第8章-糖代謝的課件資料

第8章_糖代謝的課件資料第1頁/共79頁8.1概述糖類物質(zhì)是一類多羥基醛或多羥基酮類化合物或聚合物，根據(jù)其水解情況分為單糖、寡糖和多糖。

單糖：葡萄糖、果糖、脫氧核糖

寡糖：蔗糖、麥芽糖、乳糖

多糖：淀粉、纖維素、糖原第2頁/共79頁一、糖的生理功能1.構(gòu)成組織細胞的成分2.

作為能源和碳源二、動物體內(nèi)糖的來源1.由消化道吸收2.

由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來:糖異生作用第3頁/共79頁三、血糖主要指血液中所含的葡萄糖血糖飼料糖肝糖原非糖物質(zhì)CO2+H2O+ATP肌糖原和肝糖原非糖物質(zhì)和其他糖糖尿消化吸收糖原分解糖異生氧化貯存轉(zhuǎn)變超過腎糖閾胰島素促進肝糖原的合成及細胞內(nèi)葡萄糖的分解功能，降低血糖水平。腎上激素和胰高血糖素促進糖原分解，提高血糖水平。第4頁/共79頁肌糖原血糖糖代謝概況食物糖消化葡萄糖吸收(肝臟)葡萄糖肝糖原合成分解乳酸糖異生葡萄糖合成有氧氧化CO2+H2O+ATP糖酵解乳酸+ATP血乳酸(肌肉)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)(大量)(少量)第5頁/共79頁8.2糖原的分解與合成代謝糖原主要貯存于肝臟和骨骼肌的細胞質(zhì)中；肝臟中糖原濃度最高，但骨骼肌數(shù)量大，因此糖原貯藏最多。第6頁/共79頁RENRE(16)分支點第7頁/共79頁一、糖原的分解磷酸化酶轉(zhuǎn)移3個葡萄糖殘基-1,6-糖苷酶裂解-1,4-糖苷鍵糖基轉(zhuǎn)移酶裂解-1,6-糖苷鍵糖原脫枝酶第8頁/共79頁磷酸化酶第9頁/共79頁糖原降解產(chǎn)物有：1-磷酸葡萄糖和少量的游離葡萄糖。第10頁/共79頁二、糖原的合成由葡萄糖合成糖原的過程，稱為糖原合成（glycogenesis），包括下列四個反應(yīng)步驟：1、葡萄糖→6-磷酸葡萄糖葡萄糖己糖激酶（肌肉）6-磷酸葡萄糖己糖激酶and葡萄糖激酶（肝臟）第11頁/共79頁UDPG：尿苷二磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖＋UTP

UDPG是生物體內(nèi)重要的活化單糖，單糖必須經(jīng)過活化后才能用于寡糖和多糖的合成。UDPG＋PPi3、

1-磷酸葡萄糖→UDPG焦磷酸化酶2、

6-磷酸葡萄糖→1-磷酸葡萄糖第12頁/共79頁

糖核苷酸第13頁/共79頁糖原合成酶4、

UDPG→糖原糖原合成酶的糖基供體是UDPG。第14頁/共79頁糖原合成酶生成：-1,4-糖苷鍵-1,4-糖苷鍵-1,6-糖苷鍵分枝酶催化生成：-1,6-糖苷鍵第15頁/共79頁

葡萄糖進入細胞后，在一系列酶的催化下，發(fā)生分解代謝過程。葡萄糖的分解代謝分兩步進行：糖酵解：葡萄糖丙酮酸。此反應(yīng)過程一般在無氧條件下進行，又稱為無氧分解。三羧酸循環(huán)：丙酮酸

CO2+H2O。由于分子氧是此系列反應(yīng)的最終受氫體，所以又稱為有氧分解。8.3葡萄糖的分解代謝第16頁/共79頁

糖酵解（glycolysis）是指在無氧條件下，把葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔殡S生成ATP的過程。一、糖酵解㈠、糖酵解的生物化學(xué)過程糖酵解的底物一般為葡萄糖，全過程在細胞質(zhì)中進行，參與糖酵解各反應(yīng)的酶都存在于細胞質(zhì)中。第17頁/共79頁①此步不可逆激酶(kinase)：將ATP上的磷酸基團轉(zhuǎn)移到受體上的酶。

己糖激酶第18頁/共79頁②磷酸葡萄糖異構(gòu)酶第19頁/共79頁③磷酸果糖激酶此步不可逆，為限速步驟第20頁/共79頁醛縮酶④第21頁/共79頁⑤磷酸丙糖異構(gòu)酶第22頁/共79頁⑥3-磷酸甘油醛脫氫酶

3-磷酸甘油醛脫氫酶是一種巰基酶，-SH為活性部位。重金屬離子和烷化劑（如碘乙酸）能抑制該酶活性。第23頁/共79頁⑦磷酸甘油酸激酶

底物磷酸化:底物的高能磷酸基直接轉(zhuǎn)移給ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的過程.第24頁/共79頁⑧磷酸甘油酸變位酶第25頁/共79頁⑨烯醇化酶第26頁/共79頁⑩此步不可逆丙酮酸激酶第27頁/共79頁葡萄糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮1-磷酸葡萄糖糖原1,6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶ADPATP糖酵解1,3-二磷酸甘油酸×22NAD+2NADH+H+磷酸烯醇式丙酮酸×22-磷酸甘油酸×26-磷酸果糖2ADP丙酮酸×22ATP丙酮酸激酶6-磷酸葡萄糖ADPATP己糖激酶3-磷酸甘油酸×22ADP2ATP(胞液)第28頁/共79頁⑴丙酮酸乳酸（乳酸發(fā)酵）

厭氧乳酸菌在無氧條件下，或動物（包括人）的某些組織供氧不足時存在此途徑。㈡、丙酮酸的去路第29頁/共79頁⑵丙酮酸乙醇（酒精發(fā)酵）

無氧條件下，在酵母、有些微生物及植物細胞中存在此途徑。第30頁/共79頁⑶丙酮酸乙酰CoA，進入三羧酸循環(huán)

在有氧條件下，乙酰CoA被徹底分解為CO2和H2O，并放出大量能量。第31頁/共79頁第32頁/共79頁

反應(yīng)ATP變化

葡萄糖

6-磷酸果糖-16-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖-1

2X(1,3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸)+1X2

2X(磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸)+1X2

合計

+2㈢、糖酵解過程的化學(xué)計量獲能效率＝61.0KJ/191KJ×100％＝31％第33頁/共79頁㈣、糖酵解的生理意義1.獲得適應(yīng)缺氧環(huán)境所需能量。1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解可凈產(chǎn)生2分子ATP（相當(dāng)于61KJ）。3.形成的中間產(chǎn)物為其它代謝提供原料。6-磷酸葡萄糖、磷酸二羥丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸等。2.是機體某些組織的主要獲能方式。視網(wǎng)膜、神經(jīng)、癌組織等的重要獲能方式；成熟紅細胞幾乎完全依賴糖酵解供應(yīng)能量。第34頁/共79頁乙酰CoA葡萄糖丙酮酸丙酮酸三羧酸循環(huán)CO2+H2O+ATP有氧氧化(胞液)(線粒體)乳酸無氧無氧乙醇第35頁/共79頁

丙酮酸的有氧氧化包括兩個階段：

第一階段：丙酮酸氧化脫羧（丙酮酸乙酰輔酶A，簡寫為乙酰CoA）

第二階段：三羧酸循環(huán)（乙酰CoACO2，釋放出能量）二、葡萄糖的有氧分解第36頁/共79頁

三羧酸循環(huán)是在細胞的線粒體中進行的，在細胞質(zhì)中形成的丙酮酸需運輸進入線粒體后才能進行。第37頁/共79頁大腸桿菌（E.Coli）的丙酮酸脫氫酶系

酶縮寫輔基所催化的反應(yīng)丙酮酸脫氫酶A或E1TPP丙酮酸的脫羧二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶B或E2硫辛酸C2單位的氧化并轉(zhuǎn)移給CoA二氫硫辛酸脫氫酶C或E3FAD氧化型硫辛酰胺的再生第38頁/共79頁E1:丙酮酸脫氫酶E2:二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶E3:二氫硫辛酸脫氫酶第39頁/共79頁E1E2E2E3E312345第40頁/共79頁第41頁/共79頁第42頁/共79頁第43頁/共79頁三羧酸循環(huán)（Krebs循環(huán)）第44頁/共79頁①

檸檬酸合成酶此步不可逆，為限速步驟第45頁/共79頁烏頭酸酶②第46頁/共79頁③異檸檬酸脫氫酶此步不可逆，為限速步驟第47頁/共79頁α-酮戊二酸脫氫酶系④此步不可逆，為限速步驟第48頁/共79頁⑤琥珀酰CoA合成酶第49頁/共79頁⑥琥珀酸脫氫酶第50頁/共79頁⑦延胡索酸酶第51頁/共79頁⑧蘋果酸脫氫酶第52頁/共79頁TCAcycle草酰乙酸(4C)檸檬酸(6C)異檸檬酸(6C)琥珀酸輔酶A(4C)琥珀酸(4C)延胡索酸(4C)蘋果酸(4C)乙酰輔酶A(2C)α-酮戊二酸(5C)第53頁/共79頁乙酰CoA

+3NAD++FAD+GDP+2H2O+Pi2CO2

+CoA+3NADH

+FADH2

+GTP+2H+三羧酸循環(huán)總反應(yīng)式：第54頁/共79頁㈡、三羧酸循環(huán)的特點1.每循環(huán)一次，氧化生成2分子CO2（兩步脫羧反應(yīng)）。

2.每循環(huán)一次，形成3分子NADH和1分子FADH2

（4步脫氫氧化反應(yīng)）。3.每循環(huán)一次，消耗兩分子水（用于檸檬酸和蘋果酸的合成）。

4.每循環(huán)一次，琥珀酰CoA的高能鍵生成1分子GTP（相當(dāng)于形成1分子ATP）。

第55頁/共79頁另外：1分子NADH

通過氧化磷酸化將電子傳給O2，可推動2.5分子ATP

生成；1分子FADH2

通過氧化磷酸化將電子傳給O2

，可推動1.5分子ATP

生成。問：

1乙酰CoA？ATP(10)1丙酮酸？ATP(12.5)1葡萄糖？ATP(32)第56頁/共79頁葡萄糖完全氧化產(chǎn)生的ATP第57頁/共79頁第58頁/共79頁C6H12O6

+6O2+32ADP+32Pi6CO2

+6H2O+32ATP獲能效率＝32×30.56KJ/2872.14KJ×100％

＝34％原核生物中，有氧條件下利用1摩爾葡萄糖生成的凈ATP摩爾數(shù)，與在無氧條件下生成的凈ATP摩爾數(shù)的最近比值是___。第59頁/共79頁3.三羧酸循環(huán)三大物質(zhì)分解代謝共同的最終途徑。2.三羧酸循環(huán)是糖、脂類、蛋白質(zhì)及其他有機物質(zhì)代謝的樞紐。㈢、有氧分解的生理意義1.有氧分解是葡萄糖生成ATP的主要途徑。乙酰CoA是糖、脂、氨基酸共同代謝產(chǎn)物第60頁/共79頁第61頁/共79頁脂肪葡萄糖、其它單糖三羧酸循環(huán)電子傳遞（氧化）蛋白質(zhì)脂肪酸、甘油多糖氨基酸乙酰CoAe-磷酸化+Pi第62頁/共79頁

葡萄糖異生作用（gluconeogenesis）是指生物體利用非糖前體物（如乳酸、氨基酸、甘油等）合成葡萄糖和糖原的過程。8.4葡萄糖異生作用

萄糖異生作用的主要場所是肝臟，腎臟也能少量發(fā)生。葡萄糖異生作用基本上是糖酵解的逆轉(zhuǎn)，但需要繞過3個不可逆反應(yīng)才能實現(xiàn)。第63頁/共79頁⑴繞過丙酮酸激酶催化的反應(yīng)以上二步反應(yīng)稱為丙酮酸羧化支路。一、葡萄糖異生作用的反應(yīng)途徑丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶第64頁/共79頁⑵繞過磷酸果糖激酶催化的反應(yīng)1,6-二磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸酶磷酸果糖激酶6-磷酸果糖⑶繞過己糖激酶催化的反應(yīng)6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶葡萄糖底物循環(huán)第65頁/共79頁ABC1C2AG-6-磷酸酶BF-1.6-磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸TCA循環(huán)乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油糖酵解與糖異生下列哪一個酶與丙酮酸生成糖無關(guān):A.果糖二磷酸酶B.丙酮酸激酶C.丙酮酸羧化酶D.醛縮酶第66頁/共79頁1.

保持血糖濃度的相對穩(wěn)定饑餓或劇烈運動時，能將非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。草食動物，特別是反芻動物體內(nèi)葡萄糖主要來源。2.有利于乳酸的利用二、糖異生的生物學(xué)意義3.協(xié)助氨基酸代謝，使氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘?/p>

肌肉缺氧時產(chǎn)生大量乳酸，大部分經(jīng)血液運到肝臟，通過糖異生作用生成肝糖原或葡萄糖補充血糖，血糖可再被肌肉利用，這樣形成的循環(huán)稱乳酸循環(huán)或cori循環(huán)。第67頁/共79頁肌肉不含6-磷酸葡萄糖酶，不能糖異生。生物學(xué)意義：乳酸的形成使機體贏得能量且將部分的代謝負擔(dān)由肌肉轉(zhuǎn)向肝臟，可以維持血液中血糖濃度穩(wěn)定及保持體內(nèi)pH值穩(wěn)定，防止酸中毒。第68頁/共79頁第69頁/共79頁8.5磷酸戊糖途徑Phosphopentosepathway

細胞內(nèi)葡萄糖的氧化分解，除EMP-TCA外，還存在另一條氧化分解途徑：磷酸戊糖途徑（PPP）。

磷酸戊糖途徑在細胞質(zhì)中進行。全部反應(yīng)分為氧化階段和非氧化階段。第70頁/共79頁一、磷酸戊糖途徑的生化過程1.氧化階段6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖-δ-內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖-δ-內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶第71頁/共79頁5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖第72頁/共79頁5-磷酸木酮糖5C5-磷酸核糖5C3-磷酸甘油醛3C7-磷酸景天庚酮糖7C4-磷酸赤蘚糖4C6-磷酸果糖

6C3-磷酸甘油醛3C6-磷酸果糖

6C6-磷酸葡萄糖6C5-磷酸木酮糖5C2.非氧化階段第73頁/共79頁第74頁/共79頁66-磷酸葡萄糖+12NADP+

+7H2O

56-磷酸葡萄糖+6CO2+12NADPH+12H+