6生命活动的主要能源.ppt

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1、清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,360,6,生命活动的主要能源 葡萄糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,361,为什么人类以淀粉为主食？糖代谢在物质代谢中的作用和地位是什么？,问题讨论,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,362,糖（carbohydrates）的化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物，包括单糖、寡聚糖和多糖。,糖的概念,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,363,单糖是不能再水解的糖,葡萄糖（glucose）,果糖（fructose）,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,364,半乳糖（galactose）,核

2、糖（ribose）,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,365,寡糖是能水解成几分子单糖的糖,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。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,366,多糖是能水解生成多个单糖分子的糖,淀粉（starch）,糖原（glycogen）,纤维素（cellulose）,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,367,淀粉是植物中养分的储存形式,淀粉颗粒,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,368,糖原是动物体内葡萄糖的储存形式,目 录,清华版

3、教材医学生物化学与分子生物学课件,369,纤维素作为植物的骨架,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,370,6.1概 述,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,371,6.1.1 糖类的生理功用,6.1.1.1 糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,372,6.1.1.2 提供合成体内其他物质的原料。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,373,6.1.1.3 作为机体组织细胞的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。,目 录,清华版教材

4、医学生物化学与分子生物学课件,374,6.1.2 糖的消化吸收,人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,375,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,376,一些成年人由于缺乏乳糖酶导致在饮用牛奶后，牛奶中的乳糖不能被水解而在肠中积聚，细菌作用后产生H2、CH4和乳酸等，引起腹胀、腹泻等症状，可饮用酸奶。,乳糖不耐症,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,377,6.1.3 糖代谢概况,H2O,绿色植物光合作用,ATP,呼吸链,O2,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课

5、件,378,6.2糖的无氧氧化,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,379,在无氧情况下，葡萄糖分解生成乳酸的过程叫糖酵解。,乳 酸,糖酵解途径,糖 酵 解,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,380,6.2.1 糖酵解的反应过程,反应起始：葡萄糖或糖原。反应场所：胞液。反应条件：无氧、ATP和NAD+。反应阶段：6C耗能阶段和3C产能阶段。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,381,6.2.1.1 葡萄糖分解生成丙酮酸,糖酵解途径，葡萄糖经历十步反应分解生成2分子丙酮酸。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,382,（1）葡萄糖磷酸化为6-磷

6、酸葡萄糖,Mg2+,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,383,需Mg2+参与是耗能的不可逆反应（ATP供能和提供Pi基团）哺乳类动物体内已发现4种已糖激 酶同工酶(-型)。,已糖激酶（hexokinase,HK）,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,384,HK四种同工酶，在肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶（glucokinase,GK）HK GK 分布 绝大多数组织 肝 催化的底物 G、半乳糖、果糖 G 与G反应的Km值 0.1 mmol/L 10mmol/L G6P对酶的调节变构抑制 无,目 录,项目,清华版教材医学生物化学与分子生物学课

7、件,385,由于GK对葡萄糖的亲和力低，GK催化的酶促反应只有在餐后大量消化吸收的G进入肝脏后才加强，生成的糖原储存于肝中，在血糖浓度恒定的过程中发挥了重要作用。当血中葡萄糖糖浓度正常或偏低时，GK活性低，葡萄糖进入肝细胞被利用少，此时，HK活性仍较高，利于肝外组织利用葡萄糖供能。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,386,（2）6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,387,（3）6-磷酸葡萄糖转变为1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,388

8、,该反应是耗能的不可逆反应。体内还有6-磷酸果糖激酶-2，它催化6-磷酸果糖的C2磷酸化生成2,6-二磷酸果糖，它不是酵解途径的中间产物，但在酵解的调控上有重要作用。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,389,（+）,6-磷酸果糖激酶-1是变构酶，AMP、ADP、2,6-二磷酸果糖是变构激活剂，ATP、柠檬酸是变构抑制剂。,（-）,AMP、ADP 2,6-二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,ATP、柠檬酸,6-磷酸果糖激酶-1,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,390,（4）1,6-二磷酸果糖裂解为磷酸丙糖,1,6-二磷酸果糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学

9、课件,391,（5）磷酸丙糖的互变,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,392,（6）3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,Pi、NAD+NADH+H+,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,目 录,CHO,CH,OH,CH,CH,2,P,O,CH,2,P,P,O,O=C,C,OH,CH,2,P,O,P,P,O,P,P,O,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,393,（7）1,3-二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸,ADP ATP,磷酸甘油酸激酶,1,3-二磷酸 甘油酸,3-磷酸 甘油酸,目 录,清华版教材医

10、学生物化学与分子生物学课件,394,在磷酸甘油酸激酶的催化下，1,3-二磷酸甘油酸上的高能磷酸基转移给ADP生成ATP，这是糖酵解途径中生成ATP的第一个反应。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,395,底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,396,（8）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷

11、酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,NAD+,NADH+H+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,397,（9）2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,2-磷酸甘油酸,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,398,（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸,=,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,399,6.2.1.2 丙酮酸还原转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。,目 录,清华版教材医学

12、生物化学与分子生物学课件,400,6.2.2 糖酵解的生理意义,6.2.2.1 是机体在缺氧情况下迅速获取能量的有效方式(如肌肉收缩，以底物水平磷酸化的方式产能)。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,401,6.2.2.2 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径，如红细胞。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,402,6.3糖的有氧氧化,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,403,葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成CO2和H2O，并释放大量能量的反应过程称为有氧氧化（aerobic oxidation）。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,40

13、4,6.3.1 糖有氧氧化分三个阶段,第一阶段 糖酵解途径,第二阶段 丙酮酸氧化脱羧,第三阶段三羧酸循环,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,405,6.3.1.1 第一阶段：糖酵解途径,葡萄糖分解生成丙酮酸是与无氧酵解共同经历的阶段。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,406,6.3.1.2 第二阶段：丙酮酸脱羧生成乙酰辅酶A,丙酮酸+HSCoA 乙酰CoA+CO2,NAD+NADH+H+,丙酮酸脱氢酶复合体,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,407,丙酮酸脱氢酶复合体的组成,酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶,目

14、录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,408,6.3.1.3 第三阶段：乙酰辅酶A进入三羧酸循环,一次循环共消耗1分子乙酰CoA，产生2分子CO2，3分子NADHH+，1分子FADH2和1分子GTP。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,409,三羧酸循环也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。,6.3.2 三羧酸循环,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,410,1953年 Hans Adolf Krebs 因发现柠檬酸循环而获诺贝尔奖

15、,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,411,三羧酸循环概况,C2,C6,C4,C4,C5,NADH+H+CO2,NADH+H+CO2,GTP,FADH2,NADH+H+,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,412,6.3.2.1 三羧酸循环的反应过程,三羧酸循环由8步反应组成，包括2次脱羧、4次脱氢和1次底物水平磷酸化。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,413,（1）乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成柠檬酸,缩合反应，柠檬酸合酶催化,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,414,（2）柠檬酸异构化为异柠檬酸,顺乌头酸酶,目 录,清华版教材医学生物化

16、学与分子生物学课件,415,（3）异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,第一次脱氢脱羧反应，由异柠檬酸脱氢酶催化,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,416,（4）-酮戊二酸脱羧生成琥珀酰CoA,第二次脱氢脱羧反应，由-酮戊二酸脱氢酶复合体催化,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,417,（5）琥珀酰CoA转变为琥珀酸,三羧酸循环中唯一的一次底物水平磷酸化，由琥珀酸脱氢酶催化,目 录,ii,i,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,418,（6）琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸,第三次脱氢反应，由琥珀酸脱氢酶催化，琥珀酸脱氢酶存在于线粒体内膜上,目 录,清华版教材医学生物化学与分

17、子生物学课件,419,（7）延胡索酸加水生成苹果酸,延胡索酸酶催化的可逆反应,目 录,HO,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,420,（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸,第四次脱氢再次生成草酰乙酸，由苹果酸脱氢酶催化,目 录,柠檬酸合酶,顺乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,琥珀酰CoA合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,柠檬酸,顺乌头酸,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,异柠檬酸,草酰乙酸,乙酰CoA,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,422,TAC过程的反应部位是线粒体。有氧条件下进行。消耗：乙酰CoA。产物：42H（3NADH，1FADH

18、2）；GTP;2CO2。,三羧酸循环小结,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,423,中间物质的补充（回补反应）。,循环不可逆（3个关键酶）。,-酮戊二酸脱氢酶复合体,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,424,机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，三羧酸循环中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以建立糖和其他物质代谢之间的联系。,例如：,目 录,草酰乙酸,琥珀酰CoA,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,425,草酰乙酸的更新补充,草酰乙酸,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,426,一分子乙酰CoA经过三羧酸循

19、环产生的能量,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,427,6.3.2.2 三羧酸循环的生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质代谢联系的枢纽；为其他物质代谢提供小分子前体。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,428,6.3.3 有氧氧化生成的ATP,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,429,第三阶段（线粒体基质）,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,430,6.3.4 巴斯德效应,1857年，法国科学家Louis Pasteur发现在无氧条件下酵母菌能利用糖发酵生醇。若将其移至有氧环境时，生醇发酵受到抑制，酵母菌以有氧氧化获得能量。

20、氧气抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象巴斯德效应(Pasteur effect)。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,431,6.4磷酸戊糖途径,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,432,磷酸戊糖途径指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,磷酸戊糖途径的概念,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,433,途径概况,磷酸戊糖,G-6-P,5-磷酸核糖,特点：不生成ATP 脱氢反应以NADP+为辅酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,434,6.4.1 磷酸戊糖途径的反应过程,磷酸戊糖途径

21、的全过程在胞质中进行，分为氧化反应阶段和非氧化反应阶段。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,435,在氧化反应阶段，6-磷酸葡萄糖经氧化脱羧生成5-磷酸核糖和NADPH+H+；在非氧化反应阶段，通过一系列基团转移将多余的核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,436,6.4.1.1 氧化反应阶段,在这个阶段，6-磷酸葡萄糖经历四步反应生成5-磷酸核糖（ribose-5-phosphate）、NADPH+H+和CO2。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,437,（1）6-磷酸葡萄糖氧化生成6-磷酸葡萄糖酸,目 录,清华

22、版教材医学生物化学与分子生物学课件,438,（2）6-磷酸葡萄糖酸氧化脱羧,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,439,6.4.1.2 非氧化反应阶段,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,440,5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖 C5,5-磷酸木酮糖 C5,5-磷酸木酮糖 C5,7-磷酸景天糖 C7,3-磷酸甘油醛 C3,4-磷酸赤藓糖 C4,6-磷酸果糖 C6,6-磷酸果糖 C6,3-磷酸甘油醛 C3,目 录,清华版教材医学生物化学与

23、分子生物学课件,441,基团转移的总反应式为,36-磷酸葡萄糖+6 NADP+,26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,442,GA-6-P脱氢酶,NADPH+H+,G-6-P脱氢酶,第一阶段,G-6-P,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,3(C5),第二阶段,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,443,6.5糖原合成与分解,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,444,糖原（glycogen）是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。,还原端,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,445

24、,肌肉：肌糖原，180 400g 主要供肌肉收缩所需,肝脏：肝糖原，70 100g 维持血糖水平,糖原储存的主要器官及其生理意义,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,446,糖原的结构特点,葡萄糖单位以-1,4-糖苷键形成长链。约10个葡萄糖单元处形成分支，分支 处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支 增加，溶解度增加。每条链都终止于一个非还原端，非还 原端增多，以利于其被酶分解。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,447,6.5.1 糖原的合成代谢,糖原的合成代谢在肝和肌组织的胞质中进行，需消耗ATP和UTP。反应过程包括葡萄糖的活化、糖链延长和糖原分支形成等环节。,

25、目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,448,6.5.1.1 葡萄糖的活化,葡萄糖的活性形式是尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose,UDPG），尿苷二磷酸葡萄糖的合成需要三步反应来完成。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,449,（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖,Mg2+,葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,450,（2）6-P-葡萄糖异构化转变成1-P-葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,O,H,HO,OH,H,OH,H,OH,H,O,H,CH,2,OH,H,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,目 录,清华

26、版教材医学生物化学与分子生物学课件,451,（3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成,UDPG是葡萄糖的活性形式，在体内充当葡萄糖供体。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,452,6.5.1.2 糖链的延长,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,453,6.5.1.3 分支的形成,当糖原合酶合成糖链长度达到1218个葡萄糖基时，由分支酶（branching enzyme）将末端约67个葡萄糖基组成的一段糖链转移至邻近的糖链上，以-1,6-糖苷键相连形成分支。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,454,糖原合成过程,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,455

27、,6.5.2 糖原的分解代谢,糖原分解首先释放6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖在葡萄糖6-磷酸酶的作用下水解成葡萄糖。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,456,6.5.2.1 糖原直链部分的水解,糖原直链部分以-1,4-糖苷键连接，在糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）的作用下首先裂解成1-磷酸葡萄糖，然后再异构成6-磷酸葡萄糖并进入糖酵解或糖异生途径。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,457,（1）糖原磷酸解生成1-磷酸葡萄糖,磷酸化酶,1-磷酸葡萄糖,P,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,458,（2）1-磷酸葡萄糖异构化

28、转变成6-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,O,H,HO,OH,H,OH,H,OH,H,O,H,CH,2,OH,H,1-磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,459,（3）6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖,肝脏中含有葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase），可使6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖并释放入血。但肌组织内没有葡萄糖6-磷酸酶，所以肌糖原不能补充血糖，只能进行糖酵解和有氧氧化。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,460,6.5.2.2 糖原分支的水解,糖原磷酸化酶只能水解-1,4-糖苷键，对-1,6-糖苷键无作用。,目 录,清

29、华版教材医学生物化学与分子生物学课件,461,糖原的合成与分解,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,462,6.5.3 糖原累积症,糖原累积症（glycogen storage disease）是由于糖原代谢相关酶的遗传缺陷而导致的糖原大量沉积于某些组织器官的一类遗传性疾病。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,463,6.6糖异生,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,464,糖异生（gluconeogenesis）是由非糖物质转变成葡萄糖和糖原的过程。,糖异生的概念,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,465,6.6.1 糖异生途径,从丙酮酸开

30、始合成葡萄糖的反应过程称为糖异生途径(gluconeogenic pathway)。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,466,糖异生途径中大部分反应是糖酵解的逆过程，但是己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶催化的反应的逆过程由其他的酶和反应代替。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,467,6.6.1.1 丙酮酸羧化支路,丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸，需两步反应，消耗两分子ATP。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,468,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,GDP+CO2,GTP,丙酮酸羧化酶,ADP,ATP

31、+CO2,丙酮酸激酶,ATP,ADP,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,469,（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸,反应时CO2先与生物素结合，消耗1分子ATP，然后活化的CO2再转移给丙酮酸生成草酰乙酸。由于胞质中不含丙酮酸羧化酶，丙酮酸必须进入线粒体内才能羧化。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,470,（2）草酰乙酸脱羧生成磷酸烯醇式丙酮酸,由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，消耗1分子GTP。线粒体和胞质中都含有磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，因此草酰乙酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸既可以在线粒体，也可以在胞质中进行。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,471,草酰乙酸

32、的两种穿梭方式,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,472,6.6.1.2 1,6-二磷酸果糖转变成6-磷酸果糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,473,6.6.1.3 6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,474,6.6.2 糖异生的生理意义,维持血糖浓度恒定。,补充肝糖原。,三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。,调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,475,6.6.3 乳酸循环,目 录,肝细胞,肌细胞,血液,清华

33、版教材医学生物化学与分子生物学课件,476,乳酸循环为捷克生化学家Cori夫妇所阐明，又称Cori循环,Cori夫妇,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,477,6.7糖代谢的调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,478,糖代谢进行的方向和速率是由各条途径中的限速酶（也称关键酶）决定的，一条代谢途径中通常具有多个限速酶，这些限速酶对代谢过程的调控有主次之分。,限速调节酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,479,限速酶催化的反应称为限速反应，限速反应比较慢，方向不可逆，其进程可以影响整个代谢途径的进程。,限速反应,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生

34、物学课件,480,6.7.1 糖酵解的调节,己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶是糖酵解途径流量控制的调节点，分别受变构效应剂调节和激素调节。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,481,ATP/AMP比例（反映细胞内能量水平）ATP/AMP：酵解（能量充足）ATP/AMP：酵解（能量短缺）,对三个限速酶的共同调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,482,6.7.1.1 6-磷酸果糖激酶-1 是主要调控点,变构激活剂：AMP；ADP；1,6-二磷酸果 糖；2,6-二磷酸果糖。,变构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）。,目 录,清华版教材医学生物化学

35、与分子生物学课件,483,6-磷酸果糖激酶-1有两个ATP结合位点，催化部位和调节部位，ATP与调节部位的亲和力较低，细胞中ATP浓度较高的情况下会与之相结合并抑制酶的活性。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,484,6-PFK-1,6-PFK-1,AMP,ATP,催化部位,调节部位,抑制,激活,6-磷酸果糖激酶-1的ATP结合位点,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,485,磷酸果糖激酶的活性调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,486,6.7.1.2 丙酮酸激酶是第二个重要调节点,变构调节变构激活剂：1,6-二磷酸果糖。变构抑制剂：ATP。,目 录

36、,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,487,共价修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,胰高血糖素,蛋白激酶A(protein kinase A),+,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,488,6.7.2 有氧氧化的调节,限速酶,酵解途径：己糖激酶,丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：柠檬酸合酶,丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1,-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,489,6.7.2.1 丙酮酸脱氢酶复合体的调节,变构调节,变构抑制剂：乙酰CoA、NADH、

37、ATP。,变构激活剂：AMP、ADP、NAD+。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,490,共价修饰调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,491,6.7.2.2 三羧酸循环的调节,三羧酸循环中有三个限速酶，分别由柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶复合体是三羧酸循环的主要调控点。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,492,乙酰CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,ATP、ADP的影响。,产物堆积引起抑制。,其他，如Ca2+可

38、激活许多酶。,Ca2+,ATP,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,493,6.7.3 磷酸戊糖途径的调节,6-磷酸葡萄糖脱氢酶：限速酶。此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,494,6.7.4 糖原合成与分解的调节,糖原合成途径的限速酶是糖原合酶，分解途径的限速酶是糖原磷酸化酶。机体内糖原合成与分解的代谢平衡受这两种酶的控制。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,495

39、,肝糖原合成与分解的调节主要依靠胰岛素和胰高血糖素；肌糖原合成与分解的调节主要依赖胰岛素和肾上腺素。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,496,概念：通过一系列酶促反应将激素信号放 大的连锁反应称为级联放大系统。意义：一是放大效应；二是级联中各级反应都存在可被 调节的方式。,胰高血糖素的调节涉及到信号的级联放大,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,497,胰高血糖素和肾上腺素的调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,498,6.7.5 糖异生的调节,糖异生的调节是对三个底物循环的调节。作用物的互变反应分别由不同的酶催化其单向反应，这种互变循环称之为底物循

40、环。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,499,糖异生和糖酵解:是两条相反的代谢途径，对糖酵解限速酶的抑制就应促进糖异生限速酶的活力。起动糖异生作用就要关闭糖酵解。否则，循环是无效的。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,500,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,ATP,ADP,6-磷酸果糖激酶-1,Pi,果糖二磷 酸酶-1,6.7.5.1 6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,501,6.7.5.2 磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间的双向调节,PEP,丙 酮 酸,ATP,ADP,丙酮酸激酶,乙 酰 CoA,草酰乙酸,丙酮酸

41、羧化酶,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,502,6.8血糖及其调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,503,血糖（blood sugar）指血液中的葡萄糖。血糖水平较为恒定，维持在3.896.11mmol/L之间。,血糖的概念及正常范围,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,504,血糖水平恒定的生理意义,保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。,红细胞脑组织骨髓及神经组织,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,505,6.8.1 血糖的来源和去路,血糖,食物糖,消化吸收,肝糖原,分解,非糖物质,糖异生,肝（肌）糖原,

42、糖原合成,戊糖途径等,其他糖,氧化分解,CO2+H2O,合成其他物质,脂肪、氨基酸,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,506,血糖水平的调节涉及到调节器官（如肝）和调节激素（如胰岛素、胰高血糖素等）。,6.8.2 血糖水平的调节,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,507,6.8.2.1 肝在血糖调节中的作用,肝对血糖浓度的变化极为敏感。进食后血糖水平上升，肝细胞摄取葡萄糖合成糖原储存；饥饿时血糖水平下降：一方面肝糖原分解成葡萄糖释放入血；另一方面肝糖异生增强，以非糖物质为原料合成葡萄糖补充血糖。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,508,主要调节激素,

43、降血糖：胰岛素,升血糖：胰高血糖素 糖皮质激素 肾上腺素,6.8.2.2 激素在血糖调节中的作用,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,509,（1）胰岛素,1)促进葡萄糖转运进入肝外细胞；,2)加速糖原合成，抑制糖原分解；,3)加快糖的有氧氧化；,4)抑制肝内糖异生；,5)减少脂肪动员。,体内降低血糖水平的激素，,其作用机制如下:,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,510,（2）胰高血糖素,1)促进肝糖原分解，抑制糖原合成；,2)抑制酵解途径，促进糖异生；,3)促进脂肪动员。,体内升高血糖水平的主要激素，,作用机制如下：,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件

44、,511,（3）肾上腺素,强有力的升高血糖的激素。,肾上腺素的作用机制：,通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,512,（4）糖皮质激素,引起血糖升高，肝糖原增加。,1)促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。2)抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。,糖皮质激素的作用机制可能有两种：,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,513,6.8.3 血糖水平异常,正常人对血糖的调节有一整套严密的机制，如果血糖的精确调节机制失去作用，会导致糖

45、代谢紊乱。临床上有高血糖和低血糖两种类型。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,514,6.8.3.1 高血糖与糖尿病,临床上将空腹血糖浓度高于6.9mmol/L称为高血糖（hyperglycemia）。,当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,515,高血糖及糖尿的病理和生理原因,(1)持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病。,1型（胰岛素依赖型）；2型（非胰岛素依赖型）。,糖尿病可分为二型:,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,516,(2)血糖正常

46、而出现糖尿，见于慢性肾炎、肾病综合征等引起肾对糖的吸收障碍。,(3)生理性高血糖和糖尿可因情绪激动 而出现。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,517,6.8.3.2 低血糖,临床上空腹血糖浓度低于3.0mmol/L时称为低血糖（hypoglycemia）。,血糖水平过低，会影响脑细胞的功能，从而出现 头晕、倦怠无力、心悸等症状，严重时出现昏迷，称为低血糖休克。,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,518,(1)胰性（胰岛-细胞功能亢进、胰岛-细胞功能低下等）。(2)肝性（肝癌、糖原积累病等）。(3)内分泌异常（垂体功能低下、肾上腺皮质功能低下等）。(4)肿瘤（胃癌等）。(5)饥饿或不能进食。,低血糖的病因,目 录,清华版教材医学生物化学与分子生物学课件,519,Thank you,目 录,