糖类代谢专题知识培训

糖类代谢专题知识培训糖类代谢专题知识培训第1页目录第一节糖类化学概述第二节单糖代谢第三节糖原分解和生物合成糖类代谢专题知识培训第2页

第一节糖类化学概述

1、糖类生物学作用2、糖分类3、主要单糖、双糖和多糖糖类代谢专题知识培训第3页

糖类生物学作用

糖类是细胞中非常主要一类有机化合物，主要生物学作用以下：作为生物体结组成份作为生物体内主要能源物质作为其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成前体作为细胞识别信息分子糖类代谢专题知识培训第4页糖分类依据其水解产物情况，糖主要可分为以下三大类。单糖(monosacchride)二糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)糖类代谢专题知识培训第5页葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖1.

单糖不能再水解糖糖类代谢专题知识培训第6页半乳糖(galactose)——已醛糖

核糖(ribose)——戊醛糖

糖类代谢专题知识培训第7页2.

二糖常见几个二糖有麦芽糖(maltose)

葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)

葡萄糖—果糖乳糖(lactose)

葡萄糖—半乳糖能水解生成二分子单糖糖，各单糖之间借脱水缩合糖苷键相连。糖类代谢专题知识培训第8页

主要二糖蔗糖麦芽糖乳糖糖类代谢专题知识培训第9页3.多糖

能水解生成多个分子单糖糖。常见多糖有淀粉(starch)糖元(glycogen)纤维素(cellulose)糖类代谢专题知识培训第10页①淀粉是植物中养分储存形式淀粉颗粒糖类代谢专题知识培训第11页②糖原是动物体内葡萄糖储存形式糖类代谢专题知识培训第12页③纤维素作为植物骨架β-1,4-糖苷键糖类代谢专题知识培训第13页第二节单糖代谢一、葡萄糖主要代谢路径及细胞定位二、糖无氧分解（糖酵解）三、糖有氧氧化四、三羧酸循环（TCA）五、磷酸戊糖路径（PPP）六、糖异生糖类代谢专题知识培训第14页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路径糖酵解糖异生糖类代谢专题知识培训第15页一、葡萄糖主要代谢路径

葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖路径糖酵解路径（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）糖异生糖类代谢专题知识培训第16页

二、糖无氧分解（糖酵解）第一阶段

第二阶段*糖酵解(glycolysis)定义*糖酵解分为两个阶段*糖酵解反应部位：细胞质基质在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)过程称之为糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解路径(glycolyticpathway)。由丙酮酸转变成乳酸。糖类代谢专题知识培训第17页糖酵解路径（glycolysis）1、化学历程和催化酶类2、化学计量和生物学意义3、糖酵解调控

糖酵解路径是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴伴随ATP生成一系列反应，是生物体内普遍存在葡萄糖降解路径。该路径也称作Embden-Meyethof-Parnas路径，简称ＥＭＰ路径。糖类代谢专题知识培训第18页EMP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磷酸化磷酸己糖裂解丙酮酸和ATP生成糖类代谢专题知识培训第19页第一阶段：葡萄糖磷酸化

ATPADPATPADP葡萄糖激酶磷酸果糖激酶异构酶糖类代谢专题知识培训第20页第二阶段：磷酸己糖裂解醛缩酶异构酶糖类代谢专题知识培训第21页第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP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糖类代谢专题知识培训第22页ＥＭＰ路径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

★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解共同路径,经过糖酵解，生物体取得生命活动所需要能量；

★形成各种主要中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架；

★为糖异生提供基础路径。能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成

2ATP2NADH6ATP糖类代谢专题知识培训第23页糖酵解调控位点及对应调整物

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：主要经过调整反应路径中几个酶活性来控制整个路径速度，被调整酶为催化反应历程中不可逆反应三种酶，经过酶别构效应或共价修饰实现活性调整，调整物多为本途中间物中间物或与本路径相关代谢产物。磷酸果糖激酶丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-PATP

+-F-2,6-BPAMP+-柠檬酸NADHATP

ATPAlaF-1,6-BP-+糖类代谢专题知识培训第24页酶别构（变构）效应示意图效应剂别构中心活性中心别构酶反馈调控机理A

（产物或中间产物）EDCB关键酶

—糖类代谢专题知识培训第25页酶共价修饰

一些酶能够经过其它酶对其多肽链上一些基团进行可逆共价修饰，使其处于活性与非活性互变状态，从而调整酶活性。这类酶称为共价修饰酶。当前发觉有数百种酶被翻译后都要进行共价修饰，其中一个别处于分支代谢路径，成为对代谢流量起调整作用关键酶或限速酶。

因为这种调整生理意义广泛，反应灵敏，节约能量，机制多样，在体内显得十分灵活，加之它们常受激素甚至神经指令，造成级联放大反应，所以日益引人注目。AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g关键酶（限速酶）P2糖类代谢专题知识培训第26页蛋白质磷酸化和脱磷酸化

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：双重底物型糖类代谢专题知识培训第27页丙酮酸激酶催化活性控制关系图磷酸化丙酮酸激酶（低活性）去磷酸化丙酮酸激酶（高活性）H2OPiATPADP果糖-1，6-二磷酸ATP丙氨酸——+低血糖Pi+—糖类代谢专题知识培训第28页三、丙酮酸去路（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糖酵解路径三羧酸循环（有氧或无氧）糖类代谢专题知识培训第29页葡萄糖无氧分解（糖酵解）

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

葡萄糖无氧分解糖类代谢专题知识培训第30页E1:己糖激酶

E2:6-磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶

NAD+

乳酸

糖酵解代谢路径葡萄糖1，6-二磷酸果糖ATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

2-磷酸甘油酸

丙酮酸

磷酸二羟丙酮

3-磷酸甘油醛

NAD+

NADH+H+

ADPATPATP

磷酸烯醇式丙酮酸E2E1ADPE3NADH+H+

6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖两次底物水平磷酸化

E4:磷酸甘油酸激酶E3:丙酮酸激酶不可逆反应：能量改变：产生4分子ATP，消耗2分子ATP,净产生2分子ATPE4糖类代谢专题知识培训第31页其它糖进入单糖分解路径

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糖类代谢专题知识培训第32页丙酮酸有氧氧化及葡萄糖有氧氧化（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖有氧分解

丙酮酸脱氢酶系糖类代谢专题知识培训第33页丙酮酸脱氢酶系(三种酶五种辅酶)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糖类代谢专题知识培训第34页焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸糖类代谢专题知识培训第35页硫辛酸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-糖类代谢专题知识培训第36页泛酸和辅酶A

（CoASH）

SH酰基结合位点糖类代谢专题知识培训第37页维生素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+糖类代谢专题知识培训第38页维生素B2和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）递氢体作用：FAD+2HFADH2糖类代谢专题知识培训第39页四、三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle,TCA

循环）

1、三羧酸循环化学历程2、三羧循环及葡萄糖有氧氧化化学计量和能量计量3、三羧循环生物学意义4、三羧酸循环调控5、草酰乙酸回补反应（自学）糖类代谢专题知识培训第40页

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环

（TCA）

草酰乙酸再生阶段柠檬酸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+糖类代谢专题知识培训第41页TCA第一阶段：柠檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶顺乌头酸酶糖类代谢专题知识培训第42页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糖类代谢专题知识培训第43页TCA第三阶段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶糖类代谢专题知识培训第44页三羧循环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1：39ATP兑换率1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循环能量计量糖类代谢专题知识培训第45页葡萄糖完全氧化产生ATP酵解阶段：2ATP

2

1NADH兑换率1：32ATP2(3ATP)三羧酸循环：21GTP

2

3NADH

21FADH221ATP29ATP24ATP兑换率1：3兑换率1：3丙酮酸氧化：2

1NADH兑换率1：323ATP总计：38ATP糖类代谢专题知识培训第46页

OCH3-C-SCoACoASH三羧酸循环调整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

调整位点柠檬酸合成酶（限速酶）

异柠檬酸脱氢酶－酮戊二酸脱氢酶ADP+NADHATP-琥珀酰CoANADH-琥珀酰CoANADHATP-苹果酸草酰乙酸糖类代谢专题知识培训第47页三羧循环生物学意义是有机体取得生命活动所需能量主要路径（为呼吸链提供H++e）。是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化中心枢纽形成各种主要中间产物

是发酵产物重新氧化路径糖类代谢专题知识培训第48页

有氧氧化反应过程第一阶段：糖酵解路径

第二阶段：丙酮酸氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸

乙酰CoACO2

NADH+H+FADH2H2O

[O]ATP

ADPTAC循环

细胞质基质

线粒体

糖类代谢专题知识培训第49页五、

磷酸戊糖路径

（pentosephosphatepathway,ppp）

1、化学反应历程及催化酶类特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子重排阶段2、总反应式和生理意义糖类代谢专题知识培训第50页磷酸戊糖路径两个阶段

2、非氧化分子重排阶段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脱羧阶段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O糖类代谢专题知识培训第51页磷酸戊糖路径氧化脱羧阶段

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糖类代谢专题知识培训第52页磷酸戊糖路径非氧化分子重排阶段

H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤藓丁糖26-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-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糖类代谢专题知识培训第53页磷酸戊糖路径总反应式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+

磷酸戊糖路径生理意义产生大量NADPH,主要用于还原（加氢）反应，为细胞提供还原力产生大量磷酸核糖和其它主要中间产物与光合作用联络，实现一些单糖间转变糖类代谢专题知识培训第54页六、糖异生1、糖异生作用主要路径和关键反应2、葡萄糖代谢与糖异生作用关系糖类代谢专题知识培训第55页糖异生主要路径和关键反应

非糖物质转化成糖代谢中间产物后，在对应酶催化下,绕过糖酵解路径三个不可逆反应,利用糖酵解路径其它酶生成葡萄糖路径称为糖异生。

糖原（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二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶糖类代谢专题知识培训第56页糖异生路径关键反应之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖类代谢专题知识培训第57页糖异生路径关键反应之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖类代谢专题知识培训第58页糖异生路径关键反应之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2糖类代谢专题知识培训第59页糖酵解和葡萄糖异生关系ABC1C2AG-6-P磷酸酶BF-1.6-P磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP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-甘油甘油糖类代谢专题知识培训第60页第三节糖原分解和生物合成一、糖原分解二、糖原合成三、糖原代谢调控糖类代谢专题知识培训第61页一、糖原分解*定义*亚细胞定位：细胞质基质糖原n+1

糖原n+1-磷酸葡萄糖

磷酸化酶

糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖过程。磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝、肾）葡萄糖肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解路径深入代谢。糖类代谢专题知识培训第62页二、糖原合成

1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucosepytophosphorylase）

——催化单糖基活化形成糖核苷二磷酸（UDPG)，为各种聚糖形成时，提供糖基和能量。动物细胞中糖元合成时需UDPG；植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG。2、糖原合成酶（glycogensynthase）

糖类代谢专题知识培训第63页UDPG结构GUDP糖类代谢专题知识培训第64页糖核苷酸生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG