糖类化合物代谢

1、第七章 糖类化合物代谢,第一节 糖类化合物,糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物，根据其水解情况分为单糖、寡糖和多糖。 单糖：不能被水解称更小分子的糖。如：葡萄 糖、果糖、脱氧核糖。 寡糖： 2-6个单糖分子脱水缩合而成。如：蔗糖、麦芽糖、乳糖。 多糖：淀粉、纤维素、糖原,葡萄糖及其环状结构,葡萄糖,果 糖,蔗 糖,麦芽糖,glycogen,第二节 糖的合成与分解,UDPG：尿苷二磷酸葡萄糖 ADPG：腺苷二磷酸葡萄糖,一、UDPG和ADPG的生物合成,1-磷酸葡萄糖UTP,UDPG和ADPG是生物体内重要的活化单糖。单糖必须经过活化后才能用于寡糖和多糖的合成,UDPGPPi,UD

2、PG焦磷酸化酶,糖核苷酸,第三节 糖 酵 解,糖酵解（glycolysis）是指在无氧条件下，葡萄糖经过酶催化作用降解成丙酮酸，并伴随生成ATP的过程。它是动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径,为了纪念对糖酵解途径的阐明作出了重大贡献的德国科学家Embden、 Meyerhof 和Parnas，糖酵解途径又称EMP途径,糖酵解是三羧酸循环和氧化磷酸化的前奏。如果供氧不足，NADH不进入呼吸链，而是把丙酮酸还原成乳酸or乙醇,二、糖酵解的生物化学过程,糖酵解的底物一般为葡萄糖，全过程在细胞质中进行，参与糖酵解各反应的酶都存在于细胞质中,糖酵解过程包括10步反应,此步不可逆,激酶(ki

3、nase)：将ATP上的磷酸基团转移到受体上的酶,己糖激酶,磷酸葡萄糖异构酶,磷酸果糖激酶,此步不可逆，为限速步骤,醛缩酶,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶是一种巯基酶，-SH为活性部位。重金属离子和烷化剂（如碘乙酸）能抑制该酶活性,磷酸甘油酸激酶,底物磷酸化: 底物的高能磷酸基直接转移给ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）的过程,磷酸甘油酸变位酶,烯醇化酶,此步不可逆,丙酮酸激酶,葡萄糖,葡萄糖 + 2 NAD+ 2ADP + 2Pi,2 丙酮酸 + 2NADH + 2H+ + 2H2O + 2ATP,三、糖酵解过程的化学计量,获能效率61.0KJ / 191K

4、J 10031,四、糖酵解的生物功能,获得适应缺氧环境所需能量。1分子葡萄糖经糖酵解可净产生2分子ATP（相当于61KJ,形成的中间产物为其它代谢提供原料。 6-磷酸葡萄糖、磷酸二羟丙酮、磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸,五、糖酵解的调节,1、己糖激酶的调节 6-磷酸葡萄糖,2、磷酸果糖激酶的调节 ATP 、AMP 、柠檬酸,3、丙酮酸激酶的调节 ATP,六、丙酮酸的去路,丙酮酸 乙醇（酒精发酵,无氧条件下，在酵母、有些微生物及植物细胞中存在此途径,丙酮酸 乳酸（乳酸发酵,厌氧乳酸菌在无氧条件下，或动物（包括人）的某些组织供氧不足时存在此途径,丙酮酸 乙酰CoA，进入三羧酸循环,在有氧条件下，乙酰Co

5、A被彻底分解为CO2和H2O，并放出大量能量,八、葡萄糖异生作用,葡萄糖异生作用（gluconeogenesis）是指生物体利用非碳水化合物的前体（如丙酮酸、草酸乙酸）合成葡萄糖的过程。 葡萄糖异生作用基本上是糖酵解的逆转，但需要绕过3个不可逆反应才能实现,绕过丙酮酸激酶催化的反应,以上二步反应称为丙酮酸羧化支路,丙酮酸羧化酶,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶,绕过磷酸果糖激酶催化的反应,1, 6- 二磷酸果糖,1,6- 二磷酸果糖酶,磷酸果糖激酶,6- 磷酸果糖,绕过己糖激酶催化的反应,6- 磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖酶,己糖激酶,葡萄糖,底物循环,2mol乳酸经糖异生作用转化成1mol葡萄糖，需消耗

6、多少mol ATP,下列哪一个酶与丙酮酸生成糖无关: A. 果糖二磷酸酶 B. 丙酮酸激酶 C. 丙酮酸羧化酶 D. 醛缩酶,糖酵解与糖异生,第四节 三羧酸循环,Tricarboxylic Acid Cycle,简称TCA或 TAC,葡萄糖通过糖酵解产生的丙酮酸，在有氧条件下，将进入三羧酸循环进行完全氧化，生成H2O 和CO2，并释放出大量能量,三羧酸循环是在细胞的线粒体中进行的，在细胞质中形成的丙酮酸需运输进入线粒体后才能进行,丙酮酸的有氧氧化包括两个阶段： 第一阶段：丙酮酸的氧化脱羧（丙酮酸 乙酰辅酶A，简写为乙酰CoA） 第二阶段：三羧酸循环（乙酰CoA CO2，释放出能量,1. 准备阶

7、段（第一阶段）-丙酮酸的氧化脱羧,二、三羧酸循环的生化过程,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱羧形成乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种不同的酶（丙酮酸脱氢酶E1、硫辛酸乙酰转移酶E2和二氢二硫辛酸脱氢酶E3），和6种辅因子（TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Mg2,E1: 丙酮酸脱氢酶 E2: 硫辛酸乙酰转移酶 E3: 二氢二硫辛酸脱氢酶,E1,E2,E2,E3,E3,1,2,3,4,5,2. 三羧酸循环（8步反应,柠檬酸合成酶,此步不可逆，为限速步骤,乌头酸酶,异柠檬酸脱氢酶,此步不可逆，为限速步骤,酮戊二酸脱氢酶系,此步不可逆，为限速步骤,琥珀酰CoA

8、合成酶,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,TCA cycle,草酰乙酸(4C,柠檬酸(6C,异柠檬酸(6C,琥珀酸单酰辅酶A (4C,琥珀酸(4C,延胡索酸(4C,苹果酸(4C,乙酰辅酶A(2C,酮戊二酸(5C,一轮TCA cycle 的计算,乙酰CoA + 3NAD+ FAD + GDP + Pi + 2H2O,2CO2 + CoA + 3NADH + 3H+ + FADH2 + GTP,三羧酸循环总反应式,三、三羧酸循环过程的化学计量,每循环一次，一个乙酰CoA 的两个碳原子被氧化生成 2 分子CO2（两步脱羧反应,每循环一次，形成 3 分子NADH和 1 分子FADH2 （ 4 步

9、脱氢氧化反应,每循环一次，消耗两分子水（用于柠檬酸和苹果酸的合成,每循环一次，琥珀酰CoA 的高能键生成 1 分子GTP（相当于形成 1 分子ATP,另外：1 分子NADH通过氧化磷酸化将电子传给O2，可推动 2.5 分子ATP 生成；1 分子FADH2通过氧化磷酸化将电子传给O2 ，可推动 1.5 分子ATP 生成。 问：1 乙酰CoA ？ ATP 1 丙酮酸 ？ ATP 1 葡萄糖 ？ ATP,三羧酸循环和有关的呼吸链反应中能产生能量最多的步骤是（ ） A. 柠檬酸-酮戊二酸 B. -酮戊二酸琥珀酸 C.琥珀酸苹果酸 D.苹果酸草酰乙酸,四、三羧酸循环的生物功能,1. 释放能量获得ATP,

10、2. 为其它代谢提供原料,1 glucose 有氧条件 32 / 30 ATP 缺氧条件 2 ATP,三羧酸循环是各种代谢的枢纽,3. 生成CO2的作用,回补反应（anaplerotic reaction,五、三羧酸循环的调控,丙酮酸脱氢酶系,柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱氢酶,酮戊二酸脱氢酶系,琥珀酸脱氢酶,第五节 乙醛酸循环,乙醛酸循环在乙醛酸循环体中进行。油料种子以脂肪酸为主要贮藏物质，当其萌发时，种子内贮藏的脂肪酸 通过乙醛酸循环转化为的碳水化合物，运到胚中供幼苗生长,乙醛酸循环与三羧酸循环有一定的相似性，但有本质的区别：进行部位不同；能量释放不同；乙醛酸循环没有CO2的释放,Glyoxyl

11、ate cycle,草酰乙酸(4C,乙酰辅酶A(2C,柠檬酸(6C,异柠檬酸(6C,琥珀酸(4C,乙醛酸(2C,苹果酸(4C,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合成酶,2 乙酰CoA + NAD+,琥珀酸+2 CoA-SH + NADH + H,生成的琥珀酸由乙醛酸循环体转移到线粒体内，在其中转化为草酰乙酸，进入葡萄糖异生途径,第五节 磷酸戊糖途径,Phosphopentose pathway,细胞内葡萄糖的氧化分解，除EMP-TCA外， 还存在另一条氧化分解途径：磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径在细胞质中进行。全部反应分为氧化阶段和非氧化阶段,一、磷酸戊糖途径的生化过程,1. 氧化阶段,6-磷酸葡萄糖,6-磷

12、酸葡萄糖-内酯,6-磷酸葡萄糖酸,5-磷酸核酮糖,6-磷酸葡萄糖脱氢酶,6-磷酸葡萄糖 -内酯酶,6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶,5-磷酸核酮糖,5-磷酸核糖,5-磷酸木酮糖,5-磷酸木酮糖 5C,5-磷酸核糖 5C,3-磷酸甘油醛 3C,7-磷酸景天庚酮糖 7C,4-磷酸赤藓糖 4C,6-磷酸果糖 6C,3-磷酸甘油醛 3C,6-磷酸果糖 6C,6-磷酸葡萄糖 6C,5-磷酸木酮糖 5C,2. 非氧化阶段,6 6-磷酸葡萄糖 + 12 NADP+ + 7 H2O,5 6-磷酸葡萄糖 + 6 CO2+ 12 NADPH + 12 H+ +Pi,总反应式,二、磷酸戊糖途径的生理意义,1. 为各种反应提供还原力,在脂肪酸和固醇类的生物合成、光合作用、由核糖核苷酸转变为脱氧核糖核苷酸等过程都需要NADPH,5-磷酸核糖、4-磷酸赤藓糖、3-磷酸甘油醛等,2. 为其它代谢提供原料,三、磷酸戊糖途径的调节,1、6-磷酸葡萄糖脱氢酶的调节 NADP,2、 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的调节 5-磷酸核酮糖 NADPH,3、 6-磷酸葡萄糖去路的调节,简答题 1、何谓糖酵解？糖酵解与糖异生途径有那些差异？ 2、磷酸戊糖途径有何特点？其生物学意义何在？ 3、何谓底物水平磷酸化，举例说明。 4、为什么说三羧酸循环是糖、