葡萄糖的分解代谢2ppt课件.ppt

生物化学 糖代谢 之二 糖的分解代谢 糖分解代谢主要途径 糖的无氧分解糖的有氧氧化乙醛酸循环磷酸戊糖途径其它已糖的代谢 糖的分解代谢 一 糖的无氧分解 DerivedfromtheGreekwords glycos lysis Glycolysis 一 概念 糖的无氧分解是指 体内组织在无氧或缺氧情况下 葡萄糖或糖原在细胞质中分解产生乳酸和少量ATP的过程 sugar sweet dissolution 糖的分解代谢 乳酸与ATP的结构 乳酸 lactate ATP 三磷酸腺苷 糖的分解代谢 糖的无氧氧化的过程及产物 丙酮酸 葡萄糖 乙醇 酵母菌 植物 EMP途径 乳酸 动物肌肉 乳酸菌 无氧 有氧 CO2 H2O 糖酵解 定义 糖酵解是在细胞质中 酶将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随ATP生成的过程 是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径 1940年被阐明 研究历史 Embden Meyerhof Parnas等人贡献最多 故糖酵解过程一也叫Embdem Meyerhof Parnas途径 简称EMP途径 在细胞质中进行 糖酵解途径 二 糖酵解过程 11个酶催化的12步反应 第一阶段 磷酸已糖的生成 活化 三个阶段 第二阶段 磷酸丙糖的生成 裂解 第三阶段 3 磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量 氧化 转能 无氧氧化 丙酮酸还原为乳酸 还原 糖酵解过程 1 葡萄糖磷酸化生成6 磷酸葡萄糖 ATP glucose G 已糖激酶 Mg2 这是酵解过程中的第一个调节酶 ADP 激酶 磷酸化 去磷酸化酶 能够在ATP ADP和任何一种底物之间起催化作用 将ATP上的磷酸基团转移给底物 使底物磷酸化 或将底物上的磷酸基团转移给ADP 使底物去磷酸化 的酶 已糖激酶 hexokinase 已糖激酶有4种同功酶 即 型 已糖激酶的分型 型 型 中文名称已糖激酶 HK 葡萄糖激酶 GK 英文hexokinaseglucokinase 存在范围在组织细胞中仅在肝脏和胰腺广泛存在 细胞存在 与葡萄糖亲和力高低Km 0 01mmol LKm 10 100mmol L 产物反馈抑制有无 激素调控受激素调控 ATP与Mg2 的相互作用 ATP 三磷酸腺苷 Mg2 Mg2 糖酵解途径 HK与G结合的诱导契合作用 Theconformationofhexokinasechangesmarkedlyonbindingglucose showninred Thetwolobesoftheenzymecometogetherandsurroundthesubstrate 葡萄糖磷酸化生成6 磷酸葡萄糖的意义 1 葡萄糖磷酸化后容易参与反应 2 磷酸化后的葡萄糖带负电荷 不能透过细胞质膜 因此是细胞的一种保糖机制 糖酵解途径 糖酵解过程 2 6 磷酸葡萄糖异构化转变为6 磷酸果糖 fructose 6 phosphate F 6 P glucose 6phosphate G 6 P 3 6 磷酸果糖再磷酸化生成1 6 二磷酸果糖 1 6 二磷酸果糖 fructose 1 6 diphosphate ATP 磷酸果糖激酶 1 PK 1 Mg2 F 6 P 糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶 糖酵解过程 ADP 限速酶 关键酶 rate limitingenzyme keyenzyme 1 催化非可逆反应 特点 2 催化效率低 3 受激素或代谢物的调节 4 常是在整条途径中催化初始反应的酶 5 活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向 糖酵解途径 EMP途径的限速酶 磷酸果糖激酶 磷酸果糖激酶 phosphofructokinase 糖酵解途径 AMP ADP 磷酸果糖激酶p71 磷酸果糖己酶 PFG 哺乳动物糖酵解途径中最重要的调控酶变构酶 4个亚基构成 受高浓度ATP的抑制PH值可以调解 生物学意义 P71 防止乳酸 酸中毒 3种同工酶磷酸果糖己酶PFGA 磷酸肌酸 柠檬酸 Pi抑制PFGB 2 3 二磷酸甘油酸PFGC 腺嘌呤核苷酸 糖酵解过程 4 磷酸丙糖的生成p72 fructose 1 6 diphosphate F 1 6 2P 醛缩酶 醛缩酶的作用机理 糖酵解过程 5 磷酸丙糖的互换p72 磷酸二羟丙酮 dihydroxyacetonephosphate 3 磷酸甘油醛 glyceraldehyde3 phosphate 糖酵解过程 6 3 磷酸甘油醛氧化为1 3 二磷酸甘油酸p74 3 磷酸甘油醛脱氢酶 3 磷酸甘油醛 glyceraldehyde3 phosphate 糖酵解中唯一的脱氢反应 1 3 二磷酸甘油酸1 3 diphospho glycerae 1 3 DPG P NAD H3PO4 NADH H 生物氧化 氧化磷酸化和底物水平磷酸化 生物体内有机物质氧化而产生大量能量的过程称为生物氧化 在底物脱氢被氧化时 电子或氢原子在呼吸链上的传递过程中伴随ADP磷酸化生成ATP的作用 称为氧化磷酸化 在底物被氧化的过程中 底物分子内部能量重新分布产生高能磷酸键 或高能硫酯键 由此高能键提供能量使ADP 或GDP 磷酸化生成ATP 或GTP 的过程称为底物水平磷酸化 3 磷酸甘油醛脱氢酶作用机理 p75 此酶含巯基 碘乙酸可强烈抑制其活性 NAD 糖酵解过程 7 1 3 二磷酸甘油酸转变为3 磷酸甘油酸p76 3 磷酸甘油酸激酶 这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应 ADP ATP 1 3 二磷酸甘油酸 1 3 diphosphoglycerate 1 3 DPG P 糖酵解过程 8 3 磷酸甘油酸转变为2 磷酸甘油酸p77 3 磷酸甘油 3 phosphoglycerate 磷酸甘油酸变位酶 糖酵解过程 9 2 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 2 磷酸甘油酸 2 phosphoglycerate 氟化物能与Mg2 络合而抑制此酶活性p79 P H2O p79 糖酵解过程 丙酮酸激酶PK 糖酵解过程的第三个调节酶 也是第二次底物水平磷酸化反应 Mg2 或Mn2 P 10 磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸p79 糖酵解过程 11 烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸 烯醇式丙酮酸 enolpyruvate 无氧化氧化 丙酮酸还原为乳酸 糖酵解小结 1 糖酵解过程的11个酶 注 磷酸化酶 磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在 糖酵解途径 2 糖酵解过程的11步反应 糖酵解途径 醛缩酶 磷酸丙糖异构酶 3 磷酸甘油醛脱氢酶 磷酸果糖激酶 磷酸已糖异构酶 已糖激酶 葡萄糖激酶 3 磷酸甘油酸激酶 2 糖酵解过程的12步反应 糖酵解途径 磷酸甘油酸变位酶 烯醇化酶 丙酮酸激酶 乳酸脱氢酶 葡萄糖 葡萄糖转变为乳酸 糖酵解途径 p81 葡萄糖 葡萄糖转变为乙醇 糖酵解途径 2乙醛 丙酮酸脱羧酶 2乙醇 2CO2 2 2 磷酸甘油酸 p82 糖酵解过程小结 葡萄糖转变为乳酸 反应的条件 无氧或缺氧 反应的部位 细胞质 反应的底物 葡萄糖 糖原 反应的产物 反应的特点 乳酸 ATP 一次脱氢 二次底物磷酸化 反应中间物 在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷酸化合物 糖原分解生成6 磷酸葡萄糖 糖酵解途径 糖原转变为乳酸 糖原 Gn 糖酵解过程中ATP的生成 p81 2 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 1 2 1 1mol葡萄糖 2mol乳酸 molATP 糖原中的1mol葡萄糖 2mol乳酸 molATP 2molATP 3molATP 糖酵解途径 糖酵解中能量利用的效率 从葡萄糖开始 2 30 5 196 61 196 31 从糖原开始 2 51 6 196 103 2 196 52 6 G0 196kJ ATP储存能量 G0 30 5kJ mol 体外标准状态下 G0 51 6kJ mol 体内生理状态下 糖酵解中能量的利用率 糖酵解途径 乙醇发酵中能量利用的效率 2 30 5 217 6 28 G0 217 6kJ ATP储存能量 G0 30 5kJ mol 乙醇发酵中能量的利用率 糖酵解途径 糖酵解过程的限速 调节酶 p83 酶的名称已糖激酶葡萄糖激酶 肝 磷酸果糖激酶丙酮酸激酶 变构激活剂Mg2 Mn2 Mg2 Mn2 Mg2 AMP ADP F 1 6 2P F 2 6 2PMg2 K F 1 6 2P 变构抑制剂G 6 P ATP 柠檬酸 长链脂肪酸ATP 糖酵解途径 糖酵解与发酵的比较 糖酵解途径 肌肉收缩与糖酵解供能 肌肉内ATP含量很低 结论 糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量 肌肉中磷酸肌酸储存的能量可供肌肉收缩所急需的化学能 即使氧不缺乏 葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖酵解长得多 来不及满足需要 背景 剧烈运动时 肌肉局部血流不足 处于相对缺氧状态 糖酵解途径 糖酵解意义 4 在无氧条件下迅速提供能量 供机体需要 如 剧烈运动 人到高原 5 是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源 6 是某些病理情况下机体获得能量的方式 7 是糖的有氧氧化的前过程 亦是糖异生作用大部分逆过程 9 若糖酵解过度 可因乳酸生成过多而导致乳酸酸中毒 8 糖酵解也是糖 脂肪和氨基酸代谢相联系的途径 糖酵解途径 初到高原与糖酵解供能 人初到高原 高原大气压低 易缺氧 机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境 海拔5000米 背景 结论 糖酵解途径 某些组织细胞与糖酵解供能 代谢极为活跃 即使不缺氧 也常由糖酵解提供部分能量 成熟红细胞 视网膜 神经 白细胞 骨髓 肿瘤细胞等 无线粒体 无法通过氧化磷酸化获得能量 只能通过糖酵解获得能量 某些病理状态与糖酵解供能 某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量 糖酵解途径 糖的有氧氧化 二 糖的有氧氧化 aerobicoxidation 概念过程意义糖酵解和有氧氧化的调节 一 糖有氧氧化的概念 糖的有氧氧化 是指体内组织在有氧条件下 葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和H2O的过程 有氧氧化是糖氧化的主要方式 绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量 糖的有氧氧化 葡萄糖 丙酮酸 丙酮酸 乙酰CoA CO2 H2O ATP 三羧酸循环 线粒体内 细胞质 糖有氧氧化概况 糖的有氧氧化 丙酮酸可以自由穿过线粒体 三羧酸循环 概念 在有氧的情况下 葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA 乙酰CoA经一系列氧化 脱羧 最终生成CO2和H2O并产生能量的过程 称为柠檬酸循环 亦称为三羧酸循环 tricarboxylicacidcycle 简称TCA循环 由于它是由H A Krebs 德国 正式提出的 所以又称Krebs循环 三羧酸循环在线粒体基质中进行 糖的有氧氧化与糖酵解 葡萄糖 丙酮酸乳酸 糖的有氧氧化 生物氧化 糖酵解 无氧 线粒体的超微结构 外膜 outermembrane 含孔蛋白 porin 其上有小孔 通透性较高 标志酶为单胺氧化酶 内膜 innermembrane 高度不通透性 向内折叠形成嵴 cristae 含有与能量转换相关的蛋白线粒体氧化磷酸化的电子传递链位于内膜 因此从能量转换角度来说 内膜起主要的作用 内膜的标志酶为细胞色素C氧化酶 内膜向线粒体基质褶入形成嵴 cristae 嵴能显著扩大内膜表面积 达5 10倍 嵴有两种类型 板层状 管状但多呈板层状 线粒体的超微结构 膜间隙 intermembranespace 内 外膜之间的封闭的腔隙 含许多可溶性酶 底物及辅助因子 标志酶为腺苷酸激酶 基质 matrix 内膜所包围的嵴外空间 含三羧酸循环酶系 线粒体基因表达酶系等以及线粒体DNA RNA 核糖体 其标志酶为苹果酸脱氢酶 生物体内高能磷酸化合物ATP的生成 主要由三种方式 氧化磷酸化底物水平磷酸化光合磷酸化 底物水平磷酸化指ATP的形成直接与一个代谢中间物 如PEP 上的磷酸基团转移相偶联的作用 1 底物水平磷酸化 特点 ATP的形成直接与中间代谢物进行的反应相偶联 在有O2或无O2条件下均可发生底物水平的磷酸化 是与电子传递过程偶联的磷酸化过程 即伴随电子从底物到O2的传递 ADP被磷酸化生成ATP的酶促过程 这种氧化与磷酸化相偶联的作用称为氧化磷酸化 这是需氧生物合成ATP的主要途径 真核生物的电子传递和氧化磷酸化均在线粒体内膜上进行 原核生物则在质膜上进行 2 氧化磷酸化 释放的能量转化成ATP被利用转换为光和热 散失 生物氧化的特点 生物氧化和有机物在体外氧化 燃烧 的实质相同 都是脱氢 失电子或与氧结合 消耗氧气 都生成C2O和H2O 所释放的能量也相同 但二者进行的方式和历程却不同 生物氧化体外燃烧 细胞内温和条件高温或高压 干燥条件 常温 常压 中性pH 水溶液 一系列酶促反应无机催化剂逐步氧化放能 能量利用率高能量爆发释放 脱羧 放能反应 简单脱羧 不需要NAD 辅助因子氧化脱羧 氧化 还原反应和脱羧 需要NAD 等辅助因子 二 糖有氧氧化的过程 第一阶段 丙酮酸的生成 细胞质 第二阶段 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 线粒体基质 第三阶段 乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 线粒体基质 三个阶段 糖的有氧氧化 动 植物细胞 丙酮酸的生成 细胞质 2丙酮酸 进入线粒体进一步氧化 2 NADH H 2H2O 5ATP 糖的有氧氧化 第一阶段 丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A 丙酮酸脱氢酶系 丙酮酸 辅酶A NAD 乙酰COA CO2 NADH H 糖的有氧氧化 第二阶段 3C 2C 多酶复合体 单体酶 只有一条多肽链的酶称为单体酶 它们不能解离为更小的单位 寡聚酶 有几个或多个亚基组成的酶 变构酶是一种寡聚酶 多酶体系 由几个酶彼此嵌合形成的复合体称为多酶体系 多酶复合体有利于细胞中一系列反应的连续进行 以提高酶的催化效率 同时便于机体对酶的调控 优越性 中间产物都不需要离开酶的复合体 丙酮酸脱氢酶系 或氧化脱羧酶系 丙酮酸脱羧酶 TPP Mg2 二氢硫辛酸乙酰基转移酶 硫辛酸 辅酶A 二氢硫辛酸脱氢酶 FAD NAD 3种酶 6种辅助因子 TPP Mg2 硫辛酸 辅酶A FAD NAD 含B1 泛酸 B2 PP 硫辛酸五种维生素 糖的有氧氧化 大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体的内容 缩写肽链数辅基催化反应丙酮酸脱氢 羧 酶E124TPP B1 丙酮酸氧化脱羧二氢硫辛酰转乙E224硫辛酰胺将乙酰基转移到CoA酰基酶 硫辛酸 泛酸 二氢硫辛酸脱氢酶E312FAD将还原型硫辛酰胺 B2 转变为氧化型 NAD 维生素pp 丙酮酸氧化脱羧反应 丙酮酸脱羧酶Mg2 硫辛酸乙酰转移酶 二氢硫辛酸脱氢酶 丙酮酸 CoA SH NAD 乙酰CoA CO2 NADH H 丙酮酸氧化脱羧的调控 由丙酮酸到乙酰CoA是一个重要步骤 处于代谢途径的分支点 所以此体系受到严密的调节控制 1 产物抑制 乙酰CoA抑制乙酰转移酶E2组分 NADH抑制二氢硫辛酸脱氢酶E3组分 抑制效应被CoA和NAD 逆转 2 核苷酸反馈调节 丙酮酸脱氢酶E1受GTP抑制 被AMP活化 3 砷化物与E2中的辅基硫辛酰胺形成无催化能力的砷化物 4 可逆磷酸化作用的调节 丙酮酸脱氢酶E1的磷酸化状态无活性 反之有活性 5 Ca2 激活 Ca2 通过激活磷酸酶的作用 使丙酮酸脱氢酶活化 乙酰辅酶A进入三羧酸循环 三羧酸循环 tricarboxylicacidcycleTCA循环 又称柠檬酸循环 citricacidcycle 或Krebs循环 Krebscycle 乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸 经过一系列代谢反应 乙酰基被彻底氧化 草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环 糖的有氧氧化 三羧酸循环 三羧酸循环 反应过程反应特点 C CH3 S COA O CH2 COO HO C COO COO CH2 柠檬酸合酶 HS COA H H2O COA 1 乙酰COA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸 单向不可逆可调控的限速步骤氟乙酰CoA导致致死合成常作为杀虫药 柠檬酸三羧酸 乙酰COA 草酰乙酸 柠檬酰CoA 柠檬酸异构化生成异柠檬酸 TCA循环 柠檬酸 citrate 异柠檬酸氧化 脱羧生成 酮戊二酸 TCA循环 异柠檬酸 异柠檬酸脱氢酶 异柠檬酸 NAD 酮戊二酸 CO2 NADH H 调节酶 4 酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰COA 酮戊二酸脱氢酶复合体 COASH NAD NADH H CO2 TCA中第二次氧化作用 脱羧过程 酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似p103 酮戊二酸脱氢酶E1 琥珀酰转移酶E2 二氢硫辛酸脱氢酶E3TPP 硫辛酸 COA FAD NAD Mg2 酮戊二酸 琥珀酰COA 酮戊二酸氧化 脱羧生成琥珀酰辅酶A TCA循环 酮戊二酸脱氢酶系 酮戊二酸 CoA SH NAD 琥珀酰CoA CO2 NADH H 调节酶 酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酸氧化脱羧相同 组成类似 含三个酶及六个辅助因子 酮戊二酸脱羧酶 二氢硫辛转琥珀酰基酶 二氢硫辛酸还原酶 辅酶A FAD NAD 镁离子 硫辛酸 TPP 三个酶 六个辅助因子 三羧酸循环 5 琥珀酰COA转化成琥珀酸 并产生GTP 琥珀酰COA合成酶 GDP Pi GTP HSCOA TCA中唯一底物水平磷酸化直接产生高能磷酸化合物的步骤GTP ADPGDP ATP 琥珀酰COA 琥珀酸 6 琥珀酸脱氢生成延胡索酸 FAD FADH2 TCA中第三次氧化的步骤丙二酸为该酶的竞争性抑制剂开始四碳酸之间的转变 琥珀酸脱氢酶 HC COOHCH2COOH 唯一嵌入线粒体内膜 琥珀酸 延胡索酸 TCA循环 延胡索酸水合生成苹果酸 延胡索酸 fumarate 延胡索酸酶 延胡索酸 H2O苹果酸 TCA循环 苹果酸脱氢生成草酰乙酸 苹果酸脱氢酶 苹果酸 malate NAD NADH H TCA中第四次氧化的步骤 最后一步 三羧酸循环总图 草酰乙酸 CH2CO SoA 乙酰辅酶A 2H 2H H 返回 三羧酸循环的特点 CO2的生成 循环中有两次脱羧基反应 两次都同时有脱氢作用 三羧酸循环的4次脱氢 其中3对氢原子以NAD 为受氢体 1对以FAD为受氢体 分别还原生成NADH H 和FADH2 它们又经线粒体内递氢体系传递 最终与氧结合生成水 在此过程中释放出来的能量使ADP和Pi结合生成ATP NADH H 参与的递氢体系 每2H氧化成一分子H2O 生成2 5分子ATP 3X2 5 7 5ATPFADH2参与的递氢体系则生成1 5分子ATP 1 5ATP三羧酸循环中有一次底物磷酸化产生一分子ATP 那么 一分子CH2CO SCoA参与三羧酸循环 直至循环终末共生成10分子ATP 7 5ATP 1 5ATP 1ATP 10ATP 三羧酸循环特点 一次底物水平磷酸化二次脱羧三个不可逆反应四次脱氢1mol乙酰CoA经三羧酸循环彻底氧化净生成10molATP 三羧酸循环 三 糖有氧氧化的生理意义 三羧酸循环 TCA是机体获取能量的主要方式 1分子G经无氧酵解仅净生成2ATP 而有氧氧化可净生成32个ATP 其中TCA生成20个ATP 在一般生理条件下 许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量 糖的有氧氧化不但释能效率高 而且逐步释能 并逐步储存于ATP分子中 因此能的利用率也很高 TCA是糖 脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径 TCA的起始物乙酰辅酶A 不但是糖氧化分解产物 它也可来自脂肪的甘油 脂肪酸和来自蛋白质的某些氨基酸代谢 TCA是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路 估计人体内2 3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的 TCA是体内三种主要有机物互变的联结机构 糖和甘油在体内代谢可生成 酮戊二酸及草酰乙酸等三羧酸循环的中间产物 这些中间产物可以转变成为某些氨基酸 而有些氨基酸又可通过不同途径变成 酮戊二酸和草酰乙酸 再经糖异生的途径生成糖或转变成甘油 因此TCA不仅是三种主要的有机物分解代谢的最终共同途径 而且也是它们互变的联络机构 若从丙酮酸开始 加上纽带生成的1个NADH 则共产生10 2 5 12 5个ATP 若从葡萄糖开始 共可产生12 5 2 7 32个ATP 二版及其他教材为38个ATP NADH 3ATP FADH2 2ATP 可见由糖酵解和TCA循环相连构成的糖的有氧氧化途径 是机体利用糖氧化获得能量的最有效的方式 也是机体产生能量的主要方式 糖与氨基酸 脂肪代谢的联系 返回 三羧酸循环的调节酶及其调节 酶的名称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶系 变构激活剂ADP 变构抑制剂ATPNADHATP NADH 琥珀酰CoA 三羧酸循环 P 丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节 琥珀酰CoA 草酰乙酸 苹果酸 琥珀酸 酮戊二酸 异柠檬酸 柠檬酸 延胡索酸 乙酰辅酶A 丙酮酸 四 糖酵解和有氧氧化的调节 1 细胞内代谢物的调节 2 激素的调节作用 底物供应的调节2 腺苷酸的调节3 脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响 1 胰岛素2 糖皮质激素3 胰高血糖素 三羧酸循环 糖酵解和有氧氧化的调节 1 细胞内代谢物的调节 葡萄糖进入肌肉细胞和脂肪细胞是通过膜上载体转运的 这是葡萄糖利用的限速过程 受胰岛素的促进 1 底物供应的调节 肝细胞及大脑等神经组织中葡萄糖的进入不受胰岛素的控制 三羧酸循环 2 腺苷酸的调节 AMP和ADP是多种酶的别构激活剂 ADP和AMP是FPK 1的别构激活剂 能强烈促进糖酵解的进行 AMP还能激活丙酮酸脱氢酶 柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶 促进有氧氧化和三羧酸循环 加强ATP的生成 ATP是FPK 1 丙酮酸激酶 异柠檬酸脱氢酶的别构抑制剂 细胞内ATP大量积聚时能有效地抑制糖酵解和有氧氧化 三羧酸循环 胰岛素 胰岛素是促进合成代谢的激素 在调节机体糖代谢 脂肪代谢和蛋白质代谢方面都有重要作用 是维持血糖在正常水平的主要激素之一 胰岛素一方面能促进血液中的葡萄糖进入肝 肌肉和脂肪等组织细胞 并在细胞内合成糖元或转变成其他营养物质贮存起来 另一方面又能促进葡萄糖氧化分解释放能量 供机体利用 胰岛素既能增加血糖的去路 又能减少血糖的来源 其最明显的效应是降低血糖 当胰岛B细胞破坏或功能减退时 胰岛素分泌不足或缺乏 使糖进入组织细胞和在细胞内的氧化利用发生障碍 从而引起高血糖 由于血糖水平超过了肾小管吸收葡萄糖的能力 部分血糖随尿排出 从而形成糖尿病 糖尿病患者可用注射胰岛素的方法治疗 但并非所有糖尿病患者都是因胰岛分泌胰岛素缺乏或不足引起的 近来采用放射免疫测定证明 有部分患者血液中具有正常或超常量的胰岛素 这说明其他因素也会使胰岛素不能发挥正常生理功能 从而引起人的糖尿病 如人体血浆内有胰岛素原存在 分解后可转变为胰岛素 故推测胰岛素原激活失常 也可能是糖尿病发病的一个因素 中国已于1965年第一次人工合成牛胰岛素 如何区分I型糖尿病和II型糖尿病 1型2型发病原因免疫与遗传遗传与生活方式发病年龄青少年中老年发病方式急缓慢或无症状体重情况多偏瘦多偏胖胰岛素分泌绝对缺乏相对缺乏酮症酸中毒容易发生不易发生一般治疗注射胰岛素口服降糖药 胰高血糖素 人的胰高血糖素是含28个氨基酸残基的多肽 分子量为3485 它的生物学作用与胰岛素相反 是一种促进分解代谢的激素 它促进肝脏糖原分解和葡萄糖异生作用 使血糖明显升高 它还能促进脂肪分解 使酮体增多 血糖浓度也是调节胰高血糖素分泌的重要因素 血糖浓度降低时 胰高血糖素的分泌增加 而升高时 则分泌减少 而氨基酸的作用和血糖相反 前者升高时也促进胰高血糖素的分泌 胰岛素可以由于使血糖浓度降低而促进胰高血糖素的分泌 但胰岛素可以直接作用于邻近的 细胞 抑制胰高血糖素的分泌 巴斯德效应 Pasteureffect 巴斯德效应 Pasteureffect 法国的科学家巴斯德 L Pasture 最早发现从有氧条件转入无氧条件时酵毋菌的发酵作用增强 反之 从无氧转入有氧时酵毋菌的发酵作用受到抑制 这种氧气抑制酒精发酵的现象叫做巴斯德效应Pasteur效应 糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用 三羧酸循环 己糖 磷酸己糖 丙酮酸 乙酰CoA NADH2 FADH2 CO2 H2O 乙醇 植物 乳酸 动物 6 P G NADPH2 CO2 RH2 O2 呼吸链 PPP途径 EMP途径 丙酮酸氧化脱羧 TCA环 发酵 R NADP NAD FAD 细胞质 线粒体基质 线粒体基质 线粒体内膜 细胞质 糖的分解途径 乙醛酸循环 三 乙醛酸循环 乙醛酸循环 返回 乙醛酸循环的意义 乙醛酸循环的意义 乙醛酸循环的意义 乙醛酸循环的意义 乙醛酸循环的生物学意义 可看成TCA循环的一条支路 琥珀酸可进入TCA 苹果酸进入细胞质可进行再氧化草酰乙酸糖异生糖 油料种子萌发时脂肪转变成糖 对于某些植物 微生物 乙酸 乙酸盐 乙酰COA等成为赖以生存的细胞原料 磷酸戊糖途径 四 磷酸戊糖途径 pentosephosphatepathway 概念过程小结调节生理意义相关疾病 磷酸戊糖途径 在组织中添加酵解抑制剂碘乙酸 抑制3 P 甘油醛脱氢酶 或氟化物 抑制烯醇化酶 等 葡萄糖仍可被消耗 并且C1更容易氧化成CO2 发现了6 P 葡萄糖脱氢酶和6 P 葡萄糖酸脱氢酶及NADP 发现了五碳糖 六碳糖和七碳糖 说明葡萄糖还有其他代谢途径 1931 1951 1953年阐述了磷酸戊糖途径 pentosephosphatepathway 简称PPP途径 也叫磷酸己糖支路 亦称戊糖磷酸循环 亦称Warburg Dickens戊糖磷酸途径 PPP途径广泛存在动 植物细胞内 在细胞质中进行 己糖 磷酸己糖 丙酮酸 乙酰CoA NADH2 FADH2 CO2 H2O 乙醇 植物 乳酸 动物 6 P G NADPH2 CO2 RH2 O2 呼吸链 PPP途径 EMP途径 丙酮酸氧化脱羧 TCA环 发酵 R NADP NAD FAD 细胞质 线粒体基质 线粒体基质 线粒体内膜 细胞质 糖的分解途径 乙醛酸循环 一 磷酸戊糖途径的概念 以6 葡萄糖开始 在6 磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6 磷酸葡萄糖酸 进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程 称为磷酸戊糖途径 磷酸戊糖途径 phosphopentosepathwayPPP 又称磷酸已糖旁路 hexosemonophosphateshunt 逃避 HMS 或Warburg Dikens途径 磷酸戊糖途径 二 磷酸戊糖途径的过程 第一阶段 氧化阶段 6分子的6 磷酸葡萄糖经脱氢 水合 氧化脱羧生成6分子5 磷酸核酮糖 6NADPH和6CO2 第二阶段 异构阶段 6分子5 磷酸核酮糖经一系列基团转移反应异构成5分子6 磷酸葡萄糖回到下一个循环 磷酸戊糖途径 1 6 磷酸葡萄糖转变为6 磷酸葡萄糖酸内酯 6 磷酸葡萄糖glucose6 phosphate 6 磷酸葡萄糖脱氢酶glucose6 phosphatedehydrogenase G6PD 限速酶 对NADP 有高度特异性 磷酸戊糖途径 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lactonase 磷酸戊糖途径 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 磷酸戊糖途径 6 P葡萄糖脱氢酶 6 P葡萄糖酸内酯酶 6 P葡萄糖酸脱氢酶 H20 NADP NADPH H NADP NADPH H CO2 6 P葡萄糖酸内酯 6 P葡萄糖酸 5 P 核酮糖 6 P葡萄糖 葡萄糖的氧化脱羧阶段6 P葡萄糖 NADP 6 P葡萄糖酸内酯 NADPH H 6 P葡萄糖酸内酯6 P葡萄糖酸 容易进行 6 P葡萄糖酸 NADP 5 P核酮糖 C2O NADPH H 本阶段总反应 6 P葡萄糖 2NADP H2O5 P 核酮糖 CO2 2NADPH 2H 6 P葡萄糖脱氢酶 6 P葡萄糖酸内酯酶 6 P葡萄糖酸脱氢酶 H20 H 4 三种五碳糖的互换 5 磷酸核酮糖ribulose5 phosphate 磷酸戊糖途径 转酮醇酶与转醛缩酶 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 转醛基酶 transaldolase 是催化含有一个酮基 二个醇基的三碳基团转移的酶 其接受体是亦是醛 但不需要TPP 磷酸戊糖途径 5 二分子五碳糖的基团转移反应 转酮醇酶 TPP 磷酸戊糖途径 6 七碳糖与三碳糖的基团转移反应 转醛醇酶 Mg2 或Mn2 糖的分解代谢 7 四碳糖与五碳糖的基团转移反应 转酮醇酶 TPP 磷酸戊糖途径的小结 转酮醇酶与转醛缩酶比较 磷酸戊糖途径 反应式 总反应图 特点 磷酸戊糖途径 糖酵解途径 葡萄糖 磷酸