《生物化学》教学ppt课件 09章糖代谢.ppt

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1、第 九 章糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,第一节糖类化学,糖的概念,碳水化合物的由来：糖的实验式：(CH2O)n或Cn(H2O)m，氢氧比：2:1 例外：鼠李糖C6H12O5，脱氧核糖C5H10O4 甲醛CH2O，乙酸C2H4O2化学定义：糖类为多羟基醛、多羟基酮及其缩 聚物和某些衍生物的总称。carbohydrate：糖类物质总称saccharide：较简单糖类物质,一、糖的分类,依组成情况，主要可分为三大类：单糖（monosacchride）寡糖（oligosacchride）多糖（polysacchride）,二、单 糖（monosacchride）,

2、单糖的命名（来源）：,2.单糖的结构,葡萄糖（glucose）,吡喃,Fischer投影式,哈沃斯式,异头物,天然葡萄糖为右旋（+）,D,半缩醛羟基,果糖（fructose）,呋喃,核糖（ribose）与脱氧核糖（deoxyribose）,三、寡 糖(oligosacchride),麦芽糖(maltose)：葡萄糖 葡萄糖 乳 糖(lactose)：葡萄糖 半乳糖 蔗 糖(sucrose)：葡萄糖 果糖,四、多 糖(polysacchride),淀 粉(starch),糖 原(glycogen),纤维素(cellulose),第 二 节 糖酵解,糖的消化与吸收,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动

3、物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位：主要在小肠，少量在口腔,淀粉,麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）,-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）,葡萄糖,唾液中的-淀粉酶,-葡萄糖苷酶,-临界糊精酶,肠粘膜上皮细胞刷状缘,胃 pH 1-2,口腔,肠腔,胰液中的-淀粉酶,消化过程,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,各种组织细胞,吸收途径,一、糖酵解（glycolysis）的概念,1分子葡萄糖转变为2分子丙酮酸的一系列酶促反应过程过程。糖酵解途径反应部位：胞浆双重功能途径：葡萄糖分解/合成中间代谢物；氨基酸、甘油分解/合成通路无氧分子参加；有氧、无氧都能发

4、生生物体最古老的获能方式，原核、真核生物，有氧、无氧细胞The Embden-Meyerhof-Parnas Pathway（EMP）,二、糖酵解途径的发现,路易斯巴斯德（Louis Pasteur 1822-1895，法）：发酵由微生物引起巴氏杀菌法（低温消毒法）。葡萄糖酒精+二氧化碳,酵母粉,发酵中的葡萄汁,1897年，Edward Buchner&Hans Buchner（德）发现发酵可在无细胞条件下进行。,1905年 Arthur Harden 和 William Young 葡萄糖加入酵母汁消耗无机磷酸盐；可生成己糖二磷酸（果糖1，6-二磷酸），随后发现这一过程有酶、辅酶参与。,酵母

5、榨汁加热至50/透析发现酶和辅酶决定发酵活性,Gustav Embden提出果糖-1，6-二磷酸的裂解形式,Embden-Meyerhof-Parnas Pathway（EMP）,Otto Meyerhof对Embden假设提出合理修改，研究酵解作用能力学。Embden&Meyerhof：鸽子胸肌组织提取液有与酵母提取液相似的代谢过程肌肉中酵解途径（1930）,三、糖酵解途径(glycolytic pathway),10步反应；2个阶段：葡萄糖转变为磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P),1.葡萄

6、糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P),2.葡萄糖-6-磷酸异构为果糖-6-磷酸,Mg 2+,磷酸果糖激酶I(phosphfructokinase-I，PFK-I),果糖-6-磷酸,果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-2P),3.果糖-6-磷酸磷酸化为果糖-1,6-二磷酸,果糖-1,6-二磷酸,4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase),甘油醛-3-磷酸,磷酸二羟丙酮,5.磷酸丙糖的互变异构,甘油醛-3-磷酸脱氢酶

7、(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)氧化磷酸化酰基磷酸/高能酸酐键,甘油醛-3-磷酸,1,3-二磷酸甘油酸,6.甘油醛-3-磷酸氧化为1,3-二磷酸甘油酸,7.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,同时生成ATP,酶催化下将磷酸基团从底物分子转移给ADP，生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)。,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase),Mg 2+,磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase),

8、3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,Mg 2+,2-磷酸甘油酸,9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,10.磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并 通过底物水平磷酸化生成ATP,四、糖酵解小结,（1）糖酵解是一个不需氧的产能过程（2）反应全过程中有三步不可逆的反应,（3）实质：1分子6C化合物 2分子3C化合物（4）产能的方式和数量 方式：底物水平磷酸化 净生成ATP数量：从G开始 22-2=2ATP（5）辅酶：VitppNAD+；2x NADH（6）总反应式：葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+

9、2H2O,E2,E1,E3,糖酵解途径,E1:己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶IE3:丙酮酸激酶,五、糖酵解的调节,调节酶,己糖激酶,葡萄糖激酶（肝脏）受血糖水平的调节 血糖水平高酶活性高己糖激酶（肌肉）受葡萄糖6-磷酸和ADP的别构抑制,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,磷酸果糖激酶I（PFK-I）,催化效率低，糖酵解途径的限速步骤ATP是PFK-I的别构抑制剂柠檬酸能增强ATP的抑制效应AMP/ADP能解除ATP的抑制效应（ATP/AMP）2、6-二磷酸果糖是PFK-I的别构激活剂H+对PFK-I有抑制作用（防止乳酸积累，避免酸中毒）,ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用,4个亚基、2个ATP结合部位：低浓

10、度ATP催化部位；高浓度ATP调节部位降低PFK对果糖-6-磷酸亲和力,2、6-二磷酸果糖对磷酸果糖激酶的激活作用,增强酶与果糖-6-磷酸的亲和力,2、6-二磷酸果糖降低ATP 对PFK-I的抑制效应,丙酮酸激酶,高浓度ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸、丙氨酸为酶的别构抑制剂1、6-二磷酸果糖为激活剂肝细胞中丙酮酸激酶因磷酸化降低活性,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶P,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,PKA：蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白,以 cAMP 为第二信使的信息传递cAMP-蛋白激酶途径,除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解

11、途径。,六、其他单糖进入糖酵解途径,七、丙酮酸的去路不同细胞/生理条件不同去路,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙醇发酵,乳酸发酵,柠檬酸循环,有氧,无氧,肌肉,酵母,乳酸发酵（lactic acid fermentation）丙酮酸转变成乳酸（动物肌肉；无氧）,丙酮酸,乳酸,反应中的NADH+H+来自于3-磷酸甘油醛脱氢反应。,生成乳酸,无氧或缺氧条件下：,乙醇发酵（ethanol fermentation）,酵母在无氧或缺氧条件下：酵母乙醇发酵发酵：无氧条件下，细胞转变NADH 为NAD+，同时产生ATP的过程，是生物界普遍存在的一种获能方式。,巴斯德效应（Pasteur effect）,酵母在缺氧（无氧）情况下消耗更多的葡萄糖（约10倍）有氧氧化抑制糖的无氧酵解的作用,七、糖酵解的生理意义,是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径：（1）无线粒体的细胞，如：红细胞（2）代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞、肌肉（3）病理过程：血管阻塞，炎症浸润3.提供生物合成所需的物质 中间代谢物,八、糖酵解相关疾病,不常见遗传性疾病重要途径 丙酮酸激酶缺陷溶血性贫血（hemolytic anemia）恶性快速增长的肿瘤细胞酵解速率为正常之200倍肌体保护机制：诊断、检测指标与阿尔茨海默氏病（Alzheimers disease，老年性痴呆）相关,