糖代謝-第二次完整版

1、 酵解途徑酵解途徑 乳酸乳酸 無氧無氧 有氧有氧 O OH H H H OH OH HOH H CH2OH 丙酮酸 丙酮酸 第第 三三 節(jié)節(jié) 糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate 糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在指在 機體氧供充足時，機體氧供充足時，葡萄糖徹底氧化成葡萄糖徹底氧化成H2O 和和CO2，并釋放出，并釋放出能量能量的過程。是機體主的過程。是機體主 要供能方式。要供能方式。 * * 部位部位：胞液及線粒體胞液及線粒體 一、有氧氧化的反應過程一、有氧氧化的反應過程 第一階段：酵解途徑第一階段：酵解

2、途徑 第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第二階段：丙酮酸的氧化脫羧 第三階段：三羧酸循環(huán)第三階段：三羧酸循環(huán) G（Gn） 第四階段：氧化磷酸化第四階段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2 H2O O ATP ADP TAC循環(huán)循環(huán) 胞液胞液 線粒體線粒體 n 總反應式總反應式: : 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脫氫酶復合體丙酮酸脫氫酶復合體 丙酮酸脫氫酶復合體的組成丙酮酸脫氫酶復合體的組成 酶酶 E1：丙酮酸脫氫酶：丙酮酸脫氫酶 E2：二氫硫辛酰胺轉乙酰酶：二氫硫辛酰胺轉乙酰酶 E3：二氫硫辛酰

3、胺脫氫酶：二氫硫辛酰胺脫氫酶 HSCoA NAD+ 輔輔 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（ ) HSCoA FAD, NAD+ S S L CO2 CoASH NAD+ NADH+H+ 5. NADH+H+ 的生成的生成 1. -羥乙基羥乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫乙酰硫 辛酰胺辛酰胺 的生成的生成 3.乙酰乙酰 CoA的的 生成生成 4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 丙酮酸脫氫酶復合體催化的反應過程丙酮酸脫氫酶復合體催化的反應過程 三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)(Tricarboxylic acid cycle, TCA循環(huán)循環(huán))也稱為也稱為檸檬酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)，這是因為循環(huán)，這是因為循環(huán) 反

4、應中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基反應中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基 的檸檬酸。的檸檬酸。 又稱為又稱為Krebs循環(huán)循環(huán) 線粒體線粒體 * * 概述概述 * * 反應部位反應部位 二、三羧酸循環(huán)是以形成檸檬酸為二、三羧酸循環(huán)是以形成檸檬酸為 起始物的循環(huán)反應系統(tǒng)起始物的循環(huán)反應系統(tǒng) CoASH NADH+H+ NAD+ NAD+ NADH+H+ FAD FADH2 NADH+H+ NAD+ H2O H2O H2O CoASHCoASH H2O 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 順烏頭酸酶順烏頭酸酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸脫氫酶復合體 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合

5、成酶 琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶 延胡索酸酶延胡索酸酶 蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶 GTPGDP ATPADP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶 （一）（一）TCA循環(huán)由循環(huán)由8步代謝反應組成步代謝反應組成 三羧酸循環(huán)的總反應式：三羧酸循環(huán)的總反應式： 乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+ HSCoA 小 小 結結 縮合縮合 a 脫水脫水b水合水合 氧化脫羧氧化脫羧氧化脫羧氧化脫羧 底物水平磷酸化底物水平磷酸化脫氫脫氫水合水合脫氫脫氫 三羧酸循環(huán)的三羧酸循環(huán)的概念概念：指乙酰指乙酰CoA和和草酰乙酸草酰乙酸 縮合生成縮合生成含含三個

6、羧基的檸檬酸三個羧基的檸檬酸，反復的進行，反復的進行 脫氫脫羧，又生成脫氫脫羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重復循環(huán)反，再重復循環(huán)反 應的過程。應的過程。 TAC過程的過程的反應部位反應部位是線粒體。是線粒體。 三羧酸循環(huán)的三羧酸循環(huán)的要點：要點： 經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)， 消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA， 經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。 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。 關鍵酶有：關鍵酶有：檸檬酸合酶檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸脫氫酶復合體 異

7、檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 整個循環(huán)反應為不可逆反應整個循環(huán)反應為不可逆反應 三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物 三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本 身無量的變化身無量的變化 不能通過三羧酸循環(huán)不能通過三羧酸循環(huán)直接直接從乙酰從乙酰CoA合成合成 草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物 中間產(chǎn)物不能中間產(chǎn)物不能直接直接在三羧酸循環(huán)中被氧化在三羧酸循環(huán)中被氧化 為為CO2及及H2O。 機體糖供不足時，蘋果酸、草酰乙酸可脫羧機體糖供不足時，蘋果酸、草酰乙酸可脫羧 生成生成丙酮酸丙酮酸，再進一步生成乙酰，再進一步生成乙酰CoA進入進入

8、 TCA循環(huán)氧化分解。循環(huán)氧化分解。 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脫羧酶草酰乙酸脫羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 蘋果酸蘋果酸 蘋果酸酶蘋果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+ NADH + H+ 中間產(chǎn)物如何徹底氧化？中間產(chǎn)物如何徹底氧化？ 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ NAD+ - -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其來源如下：其來源如下： 三羧酸循環(huán)運轉三羧酸循環(huán)運轉, ,草酰乙酸必須更新補充草酰乙酸必須更新補充 （二）（二）TCA循環(huán)在循環(huán)在3大營養(yǎng)物質代謝中具有大營養(yǎng)物質代謝中具有 重要生理意義重要生理意義 TCA循環(huán)是三大營養(yǎng)物質氧化分解的共同途徑循環(huán)是三大營養(yǎng)物質氧化分解的共

9、同途徑 三大營養(yǎng)素的最終代謝通路三大營養(yǎng)素的最終代謝通路 通過通過4次脫氫，為氧化磷酸化反應生成次脫氫，為氧化磷酸化反應生成 ATP 提供還原當量提供還原當量 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 檸檬酸檸檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 2. TCA循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。循環(huán)是糖、脂肪、氨基酸代謝聯(lián)系的樞紐。 H+ + e 進入呼吸鏈徹底氧化生成進入呼吸鏈徹底氧化生成H2O 的同的同 時時ADP偶聯(lián)磷酸化生成偶聯(lián)磷酸化生成ATP。 NADH+H+ H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 葡萄

10、糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 有氧氧化的生理意義有氧氧化的生理意義 機體機體產(chǎn)能最主要的途徑產(chǎn)能最主要的途徑 產(chǎn)能效率高產(chǎn)能效率高 能量的利用率高能量的利用率高 由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當一部分由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當一部分 形成形成ATP 簡言之，即“供能” 關關 鍵鍵 酶酶 酵解途徑：酵解途徑：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復合體丙酮酸脫氫酶復合體 三羧酸循環(huán)：三羧酸循環(huán)： 6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 - -酮戊二酸脫氫酶復合體酮戊二酸

11、脫氫酶復合體 四、糖有氧氧化的調節(jié)：四、糖有氧氧化的調節(jié)： 基于能量的需求基于能量的需求 n丙酮酸脫氫酶復合體的調節(jié)丙酮酸脫氫酶復合體的調節(jié) 別構調節(jié)別構調節(jié) l 別構抑制劑：乙酰別構抑制劑：乙酰CoA；NADH；ATP l 別構激活劑：別構激活劑：AMP；ADP；NAD+ l 饑餓、大量脂酸被動員利用時，饑餓、大量脂酸被動員利用時，乙酰乙酰CoA / HSCoA 或或 NADH / NAD+ 時，其活性也受到抑制。時，其活性也受到抑制。 共價修飾調節(jié)共價修飾調節(jié) TCA循環(huán)的速率和流量主要受循環(huán)的速率和流量主要受3種因素的調控：種因素的調控： l底物的供應量底物的供應量 l產(chǎn)物堆積的抑制作用

12、產(chǎn)物堆積的抑制作用 l催化循環(huán)最初幾步反應酶的反饋別構抑制催化循環(huán)最初幾步反應酶的反饋別構抑制 nTCA循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關鍵酶活性的調節(jié)循環(huán)受底物、產(chǎn)物和關鍵酶活性的調節(jié) 乙酰乙酰CoA 檸檬酸檸檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 異檸檬酸異檸檬酸 蘋果酸蘋果酸 NADH FADH2 GTP ATP 異檸檬酸異檸檬酸 脫氫酶脫氫酶 檸檬酸合酶檸檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸 脫氫酶復合體脫氫酶復合體 ATP +ADP ADP + ATP 檸檬酸檸檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影響的影響 產(chǎn)物堆

13、積引起抑制產(chǎn)物堆積引起抑制 循環(huán)中后續(xù)反應循環(huán)中后續(xù)反應 中間產(chǎn)物別位反饋抑中間產(chǎn)物別位反饋抑 制前面反應中的酶制前面反應中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可 激活許多酶激活許多酶 TCA循環(huán)與上游和下游反應協(xié)調循環(huán)與上游和下游反應協(xié)調 l在正常情況下，（糖）酵解途徑和在正常情況下，（糖）酵解途徑和TCATCA循循 環(huán)的速度是相協(xié)調的。環(huán)的速度是相協(xié)調的。 通過高濃度的通過高濃度的ATP、NADH的抑制作用的抑制作用 通過檸檬酸對磷酸果糖激酶通過檸檬酸對磷酸果糖激酶-1的別構抑制作用的別構抑制作用 l氧化磷酸化的速率對氧化磷酸化的速率對TCATCA循環(huán)的運轉也起循環(huán)的運轉也起 著非常重要的作用

14、。著非常重要的作用。 有氧氧化的調節(jié)特點有氧氧化的調節(jié)特點 有氧氧化的調節(jié)通過對其有氧氧化的調節(jié)通過對其關鍵酶關鍵酶的調節(jié)實現(xiàn)。的調節(jié)實現(xiàn)。 氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。 三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調。三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調。 有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細胞內有氧氧化全過程中許多酶的活性都受細胞內 ATP/ADP或或ATP/AMP比率的影響。比率的影響。 ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，比值升高抑制有氧氧化， 降低則促進有氧氧化。降低則促進有氧氧化。 ATP/AMP效果更顯著。效果更顯著。體內體內ATP濃度是濃度是AMP的的 5

15、0倍，倍，ATP/AMP變動比變動比ATP變動大，有信號放大作用，變動大，有信號放大作用， 從而發(fā)揮有效的調節(jié)作用。從而發(fā)揮有效的調節(jié)作用。 五、巴斯德效應五、巴斯德效應 * 概念概念 * 機制機制 有氧時，有氧時，NADH+H+進入線粒體內氧化，丙進入線粒體內氧化，丙 酮酸進入線粒體進一步氧化而不生成乳酸酮酸進入線粒體進一步氧化而不生成乳酸; 缺氧時，酵解途徑加強，缺氧時，酵解途徑加強，NADH+H+在胞漿在胞漿 濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。濃度升高，丙酮酸作為氫接受體生成乳酸。 巴斯德效應巴斯德效應(Pastuer effect)指有氧氧化抑制指有氧氧化抑制 糖酵解的現(xiàn)象。糖酵解

16、的現(xiàn)象。 小小 結結 第第 四四 節(jié)節(jié) 葡萄糖的其他代謝途徑葡萄糖的其他代謝途徑 Other Metabolism Pathways of Glucose * 概念概念 磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑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+，前者再進一步轉變成，前者再進一步轉變成3-磷酸甘磷酸甘 油醛油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反應過程。的反應過程。 一、磷酸戊糖途徑生成一、磷酸戊糖途徑生成NADPH和和 磷酸戊糖磷酸戊糖 * 細胞定位：細胞定位：胞胞 液液 第一階段：氧化反應第一階段：氧化反應 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2 (一一) 磷酸戊糖

17、途徑的反應過程磷酸戊糖途徑的反應過程 * * 反應過程可分為二個階段反應過程可分為二個階段 第二階段：非氧化反應第二階段：非氧化反應 包括一系列基團轉移。包括一系列基團轉移。 CH2OH C=O C C CH2O OH OHH H P P 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+ NADP+ H2O NADP+ CO2 NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶磷酸葡萄糖酸脫氫酶 C C C C COO CH2O H OH OH OHH H HO H P P 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 C C C C C C

18、H2O H OH OH OH H H HO H H O P P 6-磷酸葡萄糖酸內酯磷酸葡萄糖酸內酯 C C C C C=O CH2O H OH OH H H HO H O P P 1. 磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 催化第一步脫氫反應的催化第一步脫氫反應的6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 是此代謝途徑的關鍵酶。是此代謝途徑的關鍵酶。 兩次脫氫脫下的氫均由兩次脫氫脫下的氫均由NADP+接受生成接受生成 NADPH + H+。 反應生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間反應生成的磷酸核糖是一個非常重要的中間 產(chǎn)物。產(chǎn)物。 G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+ NADPH

19、+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 通過一系列基團轉移反應，將核糖轉變成通過一系列基團轉移反應，將核糖轉變成6- 磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。 3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可進入酵解途磷酸果糖，可進入酵解途 徑。徑。 磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖途徑也稱磷酸戊糖旁路。磷酸戊糖旁路。 *第二階段反應的意義第二階段反應的意義 * *磷酸戊糖途徑的特點磷酸戊糖途徑的特點 脫氫反應以脫氫反應以NADP+為受氫體，生成為受氫體，生成NADPH+H+。 反應過程中進行了一系列酮基和醛基轉移反應，反應過程中進行了一系列酮基和醛基轉移反應， 經(jīng)過了經(jīng)過了3、4、5、6、

20、7碳糖碳糖的演變過程。的演變過程。 反應中生成了重要的中間代謝物反應中生成了重要的中間代謝物5-磷酸核糖磷酸核糖。 一分子一分子G-6-P經(jīng)過反應，只能發(fā)生經(jīng)過反應，只能發(fā)生一次脫羧一次脫羧和和二次二次 脫氫脫氫反應，生成一分子反應，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。 (二二) 磷酸戊糖途徑的調節(jié)磷酸戊糖途徑的調節(jié) * * 6-磷酸葡萄糖脫氫酶磷酸葡萄糖脫氫酶 此酶為磷酸戊糖途徑的關鍵酶，其活性此酶為磷酸戊糖途徑的關鍵酶，其活性 的高低決定的高低決定6-磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑 的流量。的流量。 此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值比

21、值的的 影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。 另外另外NADPH對該酶有強烈抑制作用。對該酶有強烈抑制作用。 因此，磷酸戊糖途徑的流量取決于因此，磷酸戊糖途徑的流量取決于 NADPHNADPH的需求。的需求。 ( (三三) ) 磷酸戊糖途徑的生理意義磷酸戊糖途徑的生理意義 1、為核苷酸的生成提供、為核苷酸的生成提供核糖核糖 2、提供、提供NADPH作為供氫體參與多種代謝反應作為供氫體參與多種代謝反應 （1） NADPH是體內許多合成代謝的供氫體是體內許多合成代謝的供氫體 （2）NADPH參與體內的羥化反應，與參與體內的羥化反應，與生物生物 合成合成或或生物轉化生物轉化有關有關 3. NADPH還用于維持谷胱甘肽還用于維持谷胱甘肽(glutathione， GSH)的還原狀態(tài)的還原狀態(tài) 2G-SH G-S-S-G NADP+ NADPH+H+ A AH2 還原型谷胱甘肽還原型谷胱甘肽 氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽 還原型谷胱甘肽是體內重要的抗氧化劑，可還原型谷胱甘肽是體內重要的抗氧化劑，可 以保護一些含以保護一些含-SH基的蛋白質或酶免受氧化基的蛋白質或酶免受氧化 劑尤