生物化學(xué) 糖類與糖代謝

1、第六章 糖類與糖代謝,本章內(nèi)容,糖類 雙糖和多糖的酶促降解 糖的分解代謝 糖的合成代謝,第一節(jié) 糖類,一、糖的概念,糖即碳水化合物，是多羥基醛與多羥基酮及其衍生物或多聚物.它主要是由綠色植物經(jīng)光合作用形成的,主要是由C、H、O構(gòu)成的。,二、糖的分類,根據(jù)水解后產(chǎn)生單糖殘基的多少分為四大類,單糖 寡糖 多糖 糖復(fù)合物,參見103-121,1.單糖：不能再水解的糖,D-葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,參見104-109,D-果糖,6-磷酸果糖,核糖,5-磷酸核糖,核酮糖,5-磷酸核酮糖,核酮糖 戊酮糖,甘油醛,3-磷酸甘油醛,甘油醛 丙醛糖,二羥丙酮,磷酸二羥丙酮,二羥丙酮 丙酮糖,葡萄糖在體內(nèi)的作用,葡

2、萄糖是體內(nèi)糖代謝的中心,（1）葡萄糖是食物中糖(如淀粉)的消化產(chǎn)物 （2）葡萄糖在生物體內(nèi)可轉(zhuǎn)變成其它的糖， 如核糖、果糖、半乳糖、糖原等； （3）葡萄糖是哺乳動(dòng)物及胎兒的主要供能物質(zhì) （4）葡萄糖可轉(zhuǎn)變?yōu)榘被岷椭舅岬奶脊羌?2.雙糖,雙糖：由兩個(gè)相同或不同的單糖組成,常見的有乳糖、蔗糖、麥芽糖等.,麥芽糖,-D-葡萄糖苷-（14）-D-葡萄糖,參見109-111,-D-葡萄糖苷-（12）-D-果糖,-D-半乳糖苷-（14）-D-葡萄糖,乳糖,蔗糖,3.多糖,定義：,水解產(chǎn)物含6個(gè)以上單糖,常見的多糖,淀粉、糖原、纖維素等,參見111-118,淀粉(starch),藍(lán)色: -1,4-糖苷鍵

3、 紅色: -1,6-糖苷鍵,直鏈淀粉 支鏈淀粉,糖原(glycogen),糖原的分子結(jié)構(gòu),糖原在體內(nèi)的作用,糖原是體內(nèi)糖的貯存形式,糖原貯存的主要器官是肝臟和肌肉組織 肝糖原： 含量可達(dá)肝重的5%(總量為90-100g) 肌糖原： 含量為肌肉重量的1-2%(總量為200-400g),人體內(nèi)糖原的貯存量有限， 一般不超過500g.,肝細(xì)胞中的糖原顆粒,糖原顆粒,纖維素 作為植物的骨架,參見114,4.糖復(fù)合物,糖與非糖物質(zhì)的結(jié)合物 常見的糖復(fù)合物有： 糖與蛋白質(zhì)的復(fù)合物 糖蛋白：以蛋白質(zhì)為主，糖為蛋白質(zhì)的輔基。如卵清蛋白含糖基1% 蛋白多糖：以多糖為主，蛋白質(zhì)或多肽的比例較少見的輔基。如粘蛋白含

4、糖基80% 糖與脂類的結(jié)合物 糖脂： 脂多糖：,參見77-80, 氧化功能 1g葡萄糖 16.7kJ 正常情況下約占機(jī)體所需總能量的50-70% 構(gòu)成組織細(xì)胞的基本成分 1、核糖和脫氧核糖是核酸的基本組成成分； 2、糖與脂類或蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖脂或糖蛋白/蛋白聚糖 （統(tǒng)稱糖復(fù)合物）。 糖復(fù)合物不僅是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)分 子，而且是信息分子。 3、體內(nèi)許多具有重要功能的蛋白質(zhì)都是糖蛋白，如抗 體、許多酶類和凝血因子等。,三、糖的主要生理功能,參見159,一、雙糖的水解,蔗糖 + H2O 葡萄糖 + 果糖,第二節(jié) 雙糖和多糖的酶促降解,1.轉(zhuǎn)化酶,2.蔗糖合成酶 催化蔗糖與UDP反應(yīng)生成果糖和尿苷二磷酸葡萄

5、糖,（一）蔗糖的水解,（二）麥芽糖的水解,（三）乳糖的水解,二、淀粉（糖原）的降解,1.淀粉的水解,2.淀粉（糖原）的磷酸解,-淀粉酶 -淀粉酶 R-酶(脫支酶） 麥芽糖酶,磷酸化酶 轉(zhuǎn)移酶 脫支酶,胞外降解,胞內(nèi)降解,參見226,是淀粉內(nèi)切酶，作用于淀粉分子內(nèi)部的任意的-1，4 糖苷鍵。 極限糊精是指淀粉酶不能再分解的支鏈淀粉殘基。 -極限糊精是指含-1，6糖苷鍵由3個(gè)以上葡萄糖基構(gòu)成的極限糊精。,（一）淀粉的水解,1、-淀粉酶,2、-淀粉酶,是淀粉外切酶，水解-1，4糖苷鍵，從淀粉分子外即非還原端開始，每間隔一個(gè)糖苷鍵進(jìn)行水解，每次水解出一個(gè)麥芽糖分子。,-極限糊精是指-淀粉酶作用到離分支

6、點(diǎn)2-3個(gè)葡萄糖基為止的剩余部分。,兩種淀粉酶降解的終產(chǎn)物主要是麥芽糖,兩種淀粉酶性質(zhì)的比較,-淀粉酶 不耐酸，pH3時(shí)失活 耐高溫，70C時(shí)15分鐘仍保持活性 廣泛分布于動(dòng)植物和微生物中。,-淀粉酶 耐酸，pH3時(shí)仍保持活性 不耐高溫，70C15分鐘失活 主要存在植物體中,-淀粉酶及-淀粉酶水解支鏈淀粉的示意圖,3、R-酶(脫支酶）,水解-1，6糖苷鍵，將及-淀粉酶作用支鏈淀粉最后留下的極限糊精的分支點(diǎn)水解，產(chǎn)生短的只含-1，4-糖苷鍵的糊精，使之可進(jìn)一步被淀粉酶降解。 不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的-1，6糖苷鍵。 4、麥芽糖酶 催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。 淀粉的徹底水解需

7、要上述水解酶的共同作用，其最終產(chǎn)物是葡萄糖,（二）淀粉的磷酸解,磷酸化酶催化淀粉非還原末端的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移給P，生成G-1-P,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的非還原末端，重復(fù)上述過程。,磷酸化酶不能將支鏈淀粉完全降解，只能降解到距分支點(diǎn)4個(gè)葡萄糖殘基為止，留下一個(gè)大而有分支的多糖鏈，稱為磷酸化酶極限糊精。,磷酸化酶,淀粉（或糖原）降解,1. 到分枝前4個(gè)G時(shí)，淀粉磷酸化酶停止降解 2.由轉(zhuǎn)移酶切下前3個(gè)G，轉(zhuǎn)移到另一個(gè)鏈上 3.脫支酶水解-1，6糖苷鍵形成直鏈淀粉。脫下的Z是一個(gè)游離葡萄糖 4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-P,G1P,脫支酶,磷酸化酶,糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脫支酶催化進(jìn)行。,G+

8、Pi,（葡萄糖-6- 磷酸酶）,進(jìn)入糖酵解,糖原磷酸化酶：從非還原端催化1-4糖苷鍵的磷酸解。,（三）糖原的降解 (自學(xué)),參見226-227,例 肝糖元的分解,7,7,去單糖降解,機(jī)體的生存需要能量，機(jī)體內(nèi)主要提供能量的物質(zhì)是ATP。 ATP的形成主要通過兩條途徑： 在無氧條件下，由葡萄糖降解為丙酮酸，產(chǎn)生2分 子ATP。 在有氧條件下，由葡萄糖徹底氧化為CO2和水，形 成大量的ATP。,第三節(jié) 糖的分解代謝,丙酮酸,CO2 + H2O,重點(diǎn),一、糖酵解的概述,3.1 糖酵解,1、糖酵解的概念 糖酵解作用：在無氧條件下，葡萄糖進(jìn)行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量。這一過程稱為糖酵解作用。是一

9、切有機(jī)體中普遍存在的葡萄糖降解途徑，也是葡萄糖分解代謝所經(jīng)歷的共同途徑。也稱為EMP途徑。 糖酵解是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。不論有氧還是無氧條件均能發(fā)生。,E：Embden；M: Meyerhof；P: Parnas,10個(gè)酶催化的11步反應(yīng),第一階段： 磷酸已糖的生成(活化),四 個(gè) 階 段,第二階段： 磷酸丙糖的生成(裂解),第三階段： 3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸 甘油酸,第四階段： 由2-磷酸甘油酸生成丙酮酸,二、糖酵解過程,(G),已糖激酶, 葡萄糖磷酸化生成 6-磷酸葡萄糖,糖酵解過程1, 6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化 轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖,(F-6-P）,糖酵解過程1,(G-6-P）, 6-磷酸果

10、糖再磷酸化 生成1,6-二磷酸果糖,糖酵解過程1,(F-1,6-2P）,磷酸果糖激酶 （PFK）,糖酵解過程的第二個(gè)限速酶,(F-6-P）, 磷酸丙糖的生成,磷酸二羥丙酮,3-磷酸甘油醛,(F-1,6-2P）,醛縮酶,+,糖酵解過程2, 磷酸丙糖的互換,糖酵解過程2,磷酸二羥丙酮 (dihydroxyacetone phosphate),3-磷酸甘油醛 (glyceraldehyde 3-phosphate),上述的5步反應(yīng)完成了糖酵解的準(zhǔn)備階段。酵解的準(zhǔn)備階段包括兩個(gè)磷酸化步驟由六碳糖裂解為兩分子三碳糖，最后都轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油醛。 在準(zhǔn)備階段中，并沒有從中獲得任何能量，與此相反，卻消耗了兩

11、個(gè)ATP分子。 以下的5步反應(yīng)包括氧化還原反應(yīng)、磷酸化反應(yīng)。這些反應(yīng)正是從3-磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。, 3-磷酸甘油醛氧化為 1,3-二磷酸甘油酸,糖酵解過程3, 1,3-二磷酸甘油酸 轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸,糖酵解過程3,3-磷酸甘油酸 (3-phosphoglycerate),這是糖酵解 中第一次 底物水平 磷酸化反應(yīng),底物磷酸化：直接利用代謝中間物氧化釋放的能量產(chǎn)生ATP的磷酸化類型稱為底物磷酸化。 其中ATP的形成直接與一個(gè)代謝中間物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移相偶聯(lián),這一步反應(yīng)是糖酵解過程的第7步反應(yīng)，也是糖酵解過程開始收獲的階段。在此過程中產(chǎn)生了第一個(gè)ATP

12、。, 3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變 為2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸 (3-phosphoglycerate),糖酵解過程3,2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate), 2-磷酸甘油酸脫水 形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）,2-磷酸甘油酸,糖酵解過程4,氟化物能與Mg2+絡(luò)合 而抑制此酶活性,反應(yīng)引起分子內(nèi)能量重新分布，形成高能磷酸鍵。, 磷酸烯醇式丙酮酸 轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖?烯醇式丙酮酸,糖酵解過程的第三個(gè)限速酶,也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng),糖酵解過程4, 烯醇式丙酮酸 轉(zhuǎn)變?yōu)楸?糖酵解過程4,烯醇式丙酮酸 (enolpyruvate),丙酮酸 (pyruvate),+,丙酮酸,裂

13、解,脫氫,異構(gòu),產(chǎn)能,脫水,異構(gòu),糖酵解的代謝途徑,E2,E1,E3,參見235,1、酵母在無氧條件下將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2。 (l)丙酮酸脫羧,三、丙酮酸的去路,(2)乙醛被還原為乙醇,參見235,CH3CHO + NADH + H + CH3CH2OH + NAD+ 乙醛 乙醇,Zn2+,乙醇脫氫酶,2、丙酮酸還原為乳酸,丙酮酸(pyruvate),3-磷酸甘油醛,乳酸 (lactate),參見235,4、轉(zhuǎn)化為脂肪酸或酮體 參見270-271 當(dāng)細(xì)胞ATP水平較高時(shí)，檸檬酸循環(huán)的速率下降，乙酰CoA開始積累，可用作脂肪的合成或酮體的合成。,3、在有氧條件下，丙酮酸進(jìn)入線粒體生成乙酰C

14、oA 丙酮酸+NAD+ CoA 乙酰CoA+CO2+NADH+H+,糖酵解過程中ATP的消耗和產(chǎn)生,2 1,葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖,6 - 磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖,1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸,-1,-1,2 1,葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+ 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+ +2H2O,四、糖酵解中產(chǎn)生的能量,參見236,五、糖酵解意義,1、主要在無氧條件下迅速提供少量的能量應(yīng)急.如:肌肉收縮、人到高原。 2、是某些細(xì)胞在不缺氧條件下的能量來源。 3、是糖的有氧氧化的前過程，亦是糖異生作用大部分逆過程。 5、是糖、脂肪和氨基酸代謝

15、相聯(lián)系的途徑.其中間產(chǎn)物是許多重要物質(zhì)合成的原料。 6、若糖酵解過度，可因乳酸生成過多而導(dǎo)致乳酸中毒。,參見168,肌肉收縮與糖酵解供能,背景：劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí) 肌肉內(nèi)ATP含量很低； 肌肉中磷酸肌酸儲(chǔ)存的能量可 供肌肉收縮所急需的化學(xué)能; 即使氧不缺乏，葡萄糖進(jìn)行有氧氧化的過程 比糖酵解長得多,來不及滿足需要; 肌肉局部血流不足，處于相對(duì)缺氧狀態(tài)。,結(jié)論： 糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量,細(xì)胞對(duì)酵解速度的調(diào)控是為了滿足細(xì)胞對(duì)能量及碳骨架的需求。 在代謝途徑中，催化不可逆反應(yīng)的酶所處的部位是控制代謝反應(yīng)的有力部位。 糖酵解中有三步反應(yīng)不可逆，分別由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此這三種酶對(duì)

16、酵解速度起調(diào)節(jié)作用。,六、糖酵解的調(diào)控,參見237,1、磷酸果糖激酶（PFK）的調(diào)控,6-磷酸果糖激酶-1 6-phosphofructokinase-1,2、己糖激酶的調(diào)控,己糖激酶 hexokinase,己糖激酶不是糖酵解過程關(guān)鍵的限速酶,丙酮酸激酶 pyruvate kinase,3、丙酮酸激酶的調(diào)控,葡萄糖在有氧條件下，徹底氧化成水和CO2的反應(yīng)過程稱為有氧氧化。 有氧氧化是糖氧化的主要方式，絕大多數(shù)組織細(xì)胞都通過有氧氧化獲得能量。,3.2 糖有氧分解,參見237,糖有氧氧化過程,細(xì)胞質(zhì),糖的有氧氧化與糖酵解,葡萄糖丙酮酸乳酸(糖酵解),葡萄糖丙酮酸,第一階段：丙酮酸的生成（胞漿） 第

17、二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰 CoA（線粒體） 第三階段：乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán) 徹底氧化（線粒體）,三 個(gè) 階 段,糖的有氧氧化過程,一、丙酮酸的生成（胞漿）,2丙酮酸,進(jìn)入線粒體進(jìn)一步氧化,2(NADH+ H+ ),2H2O + 5/7 ATP,二、丙酮酸氧化脫羧生成乙酰輔酶A,丙酮酸,乙酰CoA,+ C O2,丙酮酸 脫氫酶系,多酶復(fù)合體：是催化功能上有聯(lián)系的幾種酶通過非共價(jià)鍵連接彼此嵌合形成的復(fù)合體。其中每一個(gè)酶都有其特定的催化功能，都有其催化活性必需的輔酶。,參見238,丙酮酸脫氫酶系,3 種 酶： 丙酮酸脫羧酶(TPP、Mg2+) 催化丙酮酸氧化脫羧反應(yīng) 二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(

18、硫辛酸、輔酶A) 催化將乙?；D(zhuǎn)移到CoA反應(yīng) 二氫硫辛酸脫氫酶(FAD、NAD+) 催化將還原型硫辛酰胺轉(zhuǎn)變成為氧化型反應(yīng) 6種輔助因子： TPP、 Mg2+、硫辛酸、 輔酶A、FAD、NAD+,FAD,FADH2,丙酮酸氧化脫羧反應(yīng),TPP,CO2,HSCoA,NAD+,NADH+H+,丙酮酸脫羧酶 Mg2+,硫辛酸乙酰 轉(zhuǎn)移酶,二氫硫辛酸 脫氫酶,CO2,CoASH,NAD+,NADH+H+,5. NADH+H+的生成,1. -羥乙基-TPP的生成,2.乙酰硫辛酰胺的生成,3.乙酰CoA的生成,4. 硫辛酰胺的生成,三、三羧酸循環(huán),概念：在有氧的情況下，葡萄糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸氧化脫羧形成

19、乙酰CoA。乙酰CoA經(jīng)一系列氧化、脫羧，最終生成C2O和H2O并產(chǎn)生能量的過程. 因?yàn)樵撗h(huán)第一個(gè)產(chǎn)物的化合物是檸檬酸,所以稱為檸檬酸循環(huán),又因其中間產(chǎn)物中有4個(gè)三個(gè)羧酸,所以亦稱為三羧酸循環(huán), 簡(jiǎn)稱TCA循環(huán)。由于它是由H.A.Krebs（德國）正式提出的，所以又稱Krebs循環(huán)。,參見238, 乙酰CoA與草酰乙酸縮合形成檸檬酸,TCA循環(huán),檸檬酸合成酶,草酰乙酸,檸檬酸 (citrate),HSCoA,關(guān)鍵酶,H2O,（一）三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程,異檸檬酸, 檸檬酸異構(gòu)化生成異檸檬酸,檸檬酸,順烏頭酸,TCA循環(huán),順烏頭酸酶,異檸檬酸, 異檸檬酸氧化脫羧 生成-酮戊二酸,-酮戊二酸,草酰

20、琥珀酸,NADH+H+,異檸檬酸脫氫酶,關(guān)鍵酶,TCA循環(huán), -酮戊二酸氧化脫羧 生成琥珀酰輔酶A,-酮戊二酸脫氫酶系,琥珀酰CoA,-酮戊二酸,關(guān)鍵酶,TCA循環(huán), 琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?琥珀酰CoA合成酶,琥珀酰CoA,琥珀酸,TCA循環(huán), 琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸,TCA循環(huán),延胡索酸 (fumarate),琥珀酸 (succinate), 延胡索酸水化生成蘋果酸,TCA循環(huán),延胡索酸 (fumarate),蘋果酸 (malate), 蘋果酸脫氫生成草酰乙酸,草酰乙酸 (oxaloacetate),TCA循環(huán),蘋果酸 (malate),三羧酸循環(huán),三羧酸循環(huán)特點(diǎn), 循環(huán)反應(yīng)在線粒體

21、(mitochondrion)中進(jìn)行，為不可逆反應(yīng)。 三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶是檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶系。 循環(huán)的中間產(chǎn)物既不能通過此循環(huán)反應(yīng)生成，也不被此循環(huán)反應(yīng)所消耗。, 三羧酸循環(huán)中有兩次脫羧反應(yīng)，生成兩分子CO2。 循環(huán)中有四次脫氫反應(yīng)，生成三分子NADH和一分子FADH2。 循環(huán)中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。 每完成一次循環(huán)，氧化分解掉一分子乙?；缮?0分子ATP。,三羧酸循環(huán)小結(jié),TCA運(yùn)轉(zhuǎn)一周的凈結(jié)果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸僅起載體作用，反應(yīng)前后無改變。,乙酰輔酶A+3NAD+ +FAD+Pi+2 H2O+GDP 2 CO2+3(NADH

22、+H+ )+FADH2+ HSCoA+GTP,TCA中的一些反應(yīng)在生理?xiàng)l件下是不可逆的，所以整個(gè)三羧酸循環(huán)是一個(gè)不可逆的系統(tǒng),TCA的中間產(chǎn)物可轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，故需不 斷補(bǔ)充,（二）.TCA中ATP的形成,1分子乙酰輔酶A經(jīng)三羧酸循環(huán)可生成1分子 GTP(可轉(zhuǎn)變成ATP)，共有4次脫氫，生成3分子 NADH和1分子 FADH2。 當(dāng)經(jīng)呼吸鏈氧化生成H2O時(shí)，前者每對(duì)電子可生成 2.5分子ATP，3對(duì)電子共生成7.5分子ATP；后者則生 成1.5分子ATP。 因此，每分子乙酰輔酶A經(jīng)三羧酸循環(huán)可產(chǎn)生10分 子ATP。若從丙酮酸開始計(jì)算，則1分子丙酮酸可 產(chǎn)生12.5分子ATP。 1分子葡萄糖可以

23、產(chǎn)生2分子丙酮酸，因此， 2分子丙酮酸經(jīng)三羧酸循環(huán)及氧化磷酸化共產(chǎn)生212.525個(gè)ATP分子。,參見243,糖有氧氧化過程中ATP的生成,參見243,（三）TCA生物學(xué)意義 糖的有氧分解代謝產(chǎn)生的能量最多，是機(jī)體利用糖或其他物質(zhì)氧化而獲得能量的最有效方式。 三羧酸循環(huán)之所以重要在于它不僅為生命活動(dòng)提供能量，而且還是聯(lián)系糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)代謝的紐帶。 三羧酸循環(huán)所產(chǎn)生的多種中間產(chǎn)物是生物體內(nèi)許多重要物質(zhì)生物合成的原料。在細(xì)胞迅速生長時(shí)期，三羧酸循環(huán)可提供多種化合物的碳架，以供細(xì)胞生物合成使用。,參見243, 植物體內(nèi)三羧酸循環(huán)所形成的有機(jī)酸，既是生物氧化的基質(zhì)，又是一定器官的積累物質(zhì)， 發(fā)

24、酵工業(yè)上利用微生物三羧酸循環(huán)生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物.,四、有氧氧化的調(diào)節(jié),關(guān)鍵酶, 酵解途徑：己糖激酶, 丙酮酸的氧化脫羧：丙酮酸脫氫酶復(fù)合體, 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶,磷酸果糖激酶 丙酮酸激酶,異檸檬酸脫氫酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體,參見244,丙酮酸脫氫酶系 Pyruvate dehydrogenase complex,* 乙酰CoA/HSCoA或 NADH/NAD+時(shí)，其活性也受到抑制。,1、 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體,異檸檬酸 脫氫酶,檸檬酸合酶,-酮戊二酸 脫氫酶復(fù)合體, ATP、ADP的影響, 產(chǎn)物堆積引起抑制, 循環(huán)中后續(xù)反應(yīng)中間產(chǎn)物反饋抑制前面反應(yīng)中的酶,2、檸檬酸循環(huán)的調(diào)節(jié),檸檬酸合酶

25、citrate synthase,異檸檬酸脫氫酶 isocitrate dehydrogenase,-酮戊二酸脫氫酶系 -ketoglutarate dehydrogenase complex,3、有氧氧化的調(diào)節(jié)特點(diǎn), 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)。 ATP/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。 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。 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。,3.3 乙醛酸循環(huán)三羧酸循環(huán)支路 (自學(xué)),乙醛酸循環(huán)在異檸檬酸與蘋果酸間搭了一條捷徑。

26、（省了6步）,異檸檬酸,檸檬酸,琥珀酸,蘋果酸,草酰乙酸,CoASH,三羧酸循環(huán),乙酰CoA,只有一些植物和微生物兼具這兩種代謝途徑。,異檸檬酸裂解酶,蘋果酸合成酶,1.概念：以6-磷酸葡萄糖開始，在6-磷酸葡萄糖脫氫酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，進(jìn)而代謝生成以磷酸戊糖為中間代謝物的過程，稱為磷酸戊糖途徑，簡(jiǎn)稱PPP途徑。又稱磷酸已糖旁路,一、磷酸戊糖途徑的概念,2.反應(yīng)部位：胞漿,參見246,3.4 磷酸戊糖途徑,第一階段： 氧化反應(yīng) 生成NADPH和CO2 第二階段： 非氧化反應(yīng) 一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng) (生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖),二、磷酸戊糖途徑的過程,(1)6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?

27、6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯,6-磷酸葡萄糖 glucose 6-phosphate,6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯 6-phosphoglucono-lactone,PPP途徑,限速酶，對(duì)NADP+有高度特異性,(2) 6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯 轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖酸,6-磷酸葡萄糖酸-內(nèi)酯 6-phosphoglucono-lactone,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,PPP途徑,(3) 6-磷酸葡萄糖酸 轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate,5-磷酸核酮糖 ribulose 5-phosphate,PPP途徑,5-磷酸核酮糖 ribulose

28、 5-phosphate,(4)三種五碳糖的互換,PPP途徑,許多細(xì)胞中合成代謝消耗的NADPH遠(yuǎn)比核糖需要量大，因此，葡萄糖經(jīng)此途徑生成了多余的核糖。 第二階段反應(yīng)的意義就在于能通過一系列基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而與糖酵解過程聯(lián)系起來，因此磷酸戊糖途徑亦稱為磷酸已糖旁路。,(5)二分子五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),PPP途徑,(6)七碳糖與三碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),PPP途徑,(7)四碳糖與五碳糖的基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng),PPP途徑,轉(zhuǎn)酮酶與轉(zhuǎn)醛酶,轉(zhuǎn)酮酶(transketolase)就是催化含有一個(gè)酮基、一個(gè)醇基的2碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體是醛，輔酶是TPP。,轉(zhuǎn)醛酶(transa

29、ldolase)是催化含有一個(gè)酮基、二個(gè)醇基的3碳基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶。其接受體亦是醛，但不需要TPP。,磷酸戊糖途徑二個(gè)階段的反應(yīng)式,三、磷酸戊糖途徑的小結(jié),磷酸戊糖途徑總反應(yīng)圖,糖酵解途徑,磷酸戊糖途徑,第一階段 磷酸戊糖的生成,第二階段 基團(tuán)轉(zhuǎn)移,C原子數(shù)目變化示意圖,磷酸戊糖途徑小結(jié),反應(yīng)部位： 胞漿 反應(yīng)底物： 6-磷酸葡萄糖 重要反應(yīng)產(chǎn)物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G-6-PD),四、磷酸戊糖途徑的生物學(xué)意義,1、磷酸戊糖途徑也是普遍存在的糖代謝的一種方式 2、產(chǎn)生大量的NADPH，為細(xì)胞的各種合成反應(yīng)提供還原力 3、該途徑的反應(yīng)起始物為6-磷酸葡萄糖，不

30、需要 ATP參與起始反應(yīng)，因此磷酸戊糖循環(huán)可在低ATP濃度下進(jìn)行。 4、此途徑中產(chǎn)生的5-磷酸核酮糖是輔酶及核苷酸生物合成的必需原料。 5、磷酸戊糖途徑是機(jī)體內(nèi)核糖產(chǎn)生的唯一場(chǎng)所。,參見248-249,磷酸戊糖途徑的速度主要受生物合成時(shí)NADPH的需要所調(diào)節(jié)。 NADPH反饋抑制6-P-葡萄糖脫氫酶的活性。,五、磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié),第四節(jié) 糖的合成代謝,一、糖核苷酸的作用與形成,1、概念 單糖與核苷酸通過磷酸酯鍵結(jié)合的化合物稱為糖核苷酸。,UDPG,尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ),2、作用,在高等動(dòng)植物體內(nèi)，糖核苷酸是合成雙糖和多

31、糖過程中單糖的活化形式與供體。,3、形成,二、蔗糖的生物合成,1、蔗糖磷酸化酶（微生物）,2、蔗糖合酶,3、蔗糖磷酸合酶,P253,是動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存形式之一，是機(jī)體能迅速動(dòng)用的能量儲(chǔ)備。糖原是由葡萄糖殘基構(gòu)成的含許多分支的大分子高聚物。,糖原,糖原儲(chǔ)存的主要器官及其生理意義,三、糖原的生物合成,P252-253,1. 葡萄糖單元以-1,4-糖苷 鍵形成長鏈。 2. 約10個(gè)葡萄糖單元處形成分枝，分枝處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支增加，溶解度增加。 3. 每條鏈都終止于一個(gè)非還原端.非還原端增多，以利于其被酶分解。,糖原的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其意義,-1,6-糖苷鍵,-1,4-糖苷鍵,（二）合成部

32、位,（一）定義,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的過程。,組織定位：主要在肝臟、肌肉 細(xì)胞定位：胞漿,糖原的合成代謝,1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖（磷酸化）,（三）合成途徑,（1）活化,ATP,葡萄糖激酶,Mg2+,磷酸葡萄糖變位酶,2.6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成1-磷酸葡萄糖（異構(gòu)）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,* UDPG可看作“活性葡萄糖”，在體內(nèi)充作葡萄糖供體。,+,3.1- 磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變成尿苷二磷酸葡萄糖 （轉(zhuǎn)形）,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖 ( uridine diphosphate glucose , UDPG ),UDPG,葡萄糖引物,糖

33、原合成酶,(Gn+1),UDP,（2）縮合,* 糖原n 為原有的細(xì)胞內(nèi)的較小糖原分子，稱為糖原引物(primer)， 作為UDPG 上葡萄糖基的接受體。,（3）分支 當(dāng)直鏈長度達(dá)12個(gè)葡萄糖殘基以上時(shí)，在分支酶(branching enzyme)的催化下，將距末端67個(gè)葡萄糖殘基組成的寡糖鏈由-1,4-糖苷鍵轉(zhuǎn)變?yōu)?1,6-糖苷鍵，使糖原出現(xiàn)分支。,限速酶,糖原分枝的形成,糖原的合成與分解代謝,（二）糖原合成的特點(diǎn)：,1必須以原有糖原分子作為引物； 2合成反應(yīng)在糖原的非還原端進(jìn)行； 3合成為一耗能過程，每增加一個(gè)葡萄糖 殘基，需消耗2個(gè)高能磷酸鍵 4其關(guān)鍵酶是糖原合酶。 5需UTP參與（以UDP為載體）。,G-6-P在糖代謝中的作用,G-6-P,四 糖異生作用(自學(xué)),糖異生作用是指以非糖物質(zhì)作為前體合成為葡萄糖的作用。,* 部位,* 原料,* 概念,主要在肝臟、腎臟細(xì)胞的胞漿及線粒體,主要