北医本科ppt课件《生物化学》6-糖代谢-njh8年制.ppt
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1、,1,第二部分 物质代谢与调节,2,物质代谢,合成代谢,分解代谢,体内几类重要物质的代谢(糖、脂、氨基酸、核苷酸)生物氧化及能量生成 物质代谢的相互联系 物质代谢的调节,metabolism,anabolism,catabolism,3,学习“物质代谢”的关键点,生理功能或意义反应部位(组织、细胞定位)关键步骤、关键酶能量的代谢代谢调节(关键酶的调节)与其它代谢途径的联系(枢纽物质,物质转变)代谢异常与疾病的关系,4,第六章,糖代谢,Metabolism of carbohydrate,5,本章主要内容,糖代谢概述 Introduction2.糖的无氧分解 Anaerobic Oxidatio
2、n糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation4.磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway5.糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis糖异生 Gluconeogenesis血糖调节及代谢障碍 Regulation of Blood Sugar and Abnormal Carbohydrate Metabolism,6,糖(carbohydrates),又称碳水化合物,其化学 本质为多羟醛或多羟酮类化合物。,糖的分类(根据结构分):,单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、核糖寡糖:麦芽糖、蔗糖、乳糖(二糖)多糖:淀粉、糖原、纤维
3、素结合糖:糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂,第一节 糖代谢概述,糖的概述,7,-D-葡萄糖,糖原,乳糖,蔗糖,8,食物中的糖类主要有淀粉、糖原、纤维素、蔗糖、乳糖、麦芽糖、葡萄糖等 纤维素不能被人体消化、吸收,糖原是糖在体内的储存形式 肝脏、肌肉组织可分别合成肝糖原、肌糖原,糖被消化成单糖后才能在小肠被吸收,糖的概 述,9,糖的生理功能,氧化供能(最主要功能)重要碳源 糖代谢的中间产物可转变为其它含碳化合物,如氨基酸、脂肪酸、核苷等 细胞的重要组成成分 糖蛋白、糖脂、蛋白多糖、氨基多糖,糖是人体最重要的能源物质(60%)679kcal(2840kJ)/mol 葡萄糖,10,糖类物质是人类食物的主要成分,
4、糖的消化吸收,谷类食物,蔬菜水果,鱼肉蛋,奶类和豆类,油脂类,11,食物中的糖:植物淀粉 动物糖原 麦芽糖 蔗糖 乳糖 葡萄糖,本章主要讨论葡萄糖代谢,12,乳糖不耐症,缺乏分解乳糖的乳糖酶,在食用牛奶后发生乳糖消化、吸收障碍,产生腹胀、腹泻等症状。,半乳糖,13,纤维素,葡萄糖的多聚体,以-1,4糖苷键相连,在人体内不能被消化。,14,血糖水平相当恒定,正常值为3.896.11mmol/L,血糖:血液中的葡萄糖,血糖的来源与去路,食物中糖,肝糖原,非糖物质,血糖3.896.11mmol/L,消化吸收,分解,糖异生,尿糖,9mmol/L,CO2,H2O,能量,氧化分解,肝糖原,肌糖原,合成,其
5、它糖及糖衍生物,非糖物质,转变,转变,15,糖代谢的概况,无氧分解有氧氧化磷酸戊糖途径糖原合成糖原分解糖异生,葡萄糖,代谢,糖的主要代谢途径、关键步骤、关键酶、生理意义、调节机制,16,糖原分解,糖代谢的概况,17,一、糖的无氧氧化 anaerobic oxidation,在缺氧条件下,葡萄糖分解成乳酸并释放能量的过程。,反应部位:细胞质,第二节 糖的无氧氧化,18,(一)糖酵解过程,(1)葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,1.葡萄糖分解为丙酮酸,反应不可逆,在肝脏由葡萄糖激酶催化此步反应,19,(2)6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖,20,(3)6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖,反应不可逆,
6、21,(4)磷酸己糖裂解为2个磷酸丙糖,22,(5)磷酸丙糖的同分异构化,前5步为耗能阶段,23,(6)3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,24,(7)1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,糖酵解过程中第一个产生ATP的反应,磷酸甘油酸激酶,1.3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,底物水平磷酸化,25,氧化磷酸化(主要)Oxidative Phosphorylation 代谢物氧化脱氢,经呼吸链传递给氧生成水,同时 释放能量,使ADP磷酸化生成ATP,氧化与磷酸化偶联。,底物水平磷酸化,Substrate-level Phosphorylation,分解代谢过程中,底物因脱氢、脱水等作
7、用而使能量在分子内部重新分布,形成高能磷酸化合物,然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程。,26,COO C H O CH2 OH,COO C H OHCH2 O,(8)3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,Mg 2+,27,COO C H O CH2 OH,(9)2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,COO C O CH2,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,+H2O,28,(10)磷酸烯醇式丙酮酸转变成ATP和丙酮酸,COO C O CH2,COO C=O CH3,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,ADP,ATP,丙酮酸激酶*,底物水
8、平磷酸化,反应不可逆,29,+NAD+,2.丙酮酸转变成乳酸,CH3C=O COOH,丙酮酸,+NADH+H+,CH3CHOH COOH,乳酸,乳酸脱氢酶LDH,NADH+H+来源于反应 6,糖酵解小结,准备或耗能阶段,放能阶段,葡萄糖+2 ADP+2 Pi,三步不可逆反应,三个关键酶,30,31,(二)糖酵解特点,反应部位:细胞质,关键酶:己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶,能量净生成:2ATP,消耗ATP的步骤:,生成ATP的步骤:,2,4 ATP,Have a rest,32,(四)糖酵解的调节,关键酶,调节方式,33,6-磷酸果糖激酶-1(最重要),变构调节,比较少见,利于糖的
9、分解,34,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙氨酸ATP,丙酮酸,1.6-二磷酸果糖,+,丙酮酸激酶(第二个重要调节点),变构调节,化学修饰调节,35,己糖激酶,变构抑制调节,36,(五)糖酵解的生理意义:,紧急供能:肌肉收缩;生理供能:红细胞(完全);神经细胞、白细胞、骨髓(部分);病理供能:严重贫血、呼吸功能障碍和循环功能 障碍。,37,第三节 糖的有氧氧化,葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成H2O和CO2,同时释放出能量的过程,这是糖氧化的主要方式。,概念,O2,O2,G,6-磷酸葡萄糖,丙酮酸 乙酰CoA,三羧酸循环,H+e,O2,H2O,CO2,细胞质,丙酮酸,线粒体,aerobic
10、oxidation,38,第一阶段:酵解途径,第二阶段:丙酮酸的氧化脱羧,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CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,1.1 糖酵解途径(细胞质),39,40,1.2 丙酮酸氧化脱羧(线粒体),丙酮酸脱氢酶复合体,*辅酶:TTP、硫辛酸、FAD、NAD+和CoA,*由三种不同的酶组成,丙酮酸脱氢酶复合体,有氧氧化的限速步骤之一,41,丙酮酸脱羧酶(E1)硫辛酸乙酰基转移酶(E2)二氢硫辛酸脱氢酶(E3)辅酶 焦磷酸硫胺素(TPP,含维生素B1)硫辛酸 辅酶A(遍多酸)黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD,含维生素B2)
11、辅酶 I(NAD+,含维生素PP),丙酮酸脱氢酶复合体(多酶体系),42,1.3 三羧酸循环(柠檬酸循环,Krebs循环),43,三羧酸循环反应过程,草酰乙酸,乙酰CoA,柠檬酸,(1)柠檬酸的形成,O=C COOH CH2 COOH,OC CH3SCoA,H2O,+,+,CH2 COOH HOCCOO CH2COOH,HSCoA+H+,柠檬酸合酶,(限速酶1),(4C),(2C),(6C),44,(2)异柠檬酸的形成,45,(3)异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸,(限速酶2*),异柠檬酸 脱氢酶,异柠檬酸,(6C),酮戊二酸,(5C),第一次氧化脱羧,(限速酶2),46,第二次氧化脱羧,(4
12、)-酮戊二酸氧化脱羧,生成琥珀酰CoA,47,(5)琥珀酰CoA转变为琥珀酸(底物水平磷酸化),三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应,48,(6)琥珀酸脱氢生成延胡索酸,49,(7)延胡索酸加水生成苹果酸,50,(8)苹果酸脱氢生成草酰乙酸,51,三羧酸循环,草酰乙酸,乙酰辅酶A,柠檬酸,异柠檬酸,a-酮戊二酸,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,Have a rest,52,三羧酸循环特点:(1)反应部位:线粒体(2)关键酶:异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体(3)三羧酸循环:4次脱氢(其中3次以NAD+为受氢体,1次以FAD为受氢体)2次脱羧 每循环一周产生10个A
13、TP(4)三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗,但可以参加其它代谢而被消耗。,53,草酰乙酸,丙酮酸,丙氨酸,CH3,C=O+CO2,COOH,COOH,COOH,CH2,C O,生物素,丙酮酸羧化酶,丙酮酸,草酰乙酸,草酰乙酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸,54,3.糖的有氧氧化及三羧酸循环的生理意义,(1)糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。,NADH,2.5 ATP,生物氧化,FADH2,1.5 ATP,生物氧化,有氧氧化:每分子葡萄糖产生 32或30分子ATP无氧氧化:每分子葡萄糖产生 2 分子ATP,55,葡萄糖有氧氧化时ATP的生成,阶段,反 应,辅 酶,ATP,葡萄糖6-磷
14、酸葡萄糖,6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖,2(3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸),2(1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸),2(磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸),I,2(丙酮酸乙酰CoA),II,2(异柠檬酸-酮戊二酸),2(-酮戊二酸琥珀酰CoA),2(琥珀酰CoA 琥珀酸),2(琥珀酸延胡索酸),2(延胡索酸 草酰乙酸),III,NAD+,-1,-1,2(2.5)/2(1.5),2(1),2(1),NAD+,2(2.5),NAD+,2(2.5),NAD+,2(2.5),2(1),FAD,NAD+,2(1.5),2(2.5),净生成32/30ATP,3:苹果酸穿梭;2:磷酸甘油穿梭,糖有氧氧化生
15、成的ATP,葡萄糖,2丙酮酸,2乙酰CoA,呼吸链,2 NADH+H+,TCA循环,2 NADH+H+,2*3 NADH+H+,2*1 FADH2,2*1 GTP,2 ATP,2 NADH+H+,30或32个ATP,2 CO2,2*2 CO2,H2O,O2,2丙酮酸,56,57,(2)三羧酸循环是糖、脂肪和蛋白质三大营养物质分 解代谢的最终共同途径。,(3)三羧酸循环是糖、脂肪和某些氨基酸代谢联系 和互变的枢纽。,糖,TCA cycle,甘油、脂肪酸,氨基酸,58,葡萄糖或糖原 甘油三酯磷酸丙糖 a-磷酸甘油 脂肪酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 乳酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体草酰乙酸 柠檬酸
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