糖代谢糖的分解代谢实用教案

1、糖分解代谢主要糖分解代谢主要(zhyo)途径途径 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循环 磷酸(ln sun)戊糖途径 其它已糖的代谢第1页/共125页第一页，共125页。一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解(fnji) Derived from the Greek words： - l- Glycolysis(一)概念(ginin)：糖的无氧分解是指： 体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原(tn yun)在胞浆中分解产生乳酸和少量ATP的过程，也称糖酵解途径。sugar(sweet)返回dissolution第2页/共125页第二页，共125页。乳酸乳酸(r sun)与与 ATP 的结构的结

2、构:POOHOHONOCH2OOHOHPOOHNNNNH2OOHOP返回(fnhu)第3页/共125页第三页，共125页。糖的无氧分解途径糖的无氧分解途径(tjng)(tjng)，亦称，亦称为为EMPEMP途径途径(tjng):(tjng):E： Embden；M: Meyerhof；P:Parnas糖的无氧氧化(ynghu)的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇(y chn)：酵母菌、 植物返回EMP途径乳酸：动物肌肉、 乳酸菌无氧有氧CO2+H2O第4页/共125页第四页，共125页。（二）糖酵解过程（二）糖酵解过程(guchng)11个酶催化(cu hu)的12步反应第一阶段： 磷酸已糖的生成(

3、shn chn)(活化)四个阶段第二阶段： 磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段： 3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能) 第四阶段： 丙酮酸还原为乳酸(还原)返回第5页/共125页第五页，共125页。 糖糖 酵酵 解解 过过 程程 :（1）葡萄糖磷酸化生成(shn chn)6-磷酸葡萄糖ATPglucose(G)HCCCCCCH2OHOHOHOHHHOHHOHglucose-6-phosphate (G-6-P）HCCCCCCH2OHOHOHOHHHOHHOH 已糖激酶(jmi)Mg2+返回(fnhu)这是酵解过程中的第一个调节酶ADP第6页/共125页第六页，共125页。已糖激酶已

4、糖激酶(jmi) (jmi) (hexokinase) (hexokinase) ：已糖激酶(jmi)有4种同功酶，即型已糖激酶(jmi)的分型 型 型 中文名称 已糖激酶(HK) 葡萄糖激酶(GK) 英 文 hexokinase glucokinase存在范围 在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺 广泛存在 细胞存在与葡萄糖亲和力 高 低 Km: 0.01mmol/L Km: 10100mmol/L 产物反馈抑制 有 无 激素调控 受激素调控 第7页/共125页第七页，共125页。ATP与与Mg2+的相互作用：的相互作用：A T P(三磷酸(ln sun)腺苷)Mg2+Mg2+第8页/共125页第八

5、页，共125页。HK与与G结合的结合的诱导契合诱导契合(qh)作用：作用： The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose (shown in red). The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.第9页/共125页第九页，共125页。葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸(ln sun)化生成化生成6-磷酸磷酸(ln sun)葡萄糖的意义：葡萄糖的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易(rngy)参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透

6、过 细胞质膜，因此(ync)是细胞的一种保糖机制返回第10页/共125页第十页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变(zhunbin)为6-磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOH 磷酸已糖异构酶glucose-6phosphate(G-6-P）HCCCCCCH2OOHOHOHHHOHHOHPOOHOH返回(fnhu)第11页/共125页第十一页，共125页。（3 3） 6- 6-磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)果糖再磷酸果糖再磷酸(ln (ln sun)sun)化生成化生成1

7、,6-1,6-二磷酸二磷酸(ln sun)(ln sun)果糖果糖 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)O-CH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOHATPO-POOHOH 磷酸果糖(gutng)激酶-1 （PK- 1 ）Mg2+ (F-6-P）OHCH2CCCCCH2OOOHHHOHHOHPOOHOH 糖酵解过程(guchng)的第二个调节酶也是酵解中的限速酶 糖 酵 解 过 程 :返回ADP第12页/共125页第十二页，共125页。限速酶限速酶 / 关键关键(gunjin)酶酶(rate-limiting enzyme / key enzyme

8、)1.催化(cu hu)非可逆反应特点(tdin)2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶第13页/共125页第十三页，共125页。磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)果糖激酶果糖激酶- -1 1(phosphofructokinase-1)(phosphofructokinase-1) 磷酸果糖激酶-1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。变构激活剂：2,6-二磷酸果糖 （BPF） 变构抑制剂：ATP、柠檬酸、 长链脂肪酸AMP、ADP第14页/共125页

9、第十四页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（4 4）磷酸）磷酸(ln (ln sun)sun)丙糖的生成丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮OHCH2COCH2OPOOHOHOHHOCCHCH2OPOOHOHfructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）CCCCCH2OOOHHHOHHOHCH2OPOOHOHPOOHOH 醛缩酶返回(fnhu)第15页/共125页第十五页，共125页。第16页/共125页第十六页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（5 5）磷酸）磷酸(ln sun)(ln sun)丙糖的互换丙糖的互换磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone

10、phosphate)OHCH2COCH2OPOOHOHOHHOCCHCH2OPOOHOH3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛返回(fnhu)第17页/共125页第十七页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（6 6）3-3-磷酸甘油醛氧化磷酸甘油醛氧化(ynghu)(ynghu)为为1,3-1,3-二二磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)OHHOCCHCH2OPOOHOH糖酵解中唯一(wi y)的脱氢反应OHO-OCCHCH2OPOOH

11、OH1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho- -glycerae (1,3-DPG)P返回(fnhu)NADH3PO4NADH+H+第18页/共125页第十八页，共125页。3-3-磷酸甘油醛脱氢酶作用磷酸甘油醛脱氢酶作用(zuyng)(zuyng)机理：机理： NAD+ 酶 SH NAD+ 酶 S-OHCHOHCHCH2OPO3H2 NADH+H+ 酶 SOHC=OCHCH2OPO3H2 NAD+ 酶 SOHC=OCHCH2OPO3H2NADH+H+OPO3H2OOHCCHCH2OPO3H2Pi+此酶含巯基，碘乙酸可强烈(qin li)抑制其活性NAD+第19页/共125页第十九页，

12、共125页。 糖 酵 解 过 程 :（7 7）1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变二磷酸甘油酸转变(zhunbin)(zhunbin)为为3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶(jmi)HOHOOCCHCH2OPOOHOH 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解中第一次底物(d w)水平磷酸化反应ADPATPOHO-OCCHCH2OPOOHOH1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)P返回第20页/共125页第二十页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（8 8）3-3-磷酸甘油酸转变磷酸甘油酸转变(zhunbin)(

13、zhunbin)为为2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)HO HOOCCHCH2OPOOHO H磷酸甘油酸变位(bin wi)酶 2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)OHHO-OOCCHCH2O-POOHOH返回(fnhu)第21页/共125页第二十一页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（9 9） 2- 2-磷酸甘油酸转变磷酸甘油酸转变(zhunbin)(zhunbin)为为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)O-HOOCCCH2P+OOHOH2-磷酸甘油酸(2-phosp

14、hoglycerate)HOHHOOOCCCH2POOHOH烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能与Mg2+络合而抑制(yzh)此酶活性P返回(fnhu)H2O第22页/共125页第二十二页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :ADPATP丙酮酸激酶(jmi)PK磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)O-HOOCCCH2P+OOHOH 烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)COOHOHCH2C糖酵解过程(guchng)的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+P（10）磷酸(ln sun)烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸返回第23页/共125页第二十三页，共

15、125页。 糖 酵 解 过 程 :（1111）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变(zhunbin)(zhunbin)为丙酮酸为丙酮酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)OHCH2CCOOH丙酮酸(pyruvate)自发进行CH3OCCOOH返回(fnhu)第24页/共125页第二十四页，共125页。 糖 酵 解 过 程 :（1212） 丙酮酸还原丙酮酸还原(hun (hun yun)yun)为乳酸为乳酸丙酮酸(pyruvate)OCH3COOHCNADH+H+乳酸(lactate)HHOCH3COOHC乳酸脱氢酶NAD +返回(fnhu)第25

16、页/共125页第二十五页，共125页。 糖酵解小结糖酵解小结(xioji)：1、糖酵解过程(guchng)的11个酶已糖激酶已糖激酶/ /葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶磷酸化酶磷酸化酶* * 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶* *注: 磷酸(ln sun)化酶、磷酸(ln sun)葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。返回第26页/共125页第二十六页

17、，共125页。2 2、糖酵解过程、糖酵解过程(guchng)(guchng)的的1212步反应：步反应： 葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6- 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6- 6-磷酸果糖磷酸果糖 6- 6-磷酸果糖磷酸果糖 1 1,6-,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6- 1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+3-+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3- 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3- 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 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第27页/共125页

18、第二十七页，共125页。 3- 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2- 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 糖原糖原 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1- 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6- 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、糖酵解过程(guchng)的12步反应：第28页/共125页第二十八页，共125页。 3 3、糖酵解过程、糖酵解过程(guchng)(guchng)的反应类型的反应类型: :1.磷酸(ln sun)基转移反应2.磷酸

19、(ln sun)基移位3.异构化作用4.脱水或脱氢反应5.缩合反应R-OH + ATP R-O- + ADPPR-C-CH2-O-OHHPR-C-CH2-O-HO-HPC=OCH2OHRH-C-OHCHORH-C-OHHH-C-H-CHC-+ H2O6C的酮糖 3C的醛糖 + 3C的酮糖返回第29页/共125页第二十九页，共125页。葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2 2-磷酸甘油酸2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+ 2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2

20、ADP2ATP2乳酸葡萄糖转变(zhunbin)为乳酸第30页/共125页第三十页，共125页。葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+ 2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP葡萄糖转变(zhunbin)为乙醇2乙醛(y qun)丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22 2-磷酸甘油酸第31页/共125页第三十一页，共125页。糖酵解过程糖酵解过程(guchng)小结：小结：葡萄糖转变(zhunbin)为乳酸：反应(fnyng)

21、的条件：葡萄糖 2 乳酸 + 2 ATP无氧或缺氧无氧或缺氧反应的部位：细胞的胞浆反应的底物： 葡萄糖/糖原反应的产物：反应的特点：乳酸、ATP一次脱氢、二次底物磷酸化反应中间物： 在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷 酸化合物返回第32页/共125页第三十二页，共125页。糖原转变为乳酸2丙酮酸2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2Pi2NADH+ 2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2 2-磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O糖原(tn yun)(Gn) 6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-

22、1第33页/共125页第三十三页，共125页。糖 原 (Gn)H3PO4磷酸化酶OHOHOPOHOCH2OHOHOHO 糖 原 (Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)POOHOHOOCH2OHOHOHOH磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)糖原分解生成(shn chn)6-磷酸葡萄糖第34页/共125页第三十四页，共125页。糖酵解过程糖酵解过程(guchng)(guchng)中中ATPATP的生成：的生成：2葡萄糖 6-磷酸(ln sun)葡萄糖 6 - 磷酸(ln sun)果糖 1,6-二磷酸(ln sun)果糖1,3-二磷

23、酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸 -11 反 应 ATP -121 1 mol 葡萄糖 2 mol 乳酸 + ？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖2mol 乳酸 +？mol ATP2 mol ATP3 mol ATP返回第35页/共125页第三十五页，共125页。糖酵解中能量糖酵解中能量(nngling)(nngling)利利用的效率：用的效率：从葡萄糖开始(kish)：2 30.5 / 196 = 61/196 = 31(%)从糖原开始(kish)：2 51.6 / 196 = 103.2/196 = 52.6(%) 1mol葡萄糖 2mol 乳酸 + 能量 G0= -

24、196kJ ATP储存能量(nngling): G0= -30.5 kJ/mol(体外标准状态下) G0= -51.6 kJ/mol(体内生理状态下 )糖酵解中能量的利用率：返回第36页/共125页第三十六页，共125页。乙醇发酵(f jio)中能量利用的效率：2 30.5 / 217.6 = 28(%) 1mol葡萄糖 2mol 乙醇 + 能量 G0= -217.6 kJ ATP储存(chcn)能量: G0= -30.5 kJ/mol乙醇(y chn)发酵中能量的利用率：第37页/共125页第三十七页，共125页。糖酵解过程糖酵解过程(guchng)(guchng)的的限速限速/ /调节酶：

25、调节酶：酶 的 名 称已糖激酶(jmi)葡萄糖激酶(jmi)(肝)*磷酸果糖激酶(jmi)-1丙酮酸激酶(jmi)变构激活剂Mg2+, Mn2+Mg2+, Mn2+Mg2+, AMP, ADP,F-1,6-2P, F-2,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P变构抑制剂G-6-P - ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP返回(fnhu)第38页/共125页第三十八页，共125页。C6H12O6 2CH3COCOOH 葡萄糖 丙酮酸2NAD+ 2(NADH+H+ ) 2(NADH+H+)2NAD+ 2CH3CH(OH)COOH(乳酸)2NAD+ 2(NADH+H+ )人、动物、乳酸菌 2CH

26、3CH2OH(乙醇)2CO22CH3CHO(乙醛)植物与酵母糖酵解与发酵(f jio)的比较返回(fnhu)第39页/共125页第三十九页，共125页。糖酵解意义糖酵解意义(yy)：1.在无氧条件下迅速(xn s)提供能量,供机体需要。如:剧烈运动、人到高原(goyun)2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。6.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸 酸中毒。5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。返回第40页/共125页第四十页，共125页。肌肉肌肉(jru)(jru)收缩与糖酵收缩

27、与糖酵解供能：解供能：、肌肉(jru)内ATP含量很低； 结论： 糖酵解为肌肉(jru)收缩迅速提供能量、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; 、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;背景：剧烈运动时：、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。返回第41页/共125页第四十一页，共125页。初到高原初到高原(goyun)(goyun)与与糖酵解供能：糖酵解供能：人初到高原(goyun)，高原(goyun)大气压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原(goyun)缺氧环境海拔 5000米背景：结论：第42页/共125页第四十二页，共125页。某些某些(

28、mu xi)(mu xi)组织细胞与糖组织细胞与糖酵解供能：酵解供能： 代谢极为(j wi)活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟(chngsh)红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等: 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。第43页/共125页第四十三页，共125页。某些某些(mu xi)(mu xi)病病理状态理状态 与糖酵解供能：与糖酵解供能： 某些(mu xi)病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病返回第44页/共125页第四十四页，共125页。二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化(ynghu) (aerob

29、ic oxidation)? 概念(ginin)? 过程? 意义 ? 糖酵解和有氧氧化的调节返回第45页/共125页第四十五页，共125页。（一）糖有氧氧化（一）糖有氧氧化(ynghu)的概念的概念糖的有氧氧化(ynghu)：是指体内组织在有氧条件下， 葡萄糖彻底氧化(ynghu)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(tnggu)有氧氧化获得能量。C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 30/32 ATP返回第46页/共125页第四十六页，共125页。葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸(su sun)循环

30、糖的有氧氧化乳酸糖酵解线粒体内胞浆糖有氧氧化(ynghu)概况第47页/共125页第四十七页，共125页。糖的有氧氧化糖的有氧氧化(ynghu)(ynghu)与糖酵解：与糖酵解：细胞胞浆线粒体葡萄糖丙酮酸乳酸(r sun)（糖酵解)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸第48页/共125页第四十八页，共125页。（二）糖有氧氧化（二）糖有氧氧化(ynghu)的过程：的过程：第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化(ynghu)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(ynghu) （线粒体）三个 阶段(jidun)返回第49页/共125页第四十九

31、页，共125页。丙酮酸的生成丙酮酸的生成(shn chn)（胞浆）：（胞浆）：葡萄糖 + NAD+ + 2ADP +2Pi 2（丙酮酸+ ATP + NADH+ H+ ）2丙酮酸进入(jnr)线粒体进一步氧化2(NADH+ H+ )2H2O + 3/5 ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链第50页/共125页第五十页，共125页。丙酮酸氧化(ynghu)脱羧生成乙酰辅酶A:NAD+ NADH+H+ CH3COSCoAOCH3CCOOH丙酮酸乙酰CoA+ CoA-SH辅酶A+ C O2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+辅酶(f mi)A+NAD+ 乙酰COA+CO2+NADH+H+第51页/共125

32、页第五十一页，共125页。丙酮酸脱氢酶系（或氧化(ynghu)脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶(f mi)A)二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、 Mg2+、硫辛酸、辅酶(f mi)A、FAD、NAD+ （含B1、泛酸、B2 、PP硫辛酸五种维生素） 第52页/共125页第五十二页，共125页。 丙酮酸氧化丙酮酸氧化(ynghu)脱羧脱羧反应反应:FADFADH2OCH3CCOOHHOHCH3CTPPTPPCO2LSCOCH3SHSSLLSHSHHSCoACH3COSCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶Mg2+硫

33、辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸+ CoA-SH+ NAD+ 乙酰CoA + C O2 + NADH+H+ 第53页/共125页第五十三页，共125页。乙酰辅酶乙酰辅酶A A进入三羧酸进入三羧酸(su (su sun)sun)循环循环: : 三羧酸(su sun)循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环)又称柠檬酸循环(citric acid cycle) 或Krebs循环(Krebs cycle)。 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸，经过(jnggu)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。第54页/共125页第五十四

34、页，共125页。 三羧酸三羧酸(su (su sun)sun)循环循环: :反应(fnyng)过程反应(fnyng)特点返回第55页/共125页第五十五页，共125页。TCA循环(xnhun) 乙酰CoA与草酰乙酸缩合(suh)形成柠檬酸柠檬酸合酶草酰乙酸OCOOHCCH2COOHCH3COSCoA乙酰辅酶A(acetyl CoA)COOHCH2OHCOOHCCH2COOH柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸 柠檬酸 + CoA-SH关键(gunjin)酶HH第56页/共125页第五十六页，共125页。 柠檬酸异构化生成(shn chn)异柠檬酸:TCA循环(xnhun)异柠

35、檬酸(isocitrate)HOHCOOHCOOHCH2CCOOHCH H2O柠檬酸(citrate)顺乌头酸COOHCOOHCH2CCOOHCH乌头酸酶柠檬酸 异柠檬酸第57页/共125页第五十七页，共125页。 异柠檬酸氧化(ynghu)脱羧生成-酮戊二酸TCA循环(xnhun)CO2NAD+异柠檬酸-酮戊二酸OCOOHCH2CH2COOHC草酰琥珀酸OCOOHCOOHCH2CHCOOHCNADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+ -酮戊二酸 +CO2+NADH+H+调节(tioji)酶第58页/共125页第五十八页，共125页。 -酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀(h p)酰辅酶ATCA循环

36、(xnhun)CO2 -酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+OCOOHCH2CH2COOHC琥珀酰CoA(succinyl CoA)-酮戊二酸(- ketoglutarate)-酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀(h p)酰CoA + C O2 + NADH+H+ 调节酶第59页/共125页第五十九页，共125页。 - -酮戊二酸氧化酮戊二酸氧化(ynghu)(ynghu)脱羧酶反脱羧酶反应机制与丙酮应机制与丙酮 酸氧化酸氧化(ynghu)(ynghu)脱羧相同，组成类脱羧相同，组成类似：似：含三个酶及六个辅助因子-酮戊二酸脱羧酶、二 氢硫辛转琥珀(h p)酰基酶、二氢硫

37、辛酸还原酶辅酶(f mi)A、FAD、NAD+、镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：返回第60页/共125页第六十页，共125页。TCA循环(xnhun) 琥珀琥珀(h p)(h p)酰酰CoACoA转变为转变为琥珀琥珀(h p)(h p)酸酸琥珀(h p)酰CoA合成酶琥珀酰CoA(succinyl CoA)GDP+PiGTPCOOHCH2CH2COOH琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸+ GTP + CoA-SHADPATP第61页/共125页第六十一页，共125页。TCA循环(xnhun) 琥珀酸氧化琥珀酸氧化(ynghu)(yngh

38、u)脱氢脱氢生成延胡索酸生成延胡索酸FAD琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸 + FAD 延胡索酸 +FADH2第62页/共125页第六十二页，共125页。TCA循环(xnhun) 延胡索酸水合延胡索酸水合(shuh)(shuh)生成苹果酸生成苹果酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶OHCOOHCH2CH COOH苹果酸(malate)H2O延胡索酸 + H2O 苹果酸第63页/共125页第六十三页，共125页。TCA循环(xnhun) 苹果酸脱氢苹果酸脱氢(tu qn(tu qn) )生成草酰乙酸生成草酰乙酸 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸(ox

39、aloacetate)OCOOHCH2CCOOH苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸 + NAD+ 草酰乙酸 + NADH+H+ 第64页/共125页第六十四页，共125页。三羧酸三羧酸(su sun)循环总图循环总图:O C COOHCH2COOH草酰乙酸CH2COSoA (乙酰辅酶(f mi)A)OHCHCOOHCH2COOH苹果酸CH2COOHCH2COOH琥珀酸CH2COOHCH2COSCoA琥珀酰CoACOOHCH2COOHCH2O=C-酮戊二酸COOHCOOHCH2COOHCHHO-C异柠檬酸COOHCOOHCH2COOHHO-CH2C柠檬酸CO22HCO22HGTP

40、CHHOOCCHCOOH延胡索酸O C COOHCH2COOH2H2HH返回(fnhu)第65页/共125页第六十五页，共125页。三羧酸循环三羧酸循环(xnhun)(xnhun)中草酰乙酸中草酰乙酸的来源的来源(1):(1):丙酮酸 + CO2 + ATP 草酰乙酸 + ADP + PiCH3C=OCOOH+ CO2 +ATPCOOHCH2C=OCOOH+ ADP + Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg 2+返回(fnhu)第66页/共125页第六十六页，共125页。生物素的作用生物素的作用(zuyng)(zuyng)机理机理: :第67页/共125页第六十七页，共125页。三羧酸三羧酸(su s

41、un)(su sun)循环中草酰乙酸循环中草酰乙酸的来源的来源(2):(2):CH3C=OCOOHCOOHCH2CHOHCOOH+ CO2NADPH+H+NADP+COOHCH2C=OCOOHNAD+NADH+H+丙酮酸草酰乙酸苹果酸第68页/共125页第六十八页，共125页。三羧酸(su sun)循环小结: TCA循环运转一周的净结果是氧化1分子(fnz)乙酰CoA，草酰 乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酰辅酶(f mi)A + 3NAD+ + FAD + Pi + 2 H2O + GDP 2 CO2 + 3(NADH + H+ ) + FADH2 + HSCoA + GTP 14C标记

42、乙酰CoA进行研究结果，第一周循环中并无14C 出现CO2，即CO2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰 CoA，第二周循环时，才有14 CO2 出现。 TCA循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以 整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。 TCA循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。返回第69页/共125页第六十九页，共125页。三羧酸循环三羧酸循环(xnhun)总图总图:O C COOHCH2COOH草酰乙酸CH2COSoA (乙酰辅酶(f mi)A)OHCHCOOHCH2COOH苹果酸CH2COOHCH2COOH琥珀酸CH2COOHCH2COSCoA琥珀酰CoACOOHCH2COO

43、HCH2O=C-酮戊二酸COOHCOOHCH2COOHCHHO-C异柠檬酸COOHCOOHCH2COOHHO-CH2C柠檬酸CO22HCO22HGTPCHHOOCCHCOOH延胡索酸O C COOHCH2COOH2H2HH返回(fnhu)第70页/共125页第七十页，共125页。三羧酸三羧酸(su sun)循环特点循环特点:v 一次底物水平磷酸化v 二次脱羧v 三个不可逆反应v 四次脱氢(tu qn)v 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 v 底氧化净生成10 molATP。 返回(fnhu)第71页/共125页第七十一页，共125页。（三）糖有氧氧化的生理（三）糖有氧氧化的生理(shngl)

44、(shngl)意义意义p 糖有氧氧化(ynghu)的基本生理功能是氧化(ynghu)供能。p 糖有氧氧化是体内三大(sn d)营养物质代谢p 的总枢纽。p 糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着 密切的联系。返回第72页/共125页第七十二页，共125页。糖有氧氧化过程(guchng)中ATP的生成:第一阶段：葡萄糖2丙酮酸第二阶段：2丙酮酸2乙酰CoA第三阶段：2乙酰CoA2CO2+4H2O 2ATP 糖的有氧氧化(ynghu) 底物磷酸化 氧化(ynghu)磷酸化22.5ATP29ATP葡萄糖 6 CO2+ 6H2O + ？mol ATP糖原(tn yun)中的1mol葡萄糖 6 CO2+

45、6H2O + ？mol ATP 32/30ATP33/31 ATP21.5或2.5ATP2ATP第73页/共125页第七十三页，共125页。糖与氨基酸、脂肪(zhfng)代谢的联系返回(fnhu)第74页/共125页第七十四页，共125页。三羧酸三羧酸(su sun)(su sun)循环的调节循环的调节酶及其调节酶及其调节: :酶 的 名 称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂ADP变构抑制剂ATPNADH ATP、NADH、琥珀(h p)酰CoA第75页/共125页第七十五页，共125页。P丙酮酸氧化和三羧酸循环(xnhun)的调节琥珀(h p)酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸-

46、酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶(f mi)A丙酮酸乙酰CoA、NADH、ATPATPNADH琥珀酰CoA、NADH、ATP返回第76页/共125页第七十六页，共125页。（四）糖酵解和有氧氧化（四）糖酵解和有氧氧化(ynghu)的调节的调节1、细胞(xbo)内代谢物的调节2、 激素(j s)的调节作用1) 底物供应的调节2) 腺苷酸的调节3) 脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响1) 胰岛素2) 糖皮质激素3) 胰高血糖素返回第77页/共125页第七十七页，共125页。糖酵解和有氧氧化糖酵解和有氧氧化(ynghu)的调节：的调节：1、细胞(xbo)内代谢物的调节 葡萄糖进入肌肉细胞和脂肪细胞是

47、通过膜上载体转运(zhun yn)的，这是葡萄糖利用的限速过程，受胰岛素的促进。1）底物供应的调节 肝细胞及大脑等神经组织中葡萄糖的进入不受胰岛素的控制。第78页/共125页第七十八页，共125页。2) 腺苷酸的调节(tioji) AMP和ADP是多种酶的别构激活剂。 ADP和AMP是FPK-1的别构激活剂，能强烈(qin li)促进糖酵解的进行； AMP还能激活丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶，促进有氧氧化和三羧酸循环，加强ATP的生成。 ATP是FPK-1、丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶的别构抑制剂，细胞内ATP大量积聚时能有效(yuxio)地抑制糖酵解和有氧氧化。第79页/共125页

48、第七十九页，共125页。PasteurPasteur效应效应(xioyng)(xioyng)：& Pasteur效应(xioyng)：& 糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为Pasteur效应(xioyng)。& 实验(shyn)现象： P206& & 机理： 有氧时，NADH + H+ 可进入线粒体内氧化，于是丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸-有氧氧化可抑制糖酵解。 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。第80页/共125页第八十页，共125页。 实验(shy

49、n)现象： 在癌细胞中有Crabtree现象，后发现某些正常组织细胞(如视网膜、睾丸、小肠粘膜、颗粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等)亦有此现象。 解释(jish)： 此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细胞色素氧化酶活性较低，争夺(zhngdu)氧化磷酸化底物处劣势。 返回Crabtree效应： Crabtree效应（亦称反Pasteur作用）： 一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为Crabtree效应。第81页/共125页第八十一页，共125页。三、乙醛酸循环(xnhun)返回(fnhu)第82页/共125页第八十二

50、页，共125页。乙醛酸循环(xnhun)的意义乙醛酸循环(xnhun)的意义第83页/共125页第八十三页，共125页。乙醛酸循环(xnhun)的意义返回(fnhu)第84页/共125页第八十四页，共125页。乙醛酸循环(xnhun)的意义返回(fnhu)第85页/共125页第八十五页，共125页。四、磷酸四、磷酸(ln sun)戊糖戊糖途径途径（pentose phosphate pathway）概 念过 程小 结调 节生理(shngl)意义相关疾病返回第86页/共125页第八十六页，共125页。（一）磷酸（一）磷酸(ln sun)戊糖戊糖途径的概念途径的概念 以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡

51、萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢(dixi)生成磷酸戊糖为中间代谢(dixi)物的过程，称为磷酸戊糖途径。66-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 56-磷酸果糖 + 12 ( NADPH + H+ ) 磷酸戊糖途径(tjng)(phosphopentose pathway)又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径(tjng)。第87页/共125页第八十七页，共125页。（二）磷酸戊糖途径（二）磷酸戊糖途径(tjng)的过程的过程第一阶段（氧化阶段） ：6分子的6磷酸葡萄 糖经脱氢、水合(shuh)、氧化脱羧

52、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(fnz)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。 第88页/共125页第八十八页，共125页。（1） 6-磷酸磷酸(ln sun)葡葡萄糖萄糖 转变为转变为6-磷酸磷酸(ln sun)葡萄糖酸内酯葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHHOHO6-磷酸葡萄糖glucose 6-phosphateCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-磷酸(ln sun

53、)葡萄糖脱氢酶glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度(god)特异性第89页/共125页第八十九页，共125页。(2) 6-磷酸磷酸(ln sun)葡萄糖酸内酯转变为葡萄糖酸内酯转变为6-磷酸磷酸(ln sun)葡萄糖酸葡萄糖酸CCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOO6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactoneOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶lactonase第90页/共125页第九十页，共125页。(3

54、) 6-磷酸磷酸(ln sun)葡萄糖酸转变为葡萄糖酸转变为5-磷酸磷酸(ln sun)核酮糖核酮糖CO2OHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHO6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateOHOHCCCCCCH2OPO3H2HOHHOHOHHHOOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHHNADP+NADPH+H+OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconate dehydrogenase第91页/共125页第九十一页，共125页。(4) 三种三种(s

55、n zhn)五五碳糖的互换：碳糖的互换：OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateHOHOHCHOCCCCH2OPO3H2HOHH5-磷酸核糖ribose 5-phosphate异构酶OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-磷酸木酮糖xylulose 5-phosphate差向酶第92页/共125页第九十二页，共125页。(5) (5) 二分子五碳糖的基团(j (j tun)tun)转移反应OHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateHOHOHCHOCCCCH2OP

56、O3H2HOHH5-磷酸核糖ribose 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphateHOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate转酮醇酶(TPP)第93页/共125页第九十三页，共125页。(6)七碳糖与三碳糖的基团(j tun)转移反应HOHHOHOHCCCCCH2OPO3H2HOHHCH2OHCO7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-磷酸甘油醛glyceraldehyd

57、e 3-phosphate转醛醇酶OHCHOCCCH2OPO3H2HOHH4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-磷酸果糖fructose 6-phosphateMg2+或Mn2+第94页/共125页第九十四页，共125页。(7)四碳糖与五碳糖的基团转移(zhuny)反应OHCHOCCCH2OPO3H2HOHH4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphateOHCH2OHCCCCH2OPO3H2OHOHH5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphateOHCHOCCH2OPO3H2H3-磷酸甘油醛glyc

58、eraldehyde 3-phosphateHOHOHCCCH2OPO3H2HHOHCH2OHCCO6-磷酸果糖Fructose 6-phosphate转酮醇酶(TPP)返回(fnhu)第95页/共125页第九十五页，共125页。 磷酸戊糖途径(tjng)的小结：转酮醇酶与转醛缩酶比较(bjio)反 应 式总反应图特 点第96页/共125页第九十六页，共125页。 磷酸(ln sun)戊糖途径二个阶段的反应式：66-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 6 5-磷酸核糖 + 12( NADPH + H+ ) + 6CO2 65-磷酸核糖 56-磷酸果糖 66-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ 5

59、6-磷酸果糖 +12（NADPH + H+ ) + 6CO2 第97页/共125页第九十七页，共125页。磷酸(ln sun)戊糖途径：糖酵解途径(tjng)66-磷酸葡萄糖2 5-磷酸木酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖27-磷酸景天糖23-磷酸甘油醛24-磷酸赤藓糖2 6-磷酸果糖2 3-磷酸甘油醛 2 6-磷酸果糖66-磷酸葡萄糖酸内酯6NADPH66-磷酸葡萄糖酸6H2O35-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖第98页/共125页第九十八页，共125页。 HMS示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循环(

60、xnhun)第99页/共125页第九十九页，共125页。转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶与转醛缩酶：HOHCH2OHCCOCH2OHCO 转酮醇酶(transketolase)就是催化含有一个(y )酮基、一个(y )醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。 转醛基酶(transaldolase)是催化含有一个(y )酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。第100页/共125页第一百页，共125页。磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径(tjng)特点特点 ：反应部位： 胞浆反应底物： 6-磷酸葡萄糖重要(zhngyo)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) 第