 细胞定位细胞定位 ： 胞浆胞浆6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1. 葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖（磷酸化）（磷酸化）葡萄糖葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶葡萄糖激酶(肝肝) OHHOOHHOHHOHHHCH2OHHPOOHHOOHHOHHOHHHCH2OHHOH2. 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 （异构）（异构） 由于糖原分子延长需形成由于糖原分子延长需形成-1,4-糖苷键，糖苷键，故故葡萄糖分子葡
5、萄糖分子C1上的羟基须活化，有利于与糖原上的羟基须活化，有利于与糖原末端葡萄糖残基的游离末端葡萄糖残基的游离C4羟基缩合。羟基缩合。1-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 OHHOOHHOHHOHHHCH2OHHPOOHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄在体内充作葡萄糖供体。糖供体。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 （转形）（转形） PPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG ) （UTP） 1-
6、磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP尿苷尿苷 PPPPPPOHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP尿苷尿苷 PP糖原糖原n + UDPG 糖原糖原n+1 + UDP 糖原合酶糖原合酶 4. 糖原分子的延长糖原分子的延长（缩合）（缩合）关键酶关键酶1. 1. 糖原糖原n 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， 作为作为UDPG UDPG 上上葡萄糖基葡萄糖基的的接受体。接受体。2.2. 糖原合酶糖原合酶是糖原合成过程的是糖原合成过程的关键酶关键酶。3.3.糖原合成是消耗能量的过程糖原合成是消耗能量的过程 需要消
7、需要消耗耗2 2个个高能磷酸键的能量。高能磷酸键的能量。 (三三)糖原合成反应的特点总结糖原合成反应的特点总结OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO4.糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,4-糖苷键糖苷键 -1,6-糖苷键糖苷键 糖原合成小结1.1.肝、肾、肌肉肝、肾、肌肉是合成糖原的主要组织。是合成糖原的主要组织。2.2.糖原是动物细胞中糖的糖原是动物细胞中糖的主要储存形式主要储存形式。 3.3.UDPGUDPG-糖的活性形式。糖的活性形式。4.4.必须有必须有引物
8、引物。5.5.合成反应在糖原的合成反应在糖原的非还原端非还原端进行进行。6.6.限速酶限速酶-糖原合酶糖原合酶7 7. .合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗消耗2 2个高能磷酸键个高能磷酸键（2 2分子分子ATPATP）。）。二、糖原分解(一一) 反应过程反应过程 糖原糖原n+1 糖原糖原n + 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸化酶磷酸化酶 1. 糖原分解为糖原分解为1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-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 2. 1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖
9、 3. 6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 脱枝酶脱枝酶 脱枝酶的作用脱枝酶的作用 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 目目 录录* 肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-6-磷酸葡萄糖之后，只能进入酵解途径进一步代谢。例外例外Why ?由于肌肉组织中由于肌肉组织中不存在不存在6-6-磷酸磷酸- -葡萄糖葡萄糖酶，酶，所以生成的所以生成的6-6-磷酸葡萄糖不能转变磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖成葡萄糖释
10、放入血，提供血糖. .UDPGUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝） 糖原糖原n 三、糖原合成与分解的调节 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 对对关键酶关键酶调节调节(一一) 共价修饰调节共价修饰调节 3.调节有级联放大作用，效率高；调节有级联放大作用，效率高； 1.两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸
11、化或去磷酸化后活性变化相反； 2.此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快； 4.受激素调节。受激素调节。 1. 糖原合酶糖原合酶与与糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶都是变构酶，可受都是变构酶，可受代谢物的变构调节。代谢物的变构调节。2. 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可激活可激活糖原合酶糖原合酶b，使之转变为，使之转变为活性的活性的糖原合酶糖原合酶a，加速糖原合成加速糖原合成。3. AMP浓度升高时，可使糖原磷酸化酶浓度升高时，可使糖原磷酸化酶b变构而变构而易形成有活性的糖原磷酸化酶易形成有活性的糖原磷酸化酶a，加速糖原分解。，加速糖原分解。4. ATP是是糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a的变
12、构抑制剂，抑制糖的变构抑制剂，抑制糖原分解。原分解。(二二)变构调节变构调节 二、糖酵解过程概述定义定义在机体在机体缺氧缺氧条件下，葡萄糖经一条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成系列酶促反应生成丙酮酸丙酮酸进而还原成进而还原成乳酸的过程称之为糖酵解乳酸的过程称之为糖酵解。 * 糖酵解的糖酵解的反应部位反应部位：胞浆胞浆* 糖酵解糖酵解的的终产物终产物: :乳酸乳酸* 糖酵解的糖酵解的条件条件：缺氧缺氧糖酵解过程：糖酵解过程： 共共1010步化学反应，分为两个阶段步化学反应，分为两个阶段 六碳糖六碳糖 三碳糖三碳糖+ +三碳糖三碳糖 2 2乳酸乳酸 （一）糖酵解第一阶段（准备阶段）的（一）糖酵解第
13、一阶段（准备阶段）的反应机制反应机制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+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1.1.葡萄糖的磷酸化葡萄糖的磷酸化 己糖激酶己糖激酶/ /葡萄糖激葡萄糖激酶（肝酶（肝）关键酶关键酶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
14、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2. 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖己糖异构酶己糖异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 O CH 2O H HOOHH OH H OH H HP 6-磷酸果糖磷酸果糖 (F-6-P)O CH2O HOH OH H OH H P CH2OHGlu 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
15、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. 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6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)糖酵解途径中最重要的限速酶1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1O CH2O HOH OH H OH H P CH2OHO CH2O HOH OH H OH H P CH2O P 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
16、-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1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖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)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +PCH2OCH2OOHCOCCCHOO HHHHCH2OCOCH2OHCH2OOHCHOCHPPPGlu 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
17、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5. 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 PCH2OCOCH2OH3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2OOHCHOCHPPGlu 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
18、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. 3-磷酸甘油醛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3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 PCH2OOHCHOCH1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPPPGlu 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+ADPA
19、TPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 在这个反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPCH2OOHCOOHCH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PPPGlu 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
20、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8. 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 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶Mg2+ 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2OOHCOOHCHPCH2OHCOOHCHOPPGlu 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
21、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9. 2-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase) 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PCH2OHCOOHCHOPCH2COOHCHOPPGlu 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+ADPATPADPATP磷酸烯
22、醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)10. 磷酸烯醇式丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸丙酮酸， 并通过并通过底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成ATP这是糖酵解途径中的第二次这是糖酵解途径中的第二次底物水平磷酸化底物水平磷酸化。PCH2COOHCHO磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH311.乳酸生成丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的反应中的NADH+H+ 来自于上述第来自于上述第6 6步反步反应中的应中的 3-3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH)
23、NADH + H+ NAD+ COOHCHOHCH3COOHC=OCH3第三阶段：丙酮酸转变成乳酸GluG-6-PF-6-PF-1, 6-BPATP ADP 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 丙丙 酮酮 酸酸 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 E1: 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E2E1E3NADH+H+ H2
24、O( (二) )糖酵解反应特点及意义1. 反应部位反应部位 胞浆。胞浆。2. 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。3. 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-BP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 糖酵解小结 反应部位：反应部位：胞浆胞浆 糖酵解是一个糖酵解是一个不需氧不需氧的产能过程的产能过程 反应全过程中有反应全过程中有三步不可逆三步不可逆的反应的反应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激
25、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 丙酮酸丙酮酸激酶激酶 关键关键酶酶消耗消耗ATPATP的步骤的步骤: :G GATPATP6-6-磷酸磷酸G G6-6-磷酸果糖磷酸果糖ATPATP1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖生成生成ATPATP的步骤的步骤方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸ATPATP3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸ATPATP 丙酮酸丙酮酸(2)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
26、始开始 22-1= 3ATP2,3-BPG) ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 Mg2+ 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 PCH2OOHCCHPOOPCH2OOHCOOHCH3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 PPPCH2OOCOOHCHPP2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 变位酶变位酶磷酸酶磷酸酶H2OPi 红细胞中红细胞中存在存在2,3-BPG支路。支路。2,3-BPG与与Hb结结合，可降低合，可降低Hb与氧的亲与氧的亲和力，促进和力，促进氧的释放，氧的释放，以满足组织以满足组织细胞对氧的细胞对氧的需要。需要。（三）糖酵解作用的调节（了解）关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激
27、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 (三)糖酵解的调节 主要是通过对主要是通过对己糖激酶、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三个关键酶的活性的调节，分为激素三个关键酶的活性的调节，分为激素调节和代谢物的变构调节及共价修饰调节。调节和代谢物的变构调节及共价修饰调节。1. 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) (1)变构激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-BP; F-2,6-BP。(2)变构抑制剂：变构抑制剂： 柠檬酸柠檬酸; ; ATP(高浓度高浓度)。 (3)F-1,6-BP 正反馈
28、调节该酶。正反馈调节该酶。 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1是调节糖无氧酵解代谢途径是调节糖无氧酵解代谢途径流量流量的主要因素。的主要因素。6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸柠檬酸-ADP、AMP1,6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖2,6-2,6-双磷酸果糖双磷酸果糖+ （一）（一） 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(PFK-1)-1(PFK-1) 别别构构调调节节 己糖激酶己糖激酶hexokinaseG-6-P-2.己糖激酶己糖激酶对糖酵解调节作用对糖酵解调节作用丙酮酸激酶丙酮酸激酶pyruvate kinaseATP-1,
29、6-1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖+3.丙酮酸激酶对糖酵解调节作用丙酮酸激酶对糖酵解调节作用 3. 己糖激酶或葡萄糖激酶(1)6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但对可反馈抑制己糖激酶，但对葡萄糖激酶无影响。葡萄糖激酶无影响。(2)长链脂肪酰长链脂肪酰CoA为葡萄糖激酶变构抑制剂。为葡萄糖激酶变构抑制剂。在饥饿时可减少肝摄取葡萄糖。在饥饿时可减少肝摄取葡萄糖。(2)变构抑制剂：变构抑制剂：ATP, 丙氨酸丙氨酸(1)变构激活剂：变构激活剂：1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖糖酵解的生理意义1. .是机体在是机体在缺氧缺氧情况下获取能量的有效方式。情况下获取能量的有效方式。如如: :肌肉收缩、人
30、到高原。肌肉收缩、人到高原。肌肉内肌肉内ATPATP含量很低；含量很低； 肌肉中磷酸肌酸储存的能量可肌肉中磷酸肌酸储存的能量可 供肌肉收缩所急需的化学能供肌肉收缩所急需的化学能; ; 即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程 比糖酵解长得多比糖酵解长得多, ,来不及满足需要来不及满足需要; ;肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。结论：结论： 糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。途径。 无线粒体的细胞，如：无线粒体的细胞
31、，如：红细胞红细胞 代谢活跃的细胞，如：代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞白细胞、骨髓细胞Q:肿瘤组织糖酵解速度比正常组织快还是慢?为什么?糖的有氧氧化糖的有氧氧化指指彻底氧化成彻底氧化成H H2 2O O和和COCO2 2，并释放出能量的过，并释放出能量的过程。程。是机体主要供能方式是机体主要供能方式。部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体产能产能: :一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生一分子葡萄糖彻底氧化分解可产生30/3230/32分子分子ATPATP。 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：柠檬酸循环、氧第三
32、阶段：柠檬酸循环、氧化化磷酸化磷酸化 G（Gn） 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 2.丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸氧化脱氢酶系丙酮酸氧化脱氢酶系(1)总反应式总反应式: (一) 反应过程 1.丙酮酸的生成 (糖酵解) 总总 结结 由由一分子一分子葡萄糖氧化分解产生葡萄糖氧化分解产生两分子两分子丙酮酸丙酮酸(pyruv
33、ate)(pyruvate)，故可生成，故可生成两分子乙酰两分子乙酰CoA(acetyl CoA(acetyl CoA)CoA)，两分子，两分子COCO2 2和两分子和两分子（NADH+HNADH+H+ +），），可生成可生成2 23 3分子分子ATPATP 。 反应为不可逆；反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶系丙酮酸脱氢酶系是糖有氧氧是糖有氧氧化途径的化途径的关键酶之一。关键酶之一。 反应部位：线粒体反应部位：线粒体 作用：作用：是介于酵解途径和三羧酸循环之间的桥是介于酵解途径和三羧酸循环之间的桥梁，产生乙酰梁，产生乙酰CoA.CoA. 辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸硫辛酸( ) HSCoA FAD,
34、NAD+(2)丙酮酸氧化脱氢酶系的组成丙酮酸氧化脱氢酶系的组成 酶酶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SSLTPPE1E2E3FAD NAD+HSCoASS 所有的反应均在线粒体中进行。所有的反应均在线粒体中进行。 3.三羧酸循环(TCA cycle)v三羧酸循环在线粒体基质中进行三羧酸循环在线粒体基质中进行* * 反应部位反应部位 TCA循环由8步代谢反应组成1.1.乙酰乙酰CoACoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 2.2.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 3.3.异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠
35、檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 4.4.-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 CoA 5.5.琥珀酰琥珀酰CoACoA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 6.6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7.7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 8.8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 *( (一一) ) 草酰乙酸草酰乙酸(oxaloacetate)(oxaloacetate)与乙酰与乙酰-CoA-CoA缩合形缩合形 成柠檬酸成柠檬酸 柠檬酸合酶柠檬酸合酶关键酶关键酶柠檬酸柠檬酸乙酰乙酰CoACoA 草酰乙酸草酰乙
36、酸citrate （二）异柠檬酸的形成（二）异柠檬酸的形成经呼吸链，氧化磷酸经呼吸链，氧化磷酸化产生化产生2.52.5个个ATPATP 异柠檬酸异柠檬酸 - -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶关键酶关键酶(三三) 异柠檬酸氧化形成异柠檬酸氧化形成- 酮戊二酸酮戊二酸 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系NADH+HNADH+H+ +CO+CO2 2*NADNAD+ +HSCoA+HSCoA-酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酸琥珀酸CoACoA 关键酶关键酶（四）（四）-酮戊二酸氧化脱羧形成酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酸琥珀酸CoACoA 经呼吸链，氧化磷酸经呼吸链，氧化磷酸化产生化产生2.52.
37、5个个ATPATP -酮戊二酸脱氢酶系包括酮戊二酸脱氢酶系包括E E1 1 - -酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢酶E E2 2 二氢硫辛酰胺转琥珀酰酶二氢硫辛酰胺转琥珀酰酶 E E3 3 二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶（五）（五） 琥珀酸琥珀酸-CoA-CoA转化成琥珀酸转化成琥珀酸 TACTAC中唯一直接生成高能磷酸键中唯一直接生成高能磷酸键 底物水平磷酸化底物水平磷酸化（六）琥珀酸脱氢酶生成延胡索酸（六）琥珀酸脱氢酶生成延胡索酸经呼吸链，氧化磷经呼吸链，氧化磷酸化产生酸化产生1.51.5个个ATPATP琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸（七）延胡索酸水合形成（七）延胡索
38、酸水合形成L-L-苹果酸苹果酸延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸苹果酸延胡索酸延胡索酸（八）苹果酸脱氢酶生成草酰乙酸（八）苹果酸脱氢酶生成草酰乙酸经呼吸链，氧化磷酸经呼吸链，氧化磷酸化产生化产生2.52.5个个ATPATP苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶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酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹
39、果酸脱氢酶CH3-C-SCoAOOCOOHCCH2COOH草酰乙酸草酰乙酸COOHHO-C-COOHCH2COOH柠檬酸柠檬酸CH2COOHC-COOHCHCOOH顺乌头酸顺乌头酸CH2COOHH-C-COOHCHCOOH异柠檬酸异柠檬酸CH2HO-COOHCH2CCOOH酮戊二酸酮戊二酸CH2O琥珀酰琥珀酰CoAO-SCoACH2CH2COOHC琥珀酸琥珀酸CH2CH2COOHCOOH延胡索酸延胡索酸CHHCCOOHCOOHHO-C-HCH2COOHCOOH苹果酸苹果酸柠檬酸循环的概念：指柠檬酸循环的概念：指乙酰乙酰CoACoA和草酰乙和草酰乙酸酸缩合生成含缩合生成含三个羧基的柠檬酸三个羧基
40、的柠檬酸，反复的进，反复的进行行脱氢脱羧脱氢脱羧，又生成，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环，再重复循环反应的过程。反应的过程。三羧酸循环实质是三羧酸循环实质是：1mol1mol乙酰辅酶乙酰辅酶A A彻底彻底氧化生成氧化生成COCO2 2、H H2 2O O、和、和1010个个ATPATP的过程。的过程。TACTAC过程的反应部位是过程的反应部位是线粒体线粒体。总结总结关键酶有：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三羧酸循环中有三羧酸循环中有两次脱羧反应两次脱羧反应，生成生成两两分子分子COCO2 2循环中有循环中有四次脱氢反
41、应四次脱氢反应，生成生成3 3分子分子NADHNADH和和1 1分子分子FADHFADH2 2 2分子 CO2， 1分子GTP 。循环中有循环中有一次一次底物水平磷酸化底物水平磷酸化，生成生成1 1分子分子GTPGTP。整个循环反应为不可逆反应。整个循环反应为不可逆反应。 1.5* 4.葡萄糖有氧氧化的葡萄糖有氧氧化的ATP生成生成反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-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NAD+ 22.5或或2 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸
42、23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 2.5 净生成净生成32(或或30)ATP NAD+ NAD+ NAD+ (二)有氧氧化的意义 (三)有氧氧化的调节 主要是通过对七个关键酶活性的调节，主要是通过
43、对七个关键酶活性的调节，分为分为别构调节别构调节和和共价修饰调节。共价修饰调节。关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：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 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：柠檬酸合酶、柠檬酸合酶、异柠檬酸脱异柠檬酸脱氢酶、氢酶、-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体1. 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体的调节的调节变构调节变构调节变构抑制剂：乙酰变构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 变构激活剂：变构激活剂：AMP; ADP; NAD+ 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸
44、 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 NADH +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2. 三羧酸循环的调节三羧
45、酸循环的调节磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。磷酸戊糖途径又称磷酸戊糖途径又称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路代谢。代谢。(一一) 反应过程反应过程1.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。 第二阶段：非氧化基团转移反应。第二阶段：非氧化基团转移反应。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 G-6-P
46、5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2。关键酶：关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶。磷酸葡萄糖脱氢酶。(1)磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 NADPH+H+ NADP+ H2O 6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 5-磷酸核糖磷酸核糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP PCCCCCCH
47、2OHOHOHOHHHOHOP PCCCCCOOHCH2OHOHOHHHHOHP POHCCCCCH2OHCH2OHOHOHHHOP POHCCCCCHOCH2OHOHOHHHHOP POHH 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，等演变阶段，最终生成最终生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进入酵解途，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路(pentose phosphate
48、 shunt)。(2)基团转移反应基团转移反应 CH2OHC=OHCOHHCOHCH2O-PCH2OHC=O CHHCOHCH2O-PHOCHOCOHHCOHHCOHCH2O-PHCH2OHC=OHOCHHCOHHCOHHCOHCH2O-PCHOHCOHCH2O-PCHOHCOHHCOHCH2O-PCH2OHC=OHOCHHCOHHCOHCH2O-P5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖7-磷酸景天糖磷酸景天糖4-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖5-磷酸核糖磷酸核糖6-磷酸果糖磷酸果糖5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛糖酵解磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶
49、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-磷酸赤藓磷酸赤藓糖糖 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 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 C
50、O2(二)磷酸戊糖途径的意义及调节 1.生成的生成的5-磷酸核糖磷酸核糖是核酸合成的重要原料。是核酸合成的重要原料。2. NADPH+H+ 是GSH还原酶的辅酶，具有保护细胞膜和清除自由基的作用。6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺陷者，不能维持GSH的还原状态，故红细胞膜易破裂而发生急性溶血。3. NADPH作为供氢体，是加单氧酶体系的组成成分，参与激素、药物、毒物的生物转化过程。 4. 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶受受NADPH/NADP+比值比值的调节。的调节。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-磷酸半乳糖磷酸半
