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第二篇物质代谢及其调节,生命物质代谢分为分解和合成，同时与能量代谢相伴随；是通过所谓的代谢途径进行的；是通过生命物质各自的新陈代谢和共同协作完成的。,生命物质代谢的特点,一、代谢途径及其特点完成某一代谢过程的一组相互衔接的酶促反应称为代谢途径。,1.代谢途径是不可逆的。2.代谢途径的形式多样（线状、环状、分支状）。3.代谢途径有确定的细胞定位，特别在真核生物是高度分室，有的代谢途径涉及多个区域。,糖异生：线粒体、细胞液（多数）、内质网（最后一步）尿素循环：肝细胞线粒体和细胞液,ATP,Pi,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,细胞液,内质网,代谢途径有确定的细胞定位,有利于调控；防止错误反应的发生；减少无效循环,一、代谢途径及其特点,1.代谢途径是不可逆的。2.代谢途径的形式是多样的。3.代谢途径有确定的细胞定位，特别在真核生物是高度分室，有的代谢途径涉及多个区域。4.代谢途径之间相互沟通（有枢纽）。5.代谢途径之间有能量关联。6.各种生物在基本代谢途径上高度保守。7.代谢途径的流量可调控，至少有一个限速步骤，往往通过关键酶来实现调控。,二、生命物质代谢的活化,1.糖（1）降解：磷酸化（2）合成：UDPG（ADPG、GDPG）2.甘油三酯（1）磷酸甘油（2）脂酰CoA3.磷脂（1）CDP-X（2）CDP-甘油二酯（3）磷酸甘油4.Pr合成aa活化:氨酰-AMP,生物大分子的分解有三个阶段：1.复杂大分子降解产生构件分子2.构件分子氧化分解产生乙酰辅酶A等3.最终的共同代谢途径。TCA、呼吸链、氧化磷酸化,放能很少放能（约三分之一）释放大量能量,三、分解代谢的特点（一）阶段性和趋同性,（二）降解产生构件分子的方式水解磷酸解硫解焦磷酸解,三、分解代谢的特点（一）阶段性和趋同性,（三）构件分子进一步分解的特点1.产物为简单无机物2.种属不同，分解的终产物可能不同aa中N的最终代谢物嘌呤碱的最终代谢物3.C骨架的彻底分解经过TCA和氧化磷酸化完成,四、合成代谢的特点（一）阶段性和趋异性生物分子结构的多层次性决定了合成代谢的阶段性。（二）营养依赖性（必需）（三）需要能量推动直接来自NADPH和NTP。能量主要用于活化前体或构件分子，以及用于还原步骤等。（四）信息来源,1.模板指导组装2.酶促组装:有些构件序列简单均一的大分子，其信息指令来自酶分子，不需要模板。如糖原、肽聚糖、一些小肽等，在专一的酶指导和催化下合成。,不定向代谢：细胞内某些具有双功能的代谢途径，既可参与分解代谢，又可参与合成代谢。,IleMetValThr,AspPheTyr,五、学习重点和方法（一）基本途径、生理意义和能量变化（二）关键酶及其主要调节方式（三）各物质代谢间相互联系（四）框架一定要清楚,物质代谢中，分解代谢和合成代谢不是简单的逆过程，其意义何在？举例说明。2019中山大学,第四章糖代谢MetabolismofCarbohydrate,一、糖代谢总论二、糖酵解及厌氧发酵三、葡萄糖的有氧分解代谢四、糖异生五、多糖、寡聚糖的酶促降解和合成,1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位,（一）糖分解代谢的特点,一、糖代谢总论,（二）糖合成代谢的特点,1.绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径,2.碳链断裂的方式3.受氧气供应的影响,有3条主要途径4.活化方式5.终产物,1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位,寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为G等EMP中代谢物分解果糖半乳糖Gal-1-PUT,（一）糖分解代谢的特点,一、糖代谢总论,（1）肌肉（2）肝脏果糖激酶和醛缩酶B,醛缩酶B,醛缩酶B,果糖激酶,果糖激酶,甘油醛激酶,Gal-1-PUT,半乳糖和果糖的代谢,1.葡萄糖在糖代谢中的中心地位,寡糖、淀粉和糖原经消化主要转变为G等EMP中代谢物分解果糖,（1）肌肉（2）肝脏果糖激酶和醛缩酶B,果糖不耐症：肝中缺乏B型醛缩酶。积累F-1-P，肝脏无机Pi大量消耗，使ATP浓度下降，EMP加速,产生大量乳酸，甚至危及生命。,3-磷酸甘油醛,甘油醛激酶,半乳糖,半乳糖血症：常染色体隐性遗传，缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，不能将Gal-1-P转变为UDPGal。而Gal-1-P对细胞有害，侵害肝、肾、脑、晶状体，一周后肝肿大、黄疸、腹水、白内障，数月后智力发育障碍，若出生后不喂乳及乳制品则可正常发育。,2.碳链断裂的方式3.受氧气供应的影响,有3条主要途径（1）无氧：EMPPPP（2）有氧：EMPTCAPPP4.活化方式5.终产物,6C2（3C）2（2C）CO2,2CO2,CO2,裂合,脱羧,脱羧,磷酸化和酰基化,1.绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径,（二）糖合成代谢的特点,1.绿色植物和光合细菌2.动物的糖异生通过多种途径,（一）糖酵解（途径）也称作Embden-Meyethof-Parnas途径。（二）发酵,二、糖酵解及发酵,二者的异同,底物、产物、还原型辅酶和条件,发酵：复杂的有机化合物在微生物的作用下分解成比较简单的物质,（一）糖酵解（途径）,为什么砷酸盐是糖酵解的毒物？巴斯德效应将G的C-1用14C标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一起温育。在产物Pyr上14C位于几号位？若以14C标记G的C-3，作为酵母的底物，经充分发酵后14C将在何处发现？G的哪位碳原子被14C标记可以得到第三位碳原子被标记的乳酸。2019南京大学,（一）糖酵解（途径）,糖酵解是将GPyr并伴随ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的G降解的途径。,1.EMP的反应历程2.调节酶3.3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机制4.G-6-P的去路,葡萄糖激酶,磷酸果糖激酶,异构酶,第一阶段：葡萄糖的磷酸化,1.EMP的反应历程,己糖激酶,第二阶段：磷酸己糖的裂解,醛缩酶,异构酶,第三阶段：PEP、Pyr和ATP的生成,Mg或Mn,Pyr,PEP,丙酮酸激酶,脱氢酶,激酶,变位酶,烯醇化酶,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,G的C-6用14C标记？将G的C-3用14C标记？,*,将G的C-1用14C标记，并将其与糖酵解有关的酶和辅酶一起温育。14C位于Pyr上几号位？若发酵产生乙醇和二氧化碳，将在何处发现14C？,产生能量ATP某些细胞唯一途径或缺氧时合成ATP的主要途径，如：剧烈运动的肌肉细胞；成熟红细胞；神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常有糖酵解提供部分能量。中间物质作为其它物质合成的原料如磷酸二羟丙酮、G-6-P等是有氧和无氧代谢的共同途径,2.要点123,3.EMP生物学意义,4.调节酶,C骨架,最强别构激活剂,能量,HK,PFK,PK,为什么选择了PFK,GK（己糖激酶IV）HK分布肝和胰腺-细胞广泛专一性葡萄糖己糖Km值高（12mmol/L）低（10mol/L）G-6-P抑制无，但长链脂酰CoA有抑制作用有别构抑制作用，并受激素调节，胰岛素可诱导该酶基因转录，促进其合成。,（1）HK或葡萄糖激酶（GK）：,HK和GK的动力学作图,Km值比较：GK的Km值大得多，即在很高的G浓度时才起作用。,平时细胞内葡萄糖浓度为5mmol/L，HK的酶促反应已达最大速度，而GK并不活跃。,由Km值看GK的生理作用：,只有在饭后，大量消化吸收的G进入肝脏后，GK的酶促反应才加强，并进而合成成糖原储存于肝中，在维持血糖浓度恒定的过程中发挥了重要作用。,当且仅当G浓度高时,GG-6-PG-1-PUDPG肝糖原,（2）果糖-6-磷酸激酶关键的调控酶,别构调节共价修饰调节（激素也参与调控）,别构调节别构抑制剂：ATP(能量)、柠檬酸（碳骨架）、质子别构激活剂：AMP、ADP、F-6-P、2，6-FBP,（2）果糖-6-磷酸激酶关键的调控酶,ATP是S，浓度低时别构抑制剂，浓度低高时。降低PFK和F-6-P的亲和力。,ATP在反应中的作用,磷酸果糖激酶亚基的结构,白色为ATP，红色为果糖-6-磷酸,巴斯德效应如何解释？,说明EMP、TCA和氧化磷酸化之间协调控制,在厌氧条件下,向高速发酵的培养基中通入氧气,则葡萄糖消耗减少,抑制发酵产物积累的现象称为巴斯德效应。,在好氧条件下，糖代谢进入TCA循环，产生柠檬酸，并通过氧化磷酸化生成大量的ATP，细胞内大量积累ATP，柠檬酸生成增加。ATP和柠檬酸抑制PFK的活性，从而使整个EMP降低。,F-2,6-BP是别构激活剂,增加PFK和F-6-P的亲和力。,F-2,6-BP的别构激活作用,F-2,6-BP可降低ATP的抑制程度（增加与S的亲和力）,F-6-P,F-2,6-BP,PFK2,ATP,ADP,2,6-FBP的生成、分解及其调节,生成和分解由一个双功能酶催化,Pi,H2O,PFK-2的结构双功能酶,Regulatorydomain,ATP,Pi,6-磷酸果糖激酶-2/果糖双磷酸酶-2,Pi,（磷酸酶）,胰高血糖素,胰岛素,ADP,依赖cAMP蛋白激酶,磷蛋白磷酸酶-2A(2C),Ser32,6-磷酸果糖激酶-2/果糖双磷酸酶-2,Ser32,（激酶）,共价修饰调节,ATP,6-磷酸果糖激酶-2/果糖双磷酸酶-2,Pi,（磷酸酶）,胰高血糖素,胰岛素,ADP,依赖cAMP蛋白激酶,Ser32,6-磷酸果糖激酶-2/果糖双磷酸酶-2,Ser32,（激酶）,G缺乏时，胰高血糖素启动cAMP介导的级联效应，引起该酶磷酸化，使得FBP2激活而PFK2受抑制。,G升高时，胰岛素抑制cAMP介导的级联效应，使该酶去磷酸化，使得PFK2激活而FBP2受抑制。,（3）丙酮酸激酶（PK）,PEPPyr（共同代谢中间物）,别构调节1，6-FBP激活，ATP抑制，Ala抑制共价修饰磷酸化失活,丙酮酸激酶催化活性控制关系图,磷酸化的丙酮酸激酶（低活性）,去磷酸化的丙酮酸激酶（高活性）,H2O,Pi,ATP,ADP,低血糖,Pi,HK、PFK和Pyr三个酶活性如何协调？,5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制,若厌氧生物3-磷酸甘油醛脱氢酶突变，会对其产生什么影响？,5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制,氧化,磷酸化,E-硫半醛,E-酰基硫酯,5.3-磷酸甘油醛脱氢酶的作用机制,砷酸盐不抑制EMP，但不能产生高能磷酸键，因此是EMP的解偶联剂,砒霜毒性之一砷酸盐的解偶联作用,迅速自发水解,不能生成ATP,3-磷酸甘油酸+砷酸,杀死某些微生物，对人不致死,3-磷酸甘油醛脱氢酶活性中心有Cys-SH，重金属、烷化剂和有机砷为不可逆抑制剂,6.G-6-P的去路,（1）循EMP和TCA彻底氧化分解。（2）在G-6-P脱氢酶的作用下进入PPP，生成NADPH和磷酸核糖。（3）变成G-1-P，与UTP反应生成UDPG，参与糖原合成。（4）在葡萄糖-6-磷酸酶的作用下，脱去磷酸，生成游离葡萄糖，提供血糖。,是一个枢纽性的代谢中间产物。,正因为此HK不可能作为EMP调控最主要的酶,7.2，3-BPG支路,红细胞中2,3-BPG磷酸酶活性远低于变位酶，因此2,3-BPG较EMP中代谢物浓度高数十甚至数百倍。意义？,2，3-BPG降低血红蛋白与氧的亲和力。,糖酵解与氧的运输有何关系？己糖激酶缺失的病人，其红细胞中血红蛋白对氧有罕见高的亲和力。,（二）厌氧发酵,葡萄糖,EMP,Pyr的去路之一和NADH的去路,肌肉组织激烈活动时，与休息时相比需要更多的ATP。在骨骼肌中，如兔子的腿肌，需要的ATP几乎全部由厌氧EMP反应提供。假设骨骼肌缺乏乳酸脱氢酶，它们能否进行激烈的运动，即能否借助于糖酵解反应高速率形成ATP。,缺乏乳酸脱氢酶，NADH无法再生为NAD+,GPyrAcetyl-CoACO2+H2O,Lac,（）酵解,Cytosol,Mitochondria,（有氧分解）,三、葡萄糖的有氧分解代谢,（一）丙酮酸脱氢酶复合体（二）TCA反应历程（三）填补反应（四）PPP,（一）丙酮酸脱氢酶复合体（3+6）位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中。,丙酮酸脱羧酶TPP（VB1）Mg硫辛酸转乙酰酶硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶FAD（VB2）NAD+（Vpp）HSCoA（泛酸）,1.组成由三种酶、五种辅因子组成,丙酮酸脱羧酶,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,硫辛酸乙酰转移酶,硫辛酰氨摇摆臂及其在丙酮酸脱氢酶复合体中的作用,砷化物的毒性之二破坏二氢硫辛酰胺,丙酮酸脱氢酶复合体是细胞通过催化连续反应的酶的并列，最经济的实现其功能的例子之一。,亚砷酸,有机砷化物,别构调节：线粒体内乙酰CoA/CoA、ATP/ADP、NADH/NAD+乙酰CoA、ATP和NADH的抑制磷酸化失活,2.丙酮酸脱氢酶复合体是广义TCA调节的关键酶,（二）TCA过程,*,1次底物水平磷酸化2次氧化脱羧（碳原子去向）3次NADH，1次FADH2（氢原子来源和去向）严格需氧消耗2分子水,1.要点：,（1）为需氧生物体提供大量能量（非直接）；,（4）循环中的中间物为其他物质合成提供原料；如琥珀酰CoA可用于合成叶绿素及血红素分子中的卟啉。,（3）糖类、蛋白质、脂类、核酸等代谢的枢纽。,2.TCA循环的生物学意义,（2）糖类、蛋白质、脂类三大物质分解代谢的共同通路。,TCA的中心地位,IleMetValThr,AspPheTyr,（1）柠檬酸合酶(多见于原核生物，受S供给控制)（2）异柠檬酸脱氢酶（最重要）（3）酮戊二酸脱氢酶复合体各自底物的激活和产物的抑制；终产物ATP、NADH的反馈抑制；ATP/ADP、NADH/NAD+Ca2+,3.TCA的调控（狭义）,（1）柠檬酸合酶(多见于原核生物，受S供给控制)变构激活剂：ADP变构抑制剂：NADH、琥珀酰CoA、柠檬酸、ATP（2）异柠檬酸脱氢酶（最重要）别构调节变构激活剂：ADP、Ca2+（是肌肉收缩的信号）变构抑制剂：NADH、ATP共价修饰磷酸化失活（3）酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似，没有共价修饰。别构激活剂：Ca2+、AMP别构抑制剂:琥珀酰CoA、NADH,3.TCA的调控（狭义）,同位素标记证明TCA第一循环脱下的2个二氧化碳不是来自乙酰CoA，而来自OAA的C1和C4，请解释。,4.柠檬酸的前手性,标记Pyr的甲基碳，TCA一轮后出现在哪里？,*,*,4.柠檬酸的前手性,标记Pyr的甲基碳，TCA一轮后出现在OAA的2或3,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,柠檬酸虽然是一个对称分子，但却可以以不对称方式去反应，这类分子称之前手性分子，,解释氟乙酸做灭鼠药的原理。解释向分离的小鼠心脏灌注氟乙酸时，EMP速度减慢，磷酸己糖积累的现象。,5.顺乌头酸酶的抑制,氟乙酸本身无毒，其转变而来的氟柠檬酸是顺乌头酸酶专一的抑制剂，氟柠檬酸结合到顺乌头酸酶的活性部位上，并封闭之。柠檬酸大量积累，抑制了EMP中PFK的活性，因而EMP速度减慢，故而使PFK前面的磷酸己糖积累，从而使需氧能量代谢受害。可作为杀虫剂或灭鼠药。,致死性合成：指与细胞正常代谢物结构相似的外来化合物，参与代谢过程，生成高毒性的、可导致细胞死亡的毒作用。,1.-酮戊二酸草酰乙酸2NADH+FADH+1GTP2.草酰乙酸PEP（PEPCK）-GTP3.PEP丙酮酸（PK）ATP4.丙酮酸乙酰CoA1NADH5.乙酰CoA进入TCA3NADH+FADH+1GTP6.所有还原型辅酶进入呼吸链，氧化磷酸化释放能量,20ATP,6.-酮戊二酸彻底氧化分解的步骤，及能量,（三）TCA的填补反应,1.丙酮酸羧化酶催化不可逆反应形成OAA，需要生物素为辅酶（动物肝肾中最重要的，线粒体,植物和多数细菌没有）。,（三）TCA的填补反应,2、PEP羧激酶催化形成OAA。在大脑和心脏、骨骼肌中,3.PEP羧化酶（高等植物、微生物细胞质）,4.经苹果酸酶（胞质广泛存在）,C4途径和景天酸代谢,苹果酸酶,5.Asp及Glu的转氨作用形成OAA和-酮戊二酸；Ile、Val、Thr和Met也会形成琥珀酰CoA。,1.磷酸戊糖途径的调节,（四）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）,（1）主要通过底物和产物浓度变化调节活性非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。如需要NADPH而R-5-P过多时，可通过PPP转化成F-6-P和3-磷酸甘油醛进入糖酵解释放能量。大量消耗导致R-5-P过少时，则将大量的G-6-P转变为R-5-P,1.磷酸戊糖途径的调节（2）关键酶,肝脏中戊糖途径的各种酶中以6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性最低，是限速酶。NADPH竞争性抑制6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性，其活性受NADP+/NADPH比值的调节。,（四）磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）,机体内NAD+/NADH比NADP+/NADPH的比值要高几个数量级，前者为700，后者为0.014，只有NADPH在脂肪的生物合成中被消耗时才能解除抑制，再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶产生出NADPH。,2.磷酸戊糖途径的生理意义,（1）是体内生成NADPH的主要代谢途径：,（2）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料,（3）HMP是一条多功能代谢途径，以适应环境变化,（4）与光合作用的卡尔文循环相联系（5）HMP在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等)时被高速启动,作为供氢体参与合成代谢：如脂肪酸、胆固醇，一些aa。参与羟化反应：作为加单氧酶的辅酶，参与对代谢物的羟化。1，25（OH）2-D3的合成,使氧化型谷胱甘肽还原。,体内NADPH的作用,（1）保护含巯基的蛋白质或酶免遭氧化剂损害，尤其是过氧化物。（2）维持红细胞膜的完整性：（3）保持Hb内的Fe于二价。,GSSG+NADPH+H+2GSH+NADP+,2.磷酸戊糖途径的生理意义,（2）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料。可产生各种磷酸单糖。如5-磷酸核糖是合成核苷酸的原料，4-磷酸赤藓糖与PEP可合成莽草酸，经莽草酸途径可合成芳香族氨基酸。,2.磷酸戊糖途径的生理意义,（3）HMP是一条多功能代谢途径：定位于细胞质，和EMP等途径相通，可根据细胞代谢的不同需求，通过调节S和P浓度变化产生多种产物。,PPP为多功能代谢途径,2.磷酸戊糖途径的生理意义,（1）是体内生成NADPH的主要代谢途径：,（2）途径中的中间物为许多化合物的合成提供原料,HMP途径在生物体中普遍存在，其中动物、微生物中占糖降解的30%，植物中占50%。,（3）HMP是一条多功能代谢途径,（4）与光合作用的卡尔文循环相联系（5）HMP在植物胁迫(如干旱、病害、伤害等)时被高速启动,四、糖异生,（一）糖异生的中心途径,（二）糖异生和EMP的协调,（三）糖异生途径的前体,Pyr,OAA,PEP,（一）糖异生的中心途径,OAA不能透过线粒体内膜,线粒体,线粒体或胞液,1.糖异生途径关键反应之二,PEP羧激酶在不同物种中分布不同,人均匀分布在线粒体和细胞溶胶中；小鼠全部位于细胞溶胶中；鸟和兔则全部位于线粒体,PCK：位于线粒体基质（也可催化回补反应）,分布在线粒体：PEP可通过线粒体内膜上的运输体运出位于细胞溶胶中：将OAA在线粒体内转变为苹果酸或天冬氨酸，运出线粒体后重新转变为OAA,Pyr,OAA,PEP,PEP,苹果酸,苹果酸,草酰乙酸,天冬氨酸,天冬氨酸,草酰乙酸,(胞液),(线粒体),羧化酶,羧激酶,羧激酶,羧激酶,NAD+,NADH+H+,NADH+H+,NAD+,乳酸和生糖氨基酸采取不同的途径,OAA通过穿梭系统（苹果酸-天冬氨酸穿梭系统）运出线粒体,实验表明乳酸多经天冬氨酸途径，生糖氨基酸多经苹果酸出线粒体进一步反应。,丙酮酸羧化支路消耗ATP使丙酮酸绕过“能障”生成磷酸烯醇式丙酮酸进入糖异生途径。,丙酮酸羧化支路：在糖异生途径中，Pyr进入线粒体，在丙酮酸羧化酶的作用生成OAA，再转化成苹果酸，穿出线粒体。苹果酸又生成OAA，在磷酸丙酮酸羧化激酶生成PEP过程称为丙酮酸羧化支路。,2.糖异生途径关键反应之二,3.糖异生途径关键反应之三,该酶只在肝、肾和肠细胞光滑内质网膜的内腔面存在，如肌细胞中没有该酶，因此糖异生局限于特殊组织、器官；肌糖元的功能也不是稳定血糖。,糖异生与酵解途径比较,糖异生与酵解途径比较,（二）糖异生和EMP的协调,糖酵解和糖异生是如何协调控制的？2009南京大学,通过协调控制使一条途径开放时，另一条途径关闭，避免了无效循环，有利于细胞代谢的调控。,（二）糖异生和EMP的协调,糖异生作用的总反应式：2Pyr+4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2OG+4ADP+2GDP+2NAD+6Pi,糖酵解的总反应式：G+2NAD+2ADP2Pi2Pyr+2ATP+2NADH+2H+2H2O,2Pyr+2ATP,G,2Pyr+4ATP+2GTP,糖异生,2ATP+2GTP,净消耗,EMP和糖异生相互协调,底物循环,底物循环：作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环就称为底物循环。无效循环：当底物循环中的两种酶活性相等时，不能将代谢向前推进，结果ATP分解释放能量，因而称为无效循环。对糖酵解途径与糖异生途径中的2个底物循环进行调节，是糖异生调节的主要方式。,己糖激酶,G-6-P磷酸酶,G-6-P,葡萄糖,第一个底物循环？,内质网,胞液,第二个底物循环,ATP,ADP,Pi,PFK-1,FBP-1,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATPADPAMP2，6-FBP柠檬酸,AMP和F-1，6-BP激活PFK加速糖酵解，通过抑制1，6-FBPase抑制糖异生途径。ATP和柠檬酸通过抑制PFK活性来降低糖酵解过程，柠檬酸还能激活1，6-FBPase来加速糖异生。,F2,6BP对PFK-1的激活,F2,6-BP对FBP-1的抑制,F-2,6-BP对PFK-1和FBP-1的作用性质正好相反双向调节,2，6-FBP目前被认为是肝内调节糖分解或糖异生方向的主要信号。,饥饿时，胰高血糖素分泌增加，后者刺激ATP生成cAMP。cAMP激活PFK-2活性，抑制1，6-FBPase-2的活性，导致F-2，6-2P减少，结果糖酵解被抑制，糖异生加强，升血糖，以维持血糖恒定。,胰高血糖素:通过磷酸化对PFK-2和FBP-2进行调节，从而影响2，6-FBP的浓度，进而调节PFK-1和FBP-2活性。cAMP蛋白激酶APFK-2(磷酸化,失活)，FBP-2(磷酸化,激活)2，6-FBPPFK-1(活性)，FBP-2(活性)胰岛素:作用相反,饱食时，胰岛素分泌量增加，胰岛素刺激PFK-2活性，导致F-2,6-2P含量增加，从而激活1，6-FBPase-1活性，使糖酵解加速，降血糖。,第三个底物循环,磷酸烯醇型丙酮酸,ADP1,6-FBPATPAlaADP,丙酮酸,乙酰CoA,丙酮酸激酶,草酰乙酸,丙酮酸羧化酶,丙酮酸脱氢酶复合体,PEP羧激酶,只有在乙酰CoA存在时，丙酮酸羧化酶才表现出高活性，乙酰CoA的活化作用有什么意义？,乙酰CoA积累时：即乙酰CoA生成速度大于分解速度。乙酰CoA激活丙酮酸羧化酶生成OAA。使体内乙酰CoA趋于平衡。当细胞内能荷高时：OAA主要进入糖异生，消耗了Pyr，降低了乙酰CoA生成速度。当细胞内能荷低时：OAA主要进入TCA，加快了乙酰CoA分解进入TCA的速度。两方面都使体内乙酰CoA趋于平衡。,(三)糖异生途径的前体,生糖氨基酸草酰乙酸,PEP,乳酸丙酮酸某些氨基酸,甘油磷酸二羟丙酮,葡萄糖,乙醛酸循环,脂肪酸,乙酰CoA,琥珀酰CoA丙酰CoA,奇数脂肪酸,TCA,(三)糖异生途径的前体,1、凡是能生成EMP、三羧酸循环的中间物的物质都可以变成葡萄糖。例如三羧酸循环的中间物都可以转变成草酰乙酸而进入糖异生途径。,2、饥饿状态下：大多数氨基酸是生糖氨基酸，它们可转化成丙酮酸、-酮戊二酸、草酰乙酸等三羧酸循环中间物参加糖异生途径；甘油,3、通过Cori循环乳酸异生为G：,什么是糖代谢中的Cori循环？简述该循环的生物学意义，以及该循环和其他代谢途径的关系。2019华南理工,葡萄糖丙酮酸乳酸,葡萄糖丙酮酸乳酸,葡萄糖,NADH,NAD+,NADH,NAD+,糖酵解途径,糖异生途径,乳酸,肝血液肌肉,乳酸循环,原因：乳酸循环的形成是由于肝和肌肉组织中酶的特点所致。生理意义：避免损失乳酸；防止乳酸堆积造成酸中毒。乳酸循环是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6分子高能键（4GTP+2ATP）。,3、通过Cori循环乳酸异生为G：剧烈运动时产生的大量乳酸迅速扩散到血液，随血流流至肝脏，氧化成丙酮酸，再经过糖异生作用转变为葡萄糖，进而补充血糖，也可重新合成肌糖原被贮存起来。这一乳酸葡萄糖的循环过程称为Cori循环。,4、反刍动物糖异生途径十分活跃，牛胃中的细菌分解纤维素成为乙酸、丙酸、丁酸等奇数脂肪酸可转变成为琥珀酰CoA参加糖异生途径合成葡萄糖。5、萌发油料种子脂肪酸通过乙醛酸循环异生为糖,脂肪酸可以异生为糖吗？,（四）糖异生的生理意义,饥饿状态维持血糖浓度恒定（来源和去路）：保证某些主要依赖葡萄糖供能的组织的功能具有重要意义补充肝糖原机体摄入的葡萄糖先分解为丙酮酸、乳酸等三碳化合物，后者再异生成糖原的途径称为三碳途径，也称之为间接途径回收乳酸等能量调节酸碱平衡,血糖的来源与去路,五、多糖的分解和生物合成,（一）淀粉和糖原的酶促降解（二）淀粉和糖原的生物合成（三）糖原代谢的调控,-1，4-糖苷键,-1，6糖苷键,（一）淀粉和糖原的酶促降解,还原末端,非还原末端,-1，4糖苷键,-1，6糖苷键,多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸收利用，生产中常称为糖化。1.淀粉彻底水解淀粉糊精寡糖麦芽糖G,水解淀粉的淀粉酶是一大类酶，主要有与淀粉酶，二者只能水解淀粉中的-1，4糖苷键。-淀粉酶耐热不耐酸，可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的-1，4糖键，水解终产物为M、麦芽三糖及少量G-淀粉酶耐酸不耐热，外切酶，只能从非还原端开始逐个切下M，水解终产物以M为主及少量G。-1，6糖苷键酶：水解淀粉中的-1，6糖苷键。,淀粉酶水解支链淀粉的产物为（极限）糊精和麦芽糖的混合物。,非还原端,寡聚-（1,41,4)葡萄糖转移酶,H2O,脱支酶,磷酸化酶,2.糖原的酶促磷酸解,磷酸化酶a（催化1.4-糖苷键磷酸解断裂）磷酸化酶a和磷酸化酶b是一种酶的两种存在形式（无活性）磷酸化酶b磷酸化酶aP（活性）磷酸吡哆醛为辅因子转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）脱支酶（催化1.6-糖苷键水解断裂）,（1）三种酶协同作用：,双功能酶,2.糖原的酶促磷酸解,磷酸化酶激酶,磷酸酶,G-1-P的继续代谢G-1-P经磷酸葡糖变位酶转变为G-6-PG-6-P经光面内质网上G-6-Pase转变为G，进入血液。,（2）糖原磷酸解的意义,糖原磷酸解得到G-1-P，能量上经济：糖原的1个葡萄糖单位，由G-1-P转变为G-6-P，无能量消耗，经酵解得3分子ATP。在肌肉细胞中G-1-P不易扩散到细胞外而流失，而G容易流失。,（二）淀粉和糖原的生物合成,1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucosepytophosphorylase）催化单糖基的活化形成糖核苷二磷酸，为各种聚糖合成提供糖基和能量。动物细胞中糖原合成时需UDPG；植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG。2、糖原合酶（glycogensynthase）3.糖原分支酶（glycogenbranchingenzyme）,糖核苷酸的生成（单糖的活化）,UDPG焦磷酸化酶催化的反应,以G为原料，糖原每延伸1个G单位能量消耗？,3个高能键,糖原合酶催化的反应,UDPG,UDP,糖原（n个G分子）,糖原（n+1）,引物的合成：生糖原蛋白自动催化UDPG以（14）糖苷键连接成8个G单位的糖链，又称糖原核心。,糖原新分支的形成,糖原核心