第八章糖分解代谢1ppt课件

1、第八章第八章 糖代谢糖代谢东北师范大学生命科学院东北师范大学生命科学院王桂云王桂云:, :04405757代谢概述代谢概述乙酰辅酶乙酰辅酶A彻底氧化成彻底氧化成CO2、H2O，释放大量能量释放大量能量不是分解代谢简单的逆过程不是分解代谢简单的逆过程需求不同的酶参与需求不同的酶参与需求能量需求能量生物化学物质代谢部分的内容生物化学物质代谢部分的内容第八章第八章 糖代谢糖代谢第八章第八章 糖代谢糖代谢一一 糖的生理功能糖的生理功能1. 能源物质能源物质2.作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体 3. 细胞中构造物质细胞中构

2、造物质 4. 参与分子和细胞特异性识别参与分子和细胞特异性识别第八章第八章 糖代谢糖代谢二二 多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解1 淀粉水解反响淀粉水解反响淀粉酶催化的水解反响淀粉酶催化的水解反响 切切 -1.4糖苷糖苷-内切淀粉酶内切淀粉酶 - 外切淀粉酶外切淀粉酶脱枝酶脱枝酶 - 切切- 1.6糖苷键糖苷键 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶:麦芽糖酶麦芽糖酶第八章第八章 糖代谢糖代谢二二 多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解2 淀粉糖原磷酸解淀粉糖原磷酸解磷酸化酶磷酸化酶转移酶转移酶脱支酶脱支酶磷酸化酶磷酸化酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢第八章第八章 糖

3、代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢 概念概念原料：葡萄糖原料：葡萄糖场所：细胞质，动植物和微生物酵母和其它场所：细胞质，动植物和微生物酵母和其它微生物微生物 产物：乳酸，乙醇微生物产物：乳酸，乙醇微生物条件：缺氧、氧气供应缺乏如猛烈运动条件：缺氧、氧气供应缺乏如猛烈运动产生的能量：少产生的能量：少一糖酵解途径一糖酵解途径(Embden-Meyerhof-Parnas，EMP)第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径2.化学历程化学历程2H COHOHHHOHHOHOHHOHATPADP2H COOHHOHHOHOHPHOHP代表磷酸基酵解过程中第一

4、个限速步骤已糖磷酸激酶H(1)葡萄糖磷酸化转变为葡萄糖磷酸化转变为6磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖或葡萄糖激酶己糖或葡萄糖激酶第一个限速步骤第一个限速步骤己糖激酶和葡萄糖激酶的区别己糖激酶和葡萄糖激酶的区别己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶葡萄糖激酶组织分布组织分布绝大多数组织绝大多数组织肝脏肝脏KmKm低低高高6-6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖的抑制糖的抑制有有无无底物底物Glc Fru ManGlc Fru ManGlcGlc维持血糖浓度维持血糖浓度诱导酶诱导酶不是不是是是第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(1)葡萄糖磷酸化反响特点葡萄糖磷酸化反响特点 第一步限速反响，

5、调理位点第一步限速反响，调理位点 耗费耗费1 1分子的分子的ATPATP 使使GlcGlc活化，并以活化，并以G-6-PG-6-P方式将方式将GlcGlc限制在细胞内限制在细胞内 催化此反响的激酶：已糖激酶和葡萄糖激酶催化此反响的激酶：已糖激酶和葡萄糖激酶一糖酵解途径一糖酵解途径第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径2.化学历程化学历程(2) 6磷酸葡萄糖异构化转变成磷酸葡萄糖异构化转变成6磷酸果糖磷酸果糖磷酸己糖异构酶HOOHHOHHOHHOHH2CHOPPH2COHH2CHOHHHOHOOOHH2COHH2CHOHHHOHOOHOHATPADP己糖

6、激酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(3) 6磷酸果糖磷酸化成磷酸果糖磷酸化成1，6二磷酸果糖二磷酸果糖磷酸果糖激酶PH2COHH2CHOHHHOHOOOHPH2COHH2CHOHHHOHOOOPATPADP酵解过程中第二个限速步骤限速酶，是别构酶，限速酶，是别构酶，四聚体，调理物很多四聚体，调理物很多磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶一糖酵解途径一糖酵解途径第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(3) 6磷酸果糖磷酸化成磷酸果糖磷酸化成1，6二磷酸果糖反响特点二磷酸果糖反响特点别构酶，四聚体，调理物很多别构酶，四聚体，调

7、理物很多一糖酵解途径一糖酵解途径 第二步限速反响第二步限速反响 磷酸果糖激酶：磷酸果糖激酶： 耗费耗费1ATP1ATP第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(4) 1，6二磷酸果糖裂解为两分子磷酸丙糖二磷酸果糖裂解为两分子磷酸丙糖一糖酵解途径一糖酵解途径PH2COHH2CHOHHHOHOOOP或H2CCCHHCHCH2COOPPOHOOHOHH2CCCH2OPOHOHCHCH2COPOOH磷酸丙糖异构酶磷酸二羟丙酮3磷酸甘油醛醛缩酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖

8、的分解代谢2.化学历程化学历程(5) 3磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1，3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸一糖酵解途径一糖酵解途径HCHCH2COPOOH磷酸甘油醛脱氢酶CHCH2COPO HOHHS酶NAD+NADH+H+CHCH2COPOOHS酶酶SHCHCH2COPOOHOPPi磷酸甘油醛脱磷酸甘油醛脱氢酶：氢酶：由由4 4个亚基组成个亚基组成活性部位是巯基活性部位是巯基辅酶：辅酶：NAD+ NAD+ 初次氧化反响初次氧化反响产物含有高能键产物含有高能键第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(6 ) 1，3二磷酸甘油酸转变为二磷酸甘油酸转变为3磷酸甘油酸

9、磷酸甘油酸一糖酵解途径一糖酵解途径ADPATPCHCH2COPOOHOP磷酸甘油酸激酶CHCH2COPOOHOHMg+第一次底物程度磷酸化反响并产生第一次底物程度磷酸化反响并产生ATP ATP 第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(7) 3磷酸甘油酸转化为磷酸甘油酸转化为2磷酸甘油酸磷酸甘油酸一糖酵解途径一糖酵解途径磷酸甘油酸变位酶CHCH2COPOOHOHCHCH2COHPOOOH第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(8) 2磷酸甘油酸脱水生成磷酸甘油酸脱水生成2磷酸稀醇式丙酮酸磷酸稀醇式丙酮酸一糖酵解途径一糖酵

10、解途径稀醇化酶CHCH2COHPOOOHCCCH2POOOHMg+ or Mn+ H2O第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(9) 2磷酸稀醇式丙酮酸转变为稀醇式丙酮酸磷酸稀醇式丙酮酸转变为稀醇式丙酮酸一糖酵解途径一糖酵解途径丙酮酸激酶CCCH2POOOHADPATPMg+,K+CCCH2OOHOH酵解过程的第三个限速步骤CCCH3OOOH第三个限速反响第三个限速反响产生产生1ATP1ATP第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程(9) 丙酮酸生成乳酸或乙醇丙酮酸生成乳酸或乙醇一糖酵解途径一糖酵解途径乳酸脱氢酶丙酮酸丙

11、酮酸乙醛乙醛乙醇乙醇脱羧酶脱羧酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶净产生净产生2ATP2ATP1 1葡萄糖葡萄糖 2 2丙酮酸丙酮酸 2NADH2NADH第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径 原料：原料： 场所：场所： 没有氧参与没有氧参与 产物：产物： 三限速酶：三限速酶： 葡萄糖的分解不完全，释放的能量较少葡萄糖的分解不完全，释放的能量较少2分子分子ATP3 反响特点：反响特点：葡萄糖葡萄糖细胞质，动植物和微生物酵母和其它微生物细胞质，动植物和微生物酵母和其它微生物己糖激酶葡萄糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶6-磷酸果糖激酶重要的限速酶磷酸果糖激酶重要的限速酶丙酮酸激

12、酶丙酮酸激酶生成乳酸或乙醇微生物生成乳酸或乙醇微生物 第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢为合成多种重要有机物提供原料为合成多种重要有机物提供原料 缺氧时为机体提供能量缺氧时为机体提供能量 为某些厌氧生物和组织所必需。为某些厌氧生物和组织所必需。如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，如视网膜、睾丸、肾髓质和红细胞等组织细胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量 在某些情况下，糖酵解有特殊的生理意义，例如在某些情况下，糖酵解有特殊的生理意义，例如猛烈运动时猛烈运动时 一糖酵解途径一糖酵解途径4.4.糖酵解的生理生化意义糖酵解的生理生

13、化意义 葡萄糖葡萄糖 + ADP 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 + ATP -+己糖激酶己糖激酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径己糖激酶己糖激酶5 糖酵解的调控制糖酵解的调控制 -+磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径磷酸果糖激酶关键限速步骤磷酸果糖激酶关键限速步骤 5 糖酵解的调控制糖酵解的调控制6-磷酸果糖磷酸果糖 + ADP 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 + ATPATPATP、柠檬酸、脂肪酸和、柠檬酸、脂肪酸和H+H+AMPAMP、F2.62PF2.62P -+丙酮酸激酶丙酮

14、酸激酶第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢一糖酵解途径一糖酵解途径丙酮酸激酶丙酮酸激酶5 糖酵解的调控制糖酵解的调控制甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸 + ADP 丙酮酸丙酮酸 + ATP乙酰乙酰CoACoA、长链脂肪酸、长链脂肪酸、AlaAla、ATPATPF-1.6-P F-1.6-P 第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解切2343第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢

15、二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二二 糖的有氧分解糖的有氧分解第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢二糖的有氧分解二糖的有氧分解原料：葡萄糖原料：葡萄糖场所：细胞质，动植物和微生物酵母

16、和其它场所：细胞质，动植物和微生物酵母和其它微生物微生物 产物：乳酸，乙醇微生物产物：乳酸，乙醇微生物条件：缺氧、氧气供应缺乏如猛烈运动条件：缺氧、氧气供应缺乏如猛烈运动产生的能量：少产生的能量：少红细胞红细胞第八章第八章 糖代谢糖代谢第八章第八章 糖代谢糖代谢三三 糖的分解代谢糖的分解代谢2.化学历程化学历程 EMP EMP总反响式：总反响式：一糖酵解途径一糖酵解途径净产生净产生2ATP2ATP1 1葡萄糖葡萄糖 + 2Pi+ 2ADP+ 2NAD+ 2 + 2Pi+ 2ADP+ 2NAD+ 2丙酮丙酮酸酸 + 2ATP + 2NADH + 2H + 2H2O + 2ATP + 2NADH

17、+ 2H + 2H2O一一 糖代谢概述糖代谢概述一一 多糖和低聚糖的酶促降解多糖和低聚糖的酶促降解二二 糖的分解代谢糖的分解代谢 糖酵解糖酵解 糖的有氧氧化乙醛酸循环糖的有氧氧化乙醛酸循环 戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径己糖己糖磷酸己糖磷酸己糖丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoANADH2、FADH2、CO2H2O乙醇植物乙醇植物乳酸动物乳酸动物6-P-GNADPH2 、CO2RH2O2呼吸链呼吸链PPP途径途径 EMP途径途径丙酮酸丙酮酸氧化脱羧氧化脱羧TCA环环发酵发酵RNADP+NAD+/FAD细胞质细胞质线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体基质线粒体内膜线粒体内膜细胞质细胞质糖的分解代谢糖的分解代谢

18、蔗糖的合成蔗糖的合成 淀粉的合成淀粉的合成 糖原的合成糖原的合成 糖的异生作用糖的异生作用糖的合成代谢糖代谢的调理控制蔗糖的构造蔗糖的构造一一 蔗糖的合成蔗糖的合成葡萄糖供体葡萄糖供体-UDPG的构成的构成UDPG的构造的构造蔗糖 + UDP 1蔗糖 2GG-6-PF-6-PFUDPG蔗糖合成酶蔗糖合成酶PiUDPGUDP磷酸蔗糖磷酸蔗糖合成酶磷酸蔗糖合成酶Pi1 平衡常数平衡常数 K1=8pH7.42 平衡常数平衡常数 K2=3250pH7.5或或K2=53pH5.5蔗糖合成的途径蔗糖合成的途径蔗糖合成的特点蔗糖合成的特点 二二 淀粉的合成淀粉的合成淀粉的类型淀粉的类型2、3、4、6位具有自

19、在羟基位具有自在羟基1、2、3、6位具有自在羟基位具有自在羟基直链淀粉的构造直链淀粉的构造支链淀粉的构造支链淀粉的构造 直链淀粉的合成直链淀粉的合成-ADPG(UDPG)转葡糖苷酶转葡糖苷酶 1-P-G + UTP ATP UDPG ADPG +PPi UDPG(ADPG) + (G)n (G)n+1+ UDP(ADP) 供体供体 (受体受体 淀粉淀粉 1 直链的淀粉的合成直链的淀粉的合成 支链淀粉的合成支链淀粉的合成Q酶酶 2 支链的淀粉的合成支链的淀粉的合成(A)UTPPPiGATPADPG-6-PG-1-P(A)UDPG焦焦磷酸化酶磷酸化酶n(A)UDPG引物引物(G)m m2(A)UD

20、PG转糖苷酶转糖苷酶n(A)UDP-1,4-Gn+mQ酶酶-1,6淀粉的合成途径淀粉的合成途径淀粉合成的特点淀粉合成的特点 三三 糖原的合成糖原的合成G-1-P +UTP UDPG +PPi PPi + H2O 2PiUDPG焦磷焦磷酸化酶酸化酶 UDPG是合成糖原的葡萄糖供体是合成糖原的葡萄糖供体糖原合酶：糖原合酶：催化催化1 4糖苷键的构成糖苷键的构成复原端复原端非复原端非复原端糖原分支酶：糖原分支酶：断开断开1 4糖苷键并构成糖苷键并构成 1 6糖苷糖苷键键糖原合成的特点糖原合成的特点 四四 葡糖异生作用葡糖异生作用Gluconeogenesis1 什么是糖异生作用？什么是糖异生作用？糖

21、酵解的过程糖酵解的过程 四四 葡糖异生作用葡糖异生作用Gluconeogenesis2 糖异生作用的意义糖异生作用的意义维持血糖恒维持血糖恒定定正常情况下，体内葡糖足够维持一天需求量正常情况下，体内葡糖足够维持一天需求量 成人每日葡糖的需求量大约成人每日葡糖的需求量大约160克其中供脑用的为克其中供脑用的为120克克 体液中葡糖为体液中葡糖为20克，糖原可提供葡糖为克，糖原可提供葡糖为190克克 机体处于饥饿或猛烈运动时，非糖物质转变化为葡萄糖提供急机体处于饥饿或猛烈运动时，非糖物质转变化为葡萄糖提供急需需 正常生理形状下，机体依然需求进展非糖物质转变化为葡萄糖正常生理形状下，机体依然需求进展

22、非糖物质转变化为葡萄糖 一些重要器官如脑、红细胞、肾髓质、睾丸、晶状体等以葡萄一些重要器官如脑、红细胞、肾髓质、睾丸、晶状体等以葡萄糖作为主要糖作为主要“燃料燃料第七章糖的合成代谢第七章糖的合成代谢 葡糖异生作用葡糖异生作用3 参与葡糖异生作用的关键酶参与葡糖异生作用的关键酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶：催化丙酮酸转变为磷酸稀醇磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶：催化丙酮酸转变为磷酸稀醇式丙酮酸式丙酮酸果糖二磷酸酯酶：催化果糖二磷酸酯酶：催化1，6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为6-磷酸磷酸果糖果糖6-磷酸葡萄糖酯酶：催化磷酸葡萄糖酯酶：催化6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖磷酸葡萄糖水解为葡萄糖由丙酮酸生成草酰乙酸

23、由丙酮酸生成草酰乙酸丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 丙酮酸羧化酶是线粒体酶丙酮酸羧化酶是线粒体酶 葡糖异生作用其他酶是细胞溶胶酶葡糖异生作用其他酶是细胞溶胶酶苹果酸穿越苹果酸穿越磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化的反响方程式磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化的反响方程式由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸由草酰乙酸生成磷酸烯醇式丙酮酸糖酵解的过程糖酵解的过程 果糖二磷酸酯酶：催化果糖二磷酸酯酶：催化1，6-二磷酸果糖转变为二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖磷酸果糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶：存在肝，肠和肾细胞内，脑磷酸酶：存在肝，肠和肾细胞内，脑和肌肉中不存在和肌肉中不存在 葡糖异生作用葡糖异生作用乳酸和丙氨酸乳酸和丙氨酸糖的

24、异生作用第八章糖的合成代谢第八章糖的合成代谢四四 葡糖异生作用葡糖异生作用Gluconeogenesis2丙酮酸+4ATP+2GTP+2NADH+2H+4H2O= 葡萄糖+NAD+ +4ADP+2GDP+6Pi从丙酮酸到葡糖的总反响式糖酵解作用糖酵解作用葡糖异生作用葡糖异生作用己糖激酶己糖激酶葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶果糖果糖-1，6二磷酸酶二磷酸酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶4 调理糖酵解和葡异生反响中的关键酶调理糖酵解和葡异生反响中的关键酶+ 己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 -+葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶和己糖激酶和6-磷酸葡糖酶对糖酵解和磷酸葡糖酶对糖酵解和糖异生的调理作用糖异生的调理作用+糖异生和糖酵解的调控抑制激活双功能酶一个分子具有两种酶活性饥饿时胰高血糖素分泌添加促进糖酵解抑制糖异生 F2,6BP对糖酵解和糖异生的调理作用对糖酵解和糖异生的调理作用糖原合酶糖原合酶 a糖原合酶糖原合酶 b