糖代谢药学课件

1、1第二篇物质代谢与能量转换2第二篇内容概要v 生物氧化v 糖代谢v 脂类代谢v 蛋白质的分解代谢v 核酸与核苷酸代谢v 代谢与代谢调控总论3 糖糖 脂类脂类蛋白质蛋白质消化消化吸收吸收简单物质简单物质合成合成（同化）（同化）复杂物质复杂物质（异化）（异化）分解分解简单物质简单物质废物废物排泄排泄物质代谢物质代谢合成合成分解分解转变转变调节调节生成生成贮存贮存释放释放转化转化生命现象生命现象能量代谢能量代谢水水无机盐无机盐维生素维生素纤维素纤维素分分解解4糖糖葡萄糖葡萄糖脂类脂类甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸蛋白质蛋白质氨基酸氨基酸乙酰乙酰coa co2 nadh+h+fadh2h2o 氧化磷酸化氧化

2、磷酸化adp+piatp三羧酸三羧酸循环循环第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段5第九章糖 代 谢metabolism of carbohydrates6内容提纲v 糖的消化吸收v 糖的分解代谢糖的无氧分解糖的有氧氧化磷酸戊糖途径v 糖原的合成与分解v 糖异生v 血糖水平的调节7糖 代 谢 概 况 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无无氧氧 h2o及及co2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸乳酸、氨基酸及甘油及甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 + nadph+h+食物糖食物糖消化与吸收消化与

3、吸收 atp 8分解代谢分解代谢： 无氧氧化无氧氧化葡萄糖在缺氧时生成乳酸葡萄糖在缺氧时生成乳酸 有氧氧化有氧氧化葡萄糖彻底氧化成葡萄糖彻底氧化成co2和和h2o 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径提供核糖、提供核糖、nadph合成代谢合成代谢： 糖原的合成糖原的合成贮存贮存转化转化： 糖异生糖异生非糖物质转变成葡萄糖或糖原非糖物质转变成葡萄糖或糖原 9第一节 糖的消化与吸收digestion and absorption of carbohydrates10一、糖的消化淀粉淀粉-淀粉酶（唾液、胰液）淀粉酶（唾液、胰液）麦芽糖麦芽糖 + 麦芽三糖麦芽三糖-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 （包括麦芽糖酶）（包括麦芽

4、糖酶）葡萄糖葡萄糖-临界糊精临界糊精+ +异麦芽糖异麦芽糖葡萄糖葡萄糖-临界糊精酶临界糊精酶（包括异麦芽糖酶）（包括异麦芽糖酶）消化产物还有少量半乳糖、果糖等单糖消化产物还有少量半乳糖、果糖等单糖11食物中含有的大量纤维素，因人体内食物中含有的大量纤维素，因人体内无无 -糖苷酶而不能对其分解利用，但却糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。所必需。121. 吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 2. 吸收形式：吸收形式：单单 糖糖 二、糖的吸收 吸收机制：吸收机制： 依赖特定载体转运，主动耗能依赖特定载体转运，主动耗能 在吸收过

5、程中同时伴有在吸收过程中同时伴有na+转运转运 （na+依赖型葡萄糖转运体，依赖型葡萄糖转运体，sglt）13144. 吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环sglt 各种组织细胞各种组织细胞 glut glut：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(glucose transporter)，已发现有已发现有5种葡萄糖转运种葡萄糖转运体体(glut 15)。15第二节 糖的分解代谢catabolism of glucose16u 糖的无氧分解u 糖的有氧氧化u 磷酸戊糖途径 定义定义 反应过程反应过程 调节关键酶调节关键酶 生理意义生理意义1

6、7一、糖的无氧分解v 概念概念 在缺氧的情况下，葡萄糖经一系在缺氧的情况下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖的无氧氧化（过程称为糖的无氧氧化（anaerobic oxidation），亦称），亦称糖酵解（糖酵解（glycolysis）。 18糖无氧分解的总反应式：葡萄糖葡萄糖 + 2pi + 2adp2乳酸乳酸 + 2atp + 2h2o19（一）糖无氧分解的反应过程（一）糖无氧分解的反应过程 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸 糖酵解途径糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸还原为乳酸第二阶段：丙酮酸还原为乳酸*

7、糖酵解的反应部位：胞浆糖酵解的反应部位：胞浆20乳酸乳酸糖酵解过程 21p3ppoohohch2ch2oo12546ch2ocoh2cohp磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮123+oohohch2ch2ohopp异构异构6-磷酸果糖磷酸果糖hcohcohh2cop564磷酸甘油醛磷酸甘油醛ppcohcohh2coo1，3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸pcohcohh2cooh3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸pcoh2ccoo hohh2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸coch2coo hp磷酸烯醇磷酸烯醇式丙酮酸式丙酮酸coch3oohc丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖oohch2oppgg葡萄糖葡萄糖活化活化裂解裂解

8、脱氢脱氢异构异构ppoohohch2ch2oop1，6-二磷二磷酸果糖酸果糖活化活化产能产能脱水脱水异构异构产能产能hhoh22 葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖atp adpmg2+ 己糖激酶(hexokinase)glu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 o ch2ho h hoohh

9、 oh h oh h h6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, g-6-p)p p o ch2oh hoohh oh h oh h h第一阶段： 葡萄糖分解成2分子丙酮酸23哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶种己糖激酶同工酶，分别称为同工酶，分别称为至至型。肝细胞中存型。肝细胞中存在的是在的是型，称为葡萄糖激酶型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：它的特点是： 对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低 受激素调控受激素调控 24 6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖 己糖异构酶 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄

10、糖 p p o ch2oh hoohh oh h oh h h6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, f-6-p)glu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸25 6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果双磷酸果糖糖 atp adp mg2+ 6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 1(6-

11、phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, f-1,6-2p)glu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸26ch2ohoccccch2oohohohhhp pp p1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解

12、成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩酶(aldolase)磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 + +chochohchohohch2poch2p poch2ohcoch2poch2p poglu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸27 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 磷酸丙糖异构酶 (

13、phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 chochohchohohch2poch2p po磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 ch2ohcoch2poch2p poglu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸28 3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 pi、nad+ n

14、adh+h+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 chochohchohohch2poch2p po1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 o=ccohch2pop pop poglu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙

15、酮酸29 1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 adp atp 磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸o=ccohch2pop pop po3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 coohcohch2pop po磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) glu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯

16、醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸30 在以上反应中，底物分子内部能量重在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使新分布，生成高能键，使adp磷酸化生成磷酸化生成at p 的 过 程 ， 称 为的 过 程 ， 称 为 底 物 水 平 磷 酸 化底 物 水 平 磷 酸 化(substrate level phosphorylation) 。 31 3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 coohcohch2pop po2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 coohcch2p

17、op poohohglu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸32 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶(enolase)2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 coohcch2pop poohoh+ + h2o磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, p

18、ep)coohcch2p poglu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸33adp atp k+ mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase) 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并并通过通过底物水平磷酸化生成底物水平磷酸化生成atp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 coohcc

19、h2p po丙酮酸丙酮酸 coohc=och3glu g-6-p f-6-p f-1,6-2patp adp atp adp 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛nad+nadh+h+adpatpadpatp磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸34第二阶段：丙酮酸转变成乳酸nadh+h+ 来自于上述第来自于上述第6步反应中步反应中的的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(ldh) nadh + h+ nad+ 35乳酸乳酸

20、糖酵解过程一次脱氢一次脱氢二次底物二次底物水平磷酸化水平磷酸化已糖激酶已糖激酶6-磷酸果糖磷酸果糖激酶激酶-1丙酮酸激酶丙酮酸激酶三个关键酶三个关键酶 36e1:己糖激酶己糖激酶 e2: 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1 e3: 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 nad+ 乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径glug-6-pf-6-pf-1, 6-2patp adp atpadp1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 nad+ nadh+h+ adp atp adp atp

21、磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 e2e1e3nadh+h+ 37 糖酵解的要点 一次脱氢（一次脱氢（nadh） 二个底物水平磷酸化反应二个底物水平磷酸化反应 三次不可逆反应三次不可逆反应 关键酶有：关键酶有：己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 产能：生成产能：生成4个个atp，消耗，消耗2个个atp， 净生成净生成2个个atp38果糖果糖己糖激酶glug-6-pf-6-pf-1,6-2patpadpatpadp丙酮酸丙酮酸半乳糖半乳糖1-磷酸半乳糖磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖甘露糖6-磷酸甘露糖磷酸甘露

22、糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它除葡萄糖外，其它己糖也可转变成己糖也可转变成磷酸己磷酸己糖糖而进入酵解途径。而进入酵解途径。 39关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 变构调节变构调节 共价修饰调节共价修饰调节 （二）糖酵解的调节401. 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 变构调节：变构调节： 激活剂激活剂 amp、adp 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 （正反馈）（正反馈） 2，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 抑制剂抑制剂 柠檬酸柠檬酸、 atp（高浓度）高浓度） 此酶有二个结合此酶有二个结合atp的部位：的部位： 活性中心底物结合

23、部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时） 活性中心外别构调节部位（高浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时） 41f-6-p f-1,6-2p atp adp pfk-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 pi pka atp adp pi 胰高血糖素胰高血糖素 atp camp 活化活化 f-2,6-2p + + + +/+ +amp + +柠檬酸柠檬酸 amp + +柠檬酸柠檬酸 pfk-2（有活性）有活性）fbp-2（无活性）无活性）6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 -2 pfk-2（无活性）无活性）fbp-2（有活性）有活性）pp果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 -2 6-磷酸果糖磷酸

24、果糖激酶激酶-1的调节的调节422. 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 变构调节：激活剂变构调节：激活剂 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 抑制剂抑制剂 atp、丙氨酸丙氨酸 共价修饰调节：丙酮酸激酶被磷酸化后共价修饰调节：丙酮酸激酶被磷酸化后 即失活即失活43atp adp pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶 （有活性） 胰高血糖素胰高血糖素 pka, cam激酶激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶 （无活性）（无活性） patp camp 丙酮酸激酶的丙酮酸激酶的共价修饰调节共价修饰调节443. 葡萄糖激酶或己糖激酶葡萄糖激酶或己糖激酶* 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，可反馈抑制己糖激酶

25、，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。但肝葡萄糖激酶不受其抑制。* 长链脂肪酰长链脂肪酰coa可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。* 胰岛素胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的表达，促进可诱导葡萄糖激酶基因的表达，促进酶蛋白的合成。酶蛋白的合成。45 迅速提供能量迅速提供能量 机体在缺氧情况下获取能量的有效方式机体在缺氧情况下获取能量的有效方式 某些细胞在氧供应正常情况下的重要供某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。能途径。 无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞（三）糖酵解的生理意义46v 糖的无氧氧化小结

26、事件：糖酵解事件：糖酵解地点：胞浆地点：胞浆条件：缺氧条件：缺氧目的：快速产能目的：快速产能领衔主演：葡萄糖（领衔主演：葡萄糖（g）联合主演：己糖激酶联合主演：己糖激酶 磷酸磷酸果糖激酶果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶后事如何？后事如何？产能的方式：产能的方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化产能的数量：产能的数量：从从g开始开始 2 22 - 2= 2 2 - 2= 2 atp 从从gn开始开始 2 22 - 1= 3 2 - 1= 3 atp47 终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。释放入血，进入肝脏再进一步代谢。u分解利用分解利用 u乳酸循环（糖异生）乳酸循环（

27、糖异生）48（一）有氧氧化的反应过程（一）有氧氧化的反应过程 1 1. 葡萄糖分解成丙酮酸葡萄糖分解成丙酮酸 2 2. 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰丙酮酸氧化脱羧生成乙酰coa 3 3. 三羧酸循环及氧化磷酸化三羧酸循环及氧化磷酸化 （二）有氧氧化的生理意义（二）有氧氧化的生理意义（三）有氧氧化的调节（三）有氧氧化的调节二、糖的有氧氧化49 糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化葡萄糖彻底氧化成成h2o和和co2，并释放出并释放出能量能量的过程。的过程。是机体主要供能方式。是机体主要供能方式。* 部位：胞液及线粒体部位：胞

28、液及线粒体 * * 概念概念 50糖的有氧氧化概况o2o2o2胞液胞液线粒体线粒体6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰coatacco2h+eh2o51（一）有氧氧化的反应过程（一）有氧氧化的反应过程 第一阶段：糖酵解途径（胞液）第一阶段：糖酵解途径（胞液） 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（线粒体）第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（线粒体） 第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化第三阶段：三羧酸循环及氧化磷酸化 （线粒体）（线粒体） 521.1.丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶a丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体nad， hscoa nadhh，c

29、o2 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰coa (acetyl coa)。总反应式总反应式: 53丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成hscoanad+ 酶酶 辅辅 酶酶 ssl硫辛酸硫辛酸（ )hscoafad, nad+e3：二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶e2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶tppe1：丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶54丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程1. 丙酮酸脱羧形成羟乙基丙酮酸脱羧形成羟乙基-tpp。 2. 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(e2)催化形成乙酰硫辛催化形成乙

30、酰硫辛酰胺酰胺-e2。3. 二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶(e2)催化生成乙酰催化生成乙酰coa, 同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4. 二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶(e3)使还原的二氢硫辛酰胺使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给fad。5. 在二氢硫辛酰胺脱氢酶在二氢硫辛酰胺脱氢酶(e3)催化下，将催化下，将fadh2上上的的h转移给转移给nad+，形成形成nadh+h+。55co2 coashnad+nadh+h+5.5. nadh+h+的生成的生成1. 1. - -羟乙基羟乙基- -tpp的生成的生成

31、 2.2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.3.乙酰乙酰coa的生成的生成4. 4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 56（二）三羧酸循环（二）三羧酸循环 乙酰乙酰coa进入由一连串反应构成的循环进入由一连串反应构成的循环体系，被氧化生成体系，被氧化生成co2和还原当量。由于这和还原当量。由于这个循环反应开始于乙酰个循环反应开始于乙酰coa与草酰乙酸缩合与草酰乙酸缩合生成含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为生成含有三个羧基的柠檬酸，因此称之为三三羧酸循环羧酸循环(tricarboxylic acid cycle，tac)或或柠檬酸循环。柠檬酸循环。 nad+nadh+ h+nadh+hnad

32、nadh + h+gdp+pigtpfadh2fad+nad+co2h 2 oco2乙酰乙酰 coa(1)(5)(6)(7)(8)(3)(4)(2)柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸顺乌头酸-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰 coa琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸h o2h2ohscoahscoahscoah 2 oh 2 o1 12 23 34 4(2)57三羧酸循环的反应过程草酰乙酸草酰乙酸 + 乙酰乙酰coa柠檬酸柠檬酸柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸异柠檬酸hscoa异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶- -酮戊二酸酮戊二酸 nadh + h+nad+co2琥珀酰琥珀酰coa

33、-酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 nadh + h+nad+co2hscoa58三羧酸循环的反应过程琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸底物水平磷酸化底物水平磷酸化hscoa苹果酸苹果酸nadh + h+nad+草酰乙酸草酰乙酸gdp+pigtpfadfadh2h2o59coashnadh+h+nad+nad+nadh+h+fadfadh2nadh+h+nad+h2oh2oh2ocoashcoashh2o柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体琥珀酰琥珀酰coa合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸

34、脱氢酶苹果酸脱氢酶gtpgdpatpadp核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶60乙酰乙酰coa + 3nad+ + fad + gdp + pi + 2h2o 2co2 +3nadh +3h+ +fadh2 +gtp +hscoagtpgdpatpadp61 三羧酸循环的要点 一次底物水平磷酸化（一次底物水平磷酸化（1分子分子gtp） 二次脱羧（二次脱羧（2分子分子co2） 三次不可逆反应三次不可逆反应 关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体 四次脱氢四次脱氢 (1分子分子fadh2，3分子分子nadh+h+ )62三羧酸循

35、环的生理意义三羧酸循环的生理意义v是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质氧化分解的共同途径；v是三大营养物质代谢联系的枢纽；是三大营养物质代谢联系的枢纽；v为其它物质代谢提供小分子前体；为其它物质代谢提供小分子前体；v为呼吸链提供为呼吸链提供h+ + e。63（二）有氧氧化的生理意义（二）有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的产能最主要的途径途径。它不仅。它不仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成能量逐步分次释放，相当一部分形成atp，所以所以能量的利用率也高能量的利用率也高。64h+ + e 进入进入呼吸

36、链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成h2o 的的同时同时adp偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成atp。nadh+h+ h2o、2.5atp o h2o、1.5atp fadh2 o 有氧氧化生成的atp 65有氧氧化生成的有氧氧化生成的atp第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段第一阶段第一阶段30或或32atpatp产生产生辅酶辅酶反反 应应 -1葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2.52 nad+苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸1.52fad琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 12琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶a a 琥珀酸琥珀酸2.52nad+ -酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶a2.52nad+异柠檬酸异

37、柠檬酸 -酮戊二酸酮戊二酸2.52nad+丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶a 12磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 121,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油磷酸甘油酸酸2.5(或或1.5)2nad+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸 -1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-二磷酸果二磷酸果糖糖66糖酵解与有氧氧化的储能效率糖酵解与有氧氧化的储能效率v糖酵解：糖酵解： +2adp+2pi +2atp+2h2o g0 - 47kcal/mol （每（每mol atp储能储能7.3kcal） 储能效率储能效率=2 7.3 / 47= 31%提问提问：其余能量

38、何处去？：其余能量何处去？答案答案：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。：以热量形式。一部分维持体温，一部分散失。v有氧氧化：有氧氧化：c6h12o6 + 3032adp + 3032pi6o2 3032atp + 6co244 h2o g0 -679kcal/mol 储能效率储能效率=32 (30)7.3/679= 34.4%（32.3%)v比世界上任何一部热机的效率都高！比世界上任何一部热机的效率都高！67（三）有氧氧化的调节（三）有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧

39、酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体681.1.丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节v 变构调节：变构调节： 抑制剂抑制剂 ：乙酰：乙酰coa、 atp、 nadh 激活剂激活剂 ：amp、adp、nad+ * 乙酰乙酰coa/hscoa 或或 nadh/nad+ 时，时，其活性会受到抑制。其活性会受到抑制。69v 共价修饰调节共价修饰调节 70乙酰乙酰coa 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰coa - -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸

40、nadh fadh2 gtp atp 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 atp adp atp 柠檬酸 琥珀酰coa nadh 琥珀酰琥珀酰coa nadh ca2+ ca2+ atp、adp的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如ca2+可可激活许多酶激活许多酶2. 三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节adp 71三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节三羧酸循环与上游和下游反应相协调三羧酸循环与上游和下游反应相协调三羧酸

41、循环与酵解途径互相协调。三羧酸三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰循环需要多少乙酰coa，则酵解途径相应则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰产生多少丙酮酸以生成乙酰coa；氧化磷酸化速率影响三羧酸循环，前者速氧化磷酸化速率影响三羧酸循环，前者速率降低，则后者速率也减慢。率降低，则后者速率也减慢。72有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节是为了适应机体或器有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要官对能量的需要 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调的调节实现节实现 atp/adp或或atp/amp比值全程影响有比值全程影响有氧氧化的速率

42、氧氧化的速率73 巴斯德效应 有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象称为巴斯德效应（的现象称为巴斯德效应（pastuer effect）。）。* 机制机制 有氧时，有氧时，nadh+h+进入线粒体内氧化，进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸; 缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，nadh+h+在胞在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。74糖的有氧氧化与糖酵解的区别机体产能的主要方式机体产能的主要方式生理意义生理意义糖酵解关键酶加上丙酮酸脱氢糖酵解关键酶

43、加上丙酮酸脱氢酶复合体，柠檬酸合酶，异柠酶复合体，柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，檬酸脱氢酶，-酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶复合体酶复合体关键酶关键酶1mol葡萄糖净生成葡萄糖净生成3 303 32molatp产能产能糖原、葡萄糖糖原、葡萄糖h2o+co2底物产物底物产物有氧有氧需氧条件需氧条件胞液，线粒体胞液，线粒体反应部位反应部位有氧氧化有氧氧化迅速供能迅速供能6-磷酸果糖激磷酸果糖激-1,-1,己糖激酶己糖激酶, ,丙酮酸激酶丙酮酸激酶1 1mol葡萄糖净生成葡萄糖净生成2 2molatp糖原、葡萄糖糖原、葡萄糖乳酸乳酸无氧或缺氧无氧或缺氧胞液胞液糖酵解糖酵解75* * 概念概念磷酸戊糖途径磷

44、酸戊糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸磷酸戊糖戊糖及及nadph+h+，前者再进一步转变成前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。三、磷酸戊糖途径磷酸戊糖磷酸戊糖76* * 细胞定位：胞细胞定位：胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖，磷酸戊糖，nadph+h+及及co2（一）磷酸戊糖途径的反应过程（一）磷酸戊糖途径的反应过程* 反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应第二阶段则是非氧化反应 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。 77cccccooch2ohohohohhhhoh

45、p p6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 ch2ohc=occch2oohohhhp p5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 nadph+h+ nadp+ h2o nadp+ co2 nadph+h+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 ch2oh c o 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 cccccch2ohohohohhhhohhop p6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 ccccc=och2ohohohhhhohop p1. 磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 78v催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。v两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由nadp+接受生成接受生成nadph + h+。v反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。g-6-p 5-5-磷酸核糖磷酸核