第08章糖代谢.ppt

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1、1,第八章 糖 代 谢,第一节多糖的消化吸收及转运第二节单糖分解第三节 糖异生途径,2,第一节多糖的消化吸收及转运,目的要求了解糖的转运理解糖的消化、吸收,3,一 多糖的消化,1多糖的消化：即多糖的水解2水解作用：将食物中的高分子有机物转变在能被生物体吸收利用的较小分子的作用3消化的阶段：口腔、胃和小肠4消化反应：1）口腔：唾液淀粉酶2）胃：唾液淀粉酶及HCL3）小肠：胰淀粉酶、麦芽糖酶、乳糖酶、蔗糖酶,4,二 糖的吸收,1吸收机制：1）被动吸收：由膜两侧被吸收物质浓度差引起。2）主动吸收：由于细胞膜的主动作用而吸收进入细胞，是一种需能作用2糖的吸收（以单糖形式进行）是主动吸收，细胞内的糖浓度

2、可比细胞外高100倍1000倍，且具有高度选择性，不同物质吸收的速度不同。例：已糖吸收速度：半乳糖葡萄糖果糖甘露糖已糖戊糖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-阿拉伯糖(9)3吸收的部位动物及人类糖的吸收主要在小肠中以单糖形式通过微血管吸收,5,三糖的转运（进入到细胞）,通过小肠腔上表皮细胞膜内的Na+-单糖协同转运系统进行,6,第二节单糖分解,目的要求了解丙酮酸去路、酵解与发酵的区别、糖的有氧氧化与三羧酸循环关系理解磷酸戌糖途径及其生理意义掌握糖酵解生成的ATP数量、产生方式及生理意义、三羧酸循环生成的ATP数量、产生方式及生理意义、

3、磷酸戊糖途径生成的NADPH数量和产生方必须掌握糖酵解途径和三羧酸循环重点难点重点：糖酵解生成的ATP数量、产生方式及生理意义，糖酵解途径，三羧酸循环生成的ATP数量、产生方式及生理意义，三羧酸循环，磷酸戊糖途径生成的NADPH数量和产生方式难点：糖酵解途径，糖的有氧氧化与三羧酸循环关系，三羧酸循环，磷酸戊糖途径,7,一糖酵解,（一）糖酵解与发酵1糖酵解：是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随生成ATP的过程，又称酵解。是动物、植物及微生物利用葡萄糖的共同途径。2发酵：1）早期定义：在无氧条件下，）酵母菌将葡萄糖转化成乙醇和CO2的作用称为发酵作用。2）现在定义：葡萄糖或有机物降解产生ATP的过程，）

4、其中有机物既可作为电子供体，）又可作为电子受体。3糖的无氧分解发酵和糖酵解均不需要氧的参加，故统称为糖的无氧分解。,8,（二）发酵的历史,1对糖酵解的研究是从酒精发酵的研究开始的。1）发酵离不开活细胞（酵母菌）、是没有空气的生命过程2）1897年发现酵母汁可把蔗糖变成酒精，即发酵可在活细胞外进行。3）1905年发现酵母汁在发酵葡萄糖时，需要利用无机磷酸盐，因而推测发酵与糖的磷酸化有关，并分离出1，6二磷酸果糖。2同时发现：1）酵母汁加热到50度或透析，即失去发酵能力。2）而当两者混合时能力又恢复。3）因而推断发酵能力取决于两种物质：4）热不稳定的、不可透析的成分：酶蛋白5）热稳定、可透析成分：

5、辅酶或金属离子31940年Ciustar Embden 和Otto Meyerhof发现肌肉细胞中与酵母发酵类似的葡萄糖分解途径。此途径被称为糖酵解途径或EMP途径。,9,（三）糖酵解途径或EMP途径,1概述1）糖酵解共有10步反应：前5步为准备阶段：将葡萄糖磷酸化并分解成三碳糖（3-磷酸甘油醛），每分解一个已糖分子用去2个ATP后5步为产生ATP阶段：将3-磷酸甘油醛变成丙酮酸，每个三碳糖的转变可产生2个ATP。2）糖酵解的起始物为葡萄糖，）终点产物为丙酮酸。3）起始时需能，）由ATP供能，）在后期又产生ATP，），同时脱氢产生NADH24）丙酮酸的去路（1）丙酮酸进一步氧化，进入线粒体则终

6、氧化成水和CO2。（2）丙酮酸被所产生的NADH2还原，生成乙醇或乳酸，这时称为发酵（乙醇发酵或乳酸发酵）。,10,2糖酵解的各个步骤,1）葡萄糖磷酸化形成6磷酸葡萄糖（G6P），由激酶+Mg2+催化G+ATPG-6-P+ADP+H+激酶是可催化磷酰基键分子（P）转移到受体上的酶，有两种酶可催化此反应。（1）已糖激酶：专一性不强，需要Mg2+，酵解中第一个调节酶。可作用于葡萄糖、果糖、甘露糖等。以ATPMg2+为底物，肌肉已糖激酶是一个别构酶，为产物G6P抑制。（2）葡萄糖激酶：存在于肝中，对DG有特异活性，不被G6P抑制，是一个诱导酶，由胰岛素促使合成。,11,己糖激酶（关键酶）,G+ATP

7、G-6-P+ADP+H,12,2）G6P转化成F6P，需要Mg2+,G6P F6P为一个同分异构反应，由磷酸葡萄糖同分异构酶催化，此反应可逆，方向由产物、底物浓度水平控制。,13,磷酸己糖 异构酶,G6P F6P,14,3）F6P磷酸化成F1，62P，需要Mg2+,F6P+ATP F1，62P+ADP由磷酸果糖激酶催化，此酶为限速酶和别构酶。此反应为酵解中的关键反应步骤，是第二个限速步骤。,15,磷酸果糖激酶-1关键酶,F6P磷酸化成F1，62P,16,4）F1，62P裂解成3磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）,F1，62P-(HC=O)-(HC-OH)-(HC-OP)+(HC-OP)-(H

8、C=O)-(HCOH)此反应为醇醛缩合反应的逆反应。由1，62磷酸果糖醛缩酶催化。,17,5）磷酸三碳糖的同分异构化,磷酸二羟丙酮在磷酸丙糖异构酶的作用下转变成功3磷酸甘油醛(HC-OP)-(HC=O)-(HCOH)-(HC=O)-(HC-OH)-(HC-OP),18,6）3磷酸甘油醛氧化成1，3二磷酸甘油酸,(HC=O)-(HC-OH)-(H2C-OP)(COOP)-(HC-OH)-(H2C-OP)NAD+H3PO4-NADH+H+此反应为氧化磷酸化反应，将HC=O上的氢脱去，移入NAD中，同时加入一个（P）由磷酸甘油醛脱氢酶催化，需要NAD为受氢体，如NAD供应不足，则反应受限。反应中形成

9、的酰基磷酸键为高能键，其能量由脱氢时氧化作用供应。,19,3-磷酸甘 油醛脱氢酶,3磷酸甘油醛氧化成1，3二磷酸甘油酸,20,7）1，3-二磷酸甘油酸（3-磷酸甘油磷酸）转磷酰基生成3-磷酸甘油磷酸和1个ATP,(COOP)(COOH)-(HC-OH)-(HC-OH)-(H2C-OP)-(H2C-OP)ADP-ATP磷酸甘油酸激酶及Mg2+存在。为底物水平磷酸化反应，是酵解中第一次产生ATP的反应。此时共产生了2个ATP与前5步准备阶段消耗的2个ATP相抵消，至此能量（ATP）消耗和产生已平衡。,21,磷酸甘油 酸激酶,底物水平磷酸化,1，3-二磷酸甘油酸（3-磷酸甘油磷酸）转磷酰基生成3-磷

10、酸甘油磷酸和1个ATP,22,8）3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸,由磷酸甘油酸变位酶催化磷酰基从3-磷酸甘油酸的C3转移到C2(COOH)(COOH)-(HC-OH)-(HC-OP)-(H2C-OP)(H2C-OH),23,磷酸甘油 酸变位酶,3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸,24,9）2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸,(COOH)-(HC-O-P)-(H2C-OH)-(COOH)-(C-OP)=(H2C)+H2O此反应可逆，自由能变化很小，由烯醇化酶催化。使分子内能重新扮布，使磷酰烯醇键成为高能键。,25,烯醇化酶,2-磷酸甘油酸脱水形成磷酸烯醇式丙酮酸,26,10）磷酸烯醇式丙

11、酮酸生成丙酮酸,它先脱磷酰基生成烯醇式丙酮酸，同时生成1个ATP，再在PH7.0时分子重排形成丙酮酸。(COOH)-(C-OP)=-(H2C)-(COOH)-(C-OH)=(H2C)(COOH)-(C-OH)=(H2C)-(COOH)-(HC=O)-(H2C),27,丙酮酸激酶（关键酶）,底物水平磷酸化,磷酸烯醇式丙酮酸生成烯醇式丙酮酸,28,互变异构反应,烯醇式丙酮酸生成丙酮酸,29,（四）酵解过程 中ATP的合成,1分子葡萄糖降解成两分子丙酮酸，消耗2分子ATP，产生4分子ATP，净得2分子ATP。同时得到2分子（NADH+H）1葡萄糖酵解总反应式：G2丙酮酸2ADP+P2ATP+2H2O

12、2NAD+NADH+2H+2NADH+的去路1）有氧时，经过呼吸链氧化，可生成ATP（6个），糖酵解共产生8个ATP2）无氧时，用于还原丙酮酸，糖酵解共产生8个ATP,30,（五）丙酮酸的去路,1、生成乙酰CoA：在有氧条件下，变成乙酰COA，参加三羧酸循环2、生成乳酸：在供氧不足时，被还原成乳酸。丙酮酸+NADH-（乳酸）COOH-HCOH-CH2+NAD3、生成乙醇丙酮酸 丙酮酸脱羧酶 乙醛+CO 醇脱氢酶+NADH 乙醇+NAD乙醇发酵总反应式为：G+2P+2ADP+2H+-2CH3-CH2OH+2CO2+2H2O+2ATP,31,（六）其它单糖进入酵解的途径,果糖由已糖激酶催化成由果糖

13、激酶催化成,32,二、三羧酸循环（）,（一）三羧酸循环是环状酶促反应途径的发现早期工作：肌肉糜中加入柠檬酸可刺激氧的消耗年kerbs证实了六碳三羧酸（柠檬酸、异柠檬酸和顺乌头酸）等强烈刺激肌肉中丙酮酸氧化的活性。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，加入丙二酸可引起柠檬酸、酮戊二酸和琥珀酸的积累。被丙二酸抑制的体系澡加入琥珀酸脱氢酶催化反应的产物如延胡索酸、苹果酸、草酰乙酸也可引起琥珀酸的积累，说明另有一条途径氧化成琥珀酸。由此kerbs提出环状氧化途径的概念三羧酸循环（）草酰乙酸可解除丙二酸的抑制，出现柠檬酸的积累：他解释为：丙酮酸的氧化消耗草酰乙酸，合成柠檬酸；加入丙二酸，丙二酸抑制草酰乙酸

14、的生成，从而抑制丙酮酸的氧化。,33,三羧酸循环（）,三羧酸循环（）又称柠檬酸循环，后来发现这一途径在动物、植物及微生物体内普遍存在，也是糖、脂、蛋白质分解代谢的最终途径。3三羧酸循环概念：乙酰经过一系列氧化、脱羧，最终生成和并产生能量的过程。,34,（二）丙酮酸脱氢酶系及其调控,丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA的反应是在真核细胞的线粒体基质中进行的，这是一个连接酵解和三羧酸循环的中心环节。丙酮酸氧化脱羧反应是由丙酮酸脱氧酶系催化的。它是一个十分大的多酶体系，其中包括丙酮酸脱羧酶E1，二氢硫辛酸乙酰转移酶E2和二氢硫辛酸脱氢酶E三种不同的酶，及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD、NAD、CoA

15、和Mg 6种辅助因素组装而成。丙酮酸脱氧酶系是在线粒体膜上，催化反应如下：丙酮酸+HS-COA+NAD-乙酰COA+C2+NADH这是一个不可逆反应，催化可分步进行。,35,丙酮酸脱氧酶系催化反应,1丙酮酸脱羧形成羟乙基TPP，此步不可逆COOH-C=O-CH3+TPP-CH3-COH-TPP+C2O2.形成乙酰硫酰胺 由二氢硫辛酸乙酰转移酶E2，催化使羟乙基被氧化成乙酰基，同时转移给硫辛酸与酶蛋白的赖氨酰氨酸氨基所形成的硫辛酰胺上,形成了乙酰硫酰胺。羟乙基TPP+硫酰胺-TPP+乙酰硫辛酰胺3.由乙酰硫酰胺生成乙酰，此反应也是由二氢硫辛酸乙酰转移酶E2催化乙酰硫酰胺+HS-COA-乙酰COA

16、+二氢硫辛酰胺,36,二氢硫辛酸脱氢酶E3，使被还原的硫辛酸重新氧化，并将氧递给它的辅基FAD,还原态硫辛酸+FAD-E3氧化态硫辛酸+FADH2-E35.FADH使NAD还原-,37,6.丙酮酸脱氢酶系的调控,1）产物抑制2个产物乙酰CoA和NADH都抑制此酶系。其中，乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E32）核苷酸反馈调节丙酮酸脱羧酶E1受GTA（三磷酸鸟苷）抑制，为AMP活化。当细胞中富有可立即利用的能量，酶系活性降低。3）可逆磷酸化作用的共价调节有ATP时，可将E1磷酸化，而失去活性。ATP/ADP，乙酰CoACoA，NADH/NAD比值增高时，磷酸化作用增强。丙

17、酮酸可抑制磷酸化作用，增加丙酮酸可增加丙酮酸脱羧速度。Ca2+和胰岛素都促进去磷酸化作用。,38,（三）三羧酸循环,1乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸乙酰COA+草酰乙酸柠檬酸+HSCOA此步为循环的起始步骤，由柠檬酸合成酶催化，生成柠檬酸辅酶A，这时硫酯键再水解，从而生成柠檬酸和HS-COA。柠檬酸合成酶先与草酰乙酸结合，再与乙酰COA结合。它是一个调控酶，因此三羧酸循环途径的第一步是一个可调控的限速步骤。在体外，酶活性受ATP，NADH，琥珀酰COA和长链脂肪酰的抑制。*应用：使用氟乙酰COA，可形成氟柠檬酸，使下一涉反应不可进行，因此称此反应为致死合成，可用于合成杀虫剂，和灭鼠药。,3

18、9,乙酰辅酶A,草酰乙酸,柠檬酸 合成酶,柠檬酸,（1）柠檬酸（citrate）的形成,40,2柠檬酸异构化生成异柠檬酸,在顺乌头酸酶作用下，柠檬酸通过脱水，加水而改变羧基位置，生成异柠檬酸，其中间产物为顺乌头酸。柠檬酸 脱水 顺乌头酸 加水 异柠檬酸,41,顺乌 头酸酶,顺乌 头酸酶,顺乌头酸,（2）异柠檬酸（isocitrate）的形成,42,3异柠檬酸氧化脱羧生成酮戊二酸,异柠檬酸+NADP草酰琥珀酰+NADP酮戊二酸+CO2这是三羧酸循环中第一次氧化，受氢体为NADP，中间产物草酰乙酸是一个不稳定的 酮酸，易脱羧。由异柠檬酸脱氢酶催化，它是三羧酸循环中第个调节酶。线粒体中有二种异柠檬酸

19、脱氢酶，分别以和为受体。）以为受体的异柠檬酸脱氢酶仅存在于线粒体中，是一个别构酶正调控物为，、与有协同作用；和可抑制酶活性，细胞在高能状态时，即、比值高时，酶活性被抑制。）以为受体的酶在细胞质中也存在。,43,异柠檬酸脱氢酶,（第一次氧化脱羧）,（3）-酮戊二酸（-ketoglutatrate）的形成,44,酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶,酮戊二酸+HSCOA+NAD琥珀酰辅酶+NADH+CO2这是第二个氧化脱羧反应，由酮戊二酸脱氢酶系完成。此酶系与丙酮酸脱氢酶体系相似，由三个酶（酮戊二酸脱氢酶E1，琥珀酰转移酶E2和二氢硫辛酸脱氢酶E），及焦磷酸硫胺素(TPP)、硫辛酸，FAD、NAD、Co

20、A和Mg 6种辅助因素组成。此酶系受产物和琥珀酰及抑制。，也可抑制酶活性，为调节酶。,45,-酮戊二 酸脱氢酶系,第二次氧化脱羧,（4）琥珀酰CoA（succinyl CoA）的形成,46,琥珀酰转化成琥珀酸，并生成,琥珀酰+GDP琥珀酸+HSCOA此为三羧酸循环中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸键的步骤。在琥珀酰合成酶催化下，解开高能硫酯键利用其能量生成。可用于蛋白质合成；也可在二磷酸核苷激酶作用下，将磷酰基传给。TP+ADP-GDP+ATP,47,琥珀酰CoA 合成酶,底物水平磷酸化反应,（5）琥珀酸（succinate）的形成,48,6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯二酸）,琥珀酸+F

21、AD延胡索酸（反丁烯二酸）+FADH2此反应由琥珀酰酸脱氢酶催化，受氢体为琥珀酸脱氢酶直接与呼吸链联系，琥珀酸脱氢产生的可转移到的酶的铁硫中心，进入呼吸链。（FAD脱氢酶：COQ:Cytbc：ytc:Cytaa3:O2）马来酸（顺丁烯二酸），对机体有毒，不能参加代谢。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。,49,琥珀酸 脱氢酶,（6）延胡索酸（fumarate）的形成,50,延胡索酸被水化生成苹果酸，由延胡索酸酶催化，形成苹果酸,延胡索酸+H2O苹果酸,51,延胡索酸酶,（7）苹果酸（malate）的形成,52,苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸+NAD草酰乙酸+NADH+H由苹果酸脱氢酶催化，以为

22、受氢体。是三羧酸循环中第四次氧化还原反应，也是整个循环的最后一步。生成的草酰乙酸又与乙酰反应进入第一步反应中，从而完成环状反应途径。,53,苹果酸脱氢酶,（8）草酰乙酸（oxaloacetate）的生成,54,H2O,H2O,55,（四）三羧酸循环中产生的,由底物水平磷酸化生成个，再转变成个。有次脱氢，其中次以为受氢体，一次以为受氢体。它们通过呼吸链分别生成和，共个从乙酰到生成数为3（）,56,从丙酮酸脱氢开始计算,从丙酮酸脱氢，生成一个和一个乙酰相当于（）,57,从葡萄糖计算,）每个葡萄糖在糖酵解阶段可生成二个丙酮酸，并生成个和个，即糖酵解时产生数为：（）个丙酮酸分解生成）总计产生（）一分子

23、葡萄糖通过EMP-TCA有氧分解成二氧化碳和水能产生多少分子ATP？（个ATP）,58,糖代谢计算,一分子葡萄糖通过EMP-TCA有氧分解成二氧化碳和水能产生多少分子ATP？在EMP中一分子葡萄糖产生2个丙酮酸、2个ATP 和2个还原型NAD在TCA中：丙酮酸生成乙酰CoA时产生个还原型NAD每个乙酰CoA在TCA中产生3个还原型NAD、个 FAD和个GTP还原型辅酶通过电子传递链可产生（）个ATP总计产生ATPATPGTP个ATP,59,（五）三羧酸循环中碳骨架的不对称反应,乙酰经三羧酸循环，产生分子，草酰乙酸经循环重新利用。但用同位素分别标记乙酰的甲基和羧基碳，发现第一边轮循环并没有标记的

24、放出，即放出的中的碳不是来自至乙酰,60,（六）三羧酸循环的回补反应,三羧酸循环中产生的中间产物也是生物合成的前体。一旦草酰乙酸浓度下降，将影响三羧酸循环循环的进行，因此这些中间产物必须不断补充才能维持三羧酸循环的正常进行。,61,丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，以生物素为辅酶。,丙酮酸羧化酶是一个调节酶，平时活性很低，乙酰可提高其活性。COOH Mg COOHC=O+CO2+ATP+HO-CH+ADP+PiCH(C=O)-COOH,62,2.磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化下形成草酰乙酸,COOH COOHCO-P+CO2+GDP-CH+GTPCH2(C=O)COOH

25、3.天冬氨酸（）和的转氨作用可形成草酰乙酸和酮戊二酸,63,（七）三羧酸循环的生理意义,供给能量是生物获取能量的主要途径：1分子葡萄糖经过有氧氧化完全变成了CO2和H2O，共释放出可利用的能量3638个ATP，能量利用率接近40。无氧氧化（乙醇或乳酸发酵）只产生2个ATP。,64,是多种物质的共同代谢途径，是糖、脂和蛋白质的彻底氧化途径。,许多非糖类物质（脂类、蛋白质）经其它代谢途径后可以转变成为单糖有氧氧化途径中的某些中间产物，因此也就可以被彻底氧化为CO2和H2O。例如：联系糖与蛋白质代谢的枢纽物质：丙酮酸Ala（P320）、-酮戊二酸Glu（P329）、草酰乙酸Asp（P329）等；联系

26、糖与脂代谢的枢纽物质：3-P-甘油醛甘油、乙酰CoA脂肪酸；,65,中间产物为其他合成代谢提供小分子前体,即单糖有氧氧化途径中的某些中间产物也可以经其它代谢途径转变成为非糖类物质。如乙酰CoA为合成脂肪酸的原料。,66,三、磷酸戊糖途径（磷酸已糖支路）,67,（一）磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径的发现在组织中添加酵解抑制剂，如碘乙酸，或氟化物，葡萄糖仍可被消耗，证明葡萄糖还有其他的代谢途径。年，Gunsalus发现了磷酸戊糖途径（途径）。,68,磷酸戊糖途径（途径）,磷酸戊糖途径分成两个阶段：1）氧化阶段：包括三个反应（1）G6P在G6P脱氢酶作用下，脱氢生成6P葡萄糖酸内酯，以NADP为受氢体（

27、2）6P葡萄糖酸内酯在6P葡萄糖酸内酯酶作用下水解成6P葡萄糖酸。（3）6P葡萄糖酸在6P葡萄糖酸脱氢酶作用下，脱氢脱羧产生5P核酮糖，也以NADP为受氢体G6P+NADP6P葡萄糖酸内酯+NADPH(1)6P葡萄糖酸内酯+H2O-6P葡萄糖酸(2)6P葡萄糖酸+NADP-5P核酮糖+NADPH(3),69,2）分子重排阶段：将五碳糖重新揆屡六碳糖。,（4）5P核酮糖异构化成生成5P核糖和5P木酮糖分别由磷酸戊糖异构酶催化生成5P核糖和磷酸戊糖庆差向酶催化。生成5P木酮糖5P核酮糖5P核糖5P核酮糖5P木酮糖,70,（5）转酮反应：,将5P木酮糖上的二碳单位（羟乙醛基：酮）经转酮酶，转移到5P

28、核糖的第一碳上，生成3磷酸甘油醛和7磷酸景天酮糖。要求5P木酮糖的C3具有L构型，生成的酮糖与有同样的构型。以焦磷酸硫胺素（TPP）为辅酶。5P木酮糖+5P核糖3磷酸甘油醛+7磷酸景天酮糖,71,（6）转醛反应：,由转醛酶将7磷酸景天酮糖上的三碳单位（二羟丙酮基）转移到3磷酸甘油醛的C1上，生成F6P和4磷酸赤藓糖7磷酸景天酮糖+3磷酸甘油醛 F6P+4磷酸赤藓糖,72,（7）转酮反应：,将5P木酮糖上的二碳单位（羟乙醛基：酮）经转酮酶，转移到4磷酸赤藓糖C1上生成F6P，5P木酮糖变成3磷酸甘油醛5P木酮糖+4磷酸赤藓糖 F6P+3磷酸甘油醛,73,（8）F6P异构化,由磷酸已糖异构酶催化生

29、成G6PF6P G6P,74,（9）2个3磷酸甘油醛可生成一个F1，62P，由醛缩酶催化。,2*3磷酸甘油醛 F1，62P,75,（二）磷酸戊糖途径（HMS）总式,6磷酸葡萄糖2O-5磷酸葡萄糖HCO23PO4,76,（三）磷酸戊糖途径的生理意义,产生，为生物合成提供还原力，如为脂肪酸、固醇类的合成。2.是细胞内不同结构糖分子的重要来源。3产生磷酸戊糖参加核酸代谢。4使红细胞中还原型谷胱苷肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用（G-S-S-G-2G-SH）5.磷酸戊糖途径是植物光合作用从合成葡萄糖的部分途径（）。具有把戊糖变成已糖的功能，从而进入已糖氧化分解。磷酸戊糖途径途径指某些组织（如肝、脂

30、肪组织）以磷酸葡萄糖为起始物，在磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成磷酸葡萄糖酸、进而代谢生成磷酸戊糖等中间代谢物的过程。,77,（四）磷酸戊糖途径产生的,由总式可知消耗一个磷酸葡萄糖，可产生个，据以产生的为数：3（）可见，从供能的角度，其效率不低于途径，但的主要用途是供生物合成使用。,78,第三节糖异生,目的要求了解激素对糖代谢的控制，糖尿病和低血糖，血糖与糖原掌握糖异生途径及生理意义重点难点重点：糖异生途径及生理意义难点：糖异生途径,79,一 糖异生及证据,1糖异生：指动物从非糖物质合成葡萄糖的过程（即形成“新”糖的意思。）植物可利用光合作用将CO2及水合成为糖，动物无此种能力，但可通过糖异生将丙酮

31、酸、乳酸、甘油及其它氨基酸等非糖物质转化成葡萄糖。,80,2糖异生的证据,1）大鼠禁食24小时，肝中的糖原由7%降到1%，再喂食丙酮酸、乳酸或其它三羧酸循环中间物，可使肝糖增加。2）根皮苷是从梨树茎皮是提取的一种有毒糖苷,可抑制肾小管重新吸收葡萄糖回到血液，这样血中的葡萄糖就会渗漏到尿中不断排出。当对用根皮苷处理的动物饲喂三羧酸循环中间物或生糖氨基酸时，动物尿中的糖含量会增加。3）糖尿病人及切除胰岛的动物，其从氨基酸转化在糖的过程十分活跃。录摄入的生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。以上证据说明：可由三羧酸循环中间物及生糖氨基酸通过某种途径（即糖异生途径）来生成葡萄糖。,81,二、糖异生途径,糖异生

32、途径是从丙酮酸开始，到葡萄糖结束。有7步可逆反应（EMP的逆反应）；和3步不可逆反应，（分别为EMP1,EMP3,EMP10/11），由旁路反应代替。,82,1丙酮酸生成磷酸烯醇式丙酮酸（EMP10/11的逆反应）,丙酮酸需转变成草酰乙酸后才能变成磷酸烯醇式丙酮酸，但催化丙酮酸生成草酰乙酸的丙酮酸羧化酶位于线粒体中，因此丙酮酸需从细胞质中进入线粒体中。,83,1）丙酮酸生成草酰乙酸：,在线粒体中进行，由丙酮酸羧化酶催化，需要生物素，ATP和二价离子，如Mg2+,Mn2+丙酮酸羧化酶为别构酶：受乙酰COA调控，缺乏乙酰COA时没有活性，ATP/ADP的比值升高促进羧化作用，乙酰COA也促进羧化作

33、用，（因此这个酶也催化三羧酸循环的回补反应，生成草酰乙酸）细胞中ATP高则三羧酸循环减弱，从线粒体转运到细胞质。丙酮酸+CO2+ATP+H2O-草酰乙酸+ADP+P+2H+,84,2）草酰乙酸转变成苹果酸，从线粒体转运回细胞质,丙酮酸在线粒体中被羧化成草酰乙酸后需回到细胞质中，但草酰乙酸档可通过线粒体膜，所以要变成L-苹果酸，通过三羧酸循环转运系统离开线粒体，再重新氧化成草酰乙酸。由NADH还原。草酰乙酸+NADH-苹果酸+NAD,85,3）在细胞质中，苹果酸又被苹果酸脱氢酶氧化成草酰乙酸，以NAD为受氢体。,苹果酸+NADH-草酰乙酸+NAD,86,丙酮酸,PEP,丙酮酸,草酰乙酸,苹果酸,

34、苹果酸,草酰乙酸,胞液,线粒体,乙酰CoA,G,PEP,磷酸烯醇式丙酮酸,天冬氨酸,草酰乙酸,天冬氨酸,87,4）草酰乙酸形成磷酸烯醇式丙酮酸,草酰乙酸+GTP-磷酸烯醇式丙酮酸+GDP+CO2由磷酸烯醇式丙酮酸羧化 激 酶催化，由GTP供应磷酰基，并脱羧磷酸烯醇式丙酮酸羧化 激 酶与草酰乙酸的Km为9mmol/L，高于细胞中它的生理浓度，所以草酰乙酸浓度可调节反应速度。胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素可增加此酶的含量；胰岛素可降低此酶的含量。,88,5）反应的总式为：,G0=0。84KJ/mol，在势力学上很易进行。丙酮酸+ATP+GTP+H2O-磷酸烯醇式丙酮酸+ADP+GDP+Pi+H,

35、89,2磷酸烯醇式丙酮酸沿酵解途径逆向反应，转变成F1，62P,磷酸烯醇式丙酮酸-2磷酸甘油酸-3磷酸甘油酸-1，32磷酸甘油酸-3磷酸甘油醛-磷酸二羟丙酮3磷酸甘油醛+磷酸二羟丙酮-F1，62P,90,3F1，62P转化成F6P(EMP3的逆反应),由果糖二磷酸酶催化使F1，62P的磷酰基水解，这是糖异生的关键反应，为EMP3的逆反应。F1，62P+H2O-F6P+Pi,91,4F6P生成G(EMP1的逆反应),为EMP1的逆反应，由葡萄糖-6-磷酸酶催化，此酶仅存在于肝脏中。F6P+H2O-G+PiG0=13.9KJ/mol，在势力学上很易进行。,92,三、糖异生中消耗的ATP及其生理意义

36、,1糖异生中消耗的ATP糖异生的总反应式为：2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+H2O-G+4ADP+2GDP+2NAD+6Pi共消耗4+2+2*3=12（ATP）,93,2生理意义,1）它是一个重要的生物合成葡萄糖的途径2）通过糖异生作用，可保持血糖水平的相对恒定，这对主要依赖葡萄糖的组织维持功能有重要意义。如血糖下降时，会引起脑组织的损伤，每天：人脑需120克；肾髓质、血细胞、视网膜需40克；肌肉需3040克。共最少需200克。正常血糖为80120mg/100ml，在禁食数周后，仍可维持在70100mg/100ml3）与乳酸的利用有密切关系剧烈运动时，肌糖原酵解产生大量的乳酸，会引起

37、肌肉酸痛，乳酸经血液运回肝脏后，可经糖异生途径重新生成葡萄糖及糖原，从而回收乳酸，防止乳酸中毒4）协助氨基酸代谢进食大量蛋白质时，肝糖原含量增加禁食时，由于组织蛋白质分解，血液中氨基酸增多，糖异生增强。,94,四、糖异生途径的前体,1凡是可以生成丙酮酸的物质都可变成葡萄糖例如：三羧酸循环的中间物，如柠檬酸、异柠檬酸等都可通过L-苹果酸变成草酰乙酸而进入糖异生途径。但乙酰COA不能转变成丙酮酸，因为丙酮酸脱氢酶催化的反应不可逆。2大多数氨基酸是生糖氨基酸如Ala,Glu,Asp,Ser,Cys,Arg,His*,Thr,Pro,Gln,Asn,Met Val*(14种)它们可以转变成丙酮酸、酮戊

38、二酸、草酰乙酸等三羧酸循环的中间物参加糖异生途径。,95,3乳酸和Cori 循环,肌肉剧烈运动后产生大量乳酸，送到肝脏后氧化成丙酮酸，以NAD为受氢体COOH-HCOH-CH3+NAD-COOH-HC=O-CH3+NADH丙酮酸参加糖异生途径变成葡萄糖，这种由葡萄糖-乳酸丙酮酸-葡萄糖的过程称为Cori 循环（以发现者Cori命名）由于酵解（G丙酮酸）中产生的ATP（2ATP+2NADH个），少于糖异生（丙酮酸-G）中消耗的ATP（6ATP+2NADH）。因此这个循环十分花费能量。但在动物活动中，可在捕食和逃避敌害时十分重要，快速恢复体力。,96,4反刍动物糖异生途径十分旺盛,牛胃细菌分解纤维

39、素成乙酸、丙酸、丁酸等奇数脂肪酸，它们可变成琥珀酰COA，参加糖异生途径琥珀酰COA琥珀酸延胡索酸L-苹果酸,97,五、糖原的分解代谢,1糖原：是动物体的多聚葡萄糖，由-1，4苷键连接，以-1，6苷键构成分枝，在动物体中起贮存葡萄糖的作用。当细胞中能量充足时，进行糖原合成贮存能量；能量不足时，糖原分解产生ATP，糖原分解引起血糖水平上升。,98,2糖原分解作用：,即糖原分解成葡萄糖的过程3.糖原分解过程1）从糖原还原性未端的-1，4苷键水解，生成一个1-磷酸葡萄糖和减少一个葡萄糖的糖原分子，需要加入一个磷酸分子。磷酸化酶从糖原未端逐个磷酸解移去葡萄糖单位，直到接近1，6糖苷键的分枝点的4个葡萄

40、糖单位。这时残留的高度分枝的糖原分子称为极限糊精。,99,2）去分枝酶催化糖原分枝点的1，6糖苷键断裂,极限糊精上的糖苷键由 转移酶 催化将三个残基转移到另一个四糖残基上；剩下的以-1，6苷键连于分枝上的糖残基由 去分枝酶（-1，6糖苷酶）水解，生成G1P。同时去掉一个分枝。转移酶和去分枝酶是一种酶，其上有两个作用不同的活性中心。,100,3）G1P经 G1，62P变成 G6P,在磷酸葡萄糖变位酶作用下完成,101,4）G6P的去向,（1）在肝肾有小肠中，G6P被G6P酶水解成葡萄糖，进入血液循环，供应机体各部位使用，因此肝是生成血糖的部位。（2）在肌肉及脑中，没有G6P酶，因此G6P用于产生

41、ATP,102,六、糖原的合成代谢,1957年Luis Leloir指出糖原合成不是降解途径的逆转，糖原合成中糖基的供体是UDPG，而不是G1P。合成与分解采用不同的途径更易满足代谢调节和反应所需能量的要求。1由G1P生成UDPGG1P+UTP-UDPG+Ppi由UDP葡萄糖焦磷酸化酶催化；Ppi由焦磷酸水解酶水解成磷酸,103,2UDP葡萄糖合成为糖原，由糖原合成酶催化,UDP葡萄糖加在糖原引物的葡萄糖残基的第四碳羧基上，生成-1，4苷键，并释放出UDP。N葡萄糖+UDP葡萄糖-（N+1）葡萄糖+UDP（1）引物：具有四个以上糖残基的糖链（2）催化反应必须有一个以上的引物存在才可进行（3）引物的合成：由糖原起始合成酶及引发蛋白质用UDP葡萄糖合成引物。,104,3分枝的形成,当糖链残基数大于11时，可由分枝酶（4-6糖苷转移酶）从非还原性末端切下7个残基，移到糖链的内部，（从里向外数第四个残基上），形成以-1，6苷键连接的新分枝，长度为7个糖残基同时，还形成一个有2个残基的分枝，由-1，4苷键连接。（要点：糖链必须长于11时，才能进行分枝，新分枝必须与原有糖链有4个残基的距离）有分枝的糖原有较多的末端分枝，每个末端都可进行分解与合成，从而可增加反应的速率，而且分枝使糖原的溶解度加大。,