生物化学考研考研糖代谢

生物化学考研考研糖代谢第1页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖代谢各途径在细胞中进行的部位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线粒体丙酮酸氧化三羧酸循环

胞液磷酸戊糖途径糖酵解糖异生糖原的分解与合成乙醛酸循环体乙醛酸循环动物细胞第2页，共63页，2023年，2月20日，星期一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-磷酸果糖葡萄糖果糖-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+PiUTPPPi第3页，共63页，2023年，2月20日，星期一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）糖异生乙醛酸循环糖原第4页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖酵解（glycolysis）

糖酵解是生物体内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。第5页，共63页，2023年，2月20日，星期一NADH+H+NAD+糖原葡萄糖丙酮酸1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛糖酵解途径第6页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖酵解途径的三个阶段EMP的化学历程

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的生成第7页，共63页，2023年，2月20日，星期一第一阶段：葡萄糖的磷酸化

ATPADPATPADP葡萄糖激酶磷酸果糖激酶异构酶第8页，共63页，2023年，2月20日，星期一第二阶段：磷酸己糖的裂解醛缩酶异构酶第9页，共63页，2023年，2月20日，星期一第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成

NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg或MnATPADP

丙酮酸PEP丙酮酸激酶脱氢酶激酶变位酶烯醇化酶第10页，共63页，2023年，2月20日，星期一ＥＭＰ途径的化学计量和生物学意义总反应式:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O生物学意义

★是生物界普遍存在的供能途径。在某些生理条件或病理情况下有特殊的生理意义；

★形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；

★为糖的异生提供基本途径。能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成

2ATP2NADH第11页，共63页，2023年，2月20日，星期一丙酮酸的命运

葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰

CoA6-磷酸葡萄糖糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）第12页，共63页，2023年，2月20日，星期一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

葡萄糖的无氧分解第13页，共63页，2023年，2月20日，星期一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

丙酮酸脱氢酶系第14页，共63页，2023年，2月20日，星期一丙酮酸乙酰CoA

（丙酮酸脱氢酶系催化的反应）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-SCoAO第15页，共63页，2023年，2月20日，星期一焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸第16页，共63页，2023年，2月20日，星期一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-第17页，共63页，2023年，2月20日，星期一泛酸和辅酶

A

（CoASH）

SH酰基结合位点第18页，共63页，2023年，2月20日，星期一维生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+

）

RNAD+:

R=HNADP+:R=PO3H2

递氢体作用：NAD++2HNADH+H+第19页，共63页，2023年，2月20日，星期一维生素B2和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）递氢体作用：FAD+2HFADH2第20页，共63页，2023年，2月20日，星期一柠檬酸循环（三羧酸循环）

（tricarboxylicacidcycle,TCA

）

三羧酸循环是乙酰基二碳单位进一步氧化生成CO2和还原型辅酶的途径,反应从乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸开始,经多步反应后,乙酰基被氧化,草酰乙酸重新生成,构成一个循环反应途径。第21页，共63页，2023年，2月20日，星期一三羧酸循环

（TCA）CoASHH2OGTP

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NADH+CO2NAD+FADH2FAD+CO2NADHNAD+NADHNAD+异柠檬酸第22页，共63页，2023年，2月20日，星期一TCA第一阶段：柠檬酸生成

H2OH2O柠檬酸合成酶顺乌头酸酶草酰乙酸COO-C=OCH2lllCOO-COO-HO-C-COO-CH2lllCOO-lCH2柠檬酸H-C-COO-COO-HO-C-HlllCOO-lCH2异柠檬酸CoASHOCH3-C-SC0All顺-乌头酸C-COO-COO-HCllCOO-lCH2=第23页，共63页，2023年，2月20日，星期一TCA第二阶段：氧化脱羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶CO2－酮戊二酸脱氢酶琥珀酸硫激酶H-C-COO-COO-HO-C-HlllCOO-lCH2异柠檬酸－酮戊二酸琥珀酰CoA琥珀酸第24页，共63页，2023年，2月20日，星期一TCA第三阶段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸COO-C=OCH2lllCOO-琥珀酸延胡索酸苹果酸第25页，共63页，2023年，2月20日，星期一-酮戊二酸脱氢酶系催化的反应NAD++H+-酮戊二酸脱羧酶FAD硫辛酸琥珀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+HOOC-CH2-CH2-C-SCoAOCH2COOHHOOCCH2第26页，共63页，2023年，2月20日，星期一柠檬酸循环的化学计量和能量计量

a、总反应式:CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP能量“现金”

:

1GTP

能量“支票”:

3NADH

1FADH2兑换率1：2.57.5ATP兑换率1：1.51.5ATP1ATP10ATPb、三羧酸循环的能量计量第27页，共63页，2023年，2月20日，星期一葡萄糖完全氧化产生的ATP酵解阶段：2ATP

2

1NADH兑换率1：2.5(或1.5)2ATP2(2.5ATP或1.5ATP)丙酮酸氧化：2

1NADH兑换率

1：2.52

2.5ATP总计：32ATP或30ATP三羧酸循环：2

1GTP

2

3NADH

2

1FADH221ATP2

7.5ATP2

1.5ATP兑换率

1：2.5兑换率

1：1.52

10ATP第28页，共63页，2023年，2月20日，星期一柠檬酸循环的调节CoASH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1、底物的可用性调节乙酰CoA

草酰乙酸

２、关键酶活性调节柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶－酮戊二酸脱氢酶ADP+NADHATP-琥珀酰CoANADH-柠檬酸NADH

ATP-异柠檬酸第29页，共63页，2023年，2月20日，星期一柠檬酸循环的生物学意义是糖、脂、蛋白质分解代谢的最终共同途径，也是生物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，形成的多种重要的中间产物是上述三类物质相互转化的联系点。第30页，共63页，2023年，2月20日，星期一葡萄糖的异生作用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葡萄糖的异生作用。

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶丙酮酸激酶6-磷酸葡萄糖丙酮酸羧化酶2草酰乙酸PEP羧激酶ATPADPATPADPADPATP6-P-G磷酸酯酶H2OPi果糖-1,6-二磷酸酶I磷酸果糖激酶I第31页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖异生途径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第32页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖异生途径关键反应之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第33页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖异生途径关键反应之三

P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）丙酮酸草酰乙酸ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶CO2PEP羧激酶GTPGDPCO2第34页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖异生的生理意义1、利用非糖物质生成糖，维持血糖水平的相对恒定,保证脑、红细胞等组织正常功能；2、消除骨骼肌中乳酸的积累，使其得到充分应用，防止乳酸酸中毒发生。第35页，共63页，2023年，2月20日，星期一（胞液）（线粒体）葡萄糖6-P-葡萄糖1-P-葡萄糖糖原6-P-果糖ATPADP1,6-二P-果糖PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)丙酮酸乳酸丙酮酸柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸琥珀酸CO2苹果酸草酰乙酸ADPATPHCO3-苹果酸草酰乙酸GTPGDPCO2H2OPiPi谷氨酸（转氨基作用）天冬氨酸丙氨酸H2OPi葡萄糖分解和糖异生的关系

乙酰CoACO2第36页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖酵解和葡萄糖异生的关系ABC1C2A

G-6-P磷酸酯酶B

F-1.6-P磷酸酯酶C1

丙酮酸羧化酶C2

PEP羧激酶（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-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸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-甘油甘油第37页，共63页，2023年，2月20日，星期一磷酸戊糖途径（pentosephosphatepathway,ppp）

磷酸己糖支路（hexose-monophosphateshunt,HMS）

6-磷酸葡萄糖经氧化阶段脱羧脱氢转变成5-磷酸核酮糖，同时生成2分子NADPH;6分子5-磷酸核酮糖经分子重排可生成5分子6-磷酸果糖。该途径的生理意义是产生的NADPH可为许多生物分子的合成提供还原力，5-磷酸核糖可参与核苷酸合成，也能为其他糖类物质的合成提供3，4，5，6和7碳糖等结构成分。第38页，共63页，2023年，2月20日，星期一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-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6ADPH+6H+6CO26H2O第39页，共63页，2023年，2月20日，星期一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第40页，共63页，2023年，2月20日，星期一磷酸戊糖途径的非氧化分子重排阶段

H2OPi6

5-磷酸核酮糖2

5-磷酸核糖2

5-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛2

7-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤藓丁糖2

6-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖1

6-磷酸果糖转醛酶异构酶转酮酶转酮酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三第41页，共63页，2023年，2月20日，星期一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之一

（5-磷酸核酮糖异构化）

差向异构酶异构酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖第42页，共63页，2023年，2月20日，星期一磷酸戊糖途径的非氧化阶段之二

（基团转移）

+24-磷酸赤藓糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛转酮酶转醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第43页，共63页，2023年，2月20日，星期一基团转移（续前）

+24-磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖转酮酶25-磷酸木酮糖第44页，共63页，2023年，2月20日，星期一H2OPi1,6-二磷酸果糖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）

异构酶二羟丙酮磷酸第45页，共63页，2023年，2月20日，星期一磷酸戊糖途径的总反应式6G-6-P+12NADP++7H2O

5G-6-P+6CO2+12NADPH+12H+

磷酸戊糖途径的生理意义产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力；产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物，将己糖代谢和戊糖代谢联系起来；与光合作用联系，实现某些单糖间的转变。第46页，共63页，2023年，2月20日，星期一乙醛酸循环

(glyoxylatecycle)

乙醛酸循环存在于植物、某些无脊椎动物和以乙酸作为唯一碳源和能源的微生物中，在这个途径中，乙酸（乙酰基）转变为柠檬酸循环中间物琥珀酸，从而进一步转变为草酰乙酸而进入糖异生途径。第47页，共63页，2023年，2月20日，星期一CoASH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CoASH异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶乙醛酸NAD+草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸苹果酸琥珀酸第48页，共63页，2023年，2月20日，星期一乙醛酸循环和三羧酸循环反应历程的比较CoASH

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异柠檬酸乙醛酸异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶第49页，共63页，2023年，2月20日，星期一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+琥珀酸+NAD+2第50页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖原(淀粉)的代谢1、糖原(淀粉)的分解2、糖原(淀粉)的生物合成第51页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖原的酶促磷酸解

糖原的结构及其连接方式糖原的磷酸解

-1，4-糖苷键-1，6糖苷键非还原性末端

磷酸化酶a（催化1.4-糖苷键l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）

脱枝酶（催化1.6-糖苷键水解断裂）第52页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖原磷酸化酶的作用位点及产物

磷酸化酶a非还原性末端磷酸+断键部位HG-1-P第53页，共63页，2023年，2月20日，星期一糖原磷酸解的步骤非还原端糖原核心磷酸化酶a转移酶脱枝酶（释放1个葡萄糖）

G

-1-PG

G

-6-PG第54页，共63页，2023年，2月20日，星期一淀粉的分解淀粉磷酸化酶脱支酶淀粉+nH3PO4nG-1-p+少量葡萄糖淀粉的磷酸解淀粉的酶促水解解

α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。（内切酶）

β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α－１.4糖苷键，依次水解下一个β－麦芽糖单位（外切酶）

脱支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的极限糊