糖类与糖代谢

糖类与糖代谢第1页/共189页第一节生物体内的糖类一、糖的概念糖即碳水化合物，是多羟基醛与多羟基酮及其衍生物或多聚物.它主要是由绿色植物经光合作用形成的,主要是由C、H、O构成的。二、糖的分类根据水解后产生单糖残基的多少分为四大类单糖寡糖多糖结合糖第2页/共189页1.单糖：不能再水解的糖D-葡萄糖1234566-磷酸葡萄糖第3页/共189页第4页/共189页D-果糖1234566-磷酸果糖第5页/共189页核糖321455-磷酸核糖第6页/共189页核酮糖321455-磷酸核酮糖核酮糖——戊酮糖第7页/共189页甘油醛1233-磷酸甘油醛甘油醛——丙醛糖第8页/共189页二羟丙酮123磷酸二羟丙酮二羟丙酮——丙酮糖第9页/共189页葡萄糖在体内的作用葡萄糖是体内糖代谢的中心（1）葡萄糖是食物中糖(如淀粉)的消化产物（2）葡萄糖在生物体内可转变成其它的糖，如核糖、果糖、半乳糖、糖原等；（3）葡萄糖是哺乳动物及胎儿的主要供能物质（4）葡萄糖可转变为氨基酸和脂肪酸的碳骨架第10页/共189页2.双糖双糖：由两个相同或不同的单糖组成,常见的有乳糖、蔗糖、麦芽糖等.14麦芽糖α-D-葡萄糖苷-（1→4）-α-D-葡萄糖第11页/共189页11214α-D-葡萄糖苷-（1→2）-β-D-果糖β-D-半乳糖苷-（1→4）-β-D-葡萄糖乳糖蔗糖第12页/共189页3.多糖定义：水解产物含6个以上单糖常见的多糖淀粉、糖原、纤维素等第13页/共189页第14页/共189页淀粉(starch)蓝色:α-1,4-糖苷键红色:α-1,6-糖苷键直链淀粉支链淀粉第15页/共189页糖原(glycogen)非还原端还原端第16页/共189页糖原在体内的作用糖原是体内糖的贮存形式

糖原贮存的主要器官是肝脏和肌肉组织肝糖原：含量可达肝重的5%(总量为90-100g)肌糖原：含量为肌肉重量的1-2%(总量为200-400g)

人体内糖原的贮存量有限，一般不超过500g.第17页/共189页肝细胞中的糖原颗粒糖原颗粒第18页/共189页纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键第19页/共189页第20页/共189页4.结合糖糖与非糖物质的结合物常见的结合糖有：糖脂：是糖与脂类的结合物糖蛋白：是糖与蛋白质的结合物第21页/共189页㈠氧化功能1g葡萄糖16.7kJ正常情况下约占机体所需总能量的50-70%㈡构成组织细胞的基本成分1、核糖和脱氧核糖是核酸的基本组成成分；2、糖与脂类或蛋白质结合形成糖脂或糖蛋白/蛋白聚糖（统称糖复合物）。糖复合物不仅是细胞的结构分子，而且是信息分子。3、体内许多具有重要功能的蛋白质都是糖蛋白，如抗体、许多酶类和凝血因子等。三、糖的主要生理功能第22页/共189页四、糖的消化吸收

体内糖的来源糖的消化糖的吸收糖吸收后的去向第23页/共189页内源性：量少，不能满足机体对能量的需要外源性：

主要来自植物从动物性食物中摄入的糖量很少婴儿，乳汁中的乳糖是主要来源一、体内糖的来源第24页/共189页1、口腔消化次要

淀粉麦芽糖+麦芽三糖+

少量含有4-9个葡萄糖基的寡糖唾液淀粉酶二、糖的消化第25页/共189页2、小肠内消化主要淀粉麦芽糖+麦芽寡糖(65%)+异麦芽糖+α-极限糊精(35%)胰淀粉酶

小肠粘膜刷状缘各种水解酶各种单糖第26页/共189页1.部位：

小肠上部三、糖的吸收第27页/共189页

实验证明：以葡萄糖的吸收速度为100计，各种单糖的吸收速度为：D-半乳糖(110)>D-葡萄糖(100)>D-果糖(43)>D-甘露糖(19)>L-木酮糖(15)>L-阿拉伯糖(9)结论：各种单糖的吸收速度不同2.方式：单纯扩散主动吸收（1）糖的吸收---单纯扩散第28页/共189页Na+GNa+K+K+ATPADP+PiGNa+GNa+G主动吸收:伴有Na+的转运。称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞。葡萄糖的吸收是耗能的过程（2）糖的吸收---主动吸收钠泵第29页/共189页ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉3.吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜第30页/共189页糖类物质单糖口腔、小肠消化门静脉肝脏单糖在肝脏中进行代谢肝静脉血液循环单糖在肝外组织进行代谢四、糖吸收后的去向第31页/共189页

淀粉

口腔，-amylase，少量作用

胃，几乎不作用

小肠，胰-amylase，主要的消化场所麦芽糖、糊精、蔗糖、乳糖等（食物中所混入）

麦芽糖酶，糊精酶，蔗糖酶，乳糖酶等葡萄糖、半乳糖、果糖

肠黏膜细胞肠壁毛细血管门静脉血液组织、细胞糖的消化吸收第32页/共189页一、双糖的水解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖

转化酶蔗糖酶第二节双糖和多糖的酶促降解1.转化酶2.蔗糖合成酶催化蔗糖与UDP反应生成果糖和尿苷二磷酸葡萄糖

蔗糖+UDPUDPG+果糖（一）蔗糖的水解第33页/共189页（二）麦芽糖的水解麦芽糖+H2O麦芽糖酶2葡萄糖（三）乳糖的水解乳糖+H2O2葡萄糖半乳糖+乳糖酶β-半乳糖苷酶第34页/共189页二、淀粉（糖原）的降解1.淀粉的水解2.淀粉的磷酸解α-淀粉酶β-淀粉酶R-酶(脱支酶）麦芽糖酶磷酸化酶转移酶脱支酶第35页/共189页

是淀粉内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的α-1，4糖苷键。

极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基。

α-极限糊精是指含α-1，6糖苷键由3个以上葡萄糖基构成的极限糊精。（一）淀粉的水解1、α-淀粉酶直链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚糖的混合物支链淀粉葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+α-极限糊精第36页/共189页2、β-淀粉酶

是淀粉外切酶，水解α-1，4糖苷键，从淀粉分子外即非还原端开始，每间隔一个糖苷键进行水解，每次水解出一个麦芽糖分子。直链淀粉麦芽糖支链淀粉麦芽糖+β-极限糊精

β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分。两种淀粉酶降解的终产物主要是麦芽糖第37页/共189页两种淀粉酶性质的比较

α-淀粉酶不耐酸，pH3时失活耐高温，70C时15分钟仍保持活性广泛分布于动植物和微生物中。

-淀粉酶耐酸，pH3时仍保持活性不耐高温，70C15分钟失活主要存在植物体中第38页/共189页α-淀粉酶及β-淀粉酶水解支链淀粉的示意图

α-淀粉酶-淀粉酶第39页/共189页3、R-酶(脱支酶）

水解α-1，6糖苷键，将α及β-淀粉酶作用支链淀粉最后留下的极限糊精的分支点水解，产生短的只含α-1，4-糖苷键的糊精，使之可进一步被淀粉酶降解。

不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键。

4、麦芽糖酶催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖第40页/共189页（二）淀粉的磷酸解1、磷酸化酶

催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。直链淀粉G-1-P支链淀粉G-1-P+磷酸化酶极限糊精

磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。第41页/共189页

淀粉（或糖原）降解

1.到分枝前4个G时，淀粉磷酸化酶停止降解2.由转移酶切下前3个G，转移到另一个链上3.脱支酶水解α-1，6糖苷键形成直链淀粉。脱下的Z是一个游离葡萄糖4.最后由磷酸化酶降解形成G-1-PG—1—P脱支酶磷酸化酶第42页/共189页

糖原降解主要有糖原磷酸化酶和糖原脱支酶催化进行。肝脏肌肉G+Pi（葡萄糖-6-磷酸酶）进入糖酵解糖原磷酸化酶：从非还原端催化1-4糖苷键的磷酸解。（三）糖原的降解磷酸葡萄糖变位酶G-6-PG-1-P糖原+Pi糖原+G-1-P（n残基）（n-1残基）第43页/共189页例肝糖元的分解第44页/共189页77磷酸化酶(别构酶)

ATP抑制-AMP激活

+

H3PO4α葡萄糖1，4糖苷键α葡萄糖1，6糖苷键糖原核心糖原核心G-1-P

+第45页/共189页去分枝酶+H3PO41G-1-P糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去单糖降解转移酶糖原核心第46页/共189页五、糖代谢的概况第47页/共189页

机体的生存需要能量，机体内主要提供能量的物质是ATP。ATP的形成主要通过两条途径：

一条是由葡萄糖彻底氧化为CO2和水，从中释放出大量的自由能形成大量的ATP。另外一条是在没有氧分子参加的条件下，即无氧条件下，由葡萄糖降解为丙酮酸，并在此过程中产生2分子ATP。

第三节糖无氧分解（糖酵解）第48页/共189页一、糖酵解的概述二、糖酵解过程三、糖酵解中产生的能量四、糖酵解的意义五、糖酵解的调控六、丙酮酸的去路第49页/共189页总论丙酮酸葡萄糖“糖酵解”不需氧“磷酸戊糖途径”需氧有氧情况缺氧情况好氧生物厌氧生物“三羧酸循环”“乙醛酸循环”

CO2+H2O“乳酸发酵”乳酸“乳酸发酵”、“乙醇发酵”乳酸或乙醇

CO2+H2O重点一、糖酵解的概述第50页/共189页1、糖酵解的概念

糖酵解作用：在无氧条件下，葡萄糖进行分解形成2分子的丙酮酸并提供能量。这一过程称为糖酵解作用。是一切有机体中普遍存在的葡萄糖降解途径，也是葡萄糖分解代谢所经历的共同途径。也称为EMP途径。糖酵解是在细胞质中进行。不论有氧还是无氧条件均能发生。E：Embden；M:Meyerhof；P:Parnas第51页/共189页乳酸与ATP的结构乳酸（lactate）ATP(三磷酸腺苷)第52页/共189页

10个酶催化的11步反应第一阶段：

磷酸已糖的生成(活化)四个阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段：

3-磷酸甘油醛转变为2-磷酸苷油酸第四阶段：由2-磷酸甘油酸生成丙酮酸二、糖酵解过程第53页/共189页

(G)已糖激酶ATPADPMg2+糖酵解过程的第一个限速酶(G-6-P）⑴葡萄糖磷酸化生成

6-磷酸葡萄糖糖酵解过程1第54页/共189页已糖激酶(hexokinase)激酶：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。已糖激酶：是催化从ATP转移磷酸基团至各种六碳糖（G、F）上去的酶。

激酶都需离子要Mg2+作为辅助因子第55页/共189页第56页/共189页1、催化不可逆反应特点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限速酶/关键酶第57页/共189页⑵6-磷酸葡萄糖异构化

转变为6-磷酸果糖(F-6-P）糖酵解过程1

磷酸葡萄糖异构酶(G-6-P）第58页/共189页⑶6-磷酸果糖再磷酸化

生成1,6-二磷酸果糖糖酵解过程1(F-1,6-2P）磷酸果糖激酶

（PFK）ATPADPMg2+糖酵解过程的第二个限速酶(F-6-P）第59页/共189页磷酸果糖激酶

磷酸果糖激酶是一种变构酶是糖酵解三个限速酶中催化效率最低的酶,因此被认为是糖酵解作用最重要的限速酶。变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖

变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸第60页/共189页⑷磷酸丙糖的生成磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛

(F-1,6-2P）

醛缩酶+糖酵解过程2第61页/共189页⑸磷酸丙糖的互换糖酵解过程2磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛第62页/共189页上述的5步反应完成了糖酵解的准备阶段。酵解的准备阶段包括两个磷酸化步骤由六碳糖裂解为两分子三碳糖，最后都转变为3-磷酸甘油醛。在准备阶段中，并没有从中获得任何能量，与此相反，却消耗了两个ATP分子。以下的5步反应包括氧化—还原反应、磷酸化反应。这些反应正是从3-磷酸甘油醛提取能量形成ATP分子。第63页/共189页⑹3-磷酸甘油醛氧化为

1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)糖酵解过程33-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)3-磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解中唯一的脱氢反应+NADH+H+NAD+HPO4

2-OPO3

2-第64页/共189页⑺1,3-二磷酸甘油酸

转变为3-磷酸甘油酸糖酵解过程33-磷酸甘油酸激酶

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)OPO3

2-ADPATPMg2+第65页/共189页底物磷酸化：这种直接利用代谢中间物氧化释放的能量产生ATP的磷酸化类型称为底物磷酸化。其中ATP的形成直接与一个代谢中间物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基团的转移相偶联

这一步反应是糖酵解过程的第7步反应，也是糖酵解过程开始收获的阶段。在此过程中产生了第一个ATP。第66页/共189页⑻3-磷酸甘油酸转变

为2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)糖酵解过程3磷酸甘油酸变位酶

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)第67页/共189页⑼2-磷酸甘油酸脱水

形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）2-磷酸甘油酸糖酵解过程4烯醇化酶(Mg2+/Mn2+)H2O氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性第68页/共189页ADPATPMg2+,K+⑽磷酸烯醇式丙酮酸

转变为烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶(PK

)

烯醇式丙酮酸糖酵解过程的第三个限速酶也是第二次底物水平磷酸化反应糖酵解过程4第69页/共189页⑾烯醇式丙酮酸

转变为丙酮酸糖酵解过程4ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)自发进行丙酮酸(pyruvate)第70页/共189页P3PPOOHOHCH2CH2OO12546P磷酸二羟丙酮123+P②异构6-磷酸果糖P564磷酸甘油醛PP1，3-二磷酸甘油酸PCOHCOHH2COOH3-磷酸甘油酸P2-磷酸甘油酸P磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸6-磷酸葡萄糖PG葡萄糖①活化④裂解⑥脱氢⑤异构PP1，6-二磷酸果糖③活化⑦产能⑨脱水⑧异构⑩产能HHOH第71页/共189页E1:己糖激酶E2:6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+第72页/共189页糖酵解过程中ATP的消耗和产生2×1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反应ATP

-12×1葡萄糖+2Pi+2ADP+2NAD+

2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O三、糖酵解中产生的能量第73页/共189页

有氧时，2NADH进入线粒体经呼吸链氧化,原核生物又可产生6分子ATP,真核生物又可产生4分子的ATP再加上由底物水平的磷酸化形成的2个ATP，故共可产生原核2+6=8分子ATP；真核2+4=6分子ATP原核生物中,其电子传递链存在于质膜上,无需穿棱过程，而真核生物线粒体内膜是不能穿过NADH需要一个磷酸甘油穿棱系统。无氧时，2NADH还原丙酮酸，生成2分子乳酸或乙醇，故净产生2分子ATP

第74页/共189页四、糖酵解意义1、主要在于它可在无氧条件下迅速提供少量的能量以应急.如:肌肉收缩、人到高原。2、是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3、是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用大部分逆过程.非糖物质可以逆着糖酵解的途径异生成糖,但必需绕过不可逆反应。5、糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径.其中间产物是许多重要物质合成的原料。6、若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸中毒。第75页/共189页肌肉收缩与糖酵解供能

背景：剧烈运动时⑴肌肉内ATP含量很低；⑵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;⑶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;⑷肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。结论：

糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量第76页/共189页

细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。五、糖酵解的调控第77页/共189页1、磷酸果糖激酶（PFK）的调控6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP柠檬酸-ADP、AMP1,6-双磷酸果糖2,6-双磷酸果糖+第78页/共189页2、己糖激酶的调控己糖激酶hexokinaseG-6-P-第79页/共189页丙酮酸激酶pyruvatekinaseATP丙氨酸(肝)-1,6-双磷酸果糖+3、丙酮酸激酶的调控第80页/共189页第81页/共189页1、酵母在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2。(l)丙酮酸脱羧六、丙酮酸的去路葡萄糖进行乙醇发酵的总反应式为：葡萄糖+2Pi+2ADP2乙醇+2CO2+2ATPCH3COCOOHCH3CHO+CO2丙酮酸乙醛丙酮酸脱羧酶TPPCH3CHO+NADH+H+乙醛

CH3CH2OH+NAD+乙醇

乙醇脱氢酶Zn+(2)乙醛被还原为乙醇第82页/共189页2、丙酮酸还原为乳酸丙酮酸(pyruvate)3-磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛脱氢酶Pi

乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NADH+H+NAD+1,3-二磷酸甘油酸OPO3

2第83页/共189页3、在有氧条件下，丙酮酸进入线粒体生成乙酰CoA，参加TCA循环（柠檬酸循环），被彻底氧化成C2O和H2O。丙酮酸+NAD++CoA乙酰CoA+CO2+NADH+H+4、转化为脂肪酸或酮体。当细胞ATP水平较高时，柠檬酸循环的速率下降，乙酰CoA开始积累，可用作脂肪的合成或酮体的合成。第84页/共189页三羧酸循环的概念二.三羧酸循环的过程三.三羧酸循环的回补反应四.三羧酸循环的生物学意义五.三羧酸循环的调控第四节糖有氧分解

（三羧酸循环）第85页/共189页三羧酸循环的概念

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C2O和H2O并产生能量的过程.因为在循环的一系列反应中,关键的化合物是柠檬酸,所以称为柠檬酸循环,又因为它有三个羧基,所以亦称为三羧酸循环,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。C6H12O6+6O2

6CO2+6H2O+36/38ATP第86页/共189页

三羧酸循环在线粒体基质中进行的。丙酮酸通过柠檬酸循环进行脱羧和脱氢反应;羧基形成CO2,氢原子则随着载体(NAD+、FAD）进入电子传递链经过氧化磷酸化作用，形成水分子并将释放出的能量合成ATP。

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。第87页/共189页有氧氧化的反应过程

糖的有氧氧化代谢途径可分为：葡萄糖酵解、丙酮酸氧化脱羧和三羧酸循环三个阶段。TAC循环

G（Gn）丙酮酸

乙酰CoA

CO2NADH+H+FADH2H2O

[O]ATPADP胞液

线粒体

第88页/共189页糖有氧氧化概况葡萄糖→…→丙酮酸→丙酮酸→乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循环糖的有氧氧化乳酸糖酵解线粒体内胞浆细胞质第89页/共189页糖的有氧氧化与糖酵解细胞胞浆线粒体葡萄糖→→……→→丙酮酸→乳酸(糖酵解)葡萄糖→→……→→丙酮酸CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸第90页/共189页第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）三个阶段二.三羧酸循环的过程第91页/共189页

一、丙酮酸的生成（胞浆）葡萄糖+2NAD++2ADP+2Pi

2（丙酮酸+ATP

+NADH+H+）2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+H+)2H2O+6/8ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链第92页/共189页二、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶ANAD+NADH+H+

丙酮酸乙酰CoA+CoA-SH辅酶A+CO2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+CO2+NADH+H+

多酶复合体：是催化功能上有联系的几种酶通过非共价键连接彼此嵌合形成的复合体。其中每一个酶都有其特定的催化功能，都有其催化活性必需的辅酶。第93页/共189页丙酮酸脱氢酶系3种酶：

丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)催化丙酮酸氧化脱羧反应二氢硫辛酸乙酰转移酶(硫辛酸、辅酶A)催化将乙酰基转移到CoA反应二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)催化将还原型硫辛酰胺转变成为氧化型反应6种辅助因子：

TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+

第94页/共189页FADFADH2丙酮酸氧化脱羧反应TPPCO2TPPHSCoACH3CO～SCoANAD+NADH+H+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+

第95页/共189页CO2CoASHNAD+NADH+H+5.

NADH+H+的生成1.-羟乙基-TPP的生成

2.乙酰硫辛酰胺的生成

3.乙酰CoA的生成4.硫辛酰胺的生成

第96页/共189页三、乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化（线粒体）反应过程反应特点意义第97页/共189页⑴乙酰CoA与草酰乙酸

缩合形成柠檬酸TCA循环柠檬酸合成酶草酰乙酸CH3CO～SCoA乙酰辅酶A柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸

柠檬酸+CoA-SH关键酶H2O第98页/共189页异柠檬酸H2O⑵柠檬酸异构化生成异柠檬酸柠檬酸顺乌头酸柠檬酸异柠檬酸TCA循环顺乌头酸酶第99页/共189页CO2NAD+异柠檬酸⑶异柠檬酸氧化脱羧

生成α-酮戊二酸α-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+α-酮戊二酸+CO2+NADH+H+关键酶TCA循环第100页/共189页CO2⑷α-酮戊二酸氧化脱羧

生成琥珀酰辅酶A

α-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoAα-酮戊二酸α-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+

琥珀酰CoA+CO2+NADH+H+

关键酶TCA循环第101页/共189页⑸琥珀酰CoA转变为琥珀酸琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoAATPADP琥珀酸GDP+PiGTPHSCoA琥珀酰CoA+GDP+Pi

琥珀酸+GTP+CoA-SHTCA循环第102页/共189页⑹琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸TCA循环延胡索酸(fumarate)琥珀酸脱氢酶FADFADH2琥珀酸+FAD

延胡索酸+FADH2琥珀酸(succinate)第103页/共189页⑺延胡索酸水化生成苹果酸TCA循环延胡索酸(fumarate)苹果酸(malate)延胡索酸酶H2O延胡索酸+H2O苹果酸第104页/共189页⑻苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶

草酰乙酸(oxaloacetate)NAD+NADH+H+苹果酸+NAD+草酰乙酸+NADH+H+

TCA循环苹果酸(malate)第105页/共189页P三羧酸循环总图草酰乙酸CH2CO～SoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HNAD+NAD+FADNAD+第106页/共189页三羧酸循环特点①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。②三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和-酮戊二酸脱氢酶系。③循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗。第107页/共189页④三羧酸循环中有两次脱羧反应，生成两分子CO2。⑤循环中有四次脱氢反应，生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循环中有一次底物水平磷酸化，生成一分子GTP。⑦每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成12分子ATP。第108页/共189页三羧酸循环小结

TCA运转一周的净结果是氧化1分子乙酰CoA，草酰乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酰辅酶A+3NAD++FAD+Pi+2H2O+GDP2CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTPTCA中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以整个三羧酸循环是一个不可逆的系统TCA的中间产物可转化为其他物质，故需不断补充第109页/共189页乙醛酸循环乙醛酸循环——三羧酸循环支路乙醛酸循环在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径。（省了6步）异柠檬酸柠檬酸琥珀酸苹果酸草酰乙酸CoASH三羧酸循环乙酰CoA乙醛酸乙酰CoACoASH①②第110页/共189页只有一些植物和微生物兼具这两种代谢途径。异柠檬酸裂解酶异柠檬酸琥珀酸乙醛酸①②乙醛酸乙酰CoA苹果酸苹果酸合成酶第111页/共189页表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸谷氨酸

柠檬酸脂肪酸

琥珀酰CoA卟啉

Ⅰ机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TCA中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。三.三羧酸循环的回补反应第112页/共189页三羧酸循环中的任何一种中间产物被抽走,都会影响三羧酸循环的正常运转,如果缺少草酰乙酸,乙酰CoA就不能形成柠檬酸而进入三羧酸循环,所以草酰乙酸必须不断地得以补充.这种补充反应就称为回补反应.回补反应第113页/共189页Ⅱ机体糖供不足时，可能引起TCA运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TCA氧化分解。草酰乙酸

草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2

苹果酸苹果酸酶丙酮酸

CO2

NAD+

NADH+H+

第114页/共189页*所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。草酰乙酸柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸谷氨酸其来源如下：PEPPEP羧化酶GDPGTP第115页/共189页高水平的乙酰CoA激活在线粒体内进行草酰乙酸或循环中任何一种中间产物不足TCA循环速度降低乙酰-CoA浓度增加丙酮酸羧化酶产生更多的草酰乙酸第116页/共189页四.TCA中ATP的形成及其生物学意义1分子乙酰辅酶A经三羧酸循环可生成1分子GTP(可转变成ATP)，共有4次脱氢，生成3分子NADH和1分子FADH2。当经呼吸链氧化生成H2O时，前者每对电子可生成3分子ATP，3对电子共生成9分子ATP；后者则生成2分子ATP。因此，每分子乙酰辅酶A经三羧酸循环可产生12分子ATP。若从丙酮酸开始计算，则1分子丙酮酸可产生15分子ATP。1分子葡萄糖可以产生2分子丙酮酸，因此，原核细胞每分子葡萄糖经糖酵解、三羧酸循环及氧化磷酸化三个阶段共产生8＋2×15＝38个ATP分子。第117页/共189页反应ATP第一阶段两次耗能反应-2两次生成ATP的反应2×2一次脱氢(NADH+H+)2×2或2×3第二阶段一次脱氢(NADH+H+)2×3第三阶段三次脱氢(NADH+H+)2×3×3一次脱氢(FADH2)2×2一次生成ATP的反应2×1净生成36或38糖有氧氧化过程中ATP的生成第118页/共189页

TCA生物学意义①糖的有氧分解代谢产生的能量最多，是机体利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。②三羧酸循环之所以重要在于它不仅为生命活动提供能量，而且还是联系糖、脂、蛋白质三大物质代谢的纽带。③三羧酸循环所产生的多种中间产物是生物体内许多重要物质生物合成的原料。在细胞迅速生长时期，三羧酸循环可提供多种化合物的碳架，以供细胞生物合成使用。第119页/共189页④植物体内三羧酸循环所形成的有机酸，既是生物氧化的基质，又是一定器官的积累物质，⑤发酵工业上利用微生物三羧酸循环生产各种代谢产物.第120页/共189页五、有氧氧化的调节关键酶①

酵解途径：己糖激酶②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体③

三羧酸循环：柠檬酸合酶磷酸果糖激酶丙酮酸激酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体第121页/共189页丙酮酸脱氢酶系Pyruvatedehydrogenasecomplex乙酰CoA、ATPNADH+H+-+AMP、ADPNAD+*乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。1、丙酮酸脱氢酶复合体第122页/共189页乙酰CoA柠檬酸

草酰乙酸琥珀酰CoA

α-酮戊二酸

异柠檬酸

苹果酸

NADHFADH2GTP

ATP异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP+ADP

ADP+ATP

–柠檬酸

琥珀酰CoA

NADH–琥珀酰CoANADH

①ATP、ADP的影响②产物堆积引起抑制③循环中后续反应中间产物反馈抑制前面反应中的酶2、柠檬酸循环的调节第123页/共189页柠檬酸合酶citratesynthaseATP柠檬酸、琥珀酰CoANADH+H+-+ADP第124页/共189页异柠檬酸脱氢酶isocitratedehydrogenaseATP-+AMP，ADP第125页/共189页-酮戊二酸脱氢酶系-ketoglutaratedehydrogenasecomplex琥珀酰CoANADH+H+-第126页/共189页3、有氧氧化的调节特点⑴有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。⑶氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。⑷三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。第127页/共189页六、巴斯德效应*概念*机制

有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应(Pastuereffect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。第128页/共189页三羧酸循环的概念二.三羧酸循环的过程三.三羧酸循环的回补反应四.三羧酸循环的生物学意义五.三羧酸循环的调控六.巴斯德效应第129页/共189页

概念过程小结生理意义调节

第五节磷酸戊糖途径第130页/共189页1.概念：以6-磷酸葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成以磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径，简称PPP途径。又称磷酸已糖旁路一、磷酸戊糖途径的概念3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2

2.反应部位：胞浆第131页/共189页第一阶段：

氧化反应生成NADPH和CO2第二阶段：

非氧化反应

一系列基团转移反应(生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖)二、磷酸戊糖途径的过程第132页/共189页(1)6-磷酸葡萄糖转变为

6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸-δ-内酯6-phosphoglucono--lactone6-磷酸葡萄糖脱氢酶PPP途径限速酶，对NADP+有高度特异性第133页/共189页(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-δ-内酯6-phosphoglucono-δ-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶PPP途径第134页/共189页CO2NADP+NADPH+H+(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-phosphogluconate5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶PPP途径第135页/共189页5-磷酸核酮糖ribulose5-phosphate(4)三种五碳糖的互换5-磷酸核糖ribose5-phosphate异构酶5-磷酸木酮糖xylulose5-phosphate差向酶PPP途径第136页/共189页许多细胞中合成代谢消耗的NADPH远比核糖需要量大，因此，葡萄糖经此途径生成了多余的核糖。第二阶段反应的意义就在于能通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而与糖酵解过程联系起来，因此磷酸戊糖途径亦称为磷酸已糖旁路。第137页/共189页(5)二分子五碳糖的基团转移反应5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖7-磷酸景天庚酮糖3-磷酸甘油醛转酮酶PPP途径第138页/共189页(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应7-磷酸景天庚酮糖sedoheptulose7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate转醛酶4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate6-磷酸果糖fructose6-phosphatePPP途径第139页/共189页(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-磷酸赤藓糖erythrose4-phosphate5-磷酸木酮糖ribulose5-phosphate6-磷酸果糖Fructose6-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde3-phosphate转酮酶PPP途径第140页/共189页转酮酶与转醛酶转酮酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的2碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。转醛酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的3碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。第141页/共189页磷酸戊糖途径二个阶段的反应式6-磷酸葡萄糖+2NADP+

5-磷酸核糖+2(NADPH+H+)+CO23×5-磷酸核糖

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛3×6-磷酸葡萄糖

+6NADP+

2×6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6(NADPH+H+)+3CO2

三、磷酸戊糖途径的小结第142页/共189页磷酸戊糖途径总反应图糖酵解途径3×6-磷酸葡萄糖5-磷酸木酮糖5-磷酸核糖5-磷酸木酮糖7-磷酸景天糖3-磷酸甘油醛4-磷酸赤藓糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖3×6-磷酸葡萄糖酸内酯3NADPH3×6-磷酸葡萄糖酸3H2O3×5-磷酸核酮糖3NADPH3CO2第143页/共189页磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段5-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛C34-磷酸赤藓糖C46-磷酸果糖C66-磷酸果糖C63-磷酸甘油醛

C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶3CO2第144页/共189页C原子数目变化示意图C5C5C7C3C4C6C3C7C5C6C3C4糖的分解代谢C6CO2C6CO2C6CO2第145页/共189页磷酸戊糖途径小结

反应部位：

胞浆

反应底物：6-磷酸葡萄糖

重要反应产物：

NADPH、5-磷酸核糖

限速酶：

6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)第146页/共189页四、磷酸戊糖途径的生物学意义1、磷酸戊糖途径也是普遍存在的糖代谢的一种方式2、产生大量的NADPH，为细胞的各种合成反应提供还原力3、该途径的反应起始物为6-磷酸葡萄糖，不需要ATP参与起始反应，因此磷酸戊糖循环可在低ATP浓度下进行。4、此途径中产生的5-磷酸核酮糖是辅酶及核苷酸生物合成的必需原料。5、磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。第147页/共189页磷酸戊糖途径的速度主要受生物合成时NADPH的需要所调节。

NADPH反馈抑制6-P-葡萄糖脱氢酶的活性。五、磷酸戊糖途径的调节第148页/共189页第五节糖异生作用

（单糖的生物合成）糖异生作用是指以非糖物质作为前体合成为葡萄糖的作用。*部位*原料*概念主要在肝脏、肾脏细胞的胞浆及线粒体

主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸第149页/共189页一、糖异生的反应过程

*过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+

NADH+H+

ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸*糖异生途径(gluconeogenicpathway)是从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。第150页/共189页1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2①GTPGDPCO2②①丙酮酸羧化酶(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在胞液）第151页/共189页第152页/共189页※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸出线粒体天冬氨酸草酰乙酸第153页/共189页丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP+CO2ADP+Pi苹果酸NADH+H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP+CO2线粒体胞液第154页/共189页糖异生途径所需NADH+H+的来源糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+。①由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+第155页/共189页②由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆第156页/共189页2.1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi二磷酸果糖磷酸酯酶3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶第157页/共189页非糖物质进入糖异生的途径⑴糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油

α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮乳酸丙酮酸2H⑵上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原第158页/共189页二、糖异生的调节在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这样一对由不同酶催化所进行的正逆反应称之为底物循环6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶

磷酸果糖磷酸酯酶

ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶己糖激酶ATPADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶

丙酮酸羧化酶

ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2第159页/共189页因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间和磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间进行调节。当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。第160页/共189页6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶Pi磷酸果糖磷酸酯酶2,6-双磷酸果糖AMP1.

6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间

第161页/共189页2.磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸第162页/共189页

三、糖异生的生理意义（一）葡糖异生可维持动物和人体内血糖浓度的相对恒定。这对需糖较多的脑组织、红细胞和视网膜等非常重要（二）葡糖异生是草食动物，特别是反刍动物体内葡萄糖的唯一来源。（三）葡糖异生与乳酸的利用有密切关系，对于回收乳酸分子中的能量、更新肝糖原、防止乳酸中毒的发生等都有一定的意义。（四）协助氨基酸代谢。第163页/共189页葡萄糖在肌肉组织中经糖的无氧酵解产生的乳酸，可经血循环转运至肝，再经糖的异生作用生成自由葡萄糖后转运至肌肉组织加以利用，这一循环过程就称为乳酸循环（Cori循环）。

四、乳酸循环(lactosecycle)

———（Cori氏循环）第164页/共189页糖异生活跃有磷酸葡萄糖磷酸酯酶

【】肝肌肉⑴循环过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有磷酸葡萄糖磷酸酯酶【】第165页/共189页第166页/共189页⑶生理意义①乳酸再利用，避免了乳酸的损失。②防止乳酸的堆积引起酸中毒。⑵乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP。

第167页/共189页第六节蔗糖与多糖的生物合成一、糖核苷酸的作用与形成1、概念

单糖与核苷酸通过磷酸酯键结合的化合物称为糖核苷酸。UDPG尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)第168页/共189页2、作用在高等动植物体内，糖核苷酸是合成