生化课糖代谢

目 录目 录 糖有氧氧化小结 1.糖有氧氧化的概念 2.反应部位 3.三个阶段的关键酶及其调节 4.三羧酸循环的要点、生理意义 5.糖有氧氧化的意义及ATP的计算 1分子3-磷酸甘油醛彻底氧化 后生产几分子ATP？ 目 录目 录 向供研究糖酵解使用的组织匀浆中添加碘 乙酸（ 3-磷酸甘油醛脱氢酶的抑制剂）和氟 化钠（烯醇化酶的抑制剂）等糖酵解途径的抑 制剂，发现葡萄糖的利用仍在继续。这个结果 说明葡萄糖的利用除了经过糖酵解途径外，还 有其他途径。 糖其他代谢途径的发现 目 录目 录 磷酸戊糖途径 第四节 目 录目 录 磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及 NADPH+H+，前者再进一步转变生成6-磷酸果糖和 3-磷酸甘油醛返回糖酵解的反应过程，又称为磷酸 戊糖旁路。 （Pentose phosphate pathway） 概述 反应部位：胞液 肝脏、脂肪组织、泌乳期乳腺、骨髓、红细胞等处肝脏、脂肪组织、泌乳期乳腺、骨髓、红细胞等处 目 录目 录 反应过程 第一阶段 氧化阶段 第二阶段 基团转移阶段 生成磷酸戊糖、NADPH+H+及CO2 一系列基团转移反应，生成6-磷酸果 糖和3-磷酸甘油醛进入糖酵解。 (1)6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸葡萄糖酸内酯 NADP+ NADPH+H+ 6-磷酸葡萄糖 glucose 6-phosphate 6-磷酸葡萄糖酸-内酯 6-phosphoglucono-lactone 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 PPP途径 限速酶，对NADP+ 有高度特异性 1、氧化阶段 (2) 6-磷酸葡萄糖酸内酯 转变为6-磷酸葡萄糖酸 6-磷酸葡萄糖酸-内酯 6-phosphoglucono-lactone 6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate H2O 内酯酶 PPP途径 CO2 NADP+ NADPH+H+ (3) 6-磷酸葡萄糖酸 转变为5-磷酸核酮糖 6-磷酸葡萄糖酸 6-phosphogluconate 5-磷酸核酮糖 ribulose 5-phosphate 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 PPP途径 3-酮-6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖 ribulose 5-phosphate (4)三种五碳糖的互换 5-磷酸核糖 ribose 5-phosphate 异构酶 5-磷酸木酮糖 xylulose 5-phosphate 差向酶 PPP途径 目 录目 录 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶 是此代谢途径的关键酶。 两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成 NADPH + H+。 反应生成的磷酸核糖是一个重要的中间产物 。 G-6-P 5-磷酸核糖 NADP+ NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ CO2 许多细胞中合成代谢消耗的NADPH远 比核糖需要量大，因此，葡萄糖经此途径 生成了多余的核糖。 第二阶段反应的意义就在于能通过一 系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸 果糖和3-磷酸甘油醛而与糖酵解过程联系 起来，因此磷酸戊糖途径亦称为磷酸戊糖 旁路。 转酮醇酶与转醛醇酶： 转酮醇酶(transketolase)就是催化 含有一个酮基、一个醇基的二碳基 团转移的酶。其接受体是醛，辅酶 是TPP。 转醛醇酶(transaldolase)是催化 含有一个酮基、二个醇基的三碳 基团转移的酶。其接受体也是醛 ，但不需要TPP。 第二阶段 基团转移阶段 (5) 二分子五碳糖的基团转移反应 5-磷酸木酮糖 ribulose 5-phosphate 5-磷酸核糖 ribose 5-phosphate 3-磷酸甘油醛 glyceraldehyde 3-phosphate 7-磷酸景天糖 sedoheptulose 7-phosphate 转酮醇酶 (TPP) (6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应 7-磷酸景天糖 sedoheptulose 7-phosphate 3-磷酸甘油醛 glyceraldehyde 3-phosphate 转醛醇酶 4-磷酸赤藓糖 erythrose 4-phosphate 6-磷酸果糖 fructose 6-phosphate Mg2+ 或 Mn2+ (7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应 4-磷酸赤藓糖 erythrose 4-phosphate 5-磷酸木酮糖 ribulose 5-phosphate 3-磷酸甘油醛 glyceraldehyde 3-phosphate 6-磷酸果糖 Fructose 6-phosphate 转酮醇酶(TPP) 作为磷酸戊糖途径的第二个阶段： 经历3步反应，为可逆反应，底物三个磷 酸戊糖均由第一阶段提供。 结果是经基团转移，将3个5-磷酸核糖转 化为2分子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸甘油醛 。 PPP途径 目 录目 录 磷酸戊糖途径 第一阶段 第 二 阶 段 5-磷酸木酮糖 5-磷酸木酮糖 7-磷酸景天糖 3-磷酸甘油醛 4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖 6-磷酸果糖 3-磷酸 甘油醛 6-磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-磷酸核糖 3NADP+ 3NADPH+3H+ 6-磷酸葡萄糖脱氢酶（肌肉无） 3NADP+ 3NADPH+3H+ 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 3CO2 目 录目 录 总反应式 36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛+ 6 NADPH+6H+ + 3 CO2 限速酶 6-磷酸葡萄糖脱氢酶 其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊 糖途径的流量。 NADPH对该酶有强烈抑制作用， 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升 高则被抑制，降低则被激活。 目 录目 录 磷酸戊糖途径的生理意义 1、为核酸的生物合成提供核糖核糖 葡萄糖(主要)； 3-磷酸甘油醛、6-磷酸果糖(肌肉) 合成代谢：脂肪酸、胆固醇、皮质激素、性激素等 参与羟化反应：与生物合成或生物转化有关 维持谷胱甘肽（GSH）的还原性 2 G-SH G-S-S-G NADP+ NADPH+H+ A AH2 蚕豆病 谷胱甘肽还原酶 2、提供NADPHNADPH作为供氢体参与多种代谢反应 蚕豆病 : 蚕豆病的症状是： 吃蚕豆几小时或12天后，突 然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛 、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾 功能衰竭，甚至死亡。 俗称蚕豆黄 机理: 对于遗传性D6PD缺乏者，食用蚕豆后由于 蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两 种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏 ，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。 目 录目 录 第 五 节 糖原的合成与分解 目 录 糖原（glycogen）是动物体内糖的储存形式，是 机体能迅速动用的能源储备。 糖原的分类及功能（肝脏和肌肉） 糖原的结构特点 概 述 肝糖原 肌糖原 肝糖原用于维持血糖水平 肌糖原主要供肌肉收缩所需 1. 葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键 形成长链。 2. 约10个葡萄糖单元处形成分 枝，分枝处葡萄糖以-1,6- 糖苷键连接，分支增加，溶 解度增加。 3. 每条链都终止于一个非还原 端。非还原端增多，利于被 酶分解。 糖原的结构特点 目 录 C1 C4 C4 C4 C4 C4 目 录 一、糖原的合成代谢 （二）合成部位 （一）定义 糖原的合成指由葡萄糖合成糖原的过程 组织定位：肝脏、肌肉、肾等 细胞定位：胞液 目 录 （三）合成过程（三）合成过程 糖原引物的形成； 葡萄糖的活化； 糖原链的延长； 4 1 2 3 糖原分支的形成。 目 录 1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖（捕获） 1. 1. 葡萄糖的活化（捕获、异构、转形）葡萄糖的活化（捕获、异构、转形） ATP ADP Mg2+ 己糖激酶 (葡萄糖激酶） 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 目 录 2）6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖（异构） 6-磷酸葡萄糖 P O CH2 O H HO OH H OH H HO H H 1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶 目 录 活性葡萄糖 + + UTP 尿苷 P PP PPi UDPG焦磷酸化酶 3）1- 磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖（转形 ） 1- 磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖 （UDPG ) H2O 2Pi+能量 目 录 1）生糖原蛋白或糖原引物蛋白：人们在对糖原分子的核心 进行研究时发现的一种名为glycogenin的蛋白质，称为 生糖原蛋白或糖原引物蛋白。 2）特点：具有自动糖基化功能，可催化8个UDPG以-1,4 糖苷键成链，其中第一个葡萄糖单元以共价键连接到蛋 白质的特定酪氨酸残基上。 3）糖原引物：是指原有的细胞内较小的糖原分子,本质上 是结合有一个寡糖链的多肽。 2. 2. 糖原引物的形成糖原引物的形成 目 录 3.糖原链的延长（缩合） 尿苷二磷酸葡萄糖 (UDPG) 糖原引物(Gn) 糖原合酶 UDP 糖原(Gn+1) + 限速酶 4. 糖原分支的形成 分 支 酶 -1,6-糖苷键 -1,4-糖苷键 目 录 目 录 糖原合成小结： 1、糖原合成是由葡萄糖合成糖原的过程。 2、肝、肌肉是合成糖原的主要组织（脑很少）。 3、UDPG-糖的活性形式 4、糖原引物 是一个结合有寡糖链的多肽， 其中第一个葡萄糖单元以共价键连接到蛋白质 的特定酪氨酸残基上。 5、糖原合酶-限速酶 6、-1，4糖苷键-直链 糖原合酶催化 -1，6糖苷键-分支处 分支酶催化 7、合成在非还原端，耗能过程（2ATP/Gn+1）。 目 录 二、糖原的分解代谢 （一）定义 （二）分解部位 糖原分解 是指糖原分解成为葡萄糖或6-磷酸 葡萄糖的过程。包括肝糖原和肌糖原的分解。 胞液肝脏和肌肉 目 录 （三）反应过程（肝糖原分解）： 四 步 反 应 1、直链的磷酸解 2、残余支链的水解 3、异构 4、脱磷酸 糖原磷酸化酶 糖 原 Gn H3PO4 1-磷酸葡萄糖 1、直链的磷酸解 糖 原 Gn-1糖原分解的限速酶 非还原端 2.残余支链水解（脱支酶） 转移酶：转移葡萄糖残基 水解酶：水解-1,6-糖苷键 磷 酸 化 酶 脱支酶 转移酶活性 -1,6