糖代谢3课件

EMP途径的调节酶有几个？其中最关键的限速步骤是？催化的酶是？最强的别构剂是？ 联系EMP和TCA的酶是？有哪几种辅酶参与了反应？ TCA循环中有几步不可逆反应？限速酶是？有几步脱氢反应？底物水平磷酸化直接生成的是ATP吗？,4 戊糖磷酸途径 Pentose Phosphate Pathway,己糖磷酸支路 Hexose Monophosphate Shunt,* 简介：,某些生物或组织中可以从酵解中间物G-6-P开始分支，以另一途径进行分解，故称己糖磷酸支路（HMS）。因代谢过程产生五碳戊糖磷酸，又称戊糖磷酸途径（PPP）。,特点：产生NADPH，为还原性的生物合成提供还原力，同时有三碳、四碳、五碳、六碳、七碳磷酸酯中间代谢物产生。,* 细胞定位：胞 质（动物、植物、微生物）,第一阶段：氧化阶段（oxidative phase） 生成戊糖磷酸，NADPH+H+及CO2,一、戊糖磷酸途径的反应过程,* 反应过程可分为两个阶段,第二阶段：非氧化阶段（nonoxidative phase） 基团转移反应,（13）葡萄糖-6-磷酸的脱氢反应，生成戊糖磷酸,1、氧化阶段产生还原型NADPH,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是关键酶 两次脱氢生成NADPH + H+,（12）三种戊糖磷酸的相互转化,2、非氧化阶段（基团转移反应）,（3）景天庚酮糖-7-磷酸的生成（第一次转酮反应）,（4）转醛酶所催化的反应,（转醛酶催化转移的是三碳单位）,（5）四碳糖的转变（第二次转酮反应）,总反应式 ：,从G-6-P开始，所有的中间产物都带P 葡萄糖直接脱氢和脱羧，不必经过EMP途径、TCA 循环， 脱氢酶的辅酶是NADP！ 整个过程无需氧的参与,G-6-P is partitioned between glycolysis and PPP,二、戊糖磷酸途径的调节,*葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是关键酶 NADP+ /NADPH比值升高激活，比值降低抑制。 不受细胞内高能荷的抑制!,G-6-P处于代谢的分支点！,*三、戊糖磷酸途径的生理意义,戊糖磷酸途径在动植物中普遍存在的代谢途径。 在不同的组织和器官中它所占比重有所不同。,戊糖磷酸途径的酶类在骨骼肌中活性很低； 而在脂肪组织以及其他合成脂肪酸和固醇类活跃的组织强乳腺、肾上腺皮质、肝脏等组织，它们的活性很高的。,1、是细胞产生还原力（NADPH）的主要途径 （1）为还原性生物合成提供氢负离子，如脂肪酸和固醇类 。,例：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏易患溶血性贫血病。,（2）红细胞中，NADPH使谷胱甘肽保持还原状态（GSH）。,（3）参与植物光合作用，是从CO2G过程的部分途径。(王下P221) （4）核糖核苷酸转变为脱氧核糖核苷酸。,2、是细胞内不同结构糖分子的重要来源，并为各种单糖的相互转变提供条件。 产生的核糖-5-P是合成核苷酸的必要原料 (ATP、CoA、NAD+、FAD、RNA、DNA),3磷酸戊糖途径与糖的有氧、无氧分解是相互联系的。磷酸戊糖途径中间产物3-磷酸甘油醛是三种代谢途径的枢纽点。 如果磷酸戊糖途径受阻，3-磷酸甘油醛则进入无氧或有氧分解途径，反之，如果用碘乙酸抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶，使糖酵解和三羧酸循环不能进行， 3-磷酸甘油醛则进入磷酸戊糖途径。,5 糖的合成代谢 synthesis of Carbohydrates,*糖的异生途径 *糖原的合成 蔗糖的合成 淀粉的合成,* 概念：是指以非糖物质如乳酸、丙酮酸、甘油及某些氨基酸等为前体合成葡萄糖的过程，动物中主要在肝脏进行。,* 部位,* 原料,一、糖异生(gluconeogenesis),线粒体及胞质,主要有丙酮酸、乳酸、甘油、生糖氨基酸,（一） 糖异生途径 丙酮酸葡萄糖的过程。,* 过程,3个由关键酶催化的不可逆反应需另外的酶。,糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；,*1、 丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP), 丙酮酸羧化酶,辅酶生物素（线粒体）草酰乙酸回补反应, 磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（胞质）,催化不可逆反应，耗能（-2ATP）,丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,线粒体,胞液,丙酮酸移位酶,* 2、果糖1,6-二磷酸 转变为果糖-6-磷酸,* 3、葡萄糖-6-磷酸水解为葡萄糖,由于脑和肌肉中缺乏葡萄糖-6-磷酸酶， 糖异生主要发生在肝脏而不是脑和骨骼肌。,葡萄糖-6-磷酸酶,丙酮酸,草酰乙酸,PEP,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,糖异生,乳酸,氨基酸(天冬氨酸),糖酵解,甘油酸-1,3-二磷酸,甘油酸-3-磷酸,甘油酸-2-磷酸,F-6-P,F-1,6-BP,甘油醛-3-磷酸,二羟丙酮磷酸,果糖磷酸激酶-1,果糖-1,6-二磷酸酶,PEP羧激酶,消耗6ATP,产生2ATP,氨基酸(丙氨酸),ATP,ADP,ATP,ADP,甘油酸-1,3-二磷酸,甘油酸-3-磷酸,甘油酸-2-磷酸,甘油醛-3-磷酸,二羟丙酮磷酸,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,F-6-P,F-1,6-BP,果糖磷酸激酶*,*果糖二磷酸酶,PEP羧激酶 丙酮酸羧化酶,-,ATP,柠檬酸,H+,+,-,F-1,6-BP,ATP, Ala,+,-,ADP,乙酰CoA, ATP,（二）糖异生的调节,胰岛素促进糖分解,胰高血糖素促进糖异生,（三）糖异生的生理意义,1、 维持血糖浓度恒定 ,2、 补充肝糖原,3、 饥饿、剧烈运动后，对机体恢复起重要作用,人空腹12小时后，血中葡萄糖主要来源于何方?,The Cori Cycle,Lactate from active muscle is converted to glucose in liver,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,Lactate is a dead end in metabolism.,*生理意义, 乳酸再利用，避免了乳酸的损失。, 防止乳酸的堆积引起酸中毒。,* 乳酸循环是一个耗能的过程,2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。,The Cori Cycle,肌肉中没有葡萄糖-6-磷酸酶，糖异生低下，乳酸通过血液循环进入肝脏异生成糖！,Carl and Gerty Cori Nobel Prize in Physiology and medicine 1947,“for their discovery of the course of the catalytic conversion of glycogen”,*糖原降解为葡萄糖需要以下四种酶的参与,糖原磷酸化酶（Carl and Gerty Cori首次发现） 糖原脱支酶 磷酸葡萄糖变位酶 葡萄糖-6-磷酸酶,二、糖原的合成代谢,合成部位：,糖原的合成(glycogenesis) 指由葡萄糖合成糖原的过程。,肝、肌肉细胞胞液,糖原储存的主要器官及其生理意义 肌糖原，180 300g，为肌肉收缩氧化供能 肝糖原，70 100g，维持血糖水平,G,G-6-P,G-1-P,变位酶,UDPG,UDPG焦磷酸化酶,UTP,PPi,糖原n （生糖原蛋白）,糖原n+1 + UDP -1, 4-糖苷键,糖原合酶,（一）糖原合成途径,糖原分支酶,糖原 -1,6-糖苷键,ATP,由1G生成糖原 消耗3个ATP,己糖激酶,尿苷二磷酸葡萄糖 uridine diphosphate glucose ( UDPG ),活性葡萄糖,葡萄糖供体,1、UDPG焦磷酸化酶的作用：催化形成UDPG,UDPG,引物,糖原合酶,(Gn+1),UDP,2、糖原合酶的作用,4G,非还原性末端,（14）糖苷键,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin （生糖原蛋白）的蛋白质。Glycogenin可对其自身进行共价修饰，将UDPG分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。,作为引物的第一个糖原分子从何而来？,3、糖原分枝的形成 P395,糖原分支酶,67,思考：1、糖原多分支的结构有何生理意义？P102、P395 2、糖原分支酶与糖原脱支酶的区别？ P395,糖原的合成与分解小结,糖原脱支酶,糖原的合成与分解采用的酶系亦完全不同,糖原分支酶,（二）糖原合成与分解的调节,关键酶,糖原合成：糖原合酶,糖原分解：糖原磷酸化酶,两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反： 磷酸化酶：磷酸化高活性，去磷酸低活性。 糖原合酶：磷酸化低活性，去磷酸化高活性；,2、激素调节,胰高血糖素：主要分解肝糖原， 肾上腺素：主要分解肌糖原， 胰 岛 素：促进糖原的合成。 例：糖尿病（胰岛素缺乏，G不能进入细胞，EMP受抑，糖异生增强，糖原降解加速，导致过量G进入血液）,1、酶水平调节：,共价修饰,胰高血糖素或肾上腺素,腺苷酸环化酶,ATP,cAMP,蛋白激酶A（无活性）,蛋白激酶A（有活性）,p,+,糖原分解,由激素信号引起的糖原降解途径,糖原合酶（有活性）,糖原合酶（无活性）,p,二、蔗糖的合成,1.蔗糖合成酶(植物）,UDPG + F 蔗糖+ UDP K（平衡常数）=8,2. 蔗糖磷酸合酶（植物光合组织）,UDPG + F-6-P 蔗糖磷酸 + UDP,磷酸蔗糖 蔗糖+Pi K （平衡常数） =3250,磷酸酯酶,3. 蔗糖磷酸化酶（微生物）,G-1-P + F 蔗糖 + Pi,分解蔗糖？,三、淀粉的生物合成,1. 直链淀粉的生物合成,引物n (primer)：麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖，或淀粉分子。,m,n,+,m,m,n,n,Q酶,Q酶,还原端,将A转移到B或另一直链淀粉的 一个葡萄糖残基的C6-OH上， 形成-1，6糖苷键,A,B,支链淀粉的-1，6糖苷键的分支是由直链底物转化而来，催化的酶称为Q酶（分支酶）。,2. 支链淀粉的合成,植物中淀粉的合成需要,ADPG焦磷酸化酶 ADPG转葡糖苷酶 Q酶,植物中淀粉的分解需要,-淀粉酶 -淀粉酶 R酶 麦芽糖酶,淀粉的合成与分解 采用的酶系完全不同,思考题,1、糖的有氧氧化与无氧酵解的区别？（部位、途径、能量） 2、简述糖分解代谢的主要途径。（无氧氧化、有氧氧化、磷酸戊糖途径） 3、糖的有氧氧化包括哪几个阶段？ 4、丙酮酸是一个重要的中间物，简要写出以丙酮酸为底物的五个不同的酶促反应。 5、在糖代谢中生成的丙酮酸可以进入哪些代谢途径？ 6、试述G-6-P在代谢中的重要性。 7、概述B族维生素在糖代谢中的重要性。,over,* 血糖，指血液中的葡萄糖。,* 血糖水平，即血糖浓度。 正常血糖浓度 ：3.896.11mmol/L,血糖及血糖水平的概念,血糖水平恒定的生理意义,保证重要组织器官的能量供应，特别是某些依赖葡萄糖供能的组织器官。,脑组织不能利用脂肪酸，正常情况下主要依赖葡萄糖供能； 红细胞没有线粒体，完全通过糖酵解获能； 骨髓及神经组织代谢活跃，经常利用葡萄糖供能。,血糖,血糖来源和去路,血糖水平的调节,主要调节激素,降低血糖：胰岛素,升高血糖：胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素,* 主要依靠激素的调节,glucose monitor diabetes,（一） 胰岛素, 促进葡萄糖转运进入肝外细胞 ；, 加速糖原合成，抑制糖原分解；, 加快糖的有氧氧化；, 抑制肝内糖异生；, 减少脂肪动员。,（二）胰高血糖素, 促进肝糖原分解，抑制糖原合成；, 抑制酵解途径，促进糖异生；, 促进脂肪动员。,以下几张PPT不要求掌握，只作为课外了解。,（三）糖皮质激素, 促进肌肉蛋白质分解，分解产生的氨基酸转移到肝进行糖异生。 抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖，抑制点为丙酮酸的氧化脱羧。,* 在糖皮质激素存在时，其他促进脂肪动员的激素才能发挥最大的效果，间接抑制周围组织摄取葡萄糖。,（四）肾上腺素,通过肝和肌肉的细胞膜受体、cAMP、蛋白激酶级联激活磷酸化酶，加速糖原分解。主要在应激状态下发挥调节作用。,*葡萄糖耐量(glucose tolerence),指人体对摄入的葡萄糖具有很大的耐受能力的现象。,三、血糖水平异常,（一）高血糖及糖尿症,1. 高血糖(hyperglycemia)的定义,临床上将空腹血糖浓度高于7.227.78mmol/L称为高血糖。,2. 肾糖阈的定义,当血糖浓度高于8.8910.00mmol/L时，超过了肾小管的重吸收能力，则可出现糖尿。这一血糖水平称为肾糖阈。,3. 高血糖及糖尿的病理和生理原因,持续性高血糖和糖尿，主要见于糖尿病(diabetes mellitus, DM)。,b. 血糖