生物化學(xué)糖代謝

關(guān)于生物化學(xué)糖代謝主要內(nèi)容多糖和低聚糖的酶促降解糖的分解代謝糖的合成代謝第2頁,共78頁，2024年2月25日，星期天口腔胃小腸淀粉-淀粉酶（唾液、胰）麥芽糖麥芽寡糖-糊精麥芽糖酶-糊精酶葡萄糖一、多糖和低聚糖的酶促降解

第3頁,共78頁，2024年2月25日，星期天

（一）淀粉的酶促水解水解淀粉的酶α-淀粉酶β-淀粉酶α-1，6糖苷鍵酶第4頁,共78頁，2024年2月25日，星期天表10-1淀粉酶促降解的酶淀粉酶的名稱水解部位水解產(chǎn)物α-淀粉酶水解淀粉或糖原任何部位的α-1，4糖苷鍵糊精、麥芽糖β-淀粉酶從淀粉或糖原非還原端α-1，4糖苷鍵開始水解α-1，6糖苷鍵酶水解α-1，6糖苷鍵第5頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖原的磷酸解進(jìn)行部位：細(xì)胞內(nèi)所需的酶磷酸化酶:脫支酶：作用于α-l,4糖苷鍵作用于α-l,6糖苷鍵降解產(chǎn)物：葡糖-1-磷酸第6頁,共78頁，2024年2月25日，星期天Gn(糖元)磷酸化酶Gn-1G-1-P(葡萄糖-1-磷酸)G-6-P(葡萄糖-6-磷酸)葡萄糖-6-磷酸酶G(葡萄糖)Pi糖原分解成葡萄糖的過程第7頁,共78頁，2024年2月25日，星期天OOOOOOO3O2O1OOOOOOOOOOO123磷酸化酶糖原的水解脫支酶第8頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（二）纖維素的酶促水解

人的消化道中沒有水解纖維素的酶，但不少微生物如細(xì)菌、真菌、放線菌、原生動物等能產(chǎn)生纖維素酶及纖維二糖酶，它們能催化纖維素完全水解成葡萄糖。（三）雙糖的酶水解如麥芽糖酶、纖維二糖酶、蔗糖酶等第9頁,共78頁，2024年2月25日，星期天二、糖分解代謝（一）糖酵解（二）糖的有氧氧化（三）磷酸戊糖途徑

第10頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（一）糖酵解概念：無氧，葡萄糖（糖原）→乳酸反應(yīng)部位：細(xì)胞液

過程：葡萄糖→二磷酸果糖→磷酸丙糖×2丙酮酸×22H×2乳酸×2①②③④第11頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖酵解過程的4個階段1、葡萄糖1，6-二磷酸果糖2、1，6-二磷酸果糖2分子磷酸丙糖3、3-磷酸甘油醛丙酮酸4、丙酮酸乳酸第12頁,共78頁，2024年2月25日，星期天1、葡萄糖1，6-二磷酸果糖OCH2OHOCH2O-ATPADPMg2+己糖激酶（肝外）葡萄糖激酶（肝內(nèi)）葡萄糖6-磷酸葡萄糖P反應(yīng)不可逆第13頁,共78頁，2024年2月25日，星期天6-磷酸葡萄糖CH2O-PCH2OHO磷酸己糖異構(gòu)酶6-磷酸果糖OCH2O-

P第14頁,共78頁，2024年2月25日，星期天6-磷酸果糖磷酸果糖激酶ATPADPMg2+1，6二磷酸果糖PCH2O-PCH2OHOCH2O-PCH2O-O反應(yīng)不可逆第15頁,共78頁，2024年2月25日，星期天2、1，6-二磷酸果糖2分子磷酸丙糖1，6二磷酸果糖CH2O-PC=OCH2OHCHOCH2OHCH2O-P醛縮酶磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛PCH2O-PCH2O-O丙糖磷酸異構(gòu)酶第16頁,共78頁，2024年2月25日，星期天3、3-磷酸甘油醛丙酮酸CHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P～P3-磷酸甘油醛脫氫酶NAD+NADH+H+Pi3-磷酸甘油醛1,3二磷酸甘油酸糖酵解中唯一的一步脫氫第17頁,共78頁，2024年2月25日，星期天COOCH2OHCH2O-P～P1,3二磷酸甘油酸COOHCH2OHCH2O-P磷酸甘油酸激酶ADPATPMg2+3-磷酸甘油酸底物水平磷酸化生成ATP第18頁,共78頁，2024年2月25日，星期天COOHCH2OHCH2O-PCOOHCHO-PCH2OHCOOHC-O～PCH2=烯醇化酶H2O2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸甘油酸磷酸變位酶第19頁,共78頁，2024年2月25日，星期天COOHC-O～PCH2=磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶ADPATPMg2+COOHC-OHCH2=COOHC=OCH3烯醇式丙酮酸丙酮酸反應(yīng)不可逆第20頁,共78頁，2024年2月25日，星期天丙酮酸在無氧條件下還原為乳酸，有氧則進(jìn)入線粒體氧化4、乳酸的生成COOHC=OCH3丙酮酸乳酸脫氫酶NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3乳酸第21頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖酵解全過程1第22頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖酵解全過程2C6H12O6+2ADP+2Pi2C3H6O3+2ATP+2H2O第23頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖酵解生理意義

是機(jī)體相對缺氧時補(bǔ)充能量的一種有效方式（機(jī)體缺氧、劇烈運(yùn)動肌

肉局部缺血等，

能迅速獲得能量）

某些組織在有氧時也通過糖酵解供能：（成熟紅細(xì)胞、視網(wǎng)膜、睪丸、腎髓質(zhì)、皮膚、腫瘤細(xì)胞）第24頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（二）糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP

反應(yīng)部位：細(xì)胞液、線粒體第25頁,共78頁，2024年2月25日，星期天有氧氧化葡萄糖

丙酮酸

乙酰CoANADH+H+乳酸無氧酵解三羧酸循環(huán)CO2+H2O+能量第26頁,共78頁，2024年2月25日，星期天第一階段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二階段：丙酮酸→→乙酰CoA（線粒體）第三階段：乙酰CoA→→CO2+H2O+ATP（三羧酸循環(huán)）（線粒體）有氧氧化的反應(yīng)過程第27頁,共78頁，2024年2月25日，星期天Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸鏈H2O+3ATP（2ATP）1、葡萄糖氧化分解為丙酮酸同糖酵解途徑，反應(yīng)在細(xì)胞液進(jìn)行第28頁,共78頁，2024年2月25日，星期天CH3C=OCOOH丙酮酸脫氫酶復(fù)合體2CH3CO～SCoA+

2CO22NAD+2NADH+2H+22、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA丙酮酸進(jìn)入線粒體2×2.5ATP乙酰CoA丙酮酸反應(yīng)不可逆第29頁,共78頁，2024年2月25日，星期天丙酮酸脫氫酶二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰基酶二氫硫辛酸脫氫酶TPP（VitB1）HSCoA（泛酸）硫辛酸FAD（VitB2）NAD+（VitPP）酶輔酶（維生素）丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成第30頁,共78頁，2024年2月25日，星期天TCA循環(huán)3、三羧酸循環(huán)（線粒體）CH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）檸檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA第31頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（1）乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸反應(yīng)由檸檬酸合酶催化。第32頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（2）檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕岽朔磻?yīng)是由順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)；由兩步反應(yīng)構(gòu)成，(1)脫水反應(yīng)；(2)水合反應(yīng)。第33頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（3）異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成

-酮戊二酸。第34頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（4）α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA在

-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA；該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機(jī)理與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類似。第35頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（5）琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)

在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。第36頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（6）琥珀酸脫氫生成延胡索酸

此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD。第37頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（7）延胡索酸加水生成蘋果酸蘋果酸酶催化此步反應(yīng)。第38頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（8）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸蘋果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。第39頁,共78頁，2024年2月25日，星期天HHHHHHHHHHHHHHHHH1、三羧酸循環(huán)的過程檸檬酸合成酶異檸檬酸脫氫酶α-酮戊二酸脫氫酶系acetalCoA第40頁,共78頁，2024年2月25日，星期天循環(huán)一周氧化1分子乙酰CoA脫4(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脫羧（2CO2）2、三羧酸循環(huán)小結(jié)關(guān)鍵酶：檸檬酸合成酶

異檸檬酸脫氫α-酮戊二酸脫氫酶系循環(huán)過程草酰乙酸量不變，但需補(bǔ)充第41頁,共78頁，2024年2月25日，星期天4（2H）3NADH+3H+1FADH2呼吸鏈3×2.5ATP1×1.5ATP一次底物水平磷酸化1GTP1ATP10ATP三羧酸循環(huán)中ATP的生成氧化磷酸化1分子葡萄糖產(chǎn)生多少分子的ATP？呼吸鏈第42頁,共78頁，2024年2月25日，星期天有氧氧化的產(chǎn)能28ATP第43頁,共78頁，2024年2月25日，星期天3、有氧氧化的生理意義是機(jī)體獲得能量的主要方式；三羧酸循環(huán)是營養(yǎng)物質(zhì)徹底氧化分解的共同通路；三羧酸循環(huán)是三大物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的樞紐；第44頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖原脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰輔酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同通路第45頁,共78頁，2024年2月25日，星期天物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐糖第46頁,共78頁，2024年2月25日，星期天糖酵解與有氧氧化的異同點(diǎn)部位：細(xì)胞液細(xì)胞液、線粒體需氧情況：不需需氧終產(chǎn)物：乳酸、乙醇CO2+H2O+ATP產(chǎn)能：2ATP32molATP5.關(guān)鍵酶：己糖激酶丙酮酸脫氫酶系磷酸果糖激酶檸檬酸合成酶丙酮酸激酶異檸檬酸脫氫酶

α-酮戊二酸脫氫酶系6.3-磷酸甘油還原丙酮酸進(jìn)入線粒體氧化醛脫下的2H葡萄糖2丙酮酸+2NADH+2H+相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：糖酵解有氧氧化第47頁,共78頁，2024年2月25日，星期天

許多微生物如醋酸桿菌、大腸桿菌、固氮菌等能夠利用乙酸作為唯一的碳源，并能利用它建造自己的機(jī)體，以后從微生物中分離出兩種特異的酶，即蘋果酸合成酶與異檸檬酸裂解酶。因以乙醛酸為中間代謝物，故稱乙醛酸循環(huán)。（三）乙醛酸循環(huán)——三羧酸循環(huán)支路第48頁,共78頁，2024年2月25日，星期天乙醛酸循環(huán)ATP輔酶Α+乙酸乙酰輔酶Α合成酶裂解酶裂解酶中間代謝物第49頁,共78頁，2024年2月25日，星期天乙醛酸循環(huán)與三羧酸循環(huán)的關(guān)系第50頁,共78頁，2024年2月25日，星期天乙醛酸循環(huán)的生物學(xué)意義以二碳物為起始物合成三羧酸循環(huán)中的二羧酸與三羧酸，只需少量四碳二羧酸作“引物”，便可無限制地轉(zhuǎn)變成四碳物和六碳物，作為三羧酸循環(huán)上化合物的補(bǔ)充。是植物和微生物體內(nèi)脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘峭緩?。特別是適應(yīng)油料種子萌發(fā)時的物質(zhì)轉(zhuǎn)化。目前在動物體內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)乙醛酸循環(huán)。第51頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（四）磷酸戊糖途徑（胞液）6-磷酸葡萄糖→→5-磷酸核糖+NADPH過程：第一階段：氧化反應(yīng)—6-磷酸葡萄糖脫氫、脫羧生成NADPH、CO2第二階段：非氧化階段—一系列基團(tuán)的轉(zhuǎn)移第52頁,共78頁，2024年2月25日，星期天6-磷酸葡萄糖脫氫酶1、磷酸戊糖途徑反應(yīng)簡圖第53頁,共78頁，2024年2月25日，星期天2、磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程

（1）氧化階段—磷酸戊糖生成

6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖脫氫酶6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯NADP+NADPHMg2+、內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶5-磷酸核酮糖NADPHCO2NADP+第54頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（2）非氧化階段①磷酸戊糖的相互轉(zhuǎn)化

5-磷酸核酮糖異構(gòu)酶5-磷酸核糖（C5）差向異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖（C5）第55頁,共78頁，2024年2月25日，星期天②基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)

目的：將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入糖酵解途徑。這些反應(yīng)可概括為：C5C5C3C7C6C4C5C6C3第56頁,共78頁，2024年2月25日，星期天基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)的具體步驟第57頁,共78頁，2024年2月25日，星期天第58頁,共78頁，2024年2月25日，星期天第59頁,共78頁，2024年2月25日，星期天

36-磷酸葡萄糖+6NADP+26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H++3CO2磷酸戊糖途徑總的反應(yīng)：第60頁,共78頁，2024年2月25日，星期天磷酸二羥丙酮1，6-二磷酸果糖第61頁,共78頁，2024年2月25日，星期天3、磷酸戊糖途徑的特點(diǎn)葡萄糖直接脫氫和脫羧，不必經(jīng)酵解、三羧酸循環(huán)途徑。脫氫酶的輔酶是NADP+,而不是NAD+。整個反應(yīng)分氧化階段和非氧化階段。第62頁,共78頁，2024年2月25日，星期天產(chǎn)生5-磷酸核糖，是合成核苷酸、核酸的原料產(chǎn)生NADPH+H+①作為供氫體參與脂肪酸及膽固醇等合成②是谷胱甘肽還原酶的輔酶③作為加單氧酶體系的輔酶，參與激素、藥物等生物轉(zhuǎn)化

4、磷酸戊糖途徑生理意義第63頁,共78頁，2024年2月25日，星期天三、糖的合成代謝第64頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（一）糖原合成G(葡萄糖)G-6-P(葡糖-6-磷酸)G-1-P(葡糖-1-磷酸)UDP-G

(UDP-glucose)糖原合成酶Gn(引物)Gn+1(糖原)UTPPPi單糖合成糖原的過程ATP第65頁,共78頁，2024年2月25日，星期天OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO（12-18）（6-7）分支酶的作用OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO（α-1，6糖苷鍵）分支酶(branchingenzyme)第66頁,共78頁，2024年2月25日，星期天（二）蔗糖的合成

1．蔗糖合成酶途徑——利用尿苷二磷酸葡糖（UDPG）

葡糖-1-磷酸十UTPUDPG＋PPi

UDPG+果糖蔗糖合成酶蔗糖+UDPUDPG焦磷酸化酶第67頁,共78頁，2024年2月25日，星期天2．蔗糖磷酸合成酶途徑如果果糖部分不是游離果糖，而是果糖磷酸酯，合成產(chǎn)物是蔗糖磷酸酯，再經(jīng)專一的磷酸酯酶作用脫去磷酸形成蔗糖。

UDPG+果糖-6-磷酸蔗糖磷酸合成酶UDP+蔗糖磷酸蔗糖磷酸磷酸酯酶蔗糖+Pi第68頁,共78頁，2024年2月25日，星期天1、直鏈淀粉的合成（三）淀粉的合成第69頁,共78