糖类代谢文稿演示课件

1、糖类代谢文稿演示糖类代谢糖类化学概述1多糖、双糖的代谢2单糖的代谢3糖的合成（单糖、双糖、多糖）41.糖类化学概述1.1 糖类的生物学作用1.2 单糖的链状结构和环状结构1.3 重要的单糖及衍生物1.4 重要的寡糖1.5 重要的多糖1.6 复合糖1.1 糖类的生物学作用 糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学作用： 作为生物体的结构成分 作为生物体内的主要能源物质 作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前体 作为细胞识别的信息分子乙酰CoA提供碳链糖-NADH-ATPD系醛糖的立体结构D(+)-阿洛糖D(+)-阿桌糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖D(-)-艾

2、杜糖D(+)-半乳糖D(+)-塔罗糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米苏糖(lysose)自然界中绝大部分是D型糖 D系酮糖的立体结构D(-)-赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-木酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicos

3、e,allulose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮糖(tagalose)二羟丙酮(dihytroasetone)费歇尔式吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）吡喃呋喃-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖哈武斯式1-5位2-5位1-4位2-6位D-葡萄糖由Fischer式改写为Haworth式的步骤转折旋转成环成环-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖1.2 Fischer式改写为Haworth式1.3 重要的单糖戊糖-D-吡喃木糖-D-呋喃核糖2-脱氧-D-呋喃核糖-D-芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖 -D

4、-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖重要的单糖己糖-D-吡喃葡萄糖 -L-吡喃山梨糖 -D-吡喃甘露糖- L -吡喃半乳糖 -D-吡喃半乳糖 -D-呋喃果糖重要的单糖庚糖L -甘油- D-甘露庚糖D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖甘油部分甘露糖部分单糖磷酸酯D-甘油醛-3-磷酸 -D-葡萄糖-1-磷酸 -D-葡萄糖-6-磷酸 -D-果糖-6-磷酸 -D-果糖-1，6-二磷酸12341.4 重要的二糖蔗糖D-麦芽糖（ -型）乳糖 （ -型 ）纤维二糖（ -型）12环糊精结构 -环糊精分子结构 环糊精分子的空间填充模型1.5 淀粉和糖原结构NRERE直链淀粉支链淀粉或糖原分支点的结构还原端非还原端(16)

5、分支点支链淀粉或糖原分子示意图直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.0nm6个残基纤维素片层结构纤维素一级结构植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁1.6 糖复合物糖肽链糖核酸糖脂质肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)甘油糖脂(glycosylacylglycerols)鞘糖脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)(Complex Carbohydrates)单半乳糖甘油二酯双半乳糖甘油二酯鞘氨醇+糖(半乳糖)细胞膜表面多糖分子上的多肽蛋白质连接的低聚

6、糖多糖分子上连接的蛋白质(糖蛋白复合体)细胞膜表面的糖链蛋白聚糖糖脂糖蛋白细胞膜 1、蔗糖合成酶催化的逆反应： 第一部分 双糖和多糖的酶促降解一、蔗糖的酶促降解生物体中的双糖主要有: 蔗糖 麦芽糖(植物) 乳糖(动物)(NDP) 1、蔗糖合成酶催化的逆反应： 从绿豆种苗中分离的该酶M=3.75109，为四聚体，最适PH7.4，K=8。 动力学研究发现，当细胞内蔗糖浓度超过10mmol/L时，此酶催化蔗糖的分解大于合成，因此普遍认为它在细胞内的主要作用是催化蔗糖降解。一、蔗糖的酶促降解 蔗糖+UDP（ADP、GDP、UDP）果糖+UDPG（ADPG、GDPG、UDPG）蔗糖合成酶2、蔗糖酶(转化

7、酶)途径+66.5 20D-20.4左旋右旋 蔗糖是食品工业中最重要的含能量甜味剂。制糖生产上的主要原料是甘蔗和甜菜。 由于蔗糖是右旋，葡萄糖和果糖的混合物是左旋，旋光性发生了改变，所以蔗糖酶又叫转化酶；蔗糖的水解产物称为转化糖。二. 麦芽糖的降解植物体内的麦芽糖主要来自淀粉的水解三. 乳糖的降解动物乳汁中含有大量的乳糖,其分解:乳糖 葡萄糖+半乳糖乳糖酶 四、淀粉的酶促降解 有水解和磷酸解两种方式1、淀粉的水解 淀粉的水解是由淀粉酶催化的。淀粉酶分为、淀粉酶三种(1) -淀粉酶(淀粉-1,4-糊精酶)可随机催化淀粉中-(1,4)苷键的水解,不可水解-(1,6) 苷键。(不区分还原端/非还原端

8、) 当它作用于支链淀粉时，因它不能水解-(1,6)苷键，所以其产物除了麦芽糖和少量葡萄糖外，还剩一些包含支点的片段，约含10个葡萄糖残基，称为-糊精。-淀粉酶直链淀粉麦芽糖（90%）+ 葡萄糖 + 麦芽三糖支链淀粉-淀粉酶麦芽糖（90%）+ 葡萄糖 + 麦芽三糖+-糊精 当它作用于支链淀粉时，由于该酶既不能水解-(1，6)苷键，又不能越过分支点作用，所以它只能作用分支周围的直链部分。当水解到离分支点两个葡萄糖单体的地方时，作用停止；产物为麦芽糖和极限糊精。-淀粉酶作用于淀粉时，是从非还原端开始，将两个葡萄糖单体后的 -(1,4)苷键 水解断裂。-淀粉酶直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+极限糊精(4

9、5%的葡萄糖残基 ) -淀粉酶(2) -淀粉酶-淀粉酶和-淀粉酶的不同点 -淀粉酶 -淀粉酶对酸敏感性 敏感(最适pH=4.57.0) 稳定(pH3.3)对温度敏感性 稳定（70） 敏感(70结构破坏)水解直链淀粉产物葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖 麦芽糖水解支链淀粉产物葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、-糊精 麦芽糖、极限糊精 水解淀粉1,4-苷键的方式 自由水解 （可跨越分支点） 从非还原端水解（不能越过分支点）(3) -淀粉酶仅仅存在与动物体中,可同时作用于淀粉的-(1,4)苷键和-(1,6)苷键,从非还原端开始,每次反应切下一个葡萄糖分子.直链淀粉支链淀粉 -淀粉酶葡萄糖水解支链淀粉中的 (1,6)

10、苷键 的是R酶，也称为脱支酶。支链淀粉, 淀粉酶 脱支酶麦芽糖麦芽糖 + H2O -葡萄糖苷酶2葡萄糖支链淀粉水解途径：这种酶对单一的 (1,6)苷键 没有作用,必须要求 (1,6)苷键和(1,4)苷键同时存在,才有活性.(麦芽糖酶) 在较高浓度的磷酸存在下，由淀粉磷酸化酶催化，磷酸作用于-(1,4)苷键，使淀粉非还原端葡萄糖残基生成葡萄糖-1-磷酸，原来链端第二个葡萄糖残基则成了新的非还原端，可在淀粉磷酸化酶催化下进一步被磷酸将苷键打开，如此，这种反应可反复进行下去。在这里磷酸代替了水解中的水，故称为磷酸解。2、淀粉的磷酸解五 糖原的降解 糖原的结构及其连接方式 糖原磷酸化酶a（催化1.4-

11、糖苷键磷酸解断裂） 三种酶协同作用： 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） 糖原的磷酸解 非还原性末端同一酶不同活性中心五 糖原的降解糖原降解:是从糖原的非还原端发生磷酸解,产生一个G-1-P和少一个单糖的糖原分子,催化此反应的酶称为:糖原磷酸化酶a.该酶也只能水解 (1,4)苷键,不能降解 (1,6)苷键需要由转移酶和分支酶进行配合才能完成糖原降解作用.其中,转移酶和分支酶是同一个酶的不同活性中心糖原磷酸化酶的作用位点及产物G-1-P糖原磷酸化酶 a非还原性末端磷酸+断键部位糖原磷酸解的步骤非还原端糖原磷酸化酶a转移酶脱支酶（释放1个葡萄糖） G -1-PG

12、 G -6-PG糖原核心糖的吸收和运转糖经过各种酶作用(水解和磷酸解)变成单糖单糖可在肠道中被黏膜细胞所吸收进入肠道细胞内进入细胞的速度不同:以葡萄糖进入细胞速度为100 标准半乳糖(110) 葡萄糖(100) 果糖(43) 甘露糖(19) 单糖的吸收是一个主动的过程,要消耗能量 转运机制: 需Na转运 不需Na转运Na转运蛋白(1) 与单糖浓度的有关(2) 与单糖结构的要求(吡喃型)小肠黏膜细胞膜内外ATPADP(3) 2位-OH，6为-CH2OH葡萄糖半乳糖转运蛋白果糖(1) 主要运转果糖(2) 直接转运,不需要离子辅助不需Na转运机制4.4-6.7mmol/L8.8mmol/L(高血糖)

13、(低血糖)3.8mmol/L第二部分 单糖的代谢2.1 葡萄糖的主要代谢途径及细胞定位2.2 糖酵解（EMP）2.3 丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径2.4 三羧酸循环（TCA）2.5 磷酸戊糖途径（PPP）2.6 糖的异生2.7 乙醛酸循环动物细胞植物细胞细胞膜细胞质线粒体 高尔基体细胞核内质网溶酶体细胞壁叶绿体有色体白色体液体晶体分泌物吞噬中心体胞饮细胞膜丙酮酸氧化三羧酸循环磷酸戊糖途径糖酵解糖异生2.1 葡萄糖的主要代谢途径葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）糖异生发酵酵解（有氧）乙醛酸循环2.2 糖酵解（glyco

14、lysis）(1) 化学历程和催化酶类(2) 化学计量和生物学意义(3) 糖酵解的调控 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称EMP途径。 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成2烯醇丙酮酸第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATP ADP己糖激酶1.发现四种同工酶,

15、分别为A,B,C,D2.专一性不强,除作用于葡萄糖,还作用与果糖,甘露糖和半乳糖3.其活性受到G-6-P的抑制4.肾,小肠上皮等部位G-6-P可被水解5.肝脏中,存在同工酶D又称为葡萄糖激酶,只催化葡萄糖生成 6-磷酸葡萄糖,活性也不受G-6-P的抑制G-6-PG + Pi磷酸酶6.反应不可逆, 需能反应7.第一个限速步骤第一阶段：葡萄糖的磷酸化异构酶1.是个异构化过程.2.反应是可逆过程,反应较快.3.不需要辅助因子.4.果糖也通过此步反应进入EMP途径果糖己糖激酶6-磷酸果糖2,5-羟基成环第一阶段：葡萄糖的磷酸化ATPADP磷酸果糖激酶-1 Mg 2+1.该酶分子量320000,含有四个

16、亚基2.发现三种同工酶A(骨骼肌,心肌),B(肝脏,红细胞), C(脑)3.1,6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖4.植物中,焦磷酸-6-磷酸果糖磷酸转移酶(PFP) 植物中也存在磷酸果糖激酶-1(PFK)5.动物中，生成主要靠磷酸果糖激酶-1(PFK) 植物中, 同时存在PFP,PFK,且一般PFP的 活性大于PFK.6.不可逆反应,第二个限速步骤.磷酸酶F-6-P + PPi F-1,6-2PPi第二阶段： 磷酸己糖的裂解醛缩酶磷酸丙糖异构酶1.由四个亚基组成,分子量16000002.有3种同工酶,肌肉型,肝型,脑型3.不需要辅助因子,但在微生物中,其活性 需要有铁,钴,锌等离子激活.4.可逆反

17、应,不需要能量(96%)(4%)+2第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成NAD+ NADH+H+ Pi磷酸甘油醛脱氢酶(1,3-DPG)1.该酶是一个含有巯基的酶.2.对碘乙酸特别敏感3.反应中要形成酶和底物的中间体,包含一个硫酯键4.脱下的氢有辅酶I(CoI)接受,形成NADH5.可逆反应第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成ADP ATP磷酸甘油酸激酶1.可逆反应2.催化的酶是根据逆反应命名的3.反应也需要Mg 参与4.底物水平磷酸化2+第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成磷酸甘油酸变位酶2,PiPi第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成H2OM

18、g或MnPEP烯醇化酶1.反应需要Mg或Mn的参与2.烯醇化酶由两个相同的亚基组成的二聚体3.F-离子是该酶的强烈抑制剂F + MgMgF2-2+高能键(-OP-) PEP丙酮酸激酶ADP ATPMg K1.必须需要Mg K离子参与2.不可逆反应,第三个限速步骤3.长链脂肪酸和乙酰辅酶A抑制该酶活性4.Cu 对该酶有抑制作用5.哺乳动物中,该酶有四种同工酶,L(肝) M(肌肉) K(骨髓) R(红细胞)2+烯醇式丙酮酸H烯醇式丙酮酸丙酮酸自发进行,不需要酶的催化, 酮式-烯醇式转化H(1)糖酵解途径Pi 2NADH2(2)EMP途径化学计量和生物学意义 总反应式: C6H12O6+2NAD+2

19、ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H+2ATP+2H2O 生物学意义是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解,生物体获得生命活动所需要的能量；形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；为糖异生提供基本途径。 能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP: 生成4ATP 消耗2ATP,净生成2ATP 2NADH: 4ATP 或 6ATP 磷酸甘油穿梭系统(4ATP)苹果酸穿梭系统 (6ATP)6或8ATP糖酵解的调控位点及相应调节物 糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21，3-二磷酸甘油酸

20、23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖 机理：主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶为催化反应历程中不可逆反应的三种酶，通过酶的别构效应或共价修饰实现活性的调节，调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢产物。 磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-PATP +-F-2,6-BPAMP+-柠檬酸NADHATP ATPAlaF-1,6-BP-+酶的别构（变构）效应示意图效应剂别构中心活性中心别构酶的反馈调控机理A （产物或中间产物）EDCB关键酶 酶的共价修饰 某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使其处于活性

21、与非活性的互变状态，从而调节酶活性。这类酶称为共价修饰酶。目前发现有数百种酶被翻译后都要进行共价修饰，其中一部分处于分支代谢途径，成为对代谢起调节作用的关键酶或限速酶。主要包括两种:磷酸化/去磷酸化 腺苷酸化/去腺苷酸化 AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g关键酶（限速酶）P2蛋白质的磷酸化和去磷酸化 蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质Pn蛋白磷酸酶nPiH2O第一类：Ser/Thr型第二类：Tyr型 第一类：Ser/Thr型 第二类：Tyr型 第三类：双重底物型己糖激酶的调控1.糖酵解中的第一个限速酶,作用比其他两个限速酶弱2.主要受到脂肪代谢的调控,乙酰CoA 脂肪酸抑制其活性3.其催

22、化的生成物6-磷酸葡萄糖,是其别构抑制剂(别构酶)葡萄糖6-磷酸葡萄糖己糖激酶1. 该酶是糖酵解中的主要限速酶,是一种别构酶, ATP,柠檬酸 是该酶的别构抑制剂活性中心:有一个ATP结合位点,ATP与酶结合紧密,催化反应别构效应物(ATP)结合位点:ATP与该位点结合亲和力较低,只有高浓度的ATP才能与该位点结合2. AMP ADP 6-磷酸果糖 2,6-磷酸果糖 是该酶的别构激活剂竞争别构活性位点(前馈激活)磷酸果糖激酶-1的调控6-磷酸果糖ATP 1，6-二磷酸果糖ADP2,6-二磷酸果糖的别构激活作用 AMP ADP别构激活剂2,6-二磷酸果糖竞争抑制ATP结合位点6-磷酸果糖磷酸果糖

23、激酶-2双活性酶激酶的活性(磷酸化)磷酸酶的活性(去磷酸化)磷酸果糖激酶-2的调控磷酸化的酶去磷酸化的酶F-6-P低血糖Pi+F-2,6-BPATPADPH2OPi高血糖激酶活性磷酸酶活性磷酸果糖激酶-2磷酸果糖激酶-2丙酮酸激酶催化活性控制关系图(方式一 磷酸化/去磷酸化)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）H2OPiATPADP果糖-1，6-二磷酸ATP丙氨酸+低血糖Pi+高血糖+磷酸酶 激酶(前馈激活)丙酮酸激酶催化活性控制关系图(方式二 解聚/聚合)四聚体(有活性)二聚体(无活性)底物 激活剂6-P-G1,6-2P-F抑制剂: ATP 丙氨酸 乙酰CoA 脂肪酸稳

24、定二聚体的构象前馈激活2.3 丙酮酸的去路（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA糖酵解途径三羧酸循环（有氧或无氧）（有氧）酵解发酵丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解葡萄糖EMP NADH+H+ NAD+CH2OHCH3乙醇 NADH+H+ NAD+CO2 乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸 葡萄糖的无氧分解酵解发酵葡萄糖EMP NADH+H+ NAD+ 乳酸COOHCH(OH)CH3COOHC=OCH3丙酮酸糖的无氧分解-酵解乳酸脱氢酶(LDH)(同工酶)正常人休息时,肌肉中的乳酸的含量很少

25、,当剧烈运动时,供氧不足,出现暂时缺氧,肌肉无氧呼吸增加,产生大量乳酸,肌肉感到酸痛.乳酸脱氢酶同工酶（LDHs）为四聚体，在体内共有五种分子形式（包含两种亚基：心肌型：H ；骨骼肌型：M）即:LDH1（H4），LDH2（H3M），LDH3（H2M2），LDH4（HM3）和LDH5（M4）。 乳酸=丙酮酸LDH肝脏肌肉肾脏心脏LDH5LDH4LDH3LDH2LDH1心肌中以LDH1 (H4)含量最多，LDH1对乳酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为丙酮酸再进一步氧化分解，以供应心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5 (M4),LDH5对丙酮酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化

26、丙酮酸转变为乳酸，以促进糖酵解的进行。 葡萄糖EMPCH2OHCH3乙醇 NADH+H+ NAD+CO2乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸糖的无氧分解-发酵丙酮酸脱羧酶 (TPP Mg)醇脱氢酶糖的有氧氧化 葡萄糖的有氧氧化主要有两条途径：丙酮酸 乙酰CoA 三羧酸循环(TCA) 磷酸戊糖代谢(PPP)线粒体线粒体丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解（EPM）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环 NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系(泛酸)丙酮酸进入线粒体，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，丙酮酸脱羧，再与CoA结合，生

27、成乙酰CoA.丙酮酸脱氢酶系:包括三酶六辅助因子丙酮酸脱羧酶 TPP Mg 硫辛酸乙酰转移酶 CoASH 硫辛酸二氢硫辛酸脱氢酶 FAD NAD2+焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酸+2H-2H二氢硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-泛酸和 辅酶 （CoASH）SH酰基结合位点烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD+ ） RNAD+: R=HNADP+: R=PO3H2 递氢体作用NAD+2H NADH+H+维生素B2和黄素

28、腺嘌呤二核苷酸（FAD）递氢体作用：FAD+2H FADH2HH丙酮酸脱氢酶系NAD+ +H+丙酮酸脱羧酶FAD硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO2.4 三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA 循环）(1) 三羧酸循环的化学历程(2) 三羧酸循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量(3) 三羧循环的生物学意义(4) 三羧酸循环的调控(5) 草酰乙酸的回补反应（自学） OCH3-C-SCoACoASHNADHCO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环 （T

29、CA）草酰乙酸 再生阶段柠檬酸的生成阶段氧化脱 羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+草酰琥珀酸CO2TCA第一阶段：柠檬酸生成草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASH柠檬酸合酶哺乳动物中，柠檬酸合酶的分子量为98000，含两个亚基单位2. 反应是不可逆的,是三羧酸循环中的第一个限速酶3. 正反应是个放热反应,乙酰CoA中的高能硫酯键提供能量4.反应中柠檬酸合酶对草酰乙酸的Km值很小,草酰乙酸的浓度很低时就能发生反应.1 234TCA第一阶段：柠檬酸生成H2OH2O顺乌头酸酶1.都是可逆反应,由同一种酶催化2.Fe、还原型的

30、谷胱苷肽、Cys 对该酶有激活作用.3.反应处于动态的平衡过程中.平衡时的比例如上顺乌头酸酶90%4%6%TCA第二阶段：氧化脱羧NAD+ NADH+H+ 异柠檬酸脱氢酶O草酰琥珀酸1.草酰琥珀酸是一个不稳定的化合物,自发形成a-酮戊二酸2.第一步是可逆反应，第二步为不可逆反应，反应由同一酶催化3.细胞内存在两种异柠檬酸脱氢酶 线粒体基质中(NAD)为辅酶 细胞质中(NADP)为辅酶4.ADP是该酶的激活剂,ATP是该酶的抑制剂(聚集体互变实现)(四聚体 有活性)(二聚体 无活性)CO2异柠檬酸脱氢酶P335 TCA第二阶段：氧化脱羧NAD+ NADH+H+CO2酮戊二酸脱氢酶系1.该酶系包括

31、3种酶6种辅助因子,机理和丙酮酸脱氢酶相同2.不可逆反应,三羧酸循环中的限速酶3.ATP NADH 琥珀酰CoA是该酶的抑制剂CoASHCH3C=OCOOHTCA第二阶段：氧化脱羧GDPPiGTPCoASH琥珀酸硫激酶1.可逆反应,放热反应,硫酯键将高能转移到GTP中2. GTP ATP二磷酸核苷激酶TCA第三阶段：草酰乙酸再生FAD FADH2琥珀酸脱氢酶1.该酶存在于线粒体的内膜上2.该酶由两个亚基组成 大亚基 结合FAD并具备底物琥珀酸 结合位点 小亚基 结合有铁硫蛋白 3.该酶氧化 生成的是反丁烯二酸(富马酸、延胡索酸) 不是顺丁烯二酸(马来酸)TCA第三阶段：草酰乙酸再生H2O延胡索

32、酸酶1.该反应是一个加成反映,H OH以反式相加.2.生成的苹果酸是L构型的3.该酶的催化活性必须要求有三个活性的自由SHL构型TCA第三阶段：草酰乙酸再生NAD+NADH+H+草酰乙酸苹果酸脱氢酶(2) 三羧循环的化学计量和能量计量 a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2兑换率 1：39ATP兑换率 1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循环的能量计量 OCH3-C-SCoACoASHNADHCO2FADH2H2O

33、NADH+CO2NADHGTP三羧酸循环 （TCA）草酰乙酸 再生阶段柠檬酸的生成阶段氧化脱 羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+草酰琥珀酸CO2(3) 三羧循环的生物学意义是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽形成多种重要的中间产物,为其他物质合成提供骨架 6或8ATP(无氧)24ATP(83.3%)葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段： 2 ATP 2 1 NADH兑换率 1：3 (或2)2 ATP2 (3ATP或2 ATP )三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1

34、FADH22 1 ATP2 9 ATP2 2 ATP兑换率 1：3兑换率 1：3丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率 1：32 3 ATP总计：38 ATP或36 ATP OCH3-C-SCoACoASH三羧酸循环的调节柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸 调节位点: 柠檬酸合酶（限速酶） 异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶系ADP+NADHATP-琥珀酰CoANADH-琥珀酰CoANADHATP-苹果酸草酰乙酸草酰琥珀酸(4) 三羧酸循环的调节位点1. 柠檬酸合酶三羧酸循环是生物体中的主要能量供应途径,细胞内的能量状态对三羧酸循环的影响最大, (EQ的调节为主)决定了乙酰CoA进

35、入三羧酸循环的速度.ATP、NADH、琥珀酰CoA是该酶的变构抑制剂,AMP ADP是该酶的激活剂(4) 三羧酸循环的调节位点2. 异柠檬酸脱氢酶ADP是异柠檬酸脱氢酶的变构激活剂,ATP则抑制该酶活性3. a-酮戊二酸脱氢酶系(别构酶)反应的机理同丙酮酸脱氢酶系AMP ADP激活该酶活性,ATP NADH抑制该酶活性Ca 离子也可激活该酶的活性2+也是共价修饰调节酶,磷酸化后失去活性,去磷酸后激活（5）三羧酸循环的回补反应 丙酮酸 草酰乙酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 草酰乙酸 草酰乙酸 苹果酸 苹果酸酶 苹果酸脱氢酶 丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 CO2NADPH NADP+NADP+

36、 NADPHMg2+VHATP ADPGTP GDPCO2Mn2+2.5 磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, ppp）特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段生物有氧氧化糖酵解磷酸戊糖代谢途径(分解代谢支路或旁路)代谢抑制剂 碘乙酸 F并没有完全停止糖分解-70%30%(转酮 转醛过程)HMS磷酸戊糖途径的两个阶段 2、非氧化分子重排阶段 6 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段 6 G-6-P 6 葡萄糖酸-6-P 6 核酮糖-P 6 NADP+ 6 NADPH+6H+ 6 NADP+ 6 NADPH+6H+6CO26H2O65C

37、56C56C磷酸戊糖途径的氧化脱羧阶段NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖 脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶苷羟基氧化成酮基Mg2+Mg2+Mg2+O磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段H2OPi 5-磷酸核酮糖 5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 7-磷酸景天庚酮糖 4-磷酸赤藓丁糖 6-磷酸果糖 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶(TPP)转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三磷酸核糖异构酶磷酸戊酮糖差向异构酶

38、3磷酸戊酮糖差向异构酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一（5-磷酸核酮糖异构化）磷酸戊酮糖差向异构酶磷酸核糖异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖醛糖和酮糖的互变反应磷酸戊糖途径的 非氧化阶段之二（基团转移）+4-磷酸赤藓糖+5-磷酸核糖3-磷酸甘油醛转酮酶(TPP)转醛酶6-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖H5-磷酸木酮糖Mg2+基团转移（续前）+4-磷酸赤藓糖+3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖转酮酶5-磷酸木酮糖H2O Pi1,6-二 磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途径的非氧化阶段之三（3-磷酸甘油醛异构、缩合与水解）异构酶H2O 5-磷酸核酮糖 5-磷酸核糖 5

39、-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 7-磷酸景天庚酮糖 4-磷酸赤藓丁糖 6-磷酸果糖 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶6-P-G6-磷酸葡萄糖内酯6-磷酸葡萄糖酸6-P-G6-P-G6-P-G6-P-G6-P-G3NADPH3NADPH -3CO2 5-磷酸核酮糖 5-磷酸核糖 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 7-磷酸景天庚酮糖 4-磷酸赤藓丁糖 6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶6-磷酸葡萄糖内酯6-磷酸葡萄糖酸3NADPH3NADPH -3CO2 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛 6-磷酸果糖转酮酶Pi(2) 磷酸戊糖途径的

40、总反应式6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NADPH +12H+磷酸戊糖途径的生理意义:(1) 产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力用于合成脂肪酸 类固醇类激素 叶酸 单糖还原为糖醇NADPH是谷胱苷肽还原酶的辅酶还原型谷胱苷肽氧化型谷胱苷肽谷胱苷肽还原酶(NADPH)保护SH磷酸戊糖途径的生理意义:(2) 产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物戊糖代谢必需经过PPP途径,而进入EMP途径被氧化戊糖的合成也是依靠PPP途径.5-磷酸核糖是合成许多物质的底物,如:ATP CoA NAD NADP FAD RNA DNA

41、(3) 提供能量NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖 脱氢酶内酯酶6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶苷羟基氧化成酮基Mg2+Mg2+Mg2+NADPH氧化供能NADPH进入线粒体的方式（P256）细胞质线粒体NADPHNADP+a-酮戊二酸 异柠檬酸a-酮戊二酸 异柠檬酸NADH NAD+异柠檬酸脱氢酶（NADPH）异柠檬酸脱氢酶（NADH）CO212NADPH=36ATP其它糖进入单糖分解的途径半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果

42、糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUDPGPPi尿苷转移酶戊糖HMS3果糖-1-磷酸ATPADPATP ADPP2912.6 糖的异生(1) 糖异生作用的主要途径和关键反应(2) 葡萄糖代谢与糖异生作用的关系(3) 糖异生的进行部位在: 肝脏 细胞质(1)糖异生主要途径和关键反应 非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生作用。 糖原

43、（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶-1二磷酸果糖磷酸酶-1丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酶-16-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶糖异生途径关键反应之一+ H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酶-1(PGP)P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖异生途径关键反应之二二磷酸果糖磷酸酶-1(DPFP-1)+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖异生途径关键反应之三PEP羧激酶（细胞质）ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶（

44、线粒体） 生物素P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2丙酮酸羧化酶只存在于线粒体中,细胞质中生成的丙酮酸必须进入线粒体中才能转化成草酰乙酸,草酰乙酸要想生成糖,也必须离开线粒体,进入细胞质. 丙酮酸进入线粒体的途径: 通过线粒体内膜上的载体和OH 交换进入-草酰乙酸转出细胞质的途径:草酰乙酸天冬氨酸谷氨酸a-酮戊二酸天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸a-酮戊二酸谷草转氨酶草酰乙酸苹果酸苹果酸脱氢酶苹果酸草酰乙酸二羧酸载体（线粒体）（线粒体）（胞液）（胞液）NADH NADH (2) 糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羟丙酮3-

45、P-甘油醛-酮戊二酸乳酸 乙醇谷氨酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油草酰乙酸进入细胞质的方式一G-6-P磷酸酶-1F-1.6-2P磷酸酶-1丙酮酸羧化酶PEP羧激酶谷草转氨酶GTP GDP （胞液）（线粒体）（PEP）丙氨酸谷氨酸（转氨基作用）草酰乙酸进入细胞质的方式二苹果酸脱氢酶(2) 糖酵解和葡萄糖异生的关系(3) 糖异生的调节1.糖异生中重要的调节酶 丙酮酸 PEP的过程丙酮酸羧化酶(PC)PEP羧激酶(PEPC)(1). 由4个相同的亚基组成的寡聚酶,每个亚基结合一个生物素 和一个二价金属离子(Mg

46、 Mn)(2). ATP 乙酰CoA 脂酰CoA 具有激活作用,促进糖异生, 抑制糖酵解.(3). ADP抑制该酶活性,促进糖酵解,抑制糖异生(1). 单体酶(2). Fe Mn 对该酶具有激活作用2+ 2+P293 2. 1,6-二磷酸果糖 6-磷酸果糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶-1(PFK-1)二磷酸果糖磷酸酶-1(DPFP-1)AMP柠檬酸 ATP2,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖激酶-2(PFK-2)胰高血糖素磷酸果糖激酶-2(PFK-2)P(失活态)(活性态)ATPP2952.7 乙醛酸循环(1) 乙醛酸循环的生化历程(2) 乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系P

47、288CoASH柠檬酸合成酶顺乌头酸酶乙醛酸循环反应历程NAD +NADH苹果酸脱氢酶草酰乙酸 OCH3-CSCoACoASH OCH3-CSCoACOO-CH2CH2COO-琥珀酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶 O OH-C-C OH乙醛酸NAD+草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASH乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的比较柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA草酰乙酸 O OH-C-C OH乙醛酸 OCH3-C-SCoA苹果酸延胡索酸(2)乙醛酸循环总反应式及其与糖异生的关系草酰乙酸糖异生途径+ 2CoASH+NADH+H+COO-CH2CH2COO-琥珀酸 OCH3-CSCoA+N

48、AD+2(3) 乙醛酸循环的生理意义:很多微生物和植物中,具备三羧酸循环和乙醛酸循环途径两条途径特别是对于利用乙酸作为唯一碳源和能源供应的微生物在这些微生物中,有一种特殊的酶 乙酰CoA合成酶乙酸 + CoA-SH 乙酰CoA乙酰CoA合成酶ATP AMP微生物可以利用乙酸供应能量,也可以乙酸进入三羧酸循环,产生大量中间物质,并转换成其结构物质.(蛋白质,脂肪等)第三部分 糖的生物合成3.1 蔗糖的生物合成(1) 活化的糖基供体游离的单糖的活性较低,不能直接参与到糖的合成中,必须先活化其活化形式是:NDP-糖(核苷二磷酸单糖),是活化的单糖基供体P314糖分子核苷二磷酸常见的糖基供体有:UDPG (尿苷二磷酸葡萄糖)ADPG (腺苷二磷酸葡萄糖)CDPG (胞苷二磷酸葡萄糖)GDPG (鸟苷二磷酸葡萄糖)6-磷酸葡萄糖 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶PPi 2Pi焦磷酸化酶生成途径:+PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPGUDPG焦磷酸化酶(2) 蔗糖的生物合成蔗糖合成酶途径(次要)NDPG + 果糖 NDP + 蔗糖 (NDP)(2) 蔗糖的生物合成磷酸蔗糖合成酶途径(主要)UDPG + 6磷酸果糖 UDP + 磷酸蔗糖 磷酸蔗糖 + H2O 蔗糖 + Pi磷酸蔗糖合成酶 磷酸蔗糖磷酸酶 (蔗糖- 6 P)F该酶对UDPG有绝对专一性,对ADPG则无