糖代谢ppt

1第十一章糖代谢第一节糖酵解glycolysis第二节三羧酸循环第三节乙醛酸循环第四节磷酸戊糖途径第五节糖醛酸途径第六节糖原的分解第七节葡萄糖的合成第八节糖异生作用第九节糖原的合成2糖类的消化、吸收及转运少量麦芽糖很少分解葡萄糖血液肝脏(肝葡萄糖肝糖原)血液(血糖)分解肌肉(肌葡萄糖肌糖原)食物口腔胃十二指肠肠血糖正常范围：3.9~6.1mmol/L3根皮苷抑制此系统4糖分解代谢：主要介绍G的分解•酵解：G丙酮酸•发酵：G丙酮酸乳酸或乙醇(厌氧)•G丙酮酸CO2+H2O(有氧时的主要分解途径)•GCO2+H2O(磷酸戊糖途径)•乙醛酸途径•糖醛酸途径•糖原的分解糖类在代谢过程中均转成G或G的衍生物。动物和人不能直接利用无机物合成糖类。5第一节糖酵解glycolysis一、糖酵解研究历史发酵：酵母不需氧，葡萄糖变成酒精或乳酸，并产生能量•1897年，酵母汁可把蔗糖变成酒精。•1905年，把酵母汁加入葡萄糖中，无机磷酸盐逐渐消失。•将酵母汁透析或加热到50度后，就会失去发酵能力。若将二者混合活性恢复。发酵活性取决于两类物质：酶蛋白、辅酶及金属离子酵解：肌肉中不需氧，葡萄糖变成丙酮酸，并产生能量6二、糖酵解途径(G丙酮酸，EMP途径)7激酶：凡是催化ATP分子磷酰基键转移到受体上的酶都称为激酶。步聚已糖激酶2磷酸己糖异构酶1第一个不可逆步聚8磷酸果糖激酶或二磷酸果糖激酶3第二个不可逆步聚9动物组织中的醛缩酶有多种同功酶。磷酸缩水甘油对它有强烈的抑制作用。醛缩酶13644磷酸丙糖异构酶－P3113596%磷酸丙糖异构酶10此酶是由四个相同亚基组成的四聚体，氧化反应的能量驱动磷酸化反应进行。碘乙酸（ICH2COO－）与酶－SH反应强烈抑制此酶活性。砷酸盐（AsO3－）与磷酸竟争。6磷酸甘油醛脱氢酶1,3－二磷酸甘油酸4∽11酶H＋＋磷酸甘油醛脱氢酶的催化机制6砷酸盐竟争性抑制剂碘乙酸与－SH反应强烈抑制此酶活性。12＋ADPATP磷酸甘油酸激酶7底物水平磷酸化∽138磷酸甘油酸变位酶2－磷酸甘油酸14磷酸烯醇式丙酮酸分子中有高能键。由于F－能与Mg形成络合物并结合在酶上，因此可以抑制酶的活性。9磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+15丙酮酸激酶10底物水平磷酸化第三个不可逆步聚1617三、葡萄糖酵解总结1.在细胞质中进行，不需氧，共10步，需10种酶，需Mg2+2.有3处不可逆，决定了G的分解速度。3.有2处底物水平磷酸化，形成4分子ATP。4.耗用2ATP。有多次异构和有磷酸化。5.形成2NADH＋H＋总反应式如下：C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O186.两个阶段：前5步为准备阶段：1个6C糖2个3C糖G1,6二磷酸果糖2个3－磷酸甘油醛后5步为产生ATP的贮能阶段：2个3－磷酸甘油醛2个丙酮酸四、糖酵解生物学意义：在无氧情况下，产生ATP的最有效的方式，也是生物进化中最古老的形式，虽产能不多，但是非常有用。在有些组织中，无氧下，必须靠糖酵解进行能量的产生。如：成熟红细胞无线粒体，不能进行有氧氧化。只能通过酵解提供能量。2ATP4ATP19五、糖酵解的调节（120页）20已糖激酶：第一个不可逆步聚肌肉已糖激酶是一个别构酶，被产物6-P-G抑制。肝葡萄糖激酶，G浓度高时才起作用。转化6-P-G成糖原贮存。是一个诱导酶，由胰岛素促使合成。已糖激酶（肌肉）：只要胞浆中有G，Km0.1mmol/LG激酶(肝脏中)：胞浆中G达到一定程度时。Km10mmol/L21磷酸果糖激酶：第二个不可逆步聚磷酸果糖激酶(PFK-1)是一个四聚体的别构酶，酵解的速度决定于此酶所以称为-----限速酶。关键步聚ATP可与酶的调节位点结合，抑制活性。AMP、ADP、无机磷酸可消除抑制。高浓度柠檬酸，脂肪酸可增加ATP的抑制作用。H＋可抑制其活性。防止肌肉中形成过量乳酸。2,6－二磷酸β-D果糖是有效的别构活化剂。增加底物与酶的亲合力。22磷酸果糖激酶果糖二磷酸酶23丙酮酸激酶：第三个不可逆步聚丙酮酸激酶是四聚体的酶。是重要调节酶。调节出口。高浓度乙酰CoA，ATP，和丙氨酸能抑制此酶。1,6－二磷酸果糖活化此酶。24各种已糖进入酵解的途径丙酮酸91页25丙酮酸和NADH＋H＋的去路86页无氧条件下：乳酸发酵乙醇发酵有氧条件下：丙酮酸进入线粒体形成乙酰CoA参加三羧酸循环。彻底氧化成CO2和H2O。NADH＋H＋经穿梭机制进入线粒体后，再经呼吸链氧化成H2O，26G的无氧降解1.乳酸发酵2ATP＋2H2O总反应式：葡萄糖＋2Pi＋2ADP2乳酸＋2ATP＋2H2O272.乙醇发酵总反应式：葡萄糖＋2Pi＋2ADP2乙醇＋2ATP＋2H2O＋2CO22ATP＋2H2O28G的有氧降解在有氧情况下，将G彻底氧化成CO2和H2O同时放出大量ATP的过程。G＋6O26CO2＋6H2O＋能量1.葡萄糖2丙酮酸2.丙酮酸乙酰CoA3.乙酰CoA进入三羧酸循环4.NADH＋H＋和FAD2H经呼吸链传递EMP29细胞质线粒体内膜线粒体基质30第二节三羧酸循环91页在有氧情况下将酵解产生的丙酮酸进入线粒体后，氧化脱羧形成.乙酰CoA.经一系列氧化、脱羧、最终生成CO2和H2O并产生能量的过程称三羧酸循环，又称柠檬酸循环，简称TCA循环。（Krebs）循环（1937年提出，1953年获得诺贝尔奖）。1.丙酮酸乙酰CoA31E1E2E3E1E2E3E2E3E2E3碱性pH尿素++E1丙酮酸脱羧酶(24个)，E2二氢硫辛酸转乙酰基酶(24个)，E3二氢硫辛酸脱氢酶(12)，它们均以二聚体的形式存在。1－297页丙酮酸脱氢酶复合体：是结构化的以一定方式结合成复合体。是一个包括三个酶的复杂的多酶体系，一共需要六种辅酶或辅助因子：TPP，硫辛酸，FAD，辅酶A，NAD+，和Mg2+。3233丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸转乙酰基酶二氢硫辛酸脱氢酶不可逆抑制抑制2丙酮酸＋CoA~SH2乙酰CoA＋2NADH＋H＋＋2CO26ATPGTP抑制AMP34调节与控制：95页（1）产物抑制，反应物CoA、NAD逆转（2）核苷酸反馈调节（GTP抑制，AMP活化E1）（3）可逆磷酸化作用的共价调节ATP/ADP，乙酰CoA/CoA，NADH/NAD比值高，酶的磷酸化作用增加，变得没有活性。丙酮酸，Ca++增加，胰岛素可去磷酸化增加反应速度。2.三羧酸循环途径35调节酶：柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶体系琥珀酸脱氢酶：是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜的酶，直接与呼吸链联系顺乌头酸酶＊＊琥珀酰CoA合成酶＋ADPGDP＋ATP琥珀酰脱氢酶丙二酸是竞争抑制剂延胡索酸酶L－苹果酸脱氢酶3637总式乙酰CoA3NADH+FADH2+2CO2+ATP38C2C6C4C5CO2图10-3三羧酸循环示意图CO2394.三羧酸循环途径的生物学意义•糖类、脂类、蛋白质等各种有机物最终也是主要进入三羧酸循环途径氧化分解的。•对于生物体内的合成代谢过程也是非常重要的。•对生物能源物质的分解供能意义重大，是生物体内糖类、脂类、蛋白质等重要有机物相互转变的主要枢纽。5.三羧酸循环途径的添补反应保持三羧酸循环顺利进行，要有充足的草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等C4有机物。3.三羧酸循环所生成的ATP数？40丙酮酸羧化酶调节酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸α－酮戊二酸异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸琥珀酰CoA411216.三羧酸循环的代谢调节122页42胞液中的NADH的氧化磷酸化1.肌肉、神经组织中的甘油-α-磷酸穿梭作用（36ATP）NADHNAD二羟丙酮磷酸甘油-α-磷酸二羟丙酮磷酸甘油-α-磷酸FADH2FADNADHFMDCoQbc1caa3O2线粒体内膜胞液中：甘油-α-磷酸脱氢酶线粒体内：甘油-α-磷酸脱氢酶432.肝、肾、心等组织的苹果酸穿梭作用（38ATP）NADHNAD草酰乙酸苹果酸草酰乙酸苹果酸NADHNADNADHFMDCoQbc1caa3O2线粒体内膜胞液中：苹果酸脱氢酶线粒体内：苹果酸脱氢酶天冬氨酸转氨酶转氨酶天冬氨酸44下列物质被完全氧化时，可分别生成多少ATP？丙酮酸、乙酰CoA、NADH、6-磷酸-果糖、磷酸烯醇式丙酮酸、葡萄糖、磷酸二羟丙酮46HSCoA苹果酸脱氢酶第三节乙醛酸循环103页（动物体内不存在）47乙醛酸循环途径的主要生物学意义可以将C2有机物（例如乙酸或乙醇）合成为C4有机物（例如琥珀酸）。可以弥补三羧酸循环中由于C4有机物的不足而引起C2有机物不能被充分氧化分解的缺陷。特别是在不能通过C3有机物（例如丙酮酸）合成C4有机物的情况下。48第四节磷酸戊糖途径103页（磷酸已糖支路，在细胞质中）氧化阶段：6-p-G磷酸核糖非氧化阶段：磷酸（核糖）戊糖分子内重排，产生不同碳链长度的单糖，可进入酵解途径。491.6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧5－磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖脱氢酶调控酶NADPHCO2502.磷酸戊糖同分异构化5－磷酸木酮糖5－磷酸核糖2513.磷酸戊糖通过转酮、转醛、转酮6－磷酸果糖3－磷酸甘油醛转酮酶52转醛酶53在细胞中若形成过量的磷酸核糖，可以通过戊糖途径转化成酵解中间产物与酵解途径相连接。转酮酶5455磷酸戊糖途径生物学意义1041.产生大量NADPH+H+，它在许多合成代谢过程中作为氢的供体为一些重要物质的合成提供还原力。（光合作用、脂肪合成）2.磷酸戊糖是核酸合成的重要原料。3.NADPH使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用。56第五节糖醛酸途径（109）UTPUDP－葡萄糖在肝脏中糖醛酸基供体D－葡萄糖醛酸57D－葡萄糖醛酸糖醛酸还原酶产生L－抗坏血酸人体、灵长类因因缺乏L－古洛糖酸内酯氧化酶，不能合成。NAD＋NADH+H+58第六节糖原分解（114）糖原和生物学意义在于它是贮存能量的、容易动员的多糖。59水解磷酸解1.糖原磷酸化酶从糖原非还原端逐个断下一个葡萄糖分子，进行磷酸解，直至糖原分子分支点前4个葡萄糖残基处。2.糖原脱支酶（双重功能）糖基转移；分解α－1,6－糖苷键603.磷酸葡萄糖变位酶1－磷酸葡萄糖－6－磷酸葡萄糖（进入糖酵解）磷酸化酶的调控磷酸化酶a有活性磷酸化酶b无活性磷酸化酶的激酶磷酸化酶的磷酸酶AMPATP、6-P-G61第七节糖的合成CO2＋H2O（植物）（C·H2O）非糖物质非糖物质葡萄糖糖异生作用糖异生作用淀粉糖原（动物）营养物质纤维素蔗糖图10－6糖的合成示意图62是指绿色植物和少数含有叶绿素的微生物反应总式如下：光，叶绿素6CO2+6H2OC6H12O6+6O2光反应阶段：暗反应阶段：一、光合作用63二、糖异生作用109是指生物体内由丙酮酸、甘油、乳酸以及某些氨基酸等非糖物质合成为葡萄糖的过程。有特殊的酶调控。克服丙酮酸到葡萄糖3个不可逆反应。需要ATP供给能量。6465丙酮酸葡萄糖(1)丙酮酸－磷酸烯醇式丙酮酸(2)磷酸烯醇式丙酮酸－－－－1,6－二磷酸果糖(3)1,6－二磷酸果糖－－6－磷酸果糖(4)6－磷酸果糖－－葡萄糖从二个分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗6个ATP酵解途径逆向糖异生作用66酵解丙酮酸激酶ADPATP丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2,6丙酮酸羧化酶（别构酶）磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶（激素调节）糖异生ADP67磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶酵解糖异生果糖二磷酸酶(异构酶）已糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶此酶存在于肝内质网上，不存在于脑或肌肉中。68糖异生作用和酵解作用的代谢协调控制1.ATP丰富时，糖异生途径酶激活，酵解途径酶受抑制，使糖异生作用加速，酵解减慢；2.能荷减少，则酵解加速，糖异生作用减慢。3.肾上腺素、高血糖素、糖皮质激素促糖异生作用：促使糖异生作用酶的合成。通过增加cAMP激活蛋白激酶，使酵解过程中的调节酶磷酸化而无活性。4.胰岛素可抑制腺苷环化酶的活性，影响cAMP合成，使酵解过程加速，抑制糖异生作用。69糖异生途径的前体70肌肉