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第七章 糖 代 谢

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第七章 糖 代 谢. 曹慧颖. 一、 糖的基本概念. 第一节 糖的概述. 糖 是多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物的统称(旧时称为碳水化合物)。. 1. 1. 1. 2. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 3. 5. 5. 核糖 ( ribose ). 甘油醛 (glycerose). 6. D- 葡萄糖 (D-glucose). 1. 1. 1. 2. 2. 3. 3. 2. 4. 4. 3. 5. 5. 核酮糖 (ribulose). 二羟丙酮 ( dihydroxyacetone ). 6.

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Presentation Transcript
slide1

第七章

糖 代 谢

曹慧颖

slide2
一、 糖的基本概念

第一节 糖的概述

糖是多羟基的醛或酮及其缩聚物和衍生物的统称(旧时称为碳水化合物)。

slide3

1

1

1

2

2

2

3

3

4

4

3

5

5

核糖

(ribose)

甘油醛

(glycerose)

6

D-葡萄糖(D-glucose)

1

1

1

2

2

3

3

2

4

4

3

5

5

核酮糖

(ribulose)

二羟丙酮(dihydroxyacetone)

6

D-果糖(D-fructose)

醛 糖

Aldose

酮 糖

Ketose

slide4
糖的主要生理功能:

1、提供能量

1g葡萄糖在体内完全氧化可释放16.7kJ的

能量。

糖类所供给的能量是机体生命活动主要的

能量来源(正常情况下约占机体所需总能

量的50~70%)。

slide5

2、构成组织细胞的基本成分

核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分;

糖可以与脂类或蛋白质结合形成复合物。 糖复合物不仅是细胞的结构分子,而且是信息分子。

体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖

蛋白,如抗体、许多酶类和凝血因子等。

slide6

3、转变为体内的其它成分

糖是合成脂类(脂肪酸、脂肪)的重要

前体;

糖在体内可转变成非必须氨基酸的碳

骨架。

slide7

糖的分类:

单糖:不能水解为更小单位的糖,根据碳原子数又分丙糖、

丁糖、戊糖、己糖、庚糖;根据羰基的位置又分醛

糖和酮糖。

寡糖:由2-10个单糖聚合而成的低聚糖,重要的有双糖、

叁糖等;

多糖:由10个以上单糖聚合而成的多聚糖,根据单糖的组

成又分为:

均一多糖:由相同单糖聚合而成,如淀粉、糖原、纤维素

混合多糖:由不同单糖聚合而成,如果胶物质、半纤维素

slide8
二、单糖的分类与结构

根据所含碳原子的多少,分为:

三碳糖(丙糖) : 甘油醛、二羟丙酮等

四碳糖(丁糖):赤藓糖等

五碳糖(戊糖):核糖、核酮糖、木酮糖等

六碳糖(己糖):葡萄糖、果糖、半乳糖等

七碳糖(庚糖):景天糖等

slide9

1

6

2

5

3

4

1

3

2

4

5

α-D-吡喃葡萄糖

(α-D-glucopyranose)

6

6

D-葡萄糖

(D-glucose)

β-D-吡喃葡萄糖

(β-D-glucopyranose)

单糖环状结构:以葡萄糖(Glucose)为例

α-D-吡喃葡萄糖

β- D-吡喃葡萄糖

OH

开链(straight chain)

椅式(chair form)

环状(Haworth projection)

α-D-吡喃葡萄糖和β-D-吡喃葡萄糖互为异构体

slide10
由两个相同或不同的单糖组成,常见的有:乳糖、蔗糖、麦芽糖等。由两个相同或不同的单糖组成,常见的有:乳糖、蔗糖、麦芽糖等。

1

4

三、双糖:

麦芽糖(maltose):含半缩醛羟基,为还原糖

α-D-葡萄糖-(1→4)-α-D-葡萄糖

slide11

1

1

4

2

1

蔗糖:不含半缩醛羟基,无还原性

α-D-葡萄糖-(1→2)-β-D-果糖

乳糖:含半缩醛羟基,为还原糖

β-D-半乳糖-(1→4)-β-D-葡萄糖

polysaccharides
四、 多糖(polysaccharides)

定义:水解产物含10个以上单糖

性质:多糖无还原性,无甜味,无变旋现象,

多数不溶于水,可与水形成胶体溶液。

常见的多糖:淀粉、糖原、纤维素等

slide13

直链淀粉:只含α-(1→4)-糖苷键

支链淀粉:含(1→4)与α-(1→6)-糖苷键,后者存在于分支处。

OH

CH2OH

CH2OH

OH

O

O

OH

OH

OH

O

O

OH

OH

OH

CH2OH

CH2

CH2OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

slide14

非还原端

还原端

糖原是动物淀粉,它的结构与淀粉类似,但分支多而分支短

slide15

-1,6糖苷键

-1,4-糖苷键

糖原分子常用Gn、 Gn+1 或Gn-1表示

slide16

五、糖的代谢概况

无氧氧化:乳酸、酒精

氧化分解

消化吸收

食物中的淀粉

有氧氧化:CO2、H2O、大量能量

来源

去路

血糖(80-120mg/100ml)

肝糖原

糖原(肝、肌肉、肾)

分解

合成

排泄

非糖物质甘油、乳酸、生糖氨基酸

脂肪、氨基酸等

糖异生

当>160mg/100ml

转化

糖尿

slide17

蔗糖酶

蔗糖酶

蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖

第二节 双糖和多糖的酶促降解

一、双糖的酶促降解

slide18

麦芽糖酶

麦芽糖+H2O 2 葡萄糖

slide19

β-半乳糖苷酶

乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖

--

slide20

-1,6糖苷键

-1,4-糖苷键

二、多糖的酶促降解

1、糖原的分解

 糖原的结构及其连接方式

slide21

 糖原的磷酸解:

三种酶协同作用:

磷酸化酶(催化1.4-糖苷键断裂)

转移酶(催化寡聚葡萄糖片段转移)

脱支酶(催化1.6-糖苷键断裂)

slide22

还原端

糖原磷酸解的步骤

非还原端

磷酸化酶(释放8个1-P-G)

转移酶

脱枝酶(释放1个葡萄糖)

返回

slide23
2、淀粉的降解

(1)淀粉的水解

α-淀粉酶:在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。 (内切酶)

β-淀粉酶:从非还原端开始,水解α-1.4糖苷键,依次水解下一个β-麦芽糖单位(外切酶)

脱支酶(R酶):水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 -糖苷键。

slide24

淀粉磷酸化酶

脱支酶

淀粉+nH3PO4 nG-1-P+少量葡萄糖

(2)淀粉的磷酸解

PO3H2

slide25

3.纤维素的降解

纤维素是由β-1,4-葡萄糖苷键组成的多糖,有些微生物及反刍动物的消化系统瘤胃中的某些细菌能产生纤维素酶,所以能降解与消化纤维素。

C1酶

晶状天然纤维素 无定型游离纤维素

Cx酶β-葡萄糖苷酶

纤维二糖 葡萄糖

slide26

细胞壁

细胞膜

胞饮

细胞质

叶绿体

线粒体

中心体

高尔基体

有色体

细胞核

白色体

内质网

液体

吞噬

溶酶体

晶体

细胞膜

分泌物

植物细胞

动物细胞

磷酸戊糖途径糖酵解

丙酮酸氧化三羧酸循环

slide27
糖分解代谢主要途径
  • 糖的无氧分解-糖酵解
  • 糖的有氧氧化-三羧酸循环
  • 磷酸戊糖途径
slide28

第三节 糖酵解

一、概念:

体内组织在无氧或缺氧情况下,葡萄糖或糖原在胞浆中分解产生乳酸和少量ATP的过程叫做糖酵解(Glycolysis),简称为EMP途径。

E: Embden;M: Meyerhof;P:Parnas

slide29

糖的氧化的过程及产物:

乙醇:酵母菌、

植物

无氧

EMP途径

乳酸:动物肌肉

乳酸菌

葡萄糖

丙酮酸

有氧

CO2+H2O

slide30
二、糖酵解过程

共10步反应,分为四个阶段

第一阶段: 磷酸已糖的生成(活化)

四个阶段

第二阶段: 磷酸丙糖的生成(裂解)

第三阶段: 3-磷酸甘油醛转变为3-磷酸甘油酸(氧化)

第四阶段:3-磷酸甘油酸转变为丙酮酸并

释放能量(产能)

slide31

glucose(G)

glucose-6-phosphate

(G-6-P)

第一阶段:磷酸化(活化)

(1)葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖

ATP

ADP

Mg2+

已糖激酶

这是酵解过程中的第一个调节酶

slide32
葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖的意义:

1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应

2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷,不能透过

细胞质膜,因此是细胞的一种保糖机制

slide33

磷酸已糖异构酶

glucose-6phosphate

(G-6-P)

fructose-6-phosphate

(F-6-P)

(2)6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖

3 6 1 6
(3) 6-磷酸果糖再磷酸化生成1,6-二磷酸果糖

(F-6-P)

1,6-二磷酸果糖

(F-1,6-P)

ATP

ADP

Mg2+

磷酸果糖激酶-1

(PK- 1)

糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶

slide35

糖原 1-P-G 6-P-G

变位酶

葡萄糖氧化经过第一阶段需要消耗2ATP

体内糖储藏的形式是糖元

糖原氧化经过第一阶段消耗1ATP

slide36
(4)磷酸丙糖的生成

磷酸二羟丙酮

fructose-1,6-diphosphate

(F-1,6-2P)

3-磷酸甘油醛

第二阶段:裂解

醛缩酶

slide37
(5)磷酸丙糖的互换

磷酸二羟丙酮

(dihydroxyacetone phosphate)

磷酸丙糖异构酶

3-磷酸甘油醛

(glyceraldehyde 3-phosphate)

1,6-二磷酸果糖 2× 3-磷酸甘油醛

6 3 1 3
(6)3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸

1,3-二磷酸甘油酸

(1,3-DPG)

3-磷酸甘油醛

第三阶段:氧化

NAD++H3PO4

NADH+H+

P

3-磷酸甘油醛脱氢酶

糖酵解

中唯一的

脱氢反应

7 1 3 3
(7)1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸

(3-phosphoglycerate)

1,3-二磷酸甘油酸

(1,3-DPG)

第四阶段:产能

ADP

P

ATP

3-磷酸甘油酸激酶

这是糖酵解

中第一次

底物水平

磷酸化反应

8 3 2
(8)3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

3-磷酸甘油酸

2-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸变位酶

slide41
(9) 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

P

烯醇化酶

Mg2+或Mn2+

H2O

2-磷酸甘油酸

磷酸烯醇式丙酮酸

(PEP)

slide42

ADP

ATP

磷酸烯醇式丙酮酸

(10)PEP转变为烯醇式丙酮酸

Mg2+或Mn2+

P

丙酮酸激酶

PK

丙酮酸

糖酵解过程的第三个调节酶,

也是第二次底物水平磷酸化反应

slide43
丙酮酸还原为乳酸:

乳酸脱氢酶

丙酮酸

乳酸

NADH+H+

NAD +

无氧条件下丙酮酸的去路

slide44

COOH

CH3

丙酮酸变为乙醇:

加氧

乙酸

slide45

三、EMP途径的总结及生物学意义

1.产物

人、动物、微生物:

1G 2乳酸

酵母:

1G 2乙醇+2CO2

slide46

2.能量收支

从葡萄糖开始酵解净生成2ATP,从糖原开始生成3ATP。

3. 糖酵解产生能量不需要氧,反应发生在细胞液中。

slide47

ADP

ATP

ATP

ADP

6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖

磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛

2×NADH+ 2H+

2×Pi

2×NAD+

2×丙酮酸

2×1,3-二磷酸甘油酸

2×ADP

2×烯醇式丙酮酸

2×ATP

2×ATP

2×ADP

2×磷酸烯醇式丙酮酸

2× 3-磷酸甘油酸

2× 2-磷酸甘油酸

2×H2O

葡萄糖

slide48

NAD++H3PO4

NADH+H+

P

乳酸脱氢酶

3-磷酸甘油醛脱氢酶

丙酮酸(pyruvate)

乳酸

(lactate)

NADH+H+

NAD +

1,3-二磷酸甘油酸

3-磷酸甘油醛

4. NAD+如何再生

slide49

5. 生物学意义

糖的无氧氧化比有氧氧化产生的能量少的多,所以EMP不是体内主要的产能过程,但它是在无氧条件下为人体提供能量的应急措施。

EMP途径中形成的许多中间产物,可作为合成其它物质的原料。

slide50

背景:剧烈运动时:

⑴、肌肉内ATP含量很低;

⑵、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;

⑶、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,来不及满足需要;

⑷、肌肉局部血流不足,处于相对缺氧状态。

结论: 糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量

slide51
初到高原与糖酵解供能:

海拔 5000米

背景:

人初到高原,高原大气

压低,易缺氧

结论:

机体加强糖酵解以适

应高原缺氧环境

slide52
某些组织细胞与糖酵解供能:

成熟红细胞:

无线粒体,无法通过氧化磷酸化获得能量,只能通过糖酵解获得能量。

视网膜、神经、白细胞、骨

髓、肿瘤细胞等:

代谢极为活跃,即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能

量。

slide53
某些病理状态 与糖酵解供能:

严重贫血

大量失血

呼吸障碍

肺及心血管

等疾病

某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.

slide54

磷酸果糖激酶是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。磷酸果糖激酶是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。

四、EMP的调控

EMP途径中有三个不可逆的反应步骤,这三个部位就是调控部位。

限速酶:催化非可逆反应,活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向。

slide55

变构激活剂: AMP、ADP

变构抑制剂:ATP、柠檬酸、

长链脂肪酸

磷酸果糖激酶是变构酶

slide56

糖原(或淀粉)

1-磷酸葡萄糖

a

葡萄糖

6-磷酸葡萄糖

调控位点 激活剂 抑制剂

a 己糖激酶ADP G-6-P

ATP

b 磷酸果糖ADP ATP

激酶AMP 柠檬酸

(限速酶) NADH

c 丙酮酸激酶 AMP ATP、 Ala

乙酰CoA

6-磷酸果糖

b

1,6-二磷酸果糖

3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮

21,3-二磷酸甘油酸

23-磷酸甘油酸

22-磷酸甘油酸

2磷酸烯醇丙酮酸

c

2丙酮酸

slide57

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 38/36 ATP

第四节 糖的有氧氧化

糖的有氧氧化:是指体内组织在有氧条件下,

葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和

H2O的过程。

有氧氧化是糖氧化的主要方式,绝大多

数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。

slide58

糖酵解

乳酸

糖的有氧氧化

糖的有氧氧化概况

线粒体内

葡萄糖→→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoA

三羧酸循环

胞液

CO2+H2O+ATP

slide59
糖的有氧氧化与糖酵解

丙酮酸

CO2+H2O+ATP

(糖的有氧氧化)

线粒体

胞浆

细胞

葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸(糖酵解)

slide60
糖有氧氧化的过程:

第一阶段:丙酮酸的生成(胞浆)

第二阶段:丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA

(线粒体)

第三阶段:乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化

(线粒体)

三个 阶段

slide61

NAD+ NADH+H+

+ CoA-SH

+ C O2

丙酮酸

辅酶A

乙酰CoA

一、丙酮酸氧化脱羧

丙酮酸

脱氢酶系

丙酮酸+辅酶A+NAD+乙酰COA+CO2+NADH+H+

slide62

丙酮酸脱氢酶系:

3种酶:

丙酮酸脱氢酶(TPP、Mg2+)

二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)

二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)

6种辅助因子:

TPP、 Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+

(含B1、硫辛酸、 B3、B2 、 B5五种维生素)

slide63
丙酮酸氧化脱羧反应:

NAD+

FADH2

CO2

TPP

FAD

NADH+H+

TPP

HSCoA

CH3CO~SCoA

二氢硫辛酸

脱氢酶

丙酮酸脱氢酶

Mg2+

硫辛酸

二氢硫辛酸

乙酰硫辛酸

硫辛酸乙酰

转移酶

丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+ 乙酰CoA + C O2 + NADH+H+

slide64

二、三羧酸循环

乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸,经过一系列代谢反应,乙酰基被彻底氧化,草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。

三羧酸循环(tricarboxylic acid cycleTCA循环)又称柠檬酸循环或Krebs循环。

slide65

(一)反应过程

乙酰辅酶A

(acetyl CoA)

CH3CO~SCoA

HSCoA

柠檬酸

(citrate)

草酰乙酸

乙酰CoA+草酰乙酸 柠檬酸 + CoA-SH

⑴ 乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸

关键酶

柠檬酸合酶

H

H

slide66

H2O

顺乌头酸

异柠檬酸(isocitrate)

乌头酸酶

柠檬酸 异柠檬酸

⑵ 柠檬酸异构化生成异柠檬酸

柠檬酸

(citrate)

slide67

NAD+

α-酮戊二酸

CO2

NADH+H+

草酰琥珀酸

⑶ 异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸

异柠檬酸

调节酶

异柠檬酸脱氢酶

异柠檬酸+NAD+ α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+

slide68

HSCoA

NAD+

NADH+H+

CO2

α-酮戊二酸(α- ketoglutarate)

琥珀酰CoA

(succinyl CoA)

⑷ α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶A

调节酶

α-酮戊二酸脱氢酶系

α-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+

琥珀酰CoA+ CO2 + NADH+H+

slide69
α-酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同,组成类似:

含三个酶及六个辅助因子

α-酮戊二酸脱氢酶、

二 氢硫辛转琥珀酰基酶、

二氢硫辛酸还原酶

三个酶:

六个辅助因子:

辅酶A、FAD、NAD+、

镁离子、硫辛酸、TPP

slide70
⑸ 琥珀酰CoA转变为琥珀酸

HSCoA

GTP

GDP+Pi

琥珀酸

(succinate)

琥珀酰CoA

(succinyl CoA)

ATP

ADP

琥珀酰CoA合成酶

琥珀酰CoA + GDP + Pi琥珀酸+ GTP + CoA-SH

slide71
⑹ 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸

FADH2

FAD

延胡索酸

(fumarate)

琥珀酸脱氢酶

琥珀酸

(succinate)

琥珀酸+ FAD延胡索酸 +FADH2

slide72
⑺ 延胡索酸水合生成苹果酸

H2O

苹果酸

(malate)

延胡索酸酶

延胡索酸

(fumarate)

延胡索酸+ H2O 苹果酸

slide73
⑻ 苹果酸脱氢生成草酰乙酸

草酰乙酸

(oxaloacetate)

苹果酸+NAD+草酰乙酸 + NADH+H+

NAD+

NADH+H+

苹果酸脱氢酶

苹果酸

(malate)

slide74
三羧酸循环

CH3CO~CoA (乙酰辅酶A)

草酰乙酸

柠檬酸

苹果酸

异柠檬酸

CO2

延胡索酸

2H

琥珀酰CoA

琥珀酸

α-酮戊二酸

GTP

CO2

2H

2H

H

2H

返回

slide75

乙酰辅酶A+3NAD+ +FAD + Pi + 2 H2O + GDP

2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP

(二)三羧酸循环小结

1.总反应

slide76

2.能量计算

①乙酰CoA的彻底氧化

3(NADH + H+ ) + FADH2 + GTP

=3×3+2+1=12ATP

slide78

3.在有氧条件下才能运转

NADH和FADH2在有氧条件下才能进入呼吸链

4.有两种脱氢酶系参与

丙酮酸脱氢酶系、α-酮戊二酸脱氢酶系

slide79
(三)TCA的生理意义

1.TCA是生物获得能量的主要途径

2.TCA是CO2产生的来源

3.糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着密切的联系

4.糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢的总枢纽

slide81
(四)草酰乙酸的回补

丙酮酸羧化酶

生物素、Mg 2+

+CO2+ATP

+ ADP + Pi

丙酮酸 + CO2+ ATP草酰乙酸+ ADP + Pi

1.丙酮酸的羧化

slide83

3.转氨基作用

Asp-草酰乙酸

谷氨酸- α-酮戊二酸

slide84

NADH+H+

NADPH+H+

NADP+

NAD+

+CO2

4.苹果酸途径

苹果酸酶

苹果酸

脱氢酶

丙酮酸

草酰乙酸

苹果酸

slide85

(五)TCA的调控

a

调控位点 激活剂 抑制剂

a 柠檬酸合成酶 NAD+ ATP

(限速酶) NADH

琥珀酰CoA

b 异柠檬酸 ADP ATP

脱氢酶 NAD+ NADH

c α-酮戊二酸ADP NADH

脱氢酶 NAD+琥珀酰CoA

b

c

关键因素: [NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]

slide86

练习题

1.生物氧化中ATP是如何产生的?CO2是如何产生的?

2.谷氨酸彻底氧化的P/O是多少? 琥珀酸彻底氧化的P/O是多少?

slide87

6×6-磷酸葡萄糖+ 12NADP+

5×6-磷酸果糖 + 12 ( NADPH + H+ )+6CO2

第五节 磷酸戊糖途径

磷酸戊糖途径(HMP/PPP途径):

是一个糖的分解代谢途径,从6-磷酸葡萄糖开始,中间代谢物有许多是磷酸戊糖。

slide88
一、磷酸戊糖途径的过程

第一阶段(氧化阶段):6分子的6-磷酸葡萄

糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成6分

子5-磷酸核酮糖、6NADPH和6CO2

第二阶段(异构阶段):6分子5-磷酸核酮糖

经一系列基团转移反应异构成5分

子6-磷酸葡萄糖回到下一个循环。

1 6 6
(1) 6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯

NADPH+H+

NADP+

6-磷酸葡萄糖酸内酯

6-phosphoglucono-δ-lactone

6-磷酸葡萄糖

glucose 6-phosphate

6-磷酸葡萄糖脱氢酶

限速酶,对NADP+有高度特异性

2 6 6
(2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸葡萄糖酸

6-磷酸葡萄糖酸

6-phosphogluconate

6-磷酸葡萄糖酸内酯

6-phosphoglucono-δ-lactone

H2O

内酯酶

lactonase

3 6 5
(3) 6-磷酸葡萄糖酸转变为5-磷酸核酮糖

NADP+

NADPH+H+

CO2

5-磷酸核酮糖

ribulose 5-phosphate

6-磷酸葡萄糖酸

6-phosphogluconate

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶

slide92
(4) 三种五碳糖的互换

差向酶

异构酶

5-磷酸木酮糖

xylulose 5-phosphate

5-磷酸核酮糖

ribulose 5-phosphate

5-磷酸核糖

ribose 5-phosphate

slide93
(5) 二分子五碳糖的基团转移反应

3-磷酸甘油醛

glyceraldehyde 3-phosphate

5-磷酸木酮糖

ribulose 5-phosphate

5-磷酸核糖

ribose 5-phosphate

7-磷酸景天糖

sedoheptulose

7-phosphate

转酮醇酶(TPP)

slide94

4-磷酸赤藓糖

erythrose 4-phosphate

7-磷酸景天糖

sedoheptulose 7-phosphate

3-磷酸甘油醛

glyceraldehyde 3-phosphate

6-磷酸果糖

fructose6-phosphate

(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应

转醛酶 Mg2+或Mn2+

slide95

3-磷酸甘油醛

glyceraldehyde 3-phosphate

5-磷酸木酮糖

ribulose 5-phosphate

4-磷酸赤藓糖

erythrose 4-phosphate

6-磷酸果糖

Fructose

6-phosphate

(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应

转酮醇酶

(TPP)

slide96

6NADPH

2×5-磷酸

木酮糖

6×5-磷

酸核酮糖

6CO2

2×5-磷酸

核糖

2×7-磷酸

景天糖

2×3-磷

酸甘油醛

6×6-磷酸

葡萄糖酸

6H2O

2×6-磷

酸果糖

2×5-磷酸

木酮糖

2×4-磷酸

赤藓糖

6×6-磷酸葡

萄糖酸内酯

2×3-磷酸

甘油醛

2×6-磷

酸果糖

6NADPH

6×6-磷

酸葡萄糖

葡萄糖

糖酵解途径

slide97

HMP示意图:

5C6回到下一循环

2CO2

2C6

2C3

2C5

2C6

2CO2

2C6

2C4

2C7

2C6

2C5

2CO2

2C6

2C5

2C3

slide98

6×6-磷酸葡萄糖+ 12 NADP+

5× 6-磷酸果糖+12(NADPH + H+ )+ 6CO2

二、磷酸戊糖途径的小结

反应部位: 胞浆

反应底物: 6-磷酸葡萄糖

重要反应产物: NADPH、5-磷酸核糖

限速酶: 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)

slide99

各种核苷酸辅酶

核苷酸

}

(1) NTP

(2)dNTP

(1)NAD(P)+

(2)FAD

(3)HSCoA

DNA、RNA合成原料

(3)cAMP/cGMP

}

第二信使

三、磷酸戊糖途径的意义

1、产生5-磷酸核糖

合成原料

2 nadph
2.提供NADPH:

①作为供氢体

---参与体内多种生物合成反应,而不产能

②是谷胱甘肽还原酶的辅酶

---对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常

含量起重要作用

③作为加单氧酶的辅酶

---参与肝脏对激素、药物和毒物的生物

转化作用

④清除自由基的作用

slide101
四、 磷酸戊糖途径的调节

最重要的调节因素是:NADP+的水平

  • NADPH、NADP+竞争与G-6-PD结合
  • ATP、6-磷酸葡萄糖竞争与G-6-PD结合
slide102

糖分解代谢主要途径

  • 糖的无氧分解
  • 糖的有氧氧化
  • 磷酸戊糖途径
slide103
一、糖异生作用的概念

第五节 糖的生物合成

定义:

由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖(原)异生作用。

原料:

生糖氨基酸、丙酮酸、乳酸、甘油及三羧酸循环中的有机酸

部位:

肝脏(主要)及肾脏(饥饿时)

slide104
二、糖异生作用的过程

基本上是糖酵解的逆过程

跨越三个能障 (energery barrier)

slide105
糖 酵 解 过 程

ADP

ATP

ATP

ADP

6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖

1,6-二磷酸果糖

2×乳酸

磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛

2×NADH+ 2H+

2×Pi

2×NAD+

2×丙酮酸

2×1,3-二磷酸甘油酸

2×ADP

2×烯醇式丙酮酸

2×ATP

2×ATP

2×ADP

2×磷酸烯醇式丙酮酸

2× 3-磷酸甘油酸

2× 2-磷酸甘油酸

2×H2O

三个不可逆过程

葡萄糖

slide106
① 6-磷酸葡萄糖的水解:

ATP ADP

己糖激酶

(肝)

糖的分解代谢

葡萄糖6-磷酸葡萄糖

糖的异生作用

葡萄糖-6-磷酸酶

H3PO4 H2O

slide107

ATP ADP

磷酸果糖激酶-1

糖的分解代谢

6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖

糖的异生作用

果糖二磷酸酶-1

H3PO4 H2O

② 1,6-二磷酸果糖的水解

slide108

③ 丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸

丙酮酸羧化酶

生物素、Mg 2+

+CO2+ATP

+ ADP + Pi

丙酮酸 + CO2+ ATP 草酰乙酸 + ADP + Pi

slide109
草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

CO2

GTP

GDP

草酰乙酸

磷酸烯醇式丙酮酸

草酰乙酸 + GTP 磷酸烯醇式丙酮酸 + GDP + CO2

磷酸烯醇式丙酮酸

羧激酶

slide110
丙酮酸羧化支路:

葡萄糖

CO2

GDP

GTP

磷酸烯醇式丙酮酸

草酰乙酸

磷酸磷醇式丙酮酸

羧激酶

ADP

ADP

丙酮酸羧化酶

生物素

丙酮酸激酶

ATP

ATP

丙酮酸

CO2

slide111
三、糖异生作用的意义

在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定

补充糖原贮备

有利于乳酸的利用

slide112
糖异生与血糖浓度:

红细胞、骨髓

肾髓质、神经

即使在饥饿时,机体也需消耗一定量的葡萄糖

(~200g/天)

人体储存的可供全身利用的糖仅150g左右

(不到12小时全部耗尽)

消耗100-150g葡萄糖/天

消耗40g

葡萄糖/天

大脑

在饥饿情况下糖异生对保证血糖浓度的相对恒定具有重要的意义

slide113
四、糖异生的调节:

ATP/(AMP+ADP)比值的变化对糖异生和糖酵解的影响:

(1)当体内ATP积聚量较多时,可抑制糖的分解,促进糖的异生,以积累能源。

(2)当耗能增加时,ATP不足,可促进糖的分解而抑制糖的异生以产生更多的ATP,以供机体需要。

促进糖异生作用的激素:

肾上腺素、胰高血糖素、糖皮质激素

抑制糖的异生作用的激素是:胰岛素

slide114

第六节 其它糖的合成

一、蔗糖的合成:

存在于高等植物体,特别是甘蔗、甜菜、菠萝等,蔗糖不仅是光合作用的产物之一,而且是植物体糖 类物质的主要运输形式。

蔗糖合成酶催化,次要途径。

有两条途径

磷酸蔗糖合成酶催化,主要途径

UDPG作为糖基供体

slide115

2G

1 - P -G

2×6 - P -G

UTP

UDPG焦磷酸化酶

PPi

H2O

6 - P -F

UDPG

磷酸果糖磷酸酯酶

Pi

磷酸蔗糖合成酶

UDP

F

磷酸蔗糖

UDPG

H2O

蔗糖合成酶

蔗糖

磷酸蔗糖磷酸酯酶

UDP

Pi

slide116

二、淀粉的合成:

存在于植物体内,尤其是谷类、豆类、薯类作物的籽粒和贮藏组织都含丰富的淀粉。淀粉合成中的糖基供体有ADPG、UDPG,主要是ADPG。合成分两阶段进行,先合成直链淀粉,然后分支形成支链淀粉。

slide117

G

ATP

ADP

6 - P -G

变位酶

UDPG焦磷酸化酶

UTP

1 - P -G

ATP

PPi

ADPG焦磷酸化酶

引物

PPi

Gn

UDPG

ADPG

直链淀粉

ADPG转G 酶

UDPG转G酶

Gn+1

ADP

分支酶

UDP

支链淀粉

slide119
糖异生作用与膜障

糖异生作用的酶

存在部位

  • 葡萄糖 - 6 - 磷酸酶
  • 果糖二磷酸酶-1
  • 丙酮酸羧化酶
  • 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶

胞浆

胞浆

线粒体

胞浆、线粒体

线粒体内膜不允许草酰乙酸自由透过,故此草酰乙酸在线粒体与胞浆之间的交换受阻从而构成“膜障”。

slide120

6-磷酸果糖

6-磷酸葡萄糖

葡萄糖

1,6-二磷酸果糖

2× 苹果酸

2× 苹果酸

2× 磷酸烯醇式丙酮酸

2× 草酰乙酸

2× 草酰乙酸

2× 丙酮酸

2× 丙酮酸

2×乳酸

乳酸、丙酮酸的糖异生作用

slide121

6-磷酸果糖

6-磷酸葡萄糖

1,6-二磷酸果糖

ATP

甘油激酶

ADP

3-磷酸甘油醛

磷酸甘油

磷酸二羟丙酮

磷酸甘油脱氢酶

NAD+

NADH+H+

葡萄糖

甘 油

乳酸

甘油的糖异生作用

slide122
三羧酸循环中有机酸的糖异生作用

6-磷酸果糖

6-磷酸葡萄糖

葡萄糖

1,6-二磷酸果糖

苹果酸

苹果酸

2× 磷酸烯醇式丙酮酸

三羧酸循环

中的有机酸

2× 丙酮酸

草酰乙酸

2× 乳酸