东方第八章-糖代谢PPT课件

04.05.2020,1,主要内容,8.1概述8.2糖的分解代谢酵解途径（EMP）三羧酸循环（TCA）磷酸己糖旁路（HMS）8.3糖原的生物合成和葡萄糖异生作用,04.05.2020,2,多糖及寡糖的降解,多糖酶促降解的两种方式：细胞外降解水解糖苷酶催化多糖水解，包括-淀粉酶、-淀粉酶、-淀粉酶、R酶、纤维素酶等。细胞内降解磷酸解（加磷酸分解）磷酸化酶催化底物加磷酸同时降解，如糖原磷酸化酶及脱支酶等。,多糖及寡糖均需在酶的催化下，降解成单糖，才能进入分解代谢途径。,8.1概述,04.05.2020,.,3,-淀粉酶（-amylase）功能：淀粉内切酶，能从淀粉分子内部随机水解-（14）糖苷键。产物：葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽三糖、直链糊精和含-（16）糖苷键的各种分支糊精。,-淀粉酶,-淀粉酶能使黏稠的淀粉糊的黏度迅速下降成为稀溶液，工业上又称其为液化酶。,04.05.2020,.,4,-淀粉酶（-amylase）,功能：淀粉外切酶，从淀粉的非还原性末端每隔两个葡萄糖单位依次水解-（14）糖苷键。产物：直链淀粉麦芽糖；支链淀粉麦芽糖+大分子量分支糊精（也称-极限糊精或核心糊精）。,04.05.2020,.,5,-淀粉酶（-amylase）,功能：淀粉外切酶，从淀粉的非还原端开始逐个水解-（14）糖苷键和-（16）糖苷键。终产物：葡萄糖。转位形成-葡萄糖。,-淀粉酶能将淀粉彻底水解为葡萄糖，因此又称糖化酶或葡萄糖淀粉酶。,-淀粉酶,04.05.2020,.,6,R酶（glycosidase）,R酶只作用于支链淀粉的分支点，又称淀粉-1，6-葡萄糖苷酶或异淀粉酶。,功能：淀粉内切酶，只水解-（16）糖苷键。产物：长短不等的直链淀粉（糊精）,R酶,04.05.2020,.,7,纤维素酶（cellulase）,功能：水解纤维素分子的-1,4-糖苷键。产物：纤维素纤维二糖+葡萄糖。存在：微生物。反刍类哺乳动物牛、羊肠道中的细菌能分泌纤维素酶可以降解纤维素。,食物中含有的大量纤维素，因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，维持健康所必需。,04.05.2020,.,8,糖原磷酸化酶及脱支酶（作用于细胞内的糖原）,糖原磷酸化酶：从糖原非还原端起水解糖原的-1,4-糖苷键，并使切下的葡萄糖C1位磷酸化形成1-P-葡萄糖。脱支酶：水解糖原分支点的-1,6-糖苷键。,04.05.2020,.,9,二糖的酶水解,麦芽糖:麦芽糖酶麦芽糖2葡萄糖蔗糖:蔗糖酶蔗糖-葡萄糖+果糖乳糖:乳糖酶或-半乳糖苷酶（微生物）乳糖D-半乳糖+D-葡萄糖,04.05.2020,.,10,ADP+Pi,ATP,G,Na+,K+,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,吸收机制,Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT),刷状缘,细胞内膜,04.05.2020,.,11,血糖,血糖来源和去路,低血糖8.8mmol/L,4.46.7mmol/L,葡萄糖等单糖被吸收进入血液，血液中的葡萄糖称为血糖（bloodsugar）,04.05.2020,.,12,糖代谢的概况(分解+合成),葡萄糖,丙酮酸,H2O及CO2,乳酸,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,核糖+NADPH+H+,淀粉,04.05.2020,13,糖的分解代谢,葡萄糖在细胞内进行无氧呼吸生成乳酸的过程称为酵解葡萄糖经酵母菌无氧呼吸作用产生乙醇的过程称为发酵,04.05.2020,.,14,葡萄糖分解代谢的简略示意图：示关键的中间产物和终产物,04.05.2020,.,15,糖的无氧分解-糖酵解的反应过程,第一阶段,第二阶段,糖酵解(glycolysis)的定义,糖酵解分为两个阶段,糖酵解的反应部位：胞浆,在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。,由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolyticpathway)。,由丙酮酸转变成乳酸。,04.05.2020,.,16,葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸,ATPADP,Mg2+,己糖激酶(hexokinase),葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P),（一）葡萄糖分解成丙酮酸,激酶是能够在ATP和任何一种底物之间起催化作用，转移磷酸基团的一类酶。哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为至型。肝细胞中存在的是型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。,04.05.2020,.,17,葡萄糖-6-磷酸转变为果糖-6-磷酸,葡萄糖-6-磷酸,果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P),04.05.2020,.,18,果糖-6-磷酸转变为果糖-1,6-二磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1,6-二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P),ATPADP,Mg2+,磷酸果糖激酶,04.05.2020,.,19,果糖-1,6-二磷酸,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,醛缩酶(aldolase),+,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,04.05.2020,.,20,磷酸丙糖的同分异构化,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,04.05.2020,.,21,3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,Pi、NAD+NADH+H+,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,04.05.2020,.,22,1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,ADPATP,磷酸甘油酸激酶,在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化。,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,04.05.2020,.,23,3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸变位酶,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,04.05.2020,.,24,2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶(enolase),2-磷酸甘油酸,+H2O,磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP),04.05.2020,.,25,ADP,ATP,K+Mg2+,丙酮酸激酶(pyruvatekinase),磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,04.05.2020,.,26,丙酮酸转变成乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。,04.05.2020,.,27,糖酵解的代谢途径,E2,E1,E3,04.05.2020,.,28,糖酵解小结,反应部位：胞浆糖酵解是一个不需氧的产能过程反应全过程中有三步不可逆的反应：,04.05.2020,.,29,产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从葡萄糖开始从糖原开始终产物乳酸的去路：释放入血，进入肝脏再进一步代谢。乳酸循环（糖异生）,22-2=2ATP,22-1=3ATP,04.05.2020,.,30,如：以葡萄糖为起点,无氧情况下:,GG-6-P-1ATPF-6-PF-1,6-2p-1ATP21,3-二磷酸甘油酸2甘油酸-3-磷酸+2ATP,2PEP2Py+2ATP,注意此外，还生成2NADH,（1）有氧情况进入呼吸链彻底氧化。（2）无氧情况还原丙酮酸形成乳酸（酵解）或还原乙醛形成乙醇（发酵）。,04.05.2020,.,31,糖酵解的生理意义,1.是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。,无线粒体的细胞，如：红细胞,代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,5.为糖的彻底分解作了准备。,4.提供生物合成所需的物质。,3.糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一些单糖的分解代谢途径。,04.05.2020,.,32,丙酮酸,无氧相对缺氧,有氧,酒精发酵,丙酮酸的去向,04.05.2020,.,33,糖的有氧氧化*AerobicOxidationofCarbohydrate,04.05.2020,.,34,糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。,部位：胞液及线粒体,概念,糖的有氧氧化*,04.05.2020,.,35,有氧氧化的反应过程,第一阶段：酵解途径,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,G（Gn）,第四阶段：氧化磷酸化,丙酮酸,乙酰CoA,H2O,O,ATP,ADP,TAC循环,胞液,线粒体,04.05.2020,.,36,丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA。,总反应式:,在线粒体基质中,反应部位,04.05.2020,.,37,三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TCA)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。,所有的反应均在线粒体基质中进行。,三羧酸循环,概述,反应部位,04.05.2020,.,38,柠檬酸循环,三羧酸循环Tricarboxylicacidcycle(TCAcycle),Krebs循环,三羧酸循环的名称：,04.05.2020,.,39,第一阶段:,草酰乙酸-酮戊二酸，包括反应1，2，3。,TCA循环包括三个阶段八步反应：,反应1：,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬酸,柠檬酸合酶,04.05.2020,.,40,反应2：,乌头酸酶,乌头酸酶,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,异柠檬酸,-酮戊二酸,异柠檬酸脱氢酶,反应3：,04.05.2020,.,41,第一阶段总结：,C链延长，脱水加水，脱氢脱羧（产生了NADH和CO2）。,二个调控点：柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶,04.05.2020,.,42,第二阶段：,-酮戊二酸琥珀酸，包括反应4，5。,反应4：,-酮戊二酸,琥珀酰CoA,-酮戊二酸脱氢酶系,反应5：,琥珀酰CoA,琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶（琥珀酰硫激酶）,04.05.2020,.,43,第二阶段总结：,氧化脱羧（产生了NADH和CO2），脱去CoA的反应（合成了ATP），由5C二羧酸变成了4C二羧酸。,04.05.2020,.,44,第三阶段：,琥珀酸草酰乙酸，包括反应6，7，8。,反应6：,琥珀酸,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,反应7：,延胡索酸,苹果酸,延胡索酸酶,苹果酸,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,反应8：,04.05.2020,.,45,第三阶段总结：,脱氢（产生了FADH2），加水，脱氢（产生了NADH），至此从草酰乙酸开始又回到了草酰乙酸，完成了一次循环。,04.05.2020,.,46,三羧酸循环图,04.05.2020,.,47,三羧酸循环的总反应式：,CH3COSCoA3NADFADGDPPi2H2O,2CO23NADH3HFADH2GTPCoASH,04.05.2020,.,48,三羧酸循环中有三步反应是不可逆的：,（1）柠檬酸的合成（2）异柠檬酸的氧化脱羧（3）-酮戊二酸的氧化脱羧,所以TCACycle是单方向进行，不能逆转。,04.05.2020,.,49,小结,三羧酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。TCA过程的反应部位是线粒体。,04.05.2020,.,50,三羧酸循环的要点经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，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。关键酶有柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系,整个循环反应为不可逆反应,04.05.2020,.,51,三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。,04.05.2020,.,52,三羧酸循环的生理意义,为机体提供能量（为呼吸链提供H+e）是物质代谢的总枢纽为其它物质代谢提供小分子前体,04.05.2020,.,53,葡萄糖有氧氧化生成的ATP,04.05.2020,.,54,有氧氧化的调节,关键酶,酵解途径：,丙酮酸的氧化脱羧：,三羧酸循环：,己糖激酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶,柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系,丙酮酸脱氢酶系,04.05.2020,.,55,磷酸戊糖途径PentosePhosphatePathway,HMS,磷酸己糖支/旁路HexoseMonophosphateShunt,04.05.2020,.,56,概念,磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。,04.05.2020,.,57,细胞定位：胞浆,第一阶段：氧化反应生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2,磷酸戊糖途径的反应过程,反应过程可分为二个阶段,第二阶段则是非氧化反应包括一系列基团转移。,04.05.2020,.,58,葡萄糖酸-6-磷酸,核酮糖-5-磷酸,葡萄糖酸-6-磷酸脱氢酶,H,CO,H,CH2OH,C,O,葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖酸-6-磷酸-内酯,(1)磷酸戊糖生成,核糖-5-磷酸,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,04.05.2020,.,59,催化第一步脱氢反应的葡萄糖-6-磷酸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非常重要的中间产物。,G-6-P,5-磷酸核糖,NADP+,NADPH+H+,NADP+,NADPH+H+,CO2,04.05.2020,.,60,每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和果糖-6-磷酸。,3-磷酸甘油醛和果糖-6-磷酸，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸己糖旁路。,(2)基团转移反应,04.05.2020,.,61,5-磷酸核酮糖(C5)3,5-磷酸核糖C5,04.05.2020,.,62,磷酸戊糖途径,第一阶段,第二阶段,04.05.2020,.,63,总反应式：,3葡萄糖-6-磷酸+6NADP+,2果糖-6-磷酸+3-磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2,04.05.2020,.,64,磷酸戊糖途径的特点：,脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖。一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。,04.05.2020,.,65,磷酸戊糖途径的生理意义,（1）细胞产生还原力（NADPH）的主要途径，NADPH作为供氢体参与多种代谢反应。,（2）联系己糖代谢与戊糖代谢的途径，为核苷酸的生成提供核糖。,04.05.2020,.,66,NADPH是体内许多合成代谢的供氢体,NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关,04.05.2020,.,67,糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis,04.05.2020,.,68,糖原的合成代谢,合成部位,定义,糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆,04.05.2020,.,69,1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,糖原合成途径,04.05.2020,.,70,2.葡萄糖-6-磷酸转变成1-磷酸葡萄糖,这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。,04.05.2020,.,71,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内作为葡萄糖供体。,+,3.葡萄糖-1-磷酸转变成UDPG,1-磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG),04.05.2020,.,72,4-1,4-糖苷键的形成,04.05.2020,.,73,*糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。,04.05.2020,.,74,5糖原分支的形成,04.05.2020,.,75,糖原的分解代谢,定义,亚细胞定位：胞浆,糖原分解(glycogenolysi