(生物化学教学ppt课件)第7章 糖代谢.ppt
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1、第七章糖 代 谢,糖:Sugar Sweets Candy Glucose Carbohydrates Saccharide,糖即碳水化合物,其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物,根据其水解产物的情况,糖主要分为:,单糖、寡糖、多糖、糖复合物,第一节 概 述,一、糖,单糖:不能再水解的糖(如葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖等)。常见的单糖-葡萄糖,开链,(环状),2.寡糖,常见的几种二糖有:,麦芽糖:葡萄糖 葡萄糖,蔗 糖:葡萄糖 果糖,能水解生成几分子单糖的糖,各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连,乳 糖:葡萄糖 半乳糖,3.多糖 能水解生成多个分子单糖的糖,常见的多糖有:,淀 粉,糖 原,
2、纤维素,淀粉:是植物中养分的储存形式,蓝色:-1,4-糖苷键红色:-1,6-糖苷键,糖原:为多聚葡萄糖,是动物体内葡萄糖的储存形式,又称动物淀粉,纤维素:植物的骨架,-D-葡萄糖,二、糖的生理功能,氧化供能(主)16.7kJ能量/1g葡萄糖氧化,构成组织细胞的基本成分*核糖 构成核酸*糖蛋白 凝血因子、免疫球蛋白等*糖脂 生物膜成分,转变为体内的其它成分*转变为脂肪*转变为非必需氨基酸,三、糖的消化吸收,淀粉消化部位:*口腔*小肠,糖的吸收-主动吸收,葡萄糖的吸收是耗能的过程,钠泵,糖吸收后的去向,糖代谢的概况,血中葡萄糖,糖酵解(乳酸),有氧氧化(CO2、H2O、ATP),糖原,分解,体内组
3、织在无氧或缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸和少量ATP的过程。,糖的无氧分解(糖酵解):,第二节 糖的无氧分解(Anaerobic degradation or Glycolysis),糖酵解,*糖酵解的反应部位:胞浆,*糖酵解分为两个阶段,第一阶段,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate),称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。,第二阶段,由丙酮酸转变成乳酸。,(1)葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖,葡萄糖激酶(肝),葡萄糖,Mg2+,ATP,已糖激酶(HK),ADP,6-磷酸葡萄糖,限速酶/关键酶,1.催化非平衡反应,特点:,2.活性低,3.受激素或代谢物的调节,4.活性的改
4、变可影响整 个反应体系的反应速度,己糖激酶(HK)和葡萄糖激酶(GK)的区别 HK GK组织分布 绝大多数组织 肝脏和细胞Km 低 高6-磷酸葡萄糖 有 无的抑制,糖原分解生成6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖参与的反应,6-磷酸葡萄糖异构化 转变为6-磷酸果糖,(3)6-磷酸果糖再磷酸化 生成1,6-二磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP),(F-6-P),ATP,6-磷酸果糖激酶-1(6-FPK-1),Mg2+,磷酸丙糖的生成,1,6-二磷酸果糖(F-1,6-BP),醛缩酶,(5)3-磷酸甘油醛氧化为 1,3-二磷酸甘油酸,1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG),3-磷酸甘油醛脱氢酶
5、,3-磷酸甘油醛,糖酵解中唯一的脱氢反应,OPO32-,(6)1,3-二磷酸甘油酸 转变为3-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸激酶,1,3-二磷酸甘油酸(1,3-BPG),OPO32-,ADP,ATP,将底物的高能磷酸基直接转移给ADP生成ATP过程称底物水平磷酸化,(7)3-磷酸甘油酸转变为 2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,(8)2-磷酸甘油酸转变为 磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,(9)磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶(PK),糖酵解过程的第三个限速酶,也是第二次底物水平磷酸化反应,Mg2+,K+,烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,烯醇式丙酮酸,(10)丙酮酸还原为乳酸
6、,糖原(Gn),6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,糖酵解过程小结,反应部位:胞液,糖酵解过程中ATP的生成,2,葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,1,-1,2,1,1 mol 葡萄糖 2 mol 乳酸+?mol ATP,糖原中的1mol葡萄糖2mol 乳酸+?mol ATP,2 mol ATP,3 mol ATP,糖酵解过程小结,糖酵解过程的限速酶,酶 的 名 称已糖激酶6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶,变构激活剂AMP,F-1,6-BP,ADP,F-2,6-BP F-1,6-BP,变构抑制剂G-6-P
7、ATP,柠檬酸,ATP,糖酵解过程小结,糖酵解的意义:,1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要,如:肌肉收缩、人到高原,2.是某些细胞(红细胞、肿瘤细胞等)能量来源,3.生成的乳酸又可进一步氧化供能,或 异生为糖,若糖酵解过度,可因乳酸生成过多而导 致乳酸酸中毒,第三节 糖的有氧氧化(Aerobic oxidation),一、糖有氧氧化的概念,葡萄糖在有氧的条件下,彻底氧化分解生成CO2和H2O并释放大量能量的过程。,糖的有氧氧化是指:,有氧氧化是糖氧化的主要方式,绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。,线粒体内,胞浆,二、糖有氧氧化的过程,第一阶段:丙酮酸的生成(胞浆),三 个 阶 段,
8、第二阶段:丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA(线粒体),第三阶段:乙酰CoA进入三羧酸循环 彻底氧化(线粒体),糖原(Gn),6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,糖酵解过程,(一)丙酮酸的生成(胞浆),2丙酮酸,进入线粒体进一步氧化,2(NADH+H+),2H2O+3/5 ATP,(二)丙酮酸氧化脱羧生成 乙酰辅酶A(线粒体),C,H,3,COSCoA,丙酮酸,乙酰CoA,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶系,3种酶:E1:丙酮酸脱氢酶(TPP、Mg2+)E2:二氢硫辛酰胺转乙酰酶(硫辛酸、辅酶A)E3:二氢硫辛酰胺脱氢酶(FAD、NAD+)6种辅助因子:TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+,(三)乙
9、酰辅酶A进入 三羧酸循环(线粒体),三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TAC)又称柠檬酸循环 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始,经过一系列代谢反应,乙酰基被彻底氧化,草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。,乙酰CoA与草酰乙酸 缩合形成柠檬酸,柠檬酸合酶,+H2O,柠檬酸异构化生成异柠檬酸,柠檬酸,异柠檬酸,异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸氧化脱羧 生成琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸脱氢酶系,琥珀酰CoA转变为琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,底物水平磷酸化,琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸水化生
10、成苹果酸,延胡索酸,延胡索酸酶,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸,NAD+,NADH+H+,草酰乙酸,P,CH2COSoA(乙酰辅酶A),三羧酸循环总图,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1),+CO2+ATP,三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2),+CO2,NADPH+H+,NADP+,NAD+,NADH+H+,丙酮酸+CO2 苹果酸 草酰乙酸,苹果酸酶,苹果酸脱氢酶,三羧酸循环小结:,(1)反应部位:线粒体,(2)三个关键酶,(3)每循环一次有两次脱羧生成2CO2,其来源于乙酰CoA中的2个碳原子,乙酰CoA+3NAD+FAD+Pi+2 H2O+GDP,2CO2+3(NADH+H+)+F
11、ADH2+HSCoA+GTP,(4)能量生成,3NADH+H+2.5ATP=7.5ATP FADH2 1.5ATP=1.5ATP一次底物水平磷酸化 1ATP 共生成10分子ATP,糖有氧氧化过程中ATP的生成:,第一阶段:葡萄糖2丙酮酸,第二阶段:2丙酮酸2乙酰CoA,第三阶段:2乙酰CoA2CO2+4H2O,2ATP,22.5ATP,29ATP,葡萄糖 6 CO2+6H2O+?mol ATP,糖原中的1mol葡萄糖 6 CO2+6H2O+?mol ATP,30/32 ATP,31/33 ATP,21.5/2.5ATP,2ATP,糖有氧氧化的生理意义:,糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能,糖有
12、氧氧化的三羧酸循环是物质代谢的总枢纽,糖有氧氧化途径与体内其他代谢途径有着密切的联系,-酮戊二酸,草酰乙酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,柠檬酸,乙酰CoA,磷酸烯醇式丙酮酸,甘油三酯,葡萄糖或糖原,丙酮酸,糖、脂、氨基酸代谢的联系,有氧氧化的调节:,1.糖酵解途径的调节,2.丙酮酸脱氢酶复合体的调节,有活性,无活性,3.三羧酸循环的调节,柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶是该途径的关键酶,(1)NADH/NAD+,ATP/ADP比率升高时这三个酶的活性都被反馈抑制,反之其活性升高,(2)Ca2+是这三个酶的激活剂,可提高其活性,推动三羧酸循环及有氧氧化的进行,异柠檬酸,苹果酸,柠檬酸,乙
13、酰CoA,丙酮酸,丙酮酸脱氢酶复合体,(-)ATP(+)Ca2+,ADP,(-)NADH,琥珀酸CoA,柠檬酸,ATP,ADP(+),(-)ATP,乙酰CoA,NADH,脂肪酸,(+)AMP,CoA,NAD+,Ca2+,(+)Ca2+(-)琥珀酸CoA,NADH,糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为Pasteur效应。,有氧时NADH+H+可进入线粒体内氧化,丙酮酸进行有氧氧化而不生成乳酸-有氧氧化可抑制糖酵解。缺氧时,氧化磷酸化受阻,ADP与Pi不能合成ATP,致使ADP/ATP比值升高,而激活糖酵解途径的限速酶,故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。,4.巴斯德(Pasteur)效应,第四节磷酸戊糖途
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