生物化學(xué)第五章糖代謝課件

糖代謝MetabolismofCarbohydrates第七章生物化學(xué)第五章糖代謝第一節(jié)新陳代謝概述第二節(jié)生物體內(nèi)的主要糖類及生物功能第三節(jié)雙糖和多糖的酶促降解第四節(jié)糖酵解第五節(jié)三羧酸循環(huán)第六節(jié)磷酸戊糖途徑生物化學(xué)第五章糖代謝

第一節(jié)新陳代謝的概念和特點(diǎn)

新陳代謝的研究方法

示蹤法（化合物示蹤、同位素示蹤）

抗代謝物和酶抑制劑的利用

體內(nèi)試驗(yàn)（invivo）和體外試驗(yàn)（novivo）

新陳代謝（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換的過程。生物一方面不斷地從周圍環(huán)境中攝取能量和物質(zhì)，通過一系列生物反應(yīng)轉(zhuǎn)變成自身組織成分，即所謂同化作用（assimilation）；另一方面，將原有的組成成份經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，分解為簡(jiǎn)單成分重新利用或排出體外，即所謂異化作用（dissimilation），通過上述過程不斷地進(jìn)行自我更新。特點(diǎn)：特異、有序、高度適應(yīng)和靈敏調(diào)節(jié)、代謝途徑逐步進(jìn)行生物化學(xué)第五章糖代謝新陳代謝的概念及內(nèi)涵

小分子大分子合成代謝（同化作用）需要能量

釋放能量分解代謝（異化作用）大分子小分子物質(zhì)代謝能量代謝新陳代謝生物化學(xué)第五章糖代謝糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物。第二節(jié)生物體內(nèi)的糖類一糖的概念生物化學(xué)第五章糖代謝（二）糖的分類及其結(jié)構(gòu)根據(jù)其組分，糖主要可分為以下四大類。單糖(monosacchride)寡糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)結(jié)合糖(glycoconjugate)生物化學(xué)第五章糖代謝1單糖是最簡(jiǎn)單的糖，不再被水解成更小的糖單位。根據(jù)其所含碳原子數(shù)目分為丙糖、丁糖、戊糖和己糖。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又分為醛糖和酮糖。生物化學(xué)第五章糖代謝(galactose)

D系醛糖的立體結(jié)構(gòu)D(+)-阿洛糖D(+)-阿桌糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露糖D(+)-古洛糖D(-)-艾杜糖D(+)-半乳糖D(+)-塔羅糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(talose)D(-)-赤鮮糖(erythrose)D(-)-蘇糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米蘇糖(lysose)生物化學(xué)第五章糖代謝(tagalose)

D系酮糖的立體結(jié)構(gòu)

D(-)-赤蘚酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allulose)D(-)-果糖(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮糖二羥丙酮(dihytroasetone)生物化學(xué)第五章糖代謝

吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）

吡喃呋喃-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖生物化學(xué)第五章糖代謝

D-葡萄糖由Fischer式改寫為Haworth式的步驟

轉(zhuǎn)折旋轉(zhuǎn)成環(huán)成環(huán)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖生物化學(xué)第五章糖代謝

重要的單糖—戊糖-D-吡喃木糖-D-呋喃核糖2-脫氧-D-呋喃核糖-D-芹菜糖

-L-呋喃阿拉伯糖-D-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖生物化學(xué)第五章糖代謝

重要的單糖—己糖-D-吡喃葡萄糖

-L-吡喃山梨糖-D-吡喃甘露糖

-L-吡喃半乳糖-D-吡喃半乳糖

-D-呋喃果糖生物化學(xué)第五章糖代謝

重要的單糖—庚糖和辛糖L-甘油-D-甘露庚糖D-景天庚酮糖D-甘露庚酮糖甘油部分甘露糖部分生物化學(xué)第五章糖代謝

單糖磷酸酯D-甘油醛-3-磷酸-D-葡萄糖-1-磷酸-D-葡萄糖-6-磷酸-D-果糖-6-磷酸-D-果糖-1，6-二磷酸生物化學(xué)第五章糖代謝2.

寡糖常見的幾種二糖有麥芽糖(maltose)

葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)

葡萄糖—果糖乳糖(lactose)

葡萄糖—半乳糖能水解生成幾（2-10）個(gè)分子單糖的糖，各單糖之間借脫水縮合的糖苷鍵相連。生物化學(xué)第五章糖代謝

重要的二糖蔗糖D-麥芽糖（

-型）乳糖（-型）纖維二糖（

-型）生物化學(xué)第五章糖代謝3.多糖

能水解生成多個(gè)分子單糖的糖。常見的多糖有淀粉(starch)【糖原(glycogen)】纖維素(cellulose)果膠（pectin）生物化學(xué)第五章糖代謝

環(huán)糊精結(jié)構(gòu)

-環(huán)糊精分子結(jié)構(gòu)

環(huán)糊精分子的空間填充模型生物化學(xué)第五章糖代謝

淀粉和糖原結(jié)構(gòu)NRERE直鏈淀粉支鏈淀粉或糖原分支點(diǎn)的結(jié)構(gòu)RENRE(16)分支點(diǎn)支鏈淀粉或糖原分子示意圖直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個(gè)殘基生物化學(xué)第五章糖代謝纖維素片層結(jié)構(gòu)

纖維素一級(jí)結(jié)構(gòu)植物細(xì)胞壁與纖維素的結(jié)構(gòu)微纖維纖維素鏈植物細(xì)胞中的纖維素微纖維細(xì)胞壁生物化學(xué)第五章糖代謝4.結(jié)合糖

糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物。糖脂(glycolipid)：是糖與脂類的結(jié)合物。糖蛋白(glycoprotein)：是糖與蛋白質(zhì)的結(jié)合物。

常見的結(jié)合糖有生物化學(xué)第五章糖代謝糖復(fù)合物糖—肽鏈糖—核酸糖—脂質(zhì)肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)糖基?；视?glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)(ComplexCarbohydrates)生物化學(xué)第五章糖代謝細(xì)胞膜表面的糖鏈蛋白聚糖糖脂糖蛋白細(xì)胞膜生物化學(xué)第五章糖代謝

（三）、糖代謝的概況

葡萄糖酵解途徑丙酮酸有氧無氧H2O及CO2乳酸糖異生途徑乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解糖原合成磷酸戊糖途徑

核糖

+NADPH+H+淀粉消化與吸收ATP

生物化學(xué)第五章糖代謝

(四)糖類的生物學(xué)作用

糖類是細(xì)胞中非常重要的一類有機(jī)化合物，主要的生物學(xué)作用如下：

作為生物體的結(jié)構(gòu)成分

作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)

作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成的前體

作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子生物化學(xué)第五章糖代謝一、雙糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O2葡萄糖麥芽糖酶乳糖+H2O葡萄糖+半乳糖--β-半乳糖苷酶第三節(jié)雙糖和多糖的酶促降解

多糖和寡聚糖只有分解成小分子后才能被吸收利用，生產(chǎn)中常稱為糖化。蔗糖+UDPUDPG+果糖蔗糖合成酶生物化學(xué)第五章糖代謝二、淀粉（糖原）的酶促水解：1淀粉的酶促水解水解淀粉的淀粉酶有α與β淀粉酶，二者只能水解淀粉中的α-1，4糖苷鍵，水解產(chǎn)物為麥芽糖。α-淀粉酶可以水解淀粉(或糖原)中任何部位的α-1，4糖鍵。β淀粉酶只能從非還原端開始水解。脫支酶是水解淀粉中的α-1，6糖苷鍵的酶麥芽糖酶是水解淀粉水解產(chǎn)物糊精和麥芽糖的α-1，4糖鍵，產(chǎn)物為葡萄糖。生物化學(xué)第五章糖代謝還原末端非還原末端α-1，4糖苷鍵α-1，6糖苷鍵-1，6糖苷鍵-1，4-糖苷鍵生物化學(xué)第五章糖代謝α－淀粉酶β－淀粉酶生物化學(xué)第五章糖代謝2淀粉的磷酸解3糖原的磷酸解糖原磷酸化酶a(活化態(tài))糖原磷酸化酶b（失活態(tài))生物化學(xué)第五章糖代謝糖原磷酸解的步驟非還原端還原端磷酸化酶（釋放8個(gè)1-P-G）轉(zhuǎn)移酶脫支酶（釋放1個(gè)葡萄糖）生物化學(xué)第五章糖代謝三、細(xì)胞壁多糖的酶促降解1纖維素的降解生物化學(xué)第五章糖代謝2果膠物質(zhì)的降解原果膠：可能是可溶性果膠與纖維素結(jié)合而成的高分子雜合物。果膠果膠：半乳糖醛酸甲酯及少量半乳糖醛酸通過α—1，4糖苷鍵連接而成的長(zhǎng)鏈高分子化合物。水解后產(chǎn)生半乳糖醛酸甲酯和半乳糖醛酸。果膠酸：主要成分為α—1，4多聚半乳糖醛酸生物化學(xué)第五章糖代謝

第四節(jié)糖酵解一、糖酵解(glycolysis)的定義*糖酵解的反應(yīng)部位：胞漿糖酵解是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴隨著ATP生成的一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在的葡萄糖降解的途徑。該途徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas途徑，簡(jiǎn)稱ＥＭＰ途徑。

生物化學(xué)第五章糖代謝EMP的化學(xué)歷程

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮2

1，3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成二、糖酵解化學(xué)歷程EMP生物化學(xué)第五章糖代謝⑴葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖（一）已糖的磷酸化生物化學(xué)第五章糖代謝⑵6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖

磷酸己糖異構(gòu)酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖生物化學(xué)第五章糖代謝⑶6-磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-雙磷酸果糖

ATP

ADP

Mg2+6-磷酸果糖激酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖生物化學(xué)第五章糖代謝1,6-雙磷酸果糖（二）磷酸已糖的裂解⑷磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

醛縮酶(aldolase)葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛+生物化學(xué)第五章糖代謝⑸磷酸丙糖的同分異構(gòu)化磷酸丙糖異構(gòu)酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮生物化學(xué)第五章糖代謝（三）3-磷酸甘油醛生成丙酮酸⑹3-磷酸甘油醛氧化為1,3-二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脫氫酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸生物化學(xué)第五章糖代謝⑺1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油酸ADPATP磷酸甘油酸激酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸

底物分子內(nèi)部能量重新分布，釋放高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化。

1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸生物化學(xué)第五章糖代謝⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸磷酸甘油酸變位酶葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸Mg2+生物化學(xué)第五章糖代謝⑼2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖?/p>

烯醇化酶(enolase)葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸H-Mg2+或Mn2+生物化學(xué)第五章糖代謝ADPATPK+

或Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)葡萄糖G-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸⑽磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，并通過底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸生物化學(xué)第五章糖代謝E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+生物化學(xué)第五章糖代謝三、ＥＭＰ途徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義

總反應(yīng)式:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi

2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O

生物學(xué)意義

★是葡萄糖在生物體內(nèi)進(jìn)行有氧或無氧分解的共同途徑,通過糖酵解，生物體獲得生命活動(dòng)所需要的能量；

★形成多種重要的中間產(chǎn)物，為氨基酸、脂類合成提供碳骨架；

★為糖異生提供基本途徑。

能量計(jì)算：氧化一分子葡萄糖凈生成

2ATP2NADH6ATP或4ATP

生物化學(xué)第五章糖代謝糖酵解小結(jié)⑴反應(yīng)部位：胞漿⑵糖酵解是一個(gè)不需氧的產(chǎn)能過程⑶反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶生物化學(xué)第五章糖代謝⑷

產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化凈生成ATP數(shù)量：從G開始2×2-2=2ATP生物化學(xué)第五章糖代謝四、糖酵解的其他底物生物化學(xué)第五章糖代謝五、丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途徑三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）生物化學(xué)第五章糖代謝（一）丙酮酸的無氧降解及葡萄糖的無氧分解

葡萄糖EMP

NADH+H+

NAD+CH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2

乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸

葡萄糖的無氧分解生物化學(xué)第五章糖代謝丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸丙酮酸乳酸反應(yīng)中的NADH+H+

來自于上述第6步反應(yīng)中的

3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。乳酸脫氫酶(LDH)

NADH+H+NAD+生物化學(xué)第五章糖代謝丙酮酸轉(zhuǎn)變成乙醇生物化學(xué)第五章糖代謝（二）丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解

（EMP）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán)

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖的有氧分解

丙酮酸脫氫酶系生物化學(xué)第五章糖代謝六、糖酵解的調(diào)控關(guān)鍵酶①

6-磷酸果糖激酶②③己糖激酶調(diào)節(jié)方式①別構(gòu)調(diào)節(jié)②共價(jià)修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶生物化學(xué)第五章糖代謝（一）6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）最重要、H+生物化學(xué)第五章糖代謝F-2,6-BP的生成PFK-2/FBPase2是一種雙功能酶,N端一半為PFK-2,C端一半為FBPase2。FBPase2生物化學(xué)第五章糖代謝生物化學(xué)第五章糖代謝（二）丙酮酸激酶變構(gòu)調(diào)節(jié)：F-1,6-BP為變構(gòu)激活劑；

ATP和肝內(nèi)Ala為變構(gòu)抑制劑。共價(jià)修飾調(diào)節(jié)：胰高血糖素通過cAMP使其磷酸化而抑制其活性。

生物化學(xué)第五章糖代謝（三）葡萄糖激酶及己糖激酶G-6-P可反饋抑制己糖激酶.胰島素可誘導(dǎo)葡萄糖激酶的合成.生物化學(xué)第五章糖代謝第五節(jié)三羧酸循環(huán)

一、糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在機(jī)體氧供充足時(shí)，葡萄糖徹底氧化成H2O和CO2，并釋放出能量的過程。是機(jī)體主要供能方式。部位：胞液及線粒體生物化學(xué)第五章糖代謝有氧氧化的反應(yīng)過程第一階段：酵解途徑第二階段：丙酮酸的氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)G（Gn）第四階段：氧化磷酸化丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTAC循環(huán)胞液線粒體生物化學(xué)第五章糖代謝二、丙酮酸的氧化脫羧丙酮酸進(jìn)入線粒體，氧化脫羧為乙酰CoA。丙酮酸乙酰CoA

NAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脫氫酶復(fù)合體總反應(yīng)式:生物化學(xué)第五章糖代謝丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的組成

酶E1：丙酮酸脫羧酶E2：硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶HSCoANAD+

輔酶

TPP

硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL生物化學(xué)第五章糖代謝生物化學(xué)第五章糖代謝三羧酸循環(huán)(TricarboxylicacidCycle,TCA)也稱為檸檬酸循環(huán)，是乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸開始，經(jīng)加水、脫氫、脫羧等多步反應(yīng)，又重新生成草酰乙酸，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)途徑。因?yàn)檠h(huán)反應(yīng)中的第一個(gè)中間產(chǎn)物是一個(gè)含三個(gè)羧基的檸檬酸而命名。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。所有的反應(yīng)均在線粒體中進(jìn)行。三、三羧酸循環(huán)*概述*反應(yīng)部位生物化學(xué)第五章糖代謝

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP1.三羧酸循環(huán)

（TCA）

草酰乙酸再生階段

檸檬酸的生成階段

氧化脫羧階段檸檬酸NAD+NAD+FADNAD+生物化學(xué)第五章糖代謝TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶生物化學(xué)第五章糖代謝TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2

－酮戊二酸脫氫酶系琥珀酸硫激酶生物化學(xué)第五章糖代謝TCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONADNADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶生物化學(xué)第五章糖代謝2.葡萄糖有氧氧化生成的ATP此表按傳統(tǒng)方式計(jì)算ATP。目前有新的理論，在此不作詳述生物化學(xué)第五章糖代謝有氧氧化的生理意義糖的有氧氧化是機(jī)體產(chǎn)能最主要的途徑。它不僅產(chǎn)能效率高，而且由于產(chǎn)生的能量逐步分次釋放，相當(dāng)一部分形成ATP，所以能量的利用率也高。生物化學(xué)第五章糖代謝有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn)⑴有氧氧化的調(diào)節(jié)通過對(duì)其關(guān)鍵酶的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程調(diào)節(jié)。該比值升高，所有關(guān)鍵酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率影響三羧酸循環(huán)。前者速率降低，則后者速率也減慢。⑷三羧酸循環(huán)與酵解途徑互相協(xié)調(diào)。三羧酸循環(huán)需要多少乙酰CoA，則酵解途徑相應(yīng)產(chǎn)生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。生物化學(xué)第五章糖代謝3.小結(jié)①三羧酸循環(huán)的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸縮合生成含三個(gè)羧基的檸檬酸，反復(fù)的進(jìn)行脫氫脫羧，又生成草酰乙酸，再重復(fù)循環(huán)反應(yīng)的過程。②TCA過程的反應(yīng)部位是線粒體。生物化學(xué)第五章糖代謝③三羧酸循環(huán)的要點(diǎn)經(jīng)過一次三羧酸循環(huán)，消耗一分子乙酰CoA，經(jīng)四次脫氫，二次脫羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。關(guān)鍵酶有：檸檬酸合酶

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶④整個(gè)循環(huán)反應(yīng)為不可逆反應(yīng)生物化學(xué)第五章糖代謝⑤三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物三羧酸循環(huán)中間產(chǎn)物起催化劑的作用，本身無量的變化，不可能通過三羧酸循環(huán)直接從乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循環(huán)中其他產(chǎn)物，同樣中間產(chǎn)物也不能直接在三羧酸循環(huán)中被氧化為CO2及H2O。生物化學(xué)第五章糖代謝4.三羧酸循環(huán)的調(diào)控位點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)節(jié)物abc

調(diào)控位點(diǎn)激活劑抑制劑a檸檬酸合成酶

NAD+

ATP

（限速酶）草酰乙酸NADH

乙酰CoA

琥珀酰CoA

脂酰CoAb異檸檬酸

ADP琥珀酰CoA

脫氫酶

NAD+NADHcα-酮戊二酸

ADPNADH

脫氫酶

NAD+

琥珀酰CoA

關(guān)鍵因素：[NADH]/[NAD+]

[ATP]/[ADP]生物化學(xué)第五章糖代謝5.三羧循環(huán)的生物學(xué)意義

是有機(jī)體獲得生命活動(dòng)所需能量的主要途徑

是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化的中心樞紐

形成多種重要的中間產(chǎn)物

是發(fā)酵產(chǎn)物重新氧化的途徑生物化學(xué)第五章糖代謝6.丙酮酸羧化支路（回補(bǔ)途徑）三羧酸循環(huán)不僅是產(chǎn)生ATP的途徑，它產(chǎn)生的中間產(chǎn)物也是生物合成的前體。例如卟啉的主要碳原子來自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是從α-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。一旦草酰乙酸濃度下降，勢(shì)必影響三羧酸循環(huán)的進(jìn)行。生物化學(xué)第五章糖代謝生物化學(xué)第五章糖代謝1.丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，需要生物素為輔酶。生物化學(xué)第五章糖代謝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。在大腦和心臟中存在這個(gè)反應(yīng)。生物化學(xué)第五章糖代謝3.天冬氨酸及谷氨酸的轉(zhuǎn)氨作用可以形成草酰乙酸和α-酮戊二酸。異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸和甲硫氨酸也會(huì)形成琥珀酰CoA。其反應(yīng)將在氨基酸代謝中講述。生物化學(xué)第五章糖代謝第六節(jié)磷酸戊糖途徑

概念：磷酸戊糖途徑是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。

*細(xì)胞定位：胞液

*反應(yīng)過程可分為二個(gè)階段

生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的兩個(gè)階段

2、非氧化分子重排階段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+NADPH6NADP+6NADPH6CO26H2O生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的氧化脫羧階段

NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的非氧化分子重排階段

H2OPi65-磷酸核酮糖2

5-磷酸核糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖2

6-磷酸果糖2

5-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛2

6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖1

6-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的非氧化階段之一

（5-磷酸核酮糖異構(gòu)化）

差向異構(gòu)酶異構(gòu)酶5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的非氧化階段之二

（基團(tuán)轉(zhuǎn)移）

+24-磷酸赤蘚糖+25-磷酸核糖23-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)醛酶26-磷酸果糖+7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖生物化學(xué)第五章糖代謝基團(tuán)轉(zhuǎn)移（續(xù)前）

+24-磷酸赤蘚糖+23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖轉(zhuǎn)酮酶25-磷酸木酮糖生物化學(xué)第五章糖代謝H2OPi1,6-二磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛縮酶二磷酸果糖酯酶磷酸戊糖途徑的非氧化階段之三

（3-磷酸甘油醛異構(gòu)、縮合與水解）

異構(gòu)酶生物化學(xué)第五章糖代謝磷酸戊糖途徑的總反應(yīng)式6

G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+

磷酸戊糖途徑的生理意義

產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力

產(chǎn)生大量的磷酸核糖和其它重要中間產(chǎn)物

與光合作用聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)某些單糖間的轉(zhuǎn)變生物化學(xué)第五章糖代謝其它糖進(jìn)入單糖分解的途徑

半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖蔗糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛進(jìn)入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi生物化學(xué)第五章糖代謝二、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié)*6-磷酸葡萄糖脫氫酶此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進(jìn)入磷酸戊糖途徑的流量。此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對(duì)該酶有強(qiáng)烈抑制作用。生物化學(xué)第五章糖代謝第七節(jié)糖醛酸途徑G-6-PG-1-P（UDPG）葡萄糖醛酸L-木酮糖D-木酮糖生物化學(xué)第五章糖代謝第八節(jié)

糖異生Gluconeogenesis生物化學(xué)第五章糖代謝糖異生(gluconeogenesis)是指從非糖化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程。*部位*原料*概念主要在肝、腎細(xì)胞的胞漿及線粒體

主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸生物化學(xué)第五章糖代謝一、糖異生途徑

*定義*過程酵解途徑中有3個(gè)由關(guān)鍵酶催化的不可逆反應(yīng)。在糖異生時(shí)，須由另外的反應(yīng)和酶代替。糖異生途徑與酵解途徑大多數(shù)反應(yīng)是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸糖異生途徑(gluconeogenicpathway)指從丙酮酸生成葡萄糖的具體反應(yīng)過程。生物化學(xué)第五章糖代謝1.丙酮酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，輔酶為生物素（反應(yīng)在線粒體）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反應(yīng)在線粒體、胞液）生物化學(xué)第五章糖代謝生物化學(xué)第五章糖代謝丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi蘋果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸蘋果酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2線粒體胞液生物化學(xué)第五章糖代謝糖異生途徑所需NADH+H+的來源糖異生途徑中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛時(shí)，需要NADH+H+。①由乳酸為原料異生糖時(shí)，NADH+H+由下述反應(yīng)提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+生物化學(xué)第五章糖代謝②由氨基酸為原料進(jìn)行糖異生時(shí)，NADH+H+則由線粒體內(nèi)NADH+H+提供，它們來自于脂酸的β-氧化或三羧酸循環(huán)，NADH+H+轉(zhuǎn)運(yùn)則通過草酰乙酸與蘋果酸相互轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)運(yùn)。蘋果酸線粒體蘋果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞漿生物化學(xué)第五章糖代謝2.1,6-雙磷酸果糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖雙磷酸酯酶3.6-磷酸葡萄糖水解為葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酯酶生物化學(xué)第五章糖代謝非糖物質(zhì)進(jìn)入糖異生的途徑⑴糖異生的原料轉(zhuǎn)變成糖代謝的中間產(chǎn)物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羥丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代謝中間代謝產(chǎn)物進(jìn)入糖異生途徑，異生為葡萄糖或糖原生物化學(xué)第五章糖代謝生物化學(xué)第五章糖代謝二、糖異生的調(diào)節(jié)

在前面的三個(gè)反應(yīng)過程中，作用物的互變分別由不同酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)。6-磷酸果糖1,6-雙磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1

果糖雙磷酸酯酶-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酯酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2生物化學(xué)第五章糖代謝

胰高血糖素促進(jìn)糖異生，抑制糖分解。胰島素則作用相反。生物化學(xué)第五章糖代謝

三、糖異生的生理意義（一）維持血糖濃度恒定（二）補(bǔ)充肝糖原三碳途徑：指進(jìn)食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進(jìn)入肝細(xì)胞異生為糖原的過程。（三）調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖）生物化學(xué)第五章糖代謝糖異生活躍有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉

四、乳酸循環(huán)(lactosecycle)

———（Cori循環(huán)）⑴循環(huán)過程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途徑丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖異生途徑血液糖異生低下沒有葡萄糖-6磷酸酶【】生物化學(xué)第五章糖代謝⑶

生理意義①乳酸再利用，避免了乳酸的損失。②防止乳酸的堆積引起酸中毒。⑵

乳酸循環(huán)是一個(gè)耗能的過程2分子乳酸異生為1分子葡萄糖需6分子ATP。

生物化學(xué)第五章糖代謝第九節(jié)

蔗糖和多糖的生物合成

生物化學(xué)第五章糖代謝一、雙糖的生物合成

1、單糖基的活化——糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成

糖核苷二磷酸在不同聚糖形成時(shí)，提供糖基和能量。植物細(xì)胞中蔗糖合成時(shí)需UDPG，淀粉合成時(shí)需ADPG，纖維素合成時(shí)需GDPG和UDPG；動(dòng)物細(xì)胞中糖元合成時(shí)需UDPG。生物化學(xué)第五章糖代謝UDPG的結(jié)構(gòu)GUDP生物化學(xué)第五章糖代謝糖核苷酸的生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG生物化學(xué)第五章糖代謝2、蔗糖的合成

蔗糖合成酶途徑

磷酸蔗糖合成酶途徑

蔗糖合成可能的途徑生物化學(xué)第五章糖代謝是植（動(dòng)）物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量?jī)?chǔ)備。肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收縮所需肝臟：肝糖原，70~100g，維持血糖水平淀粉（糖原）

糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義二、淀粉（糖原）的合成淀粉儲(chǔ)存的主要器官

谷類、豆類和薯類等生物化學(xué)第五章糖代謝1.直鏈淀粉的合成（1）淀粉磷酸化酶（2）D酶:D—酶是一種糖苷轉(zhuǎn)移酶生物化學(xué)第五章糖代謝（3）淀粉合成酶：是淀粉合成的主要途徑AADPG引物（Gn）++直鏈淀粉(Gn+1)AADP淀粉合成酶生物化學(xué)第五章糖代謝（4）蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉生物化學(xué)第五章糖代謝1.葡萄糖單元以α-1,4-糖苷鍵形成長(zhǎng)鏈。2.

約10個(gè)葡萄糖單元處形成