生化第4章第2节课糖代谢

1、目目 录录目目 录录小小 结结1. 1.糖的糖的概念概念、分类、分类、生物学功能生物学功能；3. 3.糖无氧氧化的糖无氧氧化的概念概念、部位部位；4. 4.糖无氧氧化的反应过程；糖无氧氧化的反应过程；5. 5.糖无氧氧化的糖无氧氧化的关键酶关键酶及其及其调节调节；6. 6.糖无氧氧化的糖无氧氧化的生理意义生理意义；2. 2.糖的糖的消化消化和和吸收（形式、部位、吸收（形式、部位、过程过程）；7. 7.名词：糖酵解、乳酸发酵、名词：糖酵解、乳酸发酵、底物水平磷酸化底物水平磷酸化目目 录录目目 录录还原当量1.NAD+,氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADH,还原型的烟酰

2、胺腺嘌呤二核苷酸，又还原型的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，又称为称为还原型辅酶还原型辅酶；3.FAD,氧化型的黄素腺嘌呤二核苷酸，氧化型的黄素腺嘌呤二核苷酸，FADH2, 还原型的黄素腺嘌呤二核苷酸还原型的黄素腺嘌呤二核苷酸;FMN,氧化型的黄氧化型的黄素腺嘌呤单核苷酸。素腺嘌呤单核苷酸。2.NADP+,氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，NADH,还原型的烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，又称还原型的烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸，又称还原型辅酶还原型辅酶；目目 录录1. 第一阶段第一阶段2. 2.第二阶段第二阶段( (在无氧或缺氧条件下在无氧或缺氧条件下) ) 糖酵解分为糖酵解分为两个阶段两

3、个阶段由丙酮酸还原成乳酸。由丙酮酸还原成乳酸。 由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之，称之为为糖酵解糖酵解 。 那么在那么在氧供充足条件氧供充足条件下，下，丙酮酸、葡萄糖丙酮酸、葡萄糖将会如何变化呢？将会如何变化呢？糖无氧氧化的过程糖无氧氧化的过程目目 录录糖的有氧氧化是糖的有氧氧化是指在指在氧供充足氧供充足条件下，条件下，葡葡萄糖或糖原萄糖或糖原彻底氧化成彻底氧化成CO2和和H2O,并释放出并释放出大大量能量量能量的过程，是机体主要的供能方式。的过程，是机体主要的供能方式。器官定位：大多数组织器官定位：大多数组织细胞定位：细胞定位：胞液、线粒体胞液、线粒体 一、

4、概念一、概念二、反应场所二、反应场所糖的有氧氧化糖的有氧氧化 ( Aerobic Oxidation )目目 录录三、糖有氧氧化的反应过程三、糖有氧氧化的反应过程 第一阶段：糖酵解第一阶段：糖酵解第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn） 第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+ FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 目目 录录（一）（一） 糖酵解糖酵解目目 录录糖酵解产物的去路糖酵解产物的去路G2丙酮酸丙酮酸+2NADH+2H+2NAD

5、H+2H+2 2丙酮酸丙酮酸2FADH2FADH2 2 磷酸甘油穿梭磷酸甘油穿梭2NADH+H2NADH+H+ +苹果酸穿梭苹果酸穿梭丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸的氧化脱羧氧化磷酸化氧化磷酸化( (能量相差能量相差2ATP)2ATP)足氧足氧乳酸乳酸缺氧缺氧目目 录录丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 COOHC=OCH3目目 录录丙酮酸脱氢酶丙酮酸脱氢酶复合体复合体 酶酶E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD

6、+ 辅助因子辅助因子 TPP HSCoA、硫辛酸、硫辛酸 FAD, NAD+SSL12 60 6CO2 CoASHNAD+NADH+H+5. NADH+H+的生成的生成1. 羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 4. 硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成目目 录录 丙酮酸丙酮酸+HSCoA +NAD+ CH3COSCoA +NADH+H+ +CO2作为糖有氧氧化的第二个阶段作为糖有氧氧化的第二个阶段 - -丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧* * 反应式反应式* * 反应反应不可逆不可逆, ,丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体为为关键酶

7、关键酶（三羧酸循环）（三羧酸循环） （氧化磷酸化）（氧化磷酸化）目目 录录 由由乙酰辅酶乙酰辅酶A A与与草酰乙酸草酰乙酸缩合生成含有缩合生成含有三个羧三个羧基的基的柠檬酸柠檬酸开始，反复的开始，反复的脱氢、脱羧脱氢、脱羧，又生成草，又生成草酰乙酸，再反复循环的过程，这一循环反应过程酰乙酸，再反复循环的过程，这一循环反应过程称为称为三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA循循环环)或或柠檬酸循环柠檬酸循环。TCATCA循环循环是由是由H.A.KrebsH.A.Krebs提出提出的，故又称为的，故又称为Krebs循环循环。多数组织细胞；线粒体多数组织细胞；

8、线粒体1.概念概念2.反应部位反应部位 3.反应过程反应过程 Hans Adolf Krebs 是英籍德裔生物化学家。1937年，Krebs在研究乳酸如何代谢成CO2 和H2O的过程中提出了三羧酸循环。后经F.A Lipmann证实和补充。这一发现被认为是代 谢 研 究 的 里 程 碑 。 为 此 ，1953年Krebs和Lipmann共同获得诺贝尔医学生理学奖。H.A. Krebs1900-1981TCA循环循环柠檬酸合酶柠檬酸合酶草酰乙酸草酰乙酸OCOOHCCH2COOHH3CCOSCoA乙酰辅酶乙酰辅酶A ACOOHCH2OHCOOHCCH2COOH柠檬酸柠檬酸(citrate)(cit

9、rate)HSCoA乙酰乙酰CoA+草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 + CoA-SH第一个第一个关键酶关键酶H2O不可逆反应不可逆反应异柠檬酸异柠檬酸HOHCOOHCOOHCH2CCOOHCHH2O柠檬酸柠檬酸HOHCOOHCOOHCH2CCOOHCH顺乌头酸顺乌头酸COOHCOOHCH2CCOOHCH柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸TCA循环循环脱水反应脱水反应水合反应水合反应顺乌头酸酶顺乌头酸酶CO2NAD+HHOCOOHCOOHCH2CHCOOHC异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸OCOOHCH2CH2COOHC草酰琥珀酸草酰琥珀酸OCOOHCOOHCH2CHCOOHCNADH+H+异柠檬

10、酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸异柠檬酸+NAD+ -酮戊二酸酮戊二酸 +CO2+NADH+H+TCA循环循环第二个关键酶第二个关键酶第一次氧化脱羧第一次氧化脱羧不可逆反应不可逆反应第一次脱氢反应第一次脱氢反应TCATCA的限速酶的限速酶CO2 -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+OCOOHCH2CH2SCoAC琥珀酰琥珀酰CoAOCOOHCH2CH2COOHC-酮戊二酸酮戊二酸-酮戊二酸酮戊二酸 + CoA-SH+ NAD+ 琥珀酰琥珀酰CoA + CO2 + NADH+H+ TCA循环循环不可逆反应不可逆反应第二次氧化脱羧第二次氧化脱羧第二次脱氢反应第二次脱氢反

11、应第三个关键酶第三个关键酶琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶OCOOHCH2CH2SCoAC琥珀酰琥珀酰CoACOOHCH2CH2COOH琥珀酸琥珀酸GDP+PiGTPHSCoA琥珀酰琥珀酰CoA + GDP + Pi 琥珀酸琥珀酸+ GTP + CoA-SHTCA循环循环TCATCA中唯一底物水平磷酸化反应中唯一底物水平磷酸化反应可逆反应可逆反应ATPADP核苷二磷酸核苷二磷酸 激酶激酶TCA循环循环HOOCCHCHCOOH延胡索酸延胡索酸(fumarate)琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶FADFADH2琥珀酸琥珀酸 + FAD 延胡索酸延胡索酸 +FADH2HHCOOHCHCH COOH琥珀酸琥珀酸

12、(succinate)（结合线粒体内膜）（结合线粒体内膜）第三次脱氢反应第三次脱氢反应TCA循环循环延胡索酸延胡索酸(fumarate)HOOCCHCHCOOHOHCOOHCH2CH COOH苹果酸苹果酸(malate)延胡索酸酶延胡索酸酶H2O延胡索酸延胡索酸 + H2O 苹果酸苹果酸 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 草酰乙酸草酰乙酸(oxaloacetate)OCOOHCH2CCOOHNAD+NADH+H+苹果酸苹果酸 + + NADNAD+ + 草酰乙酸草酰乙酸 + + NADH+HNADH+H+ + TCA循环循环HOHCOOHCH2CCOOH苹果酸苹果酸(malate)第四次脱氢反应第四次

13、脱氢反应CoASHNAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸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脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶NADH+H+目目 录录消耗一分子消耗一分子乙酰基乙酰基, , 1414C C标记乙酰标记乙酰CoACoA进行研究结果，第一进行研究结果，第一周循环周循环COCO2 2中并无中并无1414C C出现，第二周循环

14、时，才有出现，第二周循环时，才有14 14 CO2 CO2 出出现，即现，即COCO2 2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰CoACoA。有四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。有四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成生成1 1分子分子FADHFADH2 2、3 3分子分子NADH+HNADH+H+ +、2 2分子分子COCO2 2、 1 1分子分子GTPGTP。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 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应小结：三羧酸循环要点小结：三

15、羧酸循环要点 目目 录录4. 4.三羧酸循环的生理意义三羧酸循环的生理意义 是糖、脂肪、蛋白质氧化分解的最终代谢通路；是糖、脂肪、蛋白质氧化分解的最终代谢通路；是糖、脂肪、蛋白质是糖、脂肪、蛋白质代谢联系的枢纽代谢联系的枢纽；为氧化磷酸化提供还原当量为氧化磷酸化提供还原当量（NADH+H+ 、FADH2）；）；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。目目 录录目目 录录NADH+H+ 和和FADH2经经呼吸链呼吸链传递给传递给O 生成生成H2O 的过程中释放的能量使的过程中释放的能量使ADP磷酸化生磷酸化生成成ATP。NADH+H+ H2O、2.5 ATP O H2O、1.

16、5 ATP FADH2 O 5.三羧酸循环能量的生成：三羧酸循环能量的生成：目目 录录一次底物水平磷酸化反应一次底物水平磷酸化反应 1ATP四次脱氢反应四次脱氢反应 1 FADH2 1.5 ATP1 3 NADH+H 2.5 ATP3+三羧酸循环一周生成能量三羧酸循环一周生成能量10ATP目目 录录四、葡萄糖有氧氧化生成的四、葡萄糖有氧氧化生成的ATPATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+ 21.5或或2 2.5*

17、 21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2 -酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+ 2 2.5 净生成净生成30(或或32)ATP NAD+ NAD+ NAD+ 目目 录录葡萄糖氧化成葡萄糖氧化成CO2和和H2O

18、时时G -2840kJ/mol葡萄糖生成葡萄糖生成32molATP，储存的，储存的能量为能量为30.532976kJ/mol储能效率为储能效率为34目目 录录五、糖有氧氧化的生理意义五、糖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获取能量的主要方式获取能量的主要方式。 1 1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2 2个个分子分子ATPATP，而有氧氧化可净生成，而有氧氧化可净生成3030或或3232个个ATPATP。在一般生理条件下，许多组织细胞。在一般生理条件下，许多组织细胞均从糖的有氧氧化获得能量。均从糖的有氧氧化获得能量。简言之，即“供能”目目 录录

19、六、有氧氧化的调节六、有氧氧化的调节关关键键酶酶 糖糖酵解：酵解：己糖激酶己糖激酶 丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6- 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 -1- -酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶目的是为了适应机体对能量的需求目的是为了适应机体对能量的需求调节方式调节方式 变构调节、共价修饰调节变构调节、共价修饰调节 目目 录录 别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP; ADP; NAD

20、+ * 乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+ 时，其时，其活性也受到抑制。活性也受到抑制。（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节目目 录录共价调节共价调节 -磷酸化与脱磷酸化修饰磷酸化与脱磷酸化修饰丙酮酸脱氢酶激酶使复合体丙酮酸脱氢酶激酶使复合体Ser磷酸化失活磷酸化失活丙酮酸脱氢酶磷酸酶丙酮酸脱氢酶磷酸酶使其使其脱磷酸化激活脱磷酸化激活目目 录录 丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 目目 录录乙酰乙酰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 NADH FADH2 GTP ATP

21、异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH Ca2+ Ca2+ ATP、ADP的影响的影响 产物的抑制产物的抑制 后续反应的产物后续反应的产物反馈抑制前面反反馈抑制前面反应中的酶应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可激活许多酶可激活许多酶（二）三羧酸循环的调节（二）三羧酸循环的调节 - -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 +ADP ATP NADH目目 录录酶酶 的的 名名 称称柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶- -酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂变构激活剂ADPADP,CaADP,Ca2+2+变构抑制剂变构抑制剂ATP,NADH，琥珀，琥珀酰酰CoA，柠檬酸，柠檬酸ATP,NADH ATP,NADH,琥珀酰琥珀酰CoA目目 录录2.有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关