動(dòng)物生物化學(xué)課件8糖代謝

1、第八章 糖代謝carbohydrate metabolism本章主要內(nèi)容： 糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況 糖原的分解與合成代謝 葡萄糖的分解代謝 糖異生 磷酸戊糖途徑 糖代謝各途徑之間的關(guān)系 動(dòng)物機(jī)體主要的能源和碳源提供70%的能量；神經(jīng)系統(tǒng)、胎兒和乳的合成消耗更多的葡萄糖；為氨基酸和脂肪合成提供c的來源 構(gòu)成組織細(xì)胞的成分核酸中的核糖，結(jié)締組織中的蛋白多糖， 細(xì)胞膜上的糖脂和糖蛋白等 其他方面如信號傳導(dǎo)，免疫機(jī)能1.糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況1.1 糖的生理功能1.糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況1.2 糖的代謝概況 動(dòng)物體內(nèi)糖的來源非反芻動(dòng)物反芻動(dòng)物 動(dòng)物體內(nèi)糖的代謝消化吸收異生作用糖原分解氧化供能貯 存轉(zhuǎn)變

2、成其他物質(zhì)葡萄糖血糖的來源和去路1.糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況1.3 血糖概念：血液中所含的葡萄糖。1.糖在動(dòng)物體內(nèi)的一般概況1.3 血糖意義反映機(jī)體的能量水平，糖的分解和利用的動(dòng)態(tài)平衡，對大腦、胎兒尤為重要糖尿血糖水平相對恒定，超過腎糖閾值，葡萄糖隨尿排出激素的調(diào)節(jié)作用胰島素下調(diào)；胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素上調(diào)糖原( g lyco g e n )，又稱動(dòng)物淀粉，支鏈，分子量數(shù)百萬以上。主要由葡萄糖以 （1，4）糖苷鍵相連（93% ），以少量（1，6）糖苷鍵（7% ）形成分支。有肝糖原和肌糖原。2. 糖原的分解與合成2.1 糖原結(jié)構(gòu)1hohhch 2 ohohoh hh oh41hhch 2

3、 ohohoh hh oho41hhch 2 ohohoh hh ohoo41hhoch 2ohohoh hh ohoo p oo1hohhch 2 ohohoh hh oh41hhch2 ohohoh hh oho4hch 2 ohohoh hh ohoho41hohhch 2ohohoh hh ohoho p oo2. 糖原的分解與合成2.2 糖原分解斷鍵部位+1 +糖 原的非 還原末 端磷酸 化酶細(xì)胞內(nèi)糖原在磷酸化酶催化下形成大量葡萄糖 -1 -磷酸糖原磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶-1，6糖苷酶pi脫支酶ohohohhohch2ohohhh ohhopo32-hohch2 opo 32-o hhhoh

4、h ohhohhohch2 ohohhh oh+ pi磷酸葡萄糖變位酶葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖 -1-磷酸葡萄 糖-6-磷酸葡萄 糖葡萄糖-1 -磷酸在磷酸葡萄糖變位酶的作用下轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6 -磷酸，最終又在葡萄糖-6 -磷酸酶的催化下水解成葡萄糖。葡萄糖 atp 2+ 葡萄糖 -6-磷酸 adp2. 糖原的分解與合成2.3 糖原合成每個(gè)葡萄糖分子都須磷酸化成為6-p-葡萄糖，再異構(gòu)成為1-p-葡萄糖，然后進(jìn)一步活化為udpg。在糖原引物的非還原端逐個(gè)加上葡萄糖基，同時(shí)釋放出udp，糖原合成酶是這個(gè)反應(yīng)的關(guān)鍵酶。由分支酶催化糖鏈的分支。己糖激酶mga：udpg+糖原（gn） udp 糖原（g

5、n+1）c：d：udp-葡萄糖焦磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸 utp udp-葡萄糖 ppi無機(jī)焦磷酸酶ppi 2pi糖原合酶hohohohhch 2ohhohhopo 3 2-hohhohohohhch 2o po 3 2-hoh磷 酸葡萄糖變位酶葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸b：e：1897年，buchner兄弟由蔗糖發(fā)酵成乙醇的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。酵解是在無氧或缺氧的條件下，葡萄糖或糖原分解成乳酸并且有能量（atp）釋放的過程。g. embden和o. meyerhof揭示了其途徑。酵解途徑的酶系存在于胞液中。3. 糖的分解代謝3.1 糖酵解糖的無氧氧化注意，這個(gè)過程消耗了atp，反應(yīng)不可逆。酵解

6、的反應(yīng)過程：第一階段 葡萄糖生成丙酮酸注意，這個(gè)過程消耗了atp，反應(yīng)不可逆。第一個(gè)高能磷酸鍵形成當(dāng)?shù)孜锇l(fā)生脫氫或脫水時(shí)，使其分子內(nèi)部能量重新分布而形成高能磷酸鍵（或高能硫酯鍵），然后將高能鍵轉(zhuǎn)移給adp（或gdp）生成atp（或gtp）的過程，稱為底物水平磷酸化。第二次底物水平磷酸化生成atp第二階段 丙酮酸還原成乳酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶nadh+h+丙酮酸激酶丙酮酸激酶葡萄糖葡萄糖磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮乙醇乙醇3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛脫氫酶脫氫酶1,3- 1,3- 二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶變位酶2-2-磷酸甘油酸磷酸甘

7、油酸烯醇化酶烯醇化酶己糖激酶己糖激酶 -atp6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸己糖異構(gòu)酶磷酸己糖異構(gòu)酶6-6-磷酸果糖磷酸果糖-atp1 1，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖醛縮酶醛縮酶磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸+atp乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶乙醛乙醛 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸+atp糖原糖原1-p-g糖酵解途徑糖酵解的特點(diǎn)糖酵解的特點(diǎn)a、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液b、限速酶：、限速酶：3個(gè)個(gè)c、能量生成：凈生成、能量生成：凈生成2個(gè)個(gè)atp分子。若從糖原分子。若從糖原開始，開始，可凈生成可凈生成3分子分子atp。d、不需氧。、不需氧。e、糖酵解可從葡萄糖開始，也可從糖原的葡萄、糖酵解可從

8、葡萄糖開始，也可從糖原的葡萄糖單位開始。糖單位開始。糖酵解的生理意義是動(dòng)物機(jī)體在無氧或供氧不充分的情況下通過分解葡萄糖或糖原獲得部分能量的重要方式。運(yùn)動(dòng)和使役的動(dòng)物肌肉，一些供氧不足的組織，如視網(wǎng)膜、皮膚、睪丸以及腫瘤等組織通過這個(gè)途徑獲得部分能量。酵解途徑與糖的有氧氧化途徑、磷酸戊糖途徑以及異生途徑都有密切聯(lián)系。3. 糖的分解代謝3.2 有氧氧化（aerobic oxidation）概念：有氧條件下,葡萄糖徹底氧化生成co2和h2o,并伴有能量釋放的過程。四個(gè)階段四個(gè)階段葡萄糖降解為丙酮酸葡萄糖降解為丙酮酸丙酮酸氧化丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)呼吸鏈氧化呼吸鏈氧化葡萄糖有氧氧化概況葡萄糖有

9、氧氧化概況葡萄糖6-磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰coa三羧酸循環(huán)h+ + eo2o2o2h2oco2胞液線粒體同同emp途途徑徑第一階段 由葡萄糖第二階段丙酮酸丙酮酸氧化丙酮酸（3c）轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oa（2c），在線粒體中進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶系催化，為不可逆反應(yīng)，它包含有三個(gè)酶 ?？偡磻?yīng)如下：乙酰coaoh 3c c scoa + co2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體nad+nadh+ h+oh3c c cooh + hscoa丙酮酸丙酮酸脫氫酶復(fù)合體b、輔酶、輔酶a）tpp（e1、維生素、維生素b1）b）fad （e3、維生素、維生素b2 ）c）nad+（e3、維生素、維生素pp）d）coa（泛酸）（泛酸）

10、e）硫辛酸（）硫辛酸（e2）a、酶、酶a）丙脫酸脫氫酶（）丙脫酸脫氫酶（e1）b）二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（）二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（e2）c）二氫硫辛酸脫氫酶）二氫硫辛酸脫氫酶（e3）丙酮酸氧化脫羧的特點(diǎn)：丙酮酸氧化脫羧的特點(diǎn)：a、脫、脫2h（nad+）b、脫羧（、脫羧（c3c2）c、限速酶，不可逆、限速酶，不可逆d、產(chǎn)生高能硫酯鍵、產(chǎn)生高能硫酯鍵第三階段三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle,tca)概念：以乙酰coa與草酰乙酸縮合成檸檬酸的反應(yīng)為起始，對乙?；鶊F(tuán)進(jìn)行氧化脫羧再生成草酰乙酸的單向循環(huán)反應(yīng)序列。1937年crebs提出，又稱檸檬酸循環(huán)或krebs循環(huán)。oxaloa

11、cetate acetyl coacitratehscoa三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程a、檸檬酸的形成、檸檬酸的形成檸檬酸合成酶檸檬酸合成酶要點(diǎn)：要點(diǎn)：a、檸檬酸合成酶、檸檬酸合成酶（citrate synthase），關(guān)鍵酶，關(guān)鍵酶b、反應(yīng)不可逆。、反應(yīng)不可逆。c、c2+c4 c6（實(shí)際進(jìn)入（實(shí)際進(jìn)入tac的是乙?；?。的是乙?；?。順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶順烏頭酸酶 （aconitase），可逆。，可逆。順烏頭酸酶順烏頭酸酶citrateisocitrateb、異檸檬酸的形成、異檸檬酸的形成isocitratea- ketoglutaratec、第一次氧化脫羧、第一次氧化

12、脫羧異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶要點(diǎn)：要點(diǎn)：a、異檸檬酸脫氫酶是關(guān)鍵酶、異檸檬酸脫氫酶是關(guān)鍵酶b、第一次脫氫（、第一次脫氫（nad+ nadh+h+）c、第一次脫羧（、第一次脫羧（c6 c5+co2）。）。d、不可逆，需、不可逆，需mn+、mg+。a- ketoglutaratesuccinyl - coad、第二次氧化脫羧、第二次氧化脫羧- -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體要點(diǎn)：要點(diǎn)：a、-酮戊二酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體酸脫氫酶復(fù)合體關(guān)鍵酶，不可逆，類似丙酮酸脫氫酶復(fù)合體。關(guān)鍵酶，不可逆，類似丙酮酸脫氫酶復(fù)合體。b、第二次脫氫（、第二次脫氫（nad+ nadh+h+）c、第二次脫羧（、

13、第二次脫羧（c5 c4 +co2）。）。d、產(chǎn)生高能硫酯鍵，為下一步底物水平磷酸化、產(chǎn)生高能硫酯鍵，為下一步底物水平磷酸化做準(zhǔn)備。做準(zhǔn)備。succinyl - coasuccinatee、底物水平磷酸化、底物水平磷酸化琥珀酰輔酶琥珀酰輔酶a合成酶合成酶要點(diǎn)：要點(diǎn)：a、琥珀酰輔酶、琥珀酰輔酶a合成酶，反應(yīng)可合成酶，反應(yīng)可逆。逆。b、底物水平磷酸化，生成、底物水平磷酸化，生成1分子分子atp。是整個(gè)。是整個(gè)三羧酸循環(huán)過程中唯一一次底物水平磷酸化。三羧酸循環(huán)過程中唯一一次底物水平磷酸化。fumaratesuccinate注意：注意：a、第三次脫氫（、第三次脫氫（fad fadh2）f、琥珀酸脫氫生成

14、延胡索酸、琥珀酸脫氫生成延胡索酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶fumaratemalateg、延胡索酸加水生成蘋果酸、延胡索酸加水生成蘋果酸延胡索酸酶延胡索酸酶注意：注意：a、第四、第四次脫氫（次脫氫（nad+nadh+h+）malateoxaloacetateh、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶 -酮酮戊二酸脫戊二酸脫氫酶系氫酶系檸檬酸合檸檬酸合成酶成酶三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)：三羧酸循環(huán)的特點(diǎn)：a、細(xì)胞內(nèi)定位：線粒體、細(xì)胞內(nèi)定位：線粒體b、限速酶：、限速酶：3個(gè)個(gè)c 、整個(gè)過程不可逆、整個(gè)過程不可逆d 、需氧參與，共消耗、需氧參與，共消耗

15、 4 個(gè)氧原子個(gè)氧原子e、tac一周一周：脫氫：脫氫4次，其中次，其中3次脫氫由次脫氫由nad+接受，接受，1次由次由fad接受接受f、1次底次底物水平磷酸化，生成物水平磷酸化，生成1molatpg、消耗了、消耗了2mol的水的水nadh2 和 fadh2 所攜帶的h原子來自循環(huán)中代謝中間物的脫氫。在有氧條件下，每2個(gè)h原子可以通過呼吸鏈（電子傳遞系統(tǒng)）傳遞給1/2o2，生成h2o，并且有能量釋放用以合成atp。1分子nadh2 經(jīng)呼吸鏈生成1分子h2o和2.5個(gè)atp1分子fadh2 經(jīng)呼吸鏈生成1分子h2o和1.5個(gè)atp以1分子的葡萄糖完全氧化為例進(jìn)行能量計(jì)算碳碳 源源乙酰乙酰coa 2

16、co2能能 量量1gtp 1atp共共10atp3nadh 2.5atp3 = 7.5atp1fadh2 1.5atp1 = 1.5atp1 1 分分 子子 乙乙 酰酰 coa 通通 過過 tca 循循 環(huán)環(huán) 脫脫 下下 的的 氫氫 由由nadh及及fadh2經(jīng)呼吸鏈傳遞給經(jīng)呼吸鏈傳遞給o2，由此而形成，由此而形成10分子的分子的atp第一階段（胞液）：生成2atp生成2nadh2計(jì)7（5）atp計(jì)5atp第二階段（線粒體）：2nadh2第三階段（線粒體） ：6nadh22co24co22fadh22gtp（或2atp）計(jì)20atp共計(jì) 32（30）atp和6co2有氧氧化的生理意義 糖的有氧

17、氧化是動(dòng)物獲得能量的主要方式。糖的有氧氧化是糖、脂和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝的共同歸宿。糖的有氧氧化也是糖、脂和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)互相轉(zhuǎn)變和聯(lián)系的共同樞紐。糖的有氧氧化途徑為嘌呤、嘧啶、尿素的合成提供二氧化碳，也是大自然碳循環(huán)的重要組成部分。課堂提問1.下列哪一種不是丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的輔酶（ ）a. tpp b. fad c. nad+d.硫辛酸e. 生物素2. 糖原的1個(gè)葡萄糖殘基經(jīng)糖酵解可凈生成（ ）個(gè)atpa. 1 b. 2 c. 3 d. 43. 1分子葡萄糖有氧氧化時(shí)共有（ ）次底物水平磷酸化a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 e. 64. 1分子葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解，

18、該反應(yīng)途徑中有（ ）次脫氫反應(yīng)a. 10 b. 12 c. 4 d. 16 e. 185. 糖原分解所得到的初產(chǎn)物是（ ）a. 葡萄糖b. udpg c. 1-磷酸葡萄糖d. 6-磷酸葡萄糖e. 1-磷酸葡萄糖和葡萄糖3. 糖的異生作用3.1 概念由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原的過程。但是這種轉(zhuǎn)變不是糖分解代謝的簡單逆轉(zhuǎn)，必須克服那些由關(guān)鍵酶所催化的不可逆反應(yīng)造成的 “能障”。糖異生途徑的三個(gè)能障糖異生途徑的三個(gè)能障丙酮酸丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡葡萄糖萄糖co2 coo oc-o-p-ch 2 ocooh丙

19、酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸a、丙酮酸、丙酮酸atpcoo co2c=ooch3adp+picoo gtpc=och 2磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸gdp注意：注意：a、消耗、消耗2個(gè)個(gè)atp分子。分子。b、丙酮酸羧化酶、丙酮酸羧化酶 ，輔基：生物素，輔基：生物素磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶均為限速酶。前者僅存在于均為限速酶。前者僅存在于 線粒體，線粒體，后者存在于線粒體和胞液。后者存在于線粒體和胞液。b、1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖磷酸果糖c、6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1atpadp果糖果糖1，6二磷酸二磷酸h3po4己糖激酶己糖激

20、酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶atp葡萄糖葡萄糖adph2oh3po4葡萄糖葡萄糖 6-磷酸酶磷酸酶h2o 酶酶果糖雙磷酸酶果糖雙磷酸酶-1：為限速酶：為限速酶葡萄糖葡萄糖 6-磷酸酶：磷酸酶：為限速酶為限速酶線粒體胞液糖異生的特點(diǎn)糖異生的特點(diǎn)a、組織定位：肝（、組織定位：肝（90%）、腎（）、腎（10%）b、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液、線粒體、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液、線粒體c、限速酶：、限速酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖果糖1，6二磷酸酶二磷酸酶、葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶d、原料：甘油、乳酸、生糖氨基酸（丙氨、原料：甘油、乳酸、生糖氨基酸（丙氨酸、天冬氨酸、谷

21、氨酸等）酸、天冬氨酸、谷氨酸等）異生作用的意義和乳酸的利用在糖的來源不足時(shí)，如饑餓、禁食等情況下，異生作用是維持機(jī)體血糖水平的重要手段，對神經(jīng)組織、大腦、胎兒尤其重要。反芻動(dòng)物50%葡萄糖的來源通過丙酸的異生作用。肝臟在氧化來自肌糖原酵解生成的乳酸同時(shí)，還可將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蚋翁窃?，?shí)現(xiàn)對乳酸的再利用。見corris 循環(huán)。乳酸循環(huán)乳酸循環(huán)-lactic acid cycle定義：定義：在肌肉中葡萄糖經(jīng)糖酵解生成乳酸，在肌肉中葡萄糖經(jīng)糖酵解生成乳酸，乳酸經(jīng)血液運(yùn)到肝臟，肝臟將乳酸異生乳酸經(jīng)血液運(yùn)到肝臟，肝臟將乳酸異生成葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又被肌肉成葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又被肌肉攝取，這種

22、代謝循環(huán)途徑稱為乳酸循環(huán)，攝取，這種代謝循環(huán)途徑稱為乳酸循環(huán)，又稱又稱cori 循環(huán)循環(huán)乳酸循環(huán)（cori循環(huán)）4. 糖的分解代謝-磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑（pentose phosphate pathway）概念：指6-磷酸葡萄糖經(jīng)氧化反應(yīng)首先生成nadph、co2和5-磷酸核糖，再經(jīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入糖酵解途徑的過程稱為磷酸戊糖途徑。其主要功能不是生成atp，而是生成5-磷酸核糖和nadph。又稱為“磷酸戊糖旁路”。不依賴于有氧或無氧的葡萄糖分解途徑，約有30%的葡萄糖經(jīng)過這條途徑代謝，在胞液中進(jìn)行，尤其在合成代謝旺盛的組織中活躍。從6-p-葡萄糖開始，經(jīng)過

23、兩個(gè)階段：1. 氧化階段 產(chǎn)生nadph2、co2和5-p-核酮糖；2. 非氧化階段，通過基團(tuán)的交換和分子內(nèi)部的重組，5-p-核酮糖又轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒禾恰?葡萄糖-6-磷酸nadph66-磷酸-葡萄糖內(nèi)酯66-磷酸-葡萄糖酸nadph co265-磷酸-核桐糖25-磷酸-核糖23-磷酸甘油醛2果糖-6-磷酸2果糖-6-磷酸45-磷酸-木酮糖27-磷酸景天庚糖24-磷酸赤蘚糖23-磷酸甘油醛果糖-1.6-二磷酸h2opi果糖-6-磷酸磷酸戊糖途徑的特點(diǎn)磷酸戊糖途徑的特點(diǎn)a、組織定位：肝、泌乳期乳腺、脂肪組、組織定位：肝、泌乳期乳腺、脂肪組織、腎上腺皮質(zhì)、紅細(xì)胞等。織、腎上腺皮質(zhì)、紅細(xì)胞等。b、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液。、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液。c、限速酶：、限速酶：6-磷酸葡萄糖脫磷酸葡萄糖脫氫酶氫酶d、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可逆，是、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可逆，是 5-磷酸核糖的另磷酸核糖的另一生成途徑。一生成途徑。磷酸戊糖途徑的生理意義途徑生成的nadph是生物合成反應(yīng)的供氫體。a、作為體內(nèi)合成代謝的供氫體，如膽固醇、 脂肪酸的合成。b、參與體內(nèi)羥化反應(yīng)：如膽固醇、類固醇激素和膽汁酸的合成，