部分糖分解代谢.ppt
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1、第八章 第二节 糖的分解代谢,多糖和低聚糖的酶促降解胞外降解:,水解的键 作用方式 产物,-淀粉酶-1,4糖苷键 任何位置 麦芽糖、葡萄糖、麦芽三糖糖、-糊精-淀粉酶-1,4糖苷键 非还原性端 麦芽糖、核心糊精-淀粉酶-1,4糖苷键 非还原性端 葡萄糖-1,6糖苷键 R-酶-1,6糖苷键纤维素酶-1,4糖苷键 纤维二糖、葡萄糖,胞内降解,在人和动物的肝脏中,糖原是葡萄糖非常有效的贮藏形式.糖原在细胞内的降解称为磷酸解,即加磷酸分解.胞内糖原的降解需要三种酶协同作用.,非还原端,寡聚-(1,41,4)葡萄糖转移酶,H2O,脱支酶,磷酸化酶,双糖酶 蔗糖酶、乳糖酶、麦芽糖酶 蔗 糖 葡+果;乳 糖
2、 葡+半乳麦芽糖 2 葡萄糖,糖的消化、吸收与转运,1、口腔消化 次要,2、小肠内消化 主要,小肠粘膜刷状缘各种水解酶,各种单糖,小肠中各种糖类水解酶的作用,下页,糖的消化与临床,机体若缺乏蔗糖酶或乳糖酶,会导致糖吸收障碍而引起腹泻和胀气。,人不能通过食纤维素获取糖类物质,因人体内缺乏水解-1,4-糖苷键的酶,但纤维素促进肠蠕动,可防止便秘。,返回,糖的吸收,部位:小肠上部,糖的吸收,方式:单纯扩散 主动吸收 易化扩散,糖的吸收-单纯扩散,实验证明:以葡萄糖的吸收速度为100计,各种单糖的吸收速度为:D-半乳糖(110)D-葡萄糖(100)D-果糖(43)D-甘露糖(19)L-木酮糖(15)L
3、-阿拉伯糖(9),结论:各种单糖的吸收速度不同,糖的吸收-主动吸收,结论:葡萄糖的吸收是耗能的过程。,钠泵,下页,果糖的转运,易化扩散,第二节、糖的分解代谢,生物体内葡萄糖(糖原)的分解主要有三条途径:动物体内的分解代谢:,1.无O2情况下,葡萄糖(G)丙酮酸(Pyr)乳酸,2.有O2情况下,G CO2+H2O(经三羧酸循环),3.有O2情况下,G CO2+H2O(经磷酸戊糖途径)植物体:生醇发酵及乙醛酸循环,丙酮酸,CO2+H2O,重点,一、糖的酵解及调控,(一)定义:在无氧的条件下,葡萄糖或糖原分解成丙酮酸,进而还原为乳酸并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程
4、相似,又称为糖酵解,简称EMP途径。,(二)反应部位:细胞液(胞浆),E:Embden;M:Meyerhof;P:Parnas,乳酸与 ATP 的结构,乳 酸(lactate),A T P(三磷酸腺苷),(三)反应过程,第一阶段:葡萄糖的活化葡萄糖或糖原,3步或4步,1,6二磷酸果糖,第二阶段:糖的裂解阶段,1,6二磷酸果糖,两分子的磷酸丙糖,2步,第三阶段:产能阶段,两分子的3磷酸甘油醛,两分子丙酮酸,5步,第四阶段:还原阶段,两分子丙酮酸,两分子乳酸,1步,1、葡萄糖的磷酸化,第一阶段:,葡萄糖glucose(G)6-磷酸葡萄糖 glucose-6-phosphate,ATP,ATP,AT
5、P,ADP,ADP,P,P,己糖激酶是糖酵解途径的第一个限速酶,限速酶/关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme),1、催化非平衡反应,特点,2、催化效率低,3、受激素或代谢物的调节,4、常是在整条途径中 催化初始反应的酶,5、活性的改变可影响整个 反应体系的速度和方向,已糖激酶(hexokinase),G-6-P是该酶的别构抑制剂,葡萄糖磷酸化反应的意义,1 葡萄糖磷酸化后容易参与反应2 磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用;3 为后续进行的底物水平磷化贮备了磷酸基团。,2、磷酸己糖异构化,glucose-6-phosphate(G-6-P),fructos
6、e-6-phosphate(F-6-P),P,3、1,6-二磷酸果糖的生成,磷酸果糖激酶是糖酵解途径的最重要的限速酶,ATP,ATP,ADP,ADP,P,(fructose-1,6-diphosphate,磷酸果糖激酶-1(phosphofructokinase-1),ADP,4、1,6-二磷酸果糖的裂解,第二阶段:,1,6-二磷酸果糖,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,fructose-1,6-diphosphate,5、磷酸丙糖的同分异构化,相当于1,6-二磷酸果糖裂解为两分子的3-磷酸甘油醛。,(dihydroxyacetone phosphate),(glyceraldehyde 3-ph
7、osphate),6、3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,第三阶段:,P,+NAD+Pi,+NADH+H+,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应,(1,3-diphosphoglycerate),7、高能磷酸基团的转移,糖酵解中第一次底物水平磷酸化,1分子葡萄糖产生2分子ATP,+ADP,+ATP,ATP,(3-phosphoglycerate),8、3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸,(2-phosphoglycerate),第四阶段、丙酮酸的形成9、磷酸烯醇式丙酮酸的生成,(phosphoenolpyruvate),10、丙酮酸的生成,糖酵解中第二次
8、底物水平磷酸化,丙酮酸激酶是第三个限速酶,1分子葡萄糖产生2分子ATP,ADP,ATP,ATP,(enolpyruvate),磷酸果糖激酶-1(phosphofructokinase-1),自发反应,(enolpyruvate),(pyruvate),2ATP,2ATP,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,2ADP,烯醇化酶,磷酸甘油酸变位酶,磷酸甘油酸激酶,磷酸甘油酸脱氢酶,NAD+Pi,NADH+H+,2ATP,2ADP,2ATP,2NADH+H+,糖酵解与发酵的比较,丙酮酸的去向,乳酸发酵,
9、在无氧条件下,葡萄糖分解为乳酸,并释放出少量能量的过程。,乙醇发酵,在无氧条件下,葡萄糖分解为乙醇,并释放少量能量的过程,糖酵解的反应特点,1、整个过程无氧参加;2、在细胞质内进行,反应的最终产物是 丙酮酸;3、细胞在缺氧条件下,通过糖酵解可以获得有限的能量维持生命活动。从葡萄糖开始净生成2分子ATP,从糖原开始净生成3分子ATP;一次脱氢辅酶为NAD,生成的NADH H中的2H最后又交给丙酮酸生成了乳酸。,糖酵解的意义,1、是生物体对不良环境条件的一种适应能力;2、是红细胞和某些组织细胞的主要供能方式;3、在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义。,肌肉收缩与糖酵解供能,肌肉内ATP含量很低;
10、,糖酵解意义,结论:糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量,肌肉中磷酸肌酸储存的能量可供肌肉收缩所急需的化学能;,即使氧不缺乏,葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多,来不及满足需要;,背景:剧烈运动时:,肌肉局部血流不足,处于相对缺氧状态。,初到高原与糖酵解供能,人初到高原,高原大气压低,易缺氧,糖酵解意义,机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境,海拔 5000米,背景:,结论:,某些病理状态与糖酵解供能,某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得暂时能量.,糖酵解意义,无线粒体,无法通过氧化磷酸化获得能量,糖酵解意义,代谢极为活跃,即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。,成熟红细胞:,视网膜、神经、白细胞、骨髓
11、、肿瘤细胞等:,视网膜,某些组织细胞与糖酵解供能,在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义,酒酸奶泡菜饲料,糖酵解的调控,糖酵解中有三步反应由于大量释放自由能而不可逆,它们分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶催化。因此它们调节着糖酵解速度,述三种酶均为变构调节酶。1.磷酸果糖激酶是糖酵解过程中最重要的起调节作用的酶。酵解速度主要决定于该酶活性,因此它是一个限速酶。ADP和是磷酸果糖激酶的变构激活剂,而是该酶的变构抑制剂。当ATP浓度低时,ATP和酶的活性中心结合作为底物,酶发挥正常的催化功能;当浓度高时,ATP可被酶的变构中心结合,引起酶构象改变而失活,ATP是变构抑制剂。2.己糖激酶的调控
12、。己糖激酶的变构抑制剂为其产 物磷酸葡萄糖。,糖酵解的调控,3.丙酮酸激酶的调节。丙酮酸激酶活性也受高浓度ATP、丙氨酸、乙酰C等抑制,这是一种生成物对反应本身的反馈抑制。,体内ATP/AMP调控EMP速率 当ATP/AMP酶被抑制,EMP受抑;当ATP/AMP酶激活,EMP加速。调控目的:在于根据机体对能量的需要来调整糖酵解速度以适应机体组织器官的需要。,由此可见:,课堂小结,反应的条件:,无氧或缺氧,反应的部位:,细胞的胞浆,反应的底物:,葡萄糖/糖原,反应的产物:,反应的特点:,丙酮酸、ATP,一次脱氢二次底物磷酸化,生理意义:,二、三羧酸循环及其调控,糖的有氧氧化,(一)定义:葡萄糖在
13、有氧的条件下彻底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程,称为糖的有氧氧化。,(二)反应部位:细胞液和线粒体,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。,糖有氧氧化概况,葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA,CO2+H2O+ATP,三羧酸循环,线粒体内,胞浆,糖的有氧氧化与糖酵解,(三)反应分为三个阶段,第一阶段:丙酮酸的生成(在细胞液中进行),第二阶段:丙酮酸的氧化脱羧(在线粒体中),葡萄糖2NAD2ADP2Pi,2丙酮酸 2ATP2NADH2H,第三阶段:三羧酸循环(线粒体中),2NADH+H+,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+
14、),2H2O+6/8 ATP,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,丙酮酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶系,3 种 酶:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)6种辅助因子:TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+(含B1、泛酸、B2、PP四种维生素),丙酮酸氧化脱羧反应,丙酮酸脱羧酶Mg2+,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+C O2+NADH+H+,乙酰辅酶A进入三羧酸循环,三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TAC)又称柠檬酸循环(citric acid c
15、ycle)/Krebs循环(Krebs cycle)。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。,上一页,下一页,节首,三羧酸循环,反应过程 反应特点 意 义,三羧酸循环的反应过程,(一)缩合反应,(二)柠檬酸异构化生成异柠檬酸,(三)异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸,(四)-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,(五)琥珀酰CoA水解生成琥珀酸,(六)琥珀酸脱氢生成延胡索酸,(七)延胡索酸加水生成苹果酸,(八)草酰乙酸的再生,CH3,CSCoA+,CH2,O,O,CCOOH,CH2COOH,柠檬酸合成酶,HO,CC
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