第9章糖代谢学习教案

1、会计学1第第9章糖代谢章糖代谢(dixi)第一页，共85页。第一节 新陈代谢概述第二节 生物体内的主要(zhyo)糖类及其功能第三节双糖和多糖的酶促降解第四节单糖的分解代谢第五节糖的生物合成第1页/共85页第二页，共85页。 新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。生物一方面不断地从周围环境中摄取能量和物质，通过一系列生物反应转变成自身组织成分，即所谓同化作用（assimilation）；另一方面，将原有的组成成份经过一系列的生化反应，分解为简单成分重新利用或排出体外，即所谓异化作用（dissimilation ），通过上述过程不

2、断地进行自我更新。 特点：特异、有序、高度适应和灵敏(ln mn)调节、代谢途径逐步进行第2页/共85页第三页，共85页。 小分子 大分子合成代谢（同化作用） 需要能量 释放(shfng)能量分解代谢（异化作用） 大分子 小分子物质(wzh)代谢能量代谢新陈代谢第3页/共85页第四页，共85页。第4页/共85页第五页，共85页。1、单糖的链状结构(jigu)和环状结构(jigu)2、重要的单糖及衍生物3、重要的寡糖4、重要的多糖5、复合糖5、糖类的生物学作用第5页/共85页第六页，共85页。D(+)-阿洛糖D(+)-阿桌糖D(+)-葡萄糖D(+)-甘露(gnl)糖D(+)-古洛糖D(-)-艾杜

3、糖D(+)-半乳糖D(+)-塔罗糖(allose)(altrose)(glucose)(mannose)(gulose)(idose)(galactose)(talose)D(-)-赤鲜糖(erythrose)D(-)-苏糖(threose)D(+)-甘油醛(allose)D(-)-核糖(ribose)D(-)-阿拉伯糖(arabinose)D(+)-木糖(xylose)D(-)-米苏糖(lysose)第6页/共85页第七页，共85页。D(-)-赤藓酮糖(erythrulose)D(-)-核酮糖(ribulose)D(+)-核酮糖(xylulose)D(+)-阿洛酮糖(psicose,allu

4、lose)D(-)-果糖(gutng)(fructose)D(+)-山梨糖(sorbose)D(-)-洛格酮糖(tagalose)二羟丙酮(bn tn)(dihytroasetone)第7页/共85页第八页，共85页。吡喃呋喃(fnn)-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖(gutng)-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖第8页/共85页第九页，共85页。转折(zhunzh)旋转(xunzhun)成环成环-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃葡萄糖第9页/共85页第十页，共85页。-D-吡喃木糖-D-呋喃(fnn)核糖2-脱氧(tu yng)-D-呋喃核糖-D-芹菜糖 -L-呋喃阿拉伯糖 -D-呋喃阿拉伯糖D-核酮糖D

5、-木酮糖第10页/共85页第十一页，共85页。-D-吡喃葡萄糖 -L-吡喃山梨糖 -D-吡喃甘露(gnl)糖- L -吡喃半乳糖 -D-吡喃半乳糖 -D-呋喃(fnn)果糖第11页/共85页第十二页，共85页。L -甘油(n yu)- D-甘露庚糖D-景天(jn tin)庚酮糖D-甘露庚酮糖甘油部分甘露糖部分第12页/共85页第十三页，共85页。D-甘油醛-3-磷酸(ln sun) -D-葡萄糖-1-磷酸(ln sun) -D-葡萄糖-6-磷酸 -D-果糖-6-磷酸 -D-果糖-1，6-二磷酸第13页/共85页第十四页，共85页。蔗糖(zhtng)D-麦芽糖（ -型）乳糖(r tn)（ -型

6、）纤维二糖（ -型）第14页/共85页第十五页，共85页。 -环糊精分子结构(fn z ji u) 环糊精分子的空间填充(tinchng)模型第15页/共85页第十六页，共85页。NRERE直链淀粉支链淀粉或糖原分支点的结构直链淀粉的螺旋结构0.8nm1.4nm6个残基注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端；一端的糖基有游离(yul)的半缩醛羟基，称还原端；一端的糖基没有游离(yul)的半缩醛羟基，称非还原端。RENRE(1，6)分支点支链淀粉或糖原分子示意图第16页/共85页第十七页，共85页。纤维素片层结构(jigu)植物细胞壁与纤维素的结构微纤维纤维素链植物细胞中的纤维素微纤维细胞壁

7、第17页/共85页第十八页，共85页。糖肽链糖核酸(h sun)糖脂质肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)糖基酰基甘油(glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)(Complex Carbohydrates)第18页/共85页第十九页，共85页。蛋白聚糖糖脂糖蛋白细胞膜第19页/共85页第二十页，共85页。 糖类(tn li)是细胞中非常重要的一类有机化合物，主要的生物学作用如下：作为生物(shngw)体的结构成分作为生物(shn

8、gw)体内的主要能源物质作为其它生物(shngw)分子如氨基酸、核苷酸、脂等 合成的前体作为细胞识别的信息分子第20页/共85页第二十一页，共85页。蔗糖+H2O 葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖+H2O 2 葡萄糖麦芽糖酶乳糖 +H2O 葡萄糖+半乳糖-半乳糖苷酶第21页/共85页第二十二页，共85页。1、糖原的分解(fnji) 糖原的结构及其连接方式 磷酸化酶（催化(cu hu)1.4-糖苷键断裂） 三种酶协同作用： 转移酶（催化(cu hu)寡聚葡萄糖片段转移） 脱枝酶（催化(cu hu)1.6-糖苷键断裂） 糖原的磷酸解 -1，6糖苷键-1，4-糖苷键第22页/共85页第二十三页，共85页。非

9、还原(hun yun)端还原端糖原(tn yun)磷酸化酶（释放8个1-P-G） 1，41，6寡聚糖基转移酶脱枝酶（释放1个葡萄糖）第23页/共85页第二十四页，共85页。淀粉磷酸化酶 脱支酶淀粉+nH3PO4 nG-1-p+少量葡萄糖 淀粉(dinfn)的磷酸解 淀粉的酶促水解 淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键。（内切酶） 淀粉酶:从非还原端开始，水解.4糖苷键，依次(yc)水解下一个麦芽糖单位（外切酶） 脱支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。淀粉酶淀粉酶第24页/共85页第二十五页，共85页。一、生物体内单糖的主要分解代谢途径及细胞定位二、糖

10、酵解（EMP）三、丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径四、三羧酸循环（TCA）五、磷酸戊糖途径（PPP）六、其它糖进入(jnr)单糖分解的途径第25页/共85页第二十六页，共85页。植物(zhw)细胞细胞膜细胞质线粒体 高尔基体细胞核内质网溶酶体细胞壁叶绿体有色体白色体液体晶体分泌物吞噬中心体胞饮细胞膜丙酮酸氧化(ynghu)三羧酸循环磷酸(ln sun)戊糖途径糖酵解第26页/共85页第二十七页，共85页。葡萄糖丙酮酸乳酸(r sun)乙醇(y chn)乙酰 CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧）（无氧）三羧酸循环（有氧或无氧）第27页/共85页第二十八页，共85页。1、化学历程(l

11、chng)和催化酶类2、 化学计量和生物学意义3、 糖酵解的调控 糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应(fnyng)，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof-Parnas途径，简称途径。第28页/共85页第二十九页，共85页。 糖原(tn yun)（或淀粉）1-磷酸(ln sun)葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成第29页/共85页第三

12、十页，共85页。ATP ADPATPADP己糖激酶(jmi)磷酸(ln sun)果糖激酶磷酸(ln sun)己糖异构酶第30页/共85页第三十一页，共85页。醛缩酶磷酸(ln sun)丙糖异构酶496第31页/共85页第三十二页，共85页。NAD+ NADH+H+ PiADP ATPH2OMg或MnATP ADP 丙酮酸PEP丙酮酸激酶(jmi)3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶(jmi)酸变位酶磷酸甘油烯醇化酶第32页/共85页第三十三页，共85页。第33页/共85页第三十四页，共85页。总反应式: C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H+2ATP+

13、2H2O生物学意义 是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量； 形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架(gji)； 为糖异生提供基本途径。能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成 2ATP 2NADH 5ATP 或 3ATP 第34页/共85页第三十五页，共85页。 糖原(tn yun)（或淀粉）1-磷酸(ln sun)葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮21，3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖abc 调控位点 激活剂 抑制剂a 己糖激酶 G-6-P b

14、磷酸果糖 ADP ATP 激酶 AMP 柠檬酸（限速酶） 果糖-2,6-二磷酸 NADHc 丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATP Ala 规律：主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构效应实现活性的调节，调节物多为本途的中间物或与本途径有关的代谢产物。第35页/共85页第三十六页，共85页。（有氧）（无氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰 CoA糖酵解途径三羧酸循环（有氧或无氧）第36页/共85页第三十七页，共85页。葡萄糖EMP NADH+H+ NAD+CH2OHCH

15、3乙醇 NADH+H+ NAD+CO2 乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC=OCH3丙酮酸 葡萄糖的无氧分解乳酸(r sun)脱氢酶丙酮酸脱羧酶醇脱氢酶第37页/共85页第三十八页，共85页。（EPM）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环 NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系第38页/共85页第三十九页，共85页。NAD+ +H+丙酮酸脱羧酶FAD硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NADH+ +H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO第39页/共85页第四十

16、页，共85页。C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸第40页/共85页第四十一页，共85页。氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氢硫辛酸+2H-2H二氢硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-第41页/共85页第四十二页，共85页。SH酰基结合位点第42页/共85页第四十三页，共85页。RNAD+: R=HNADP+: R=PO3H2 递氢体作用(zuyng)：NAD+2H NADH+H+第43页/共85页第四十四页，共85页。递氢体作用：FAD+2H FADH2第44页/共85页第四十五页，共85页。1、三羧酸循环的化学历程2、三羧循环及

17、葡萄糖有氧氧化(ynghu)的化学计量和能量计量3、 三羧循环的生物学意义4、 三羧酸循环的调控5、草酰乙酸的回补反应（自学）第45页/共85页第四十六页，共85页。 OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP草酰乙酸 再生(zishng)阶段柠檬酸的生成(shn chn)阶段氧化脱 羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+第46页/共85页第四十七页，共85页。H2O草酰乙酸 OCH3-C-SCoACoASHH2O柠檬酸合成酶顺乌头(w tu)酸酶第47页/共85页第四十八页

18、，共85页。CO2GDPPiGTPNAD+ NADH+H+ NAD+ NADH+H+CoASH异柠檬酸脱氢酶CO2酮戊二酸脱氢酶系琥珀酸硫激酶(jmi)CoASH第48页/共85页第四十九页，共85页。FAD FADH2H2ONAD+NADH+H+琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶草酰乙酸第49页/共85页第五十页，共85页。 a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP能量“现金” : 1 GTP 能量“支票”: 3 NADH 1 FADH2兑换率 1：2.57.5ATP兑换率 1：1.51.5A

19、TP1ATP10ATPb、三羧酸循环的能量计量第50页/共85页第五十一页，共85页。糖酵解阶段：2 ATP 2 1 NADH兑换率 1：2.5 (或1.5)2 ATP2 (2.5或1.5 ATP )三羧酸循环：2 1 GTP 2 3 NADH 2 1 FADH22 1 ATP2 7.5 ATP2 1.5 ATP兑换率 1：2.5兑换率 1：1.5丙酮酸氧化：2 1NADH兑换率 1：2.52 2.5 ATP总计(zngj)：32 ATP或30 ATP第51页/共85页第五十二页，共85页。abc 调控(dio kn)位点 激活剂 抑制剂a 柠檬酸合成酶 NAD+ ATP （限速酶） NADH

20、 琥珀酰CoA 脂酰CoAb 异柠檬酸 ADP ATP 脱氢酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH 脱氢酶 NAD+ 琥珀酰CoA 关键因素： NADH/NAD+ ATP/ADP第52页/共85页第五十三页，共85页。是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽形成多种重要的中间产物 是发酵产物重新(chngxn)氧化的途径第53页/共85页第五十四页，共85页。1、化学反应历程及催化酶类 特点：氧化脱羧阶段和非氧化分子(fnz)重排阶段2、总反应式和生理意义第54页/共85页第五十五页，共85页。 2、非氧化的分子重排阶段(jidun) 6

21、 核酮糖-5-P 5 果糖-6-P 5 葡萄糖-6-P1、氧化(ynghu)脱羧阶段G-6-P 葡萄糖酸-6-P 核酮糖-P NADP+ NADPH NADP+ NADPHCO2H2O第55页/共85页第五十六页，共85页。NADP+ NADPH+H+ H2O NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖酸内酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸(ln sun)葡萄糖脱氢酶6-磷酸(ln sun)葡萄糖酸内酯酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖第56页/共85页第五十七页，共85页。H2OPi6 5-磷酸(ln sun)核酮糖4 5-磷酸(ln sun)木酮糖2 5-磷酸核糖2 3-磷酸

22、甘油醛2 7-磷酸景天庚酮糖2 4-磷酸赤藓丁糖2 6-磷酸果糖2 5-磷酸木酮糖2 3-磷酸甘油醛2 6-磷酸果糖1， 6-二磷酸果糖1 6-磷酸果糖转醛醇酶异构酶转酮醇酶转酮醇酶醛缩酶阶段之一阶段之二阶段之三5 6-磷酸葡萄糖第57页/共85页第五十八页，共85页。差向异构酶异构酶5-磷酸核糖5-磷酸核酮糖5-磷酸木酮糖第58页/共85页第五十九页，共85页。+24-磷酸(ln sun)赤藓糖+25-磷酸(ln sun)核糖转醛醇酶26-磷酸果糖+23-磷酸甘油醛转酮醇酶7-磷酸景天庚酮糖2H25-磷酸木酮糖第59页/共85页第六十页，共85页。+24-磷酸赤藓糖+23-磷酸甘油醛26-磷

23、酸果糖转酮醇酶25-磷酸木酮糖第60页/共85页第六十一页，共85页。H2O Pi1,6-二 磷酸果糖23-磷酸甘油醛6-磷酸果糖醛缩酶二磷酸果糖(gutng)酯酶异构酶第61页/共85页第六十二页，共85页。6 G-6-P + 12NADP+ +7 H2O 5 G-6-P + 6CO2 + 12NA DP H +12H+ 磷酸戊糖途径的生理意义产生大量NADPH,主要用于还原(hun yun)（加氢）反应，为细胞提供还原(hun yun)力产生大量的磷酸核糖和其它重要中间产物与光合作用联系，实现某些单糖间的转变第62页/共85页第六十三页，共85页。半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-

24、葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖葡萄糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛进入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi第63页/共85页第六十四页，共85页。一、单糖的生物合成二、双糖(shun tn)的生物合成三、多糖的生物合成第64页/共85页第六十五页，共85页。1、葡萄糖生物合成的最基本途径：光合作用(gungh-zuyng)2、糖异生作用 糖异生作用的主要途径和关键反应 糖酵解与糖异生作用的关系 糖分解与糖异生作用的关系第6

25、5页/共85页第六十六页，共85页。CO2+H2O(CH2O) +光能12O2第66页/共85页第六十七页，共85页。 非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用(lyng)糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生 糖原(tn yun)（或淀粉）1-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖酯酶6-磷酸葡萄糖草酰乙酸PEP羧激酶第67页/共85页第六十八页，共85页。+ H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖第6

26、8页/共85页第六十九页，共85页。二磷酸果糖磷酸酯酶+ H2O+ Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH第69页/共85页第七十页，共85页。PEP羧激酶ATP+H2O ADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2第70页/共85页第七十一页，共85页。ABC1C2A G-6-P磷酸酯酶B F-1.6-P磷酸酯酶C1 丙酮酸羧化酶C2 PEP羧激酶(jmi)天冬氨酸-酮戊二酸谷氨酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸（胞液）（线粒体）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸磷酸二羟丙酮3-P-甘油醛乳酸丙氨酸TCA循环乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸3-P-甘油甘油C1第71页/共85页第七十二页，共85页。（胞液）（线粒体）（PEP）天冬氨酸谷氨酸（转氨基作用）第72页/共85页第七十三页，共85页。1 、单糖基的活化糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成 糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。植物细胞中蔗糖(zhtng)合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG；动物细胞中糖元合成