糖代谢全套教程

1、第十一章 糖代谢第一节 糖酵解glycolysis第二节三羧酸循环第三节乙醛酸循环第四节磷酸戊糖路径第五节糖醛酸路径第六节糖原分解第七节葡萄糖合成第八节糖异生作用第九节糖原合成1第1页糖类消化、吸收及转运少许麦芽糖 极少分解 葡萄糖 血液 肝脏 (肝葡萄糖 肝糖原) 血液(血糖) 分解 肌肉 (肌葡萄糖 肌糖原) 食物 口腔 胃 十二指肠 肠血糖正常范围：3.96.1mmol/L 2第2页根皮苷抑制此系统3第3页糖分解代谢：主要介绍 G 分解酵解：G 丙酮酸发酵：G 丙酮酸乳酸或乙醇(厌氧)G 丙酮酸 CO2 + H2O (有氧时主要分解路径)G CO2 + H2O (磷酸戊糖路径)乙醛酸路径

2、糖醛酸路径糖原分解糖类在代谢过程中均转成G或G衍生物。动物和人不能直接利用无机物合成糖类。4第4页第一节 糖酵解glycolysis一、糖酵解研究历史发酵：酵母不需氧，葡萄糖变成酒精或乳酸，并产生能量1897年，酵母汁可把蔗糖变成酒精。19，把酵母汁加入葡萄糖中，无机磷酸盐逐步消失。将酵母汁透析或加热到50度后，就会失去发酵能力。若将二者混合活性恢复。发酵活性取决于两类物质：酶蛋白、辅酶及金属离子酵解：肌肉中不需氧，葡萄糖变成丙酮酸，并产生能量5第5页二、糖酵解路径(G 丙酮酸，EMP路径)6第6页激酶：凡是催化ATP分子磷酰基键转移到受体上 酶都称为激酶。步聚已糖激酶2磷酸己糖异构酶 1第一

3、个不可逆步聚7第7页磷酸果糖激酶或二磷酸果糖激酶 3第二个不可逆步聚8第8页动物组织中醛缩酶有各种同功酶。磷酸缩水甘油对它有强烈抑制作用。醛缩酶 13644磷酸丙糖异构酶 P3113596%磷酸丙糖异构酶 9第9页此酶是由四个相同亚基组成四聚体，氧化反应能量驱动磷酸化反应进行。碘乙酸（ICH2COO）与酶SH反应强烈抑制此酶活性。砷酸盐（AsO3）与磷酸竟争。6磷酸甘油醛脱氢酶1,3二磷酸甘油酸410第10页酶H 磷酸甘油醛脱氢酶催化机制6砷酸盐竟争性抑制剂碘乙酸与SH反应强烈抑制此酶活性。11第11页ADPATP磷酸甘油酸激酶7底物水平磷酸化12第12页8磷酸甘油酸变位酶2磷酸甘油酸13第1

4、3页磷酸烯醇式丙酮酸分子中有高能键。因为F能与Mg形成络合物并结合在酶上，所以能够抑制酶活性。9磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶Mg2+或Mn2+14第14页丙酮酸激酶10底物水平磷酸化第三个不可逆步聚15第15页16第16页三、葡萄糖酵解总结1. 在细胞质中进行，不需氧， 共10 步，需10 种 酶，需Mg2+2. 有3处不可逆，决定了G分解速度。3. 有2处底物水平磷酸化，形成4分子ATP。4. 耗用2ATP。有屡次异构和有磷酸化。5. 形成 2NADHH 总反应式以下：C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2

5、H2O17第17页6.两个阶段：前5步为准备阶段：1个6C 糖2个3C 糖G1,6二磷酸果糖2个3磷酸甘油醛后5步为产生ATP贮能阶段： 2个3磷酸甘油醛2个丙酮酸四、糖酵解生物学意义：在无氧情况下，产生ATP最有效方式，也是生物进化中最古老形式，虽产能不多，不过非常有用。在有些组织中，无氧下，必须靠糖酵解进行能量产生。如：成熟红细胞无线粒体，不能进行有氧氧化。只能经过酵解提供能量。2ATP4ATP18第18页五、糖酵解调整（120页）19第19页已糖激酶：第一个不可逆步聚肌肉已糖激酶是一个别构酶，被产物6-P-G抑制。肝葡萄糖激酶，G浓度高时才起作用。转化6-P-G成糖原贮存。是一个诱导酶，

6、由胰岛素促使合成。已糖激酶（肌肉）：只要胞浆中有G ，Km 0.1mmol/LG 激酶(肝脏中)：胞浆中G 到达一定程度时。Km 10mmol/L20第20页磷酸果糖激酶：第二个不可逆步聚磷酸果糖激酶(PFK-1)是一个四聚体别构酶，酵解速度决定于此酶所以称为-限速酶。关键步聚ATP可与酶调整位点结合，抑制活性。AMP、ADP、无机磷酸可消除抑制。高浓度柠檬酸，脂肪酸可增加ATP抑制作用。H可抑制其活性。预防肌肉中形成过量乳酸。2,6二磷酸-D果糖是有效别构活化剂。增加底物与酶亲协力。21第21页磷酸果糖激酶果糖二磷酸酶22第22页丙酮酸激酶：第三个不可逆步聚丙酮酸激酶是四聚体酶。是主要调整酶

7、。调整出口。高浓度乙酰CoA，ATP，和丙氨酸能抑制此酶。1,6二磷酸果糖活化此酶。23第23页各种已糖进入酵解路径丙酮酸91页24第24页丙酮酸和NADHH去路86页无氧条件下：乳酸发酵乙醇发酵有氧条件下：丙酮酸进入线粒体形成乙酰CoA参加三羧酸循环。彻底氧化成CO2和H2O。NADHH经穿梭机制进入线粒体后，再经呼吸链氧化成H2O，25第25页G无氧降解1.乳酸发酵2ATP2H2O总反应式：葡萄糖2Pi2ADP2乳酸2ATP2H2O26第26页2.乙醇发酵总反应式：葡萄糖2Pi2ADP2乙醇2ATP2H2O2CO22ATP2H2O27第27页G有氧降解在有氧情况下，将 G 彻底氧化成CO2

8、和H2O同时放出大量ATP过程。G6O2 6CO2 6H2O 能量葡萄糖2丙酮酸丙酮酸乙酰CoA乙酰CoA 进入三羧酸循环NADHH和FAD2H经呼吸链传递EMP28第28页细胞质线粒体内膜线粒体基质29第29页第二节三羧酸循环91页在有氧情况下将酵解产生丙酮酸进入线粒体后，氧化脱羧形成.乙酰CoA.经一系列氧化、脱羧、最终生成CO2和H2O并产生能量过程称三羧酸循环，又称柠檬酸循环，简称TCA循环。（Krebs）循环（1937年提出，1953年取得诺贝尔奖）。丙酮酸乙酰CoA30第30页E1E2E3E1E2E3E2E3E2E3碱性 pH尿素+E1丙酮酸脱羧酶(24个)，E2二氢硫辛酸转乙酰基

9、酶(24个)，E3二氢硫辛酸脱氢酶(12)，它们均以二聚体形式存在。1297页丙酮酸脱氢酶复合体：是结构化 以一定方式结合成复合体。是一个包含三个酶复杂多酶体系，一共需要六种辅酶或辅助因子：TPP，硫辛酸，FAD，辅酶A，NAD+，和Mg2+。31第31页32第32页丙酮酸脱羧酶二氢硫辛酸转乙酰基酶二氢硫辛酸脱氢酶不可逆抑制抑制2丙酮酸CoASH2乙酰CoA2NADHH2CO26ATPGTP抑制AMP33第33页调整与控制：95页（1）产物抑制，反应物CoA、 NAD逆转（2）核苷酸反馈调整（GTP抑制，AMP活化E1）（3）可逆磷酸化作用共价调整ATP/ADP，乙酰CoA/ CoA，NADH

10、/NAD比值高，酶磷酸化作用增加，变得没有活性。丙酮酸，Ca+增加，胰岛素可去磷酸化增加反应速度。2. 三羧酸循环路径34第34页调整酶：柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶- 酮戊二酸脱氢酶体系琥珀酸脱氢酶：是三羧酸循环中唯一掺入线粒体内膜酶，直接与呼吸链联络顺乌头酸酶琥珀酰CoA合成酶ADPGDPATP琥珀酰脱氢酶丙二酸是竞争抑制剂延胡索酸酶L苹果酸脱氢酶35第35页36第36页总式乙酰CoA 3NADH + FADH2 + 2CO2 + ATP37第37页C2C6C4C5CO2图10-3 三羧酸循环示意图CO238第38页4.三羧酸循环路径生物学意义糖类、脂类、蛋白质等各种有机物最终也是主要进入三

11、羧酸循环路径氧化分解。对于生物体内合成代谢过程也是非常主要。 对生物能源物质分解供能意义重大，是生物体内糖类、脂类、蛋白质等主要有机物相互转变主要枢纽。5.三羧酸循环路径添补反应 保持三羧酸循环顺利进行，要有充分草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等C4有机物 。3. 三羧酸循环所生成ATP数？39第39页丙酮酸羧化酶调整酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶天冬氨酸草酰乙酸谷氨酸 酮戊二酸异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸琥珀酰CoA40第40页1216.三羧酸循环代谢调整122页41第41页胞液中NADH氧化磷酸化1. 肌肉、神经组织中甘油-磷酸穿梭作用（36ATP）NADHNAD二羟丙酮磷酸甘油-磷酸二羟丙酮磷酸

12、甘油-磷酸FADH2FADNADHFMD CoQ b c1 c aa3 O2线粒体内膜胞液中：甘油-磷酸脱氢酶线粒体内：甘油-磷酸脱氢酶42第42页2. 肝、肾、心等组织苹果酸穿梭作用（38ATP）NADHNAD草酰乙酸苹果酸草酰乙酸苹果酸NADHNADNADHFMD CoQ b c1 c aa3 O2线粒体内膜胞液中：苹果酸脱氢酶线粒体内：苹果酸脱氢酶天冬氨酸转氨酶转氨酶天冬氨酸43第43页以下物质被完全氧化时，可分别生成多少ATP？丙酮酸、乙酰CoA、NADH、 6-磷酸-果糖、磷酸烯醇式丙酮酸、葡萄糖、磷酸二羟丙酮44第44页3. 三羧酸循环所生成ATP（共生成24ATP）26NADH

13、, 2FADH2 , 2GTP(ATP)18ATP4ATP2ATPC6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH + 2NADH + 2H+ + 2ATP2乙酰CoA 6NADH + 2FADH2 + 4CO2 + ATP4. 每分子葡萄糖有氧降解成CO2和H2O所生成ATP2丙酮酸2CoASH2乙酰CoA2NADHH2CO245第45页HSCoA苹果酸脱氢酶第三节乙醛酸循环103页（动物体内不存在）46第46页乙醛酸循环路径主要生物学意义能够将C2有机物（比如乙酸或乙醇）合成为C4有机物（比如琥珀酸）。能够填补三羧酸循环中因为C4有机物不足而引发C2有机物不能

14、被充分氧化分解缺点。尤其是在不能经过C3有机物（比如丙酮酸）合成C4有机物情况下。47第47页第四节磷酸戊糖路径103页（磷酸已糖支路，在细胞质中）氧化阶段：6-p-G 磷酸核糖非氧化阶段：磷酸（核糖）戊糖分子内重排，产生不一样碳链长度单糖，可进入酵解路径。48第48页1.6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧5磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖脱氢酶调控酶NADPHCO249第49页2.磷酸戊糖同分异构化5磷酸木酮糖5磷酸核糖250第50页3.磷酸戊糖经过转酮、转醛、转酮6磷酸果糖3磷酸甘油醛转酮酶51第51页转醛酶52第52页在细胞中若形成过量磷酸核糖，能够经过戊糖路径转化成酵解中间产物与酵解路径相连接。转酮酶53

15、第53页54第54页磷酸戊糖路径生物学意义104产生大量NADPH+H+，它在许多合成代谢过程中作为氢供体为一些主要物质合成提供还原力。（光合作用、脂肪合成）磷酸戊糖是核酸合成主要原料。NADPH使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性有主要作用。55第55页第五节糖醛酸路径（109）UTPUDP葡萄糖在肝脏中糖醛酸基供体D葡萄糖醛酸56第56页D葡萄糖醛酸糖醛酸还原酶产生L抗坏血酸人体、灵长类因因缺乏L古洛糖酸内酯氧化酶，不能合成。NADNADH + H+57第57页第六节糖原分解（114）糖原和生物学意义在于它是贮存能量、轻易动员多糖。58第58页水解磷酸解1. 糖原磷酸化酶从糖原非

16、还原端逐一断下一个葡萄糖分子，进行磷酸解，直至糖原分子分支点前4个葡萄糖残基处。2. 糖原脱支酶（双重功效）糖基转移；分解1,6糖苷键59第59页3. 磷酸葡萄糖变位酶1磷酸葡萄糖6磷酸葡萄糖（进入糖酵解）磷酸化酶调控磷酸化酶a有活性磷酸化酶b无活性磷酸化酶激酶磷酸化酶磷酸酶AMPATP、6-P-G60第60页第七节糖合成CO2H2O（植物）（CH2O）非糖物质非糖物质葡萄糖糖异生作用糖异生作用淀粉糖原（动物）营养物质纤维素蔗糖图106糖合成示意图61第61页是指绿色植物和少数含有叶绿素微生物反应总式以下：光， 叶绿素 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 光反应阶段：暗反应阶段：一、光

17、合作用62第62页二、糖异生作用109是指生物体内由丙酮酸、甘油、乳酸以及一些氨基酸等非糖物质合成为葡萄糖过程。 有特殊酶调控。克服丙酮酸到葡萄糖3个不可逆反应。需要ATP供给能量。63第63页64第64页丙酮酸 葡萄糖(1) 丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸(2) 磷酸烯醇式丙酮酸1,6二磷酸果糖(3) 1,6二磷酸果糖6磷酸果糖6磷酸果糖葡萄糖从二个分子丙酮酸合成一分子葡萄糖共消耗6个ATP酵解路径逆向糖异生作用65第65页酵解丙酮酸激酶ADPATP丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2,6丙酮酸羧化酶（别构酶）磷酸烯醇丙酮酸羧化激酶（激素调整）糖异生ADP66第66页磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶酵解糖异生果糖二

18、磷酸酶(异构酶）已糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶此酶存在于肝内质网上，不存在于脑或肌肉中。67第67页糖异生作用和酵解作用代谢协调控制1. ATP丰富时，糖异生路径酶激活，酵解路径酶受抑制，使糖异生作用加速，酵解减慢；2. 能荷降低，则酵解加速，糖异生作用减慢。3. 肾上腺素、高血糖素、糖皮质激素促糖异生作用：促使糖异生作用酶合成。经过增加cAMP激活蛋白激酶，使酵解过程中调整酶磷酸化而无活性。4. 胰岛素可抑制腺苷环化酶活性，影响cAMP合成，使酵解过程加速，抑制糖异生作用。68第68页糖异生路径前体69第69页肌肉运动乳酸经血液肝脏，乳酸氧化成丙酮酸葡萄糖血液肌肉。Cori循环113巴斯德效应123在厌氧条件下高速酵解酵母若通入氧气，则葡萄糖消耗速度急剧下降，厌氧酵解所积累乳酸快速消失，在这种耗氧同时，葡萄糖消耗降低，乳酸堆积终止现象称为。70第70页无效循环124由不一样酶催化两个相反代谢反应条件不一样，一个方向需ATP参加，另一方向则自动进行水解。结果使ATP水解，消耗了能量，反应没有改变