《生物化学》教学课件 09章糖代谢1

第九章

糖代谢MetabolismofCarbohydrates第九章

糖代谢Metabolismof1第一节

糖类化学第一节

糖类化学糖的概念碳水化合物的由来：糖的实验式：(CH2O)n或Cn(H2O)m，氢氧比：2:1例外：鼠李糖C6H12O5，脱氧核糖C5H10O4甲醛CH2O，乙酸C2H4O2化学定义：糖类为多羟基醛、多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。carbohydrate：糖类物质总称saccharide：较简单糖类物质糖的概念碳水化合物的由来：3一、糖的分类

依组成情况，主要可分为三大类：单糖（monosacchride）寡糖（oligosacchride）多糖（polysacchride）一、糖的分类

依组成情况，主要可分为三大类：4二、单糖（monosacchride）

单糖的命名（来源）：戊糖：核糖，脱氧核糖己糖：葡萄糖，果糖醛糖：葡萄糖酮糖：果糖二、单糖（monosacchride）

单糖的命名（5丙醛糖己醛糖戊醛糖丁醛糖甘油醛赤藓糖苏糖核糖来苏糖木糖阿拉伯糖塔罗糖丰乳糖艾杜糖古洛糖甘露糖葡萄糖阿卓糖‘阿洛糖丙醛糖己醛糖戊醛糖丁醛糖甘油醛赤藓糖苏糖核糖来苏糖木糖阿拉伯丙酮糖己酮糖戊酮糖丁酮糖二羟丙酮木酮糖核酮糖赤藓酮糖塔格糖山梨糖果糖阿洛酮糖丙酮糖己酮糖戊酮糖丁酮糖二羟丙酮木酮糖核酮糖赤藓酮糖塔格糖山2.单糖的结构葡萄糖（glucose）吡喃Fischer投影式

哈沃斯式

异头物

天然葡萄糖为右旋（+）D﹡半缩醛羟基2.单糖的结构葡萄糖（glucose）吡喃Fischer投影8果糖（fructose）呋喃果糖（fructose）呋喃核糖（ribose）与脱氧核糖（deoxyribose）核糖（ribose）与脱氧核糖（deoxyribose）三、寡糖(oligosacchride)

麦芽糖(maltose)：

葡萄糖—葡萄糖乳糖(lactose)：

葡萄糖—半乳糖

蔗糖(sucrose)：

葡萄糖—果糖麦芽糖蔗糖乳糖三、寡糖(oligosacchride)麦芽11四、多糖(polysacchride)淀粉(starch)

四、多糖(polysacchride)淀粉(s12糖原(glycogen)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)β-1，4-糖苷键纤维素(cellulose)β-1，4-糖苷键第二节

糖酵解第二节

糖酵解15糖的消化与吸收人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。消化部位：

主要在小肠，少量在口腔糖的消化与吸收人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原16淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶肠粘膜上皮细胞刷状缘胃pH1-2口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶消化过程淀粉麦芽糖+麦芽三糖α-临界糊精+异麦芽糖葡17小肠肠腔

肠粘膜上皮细胞

门静脉肝脏体循环各种组织细胞吸收途径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环各18一、糖酵解（glycolysis）的概念1分子葡萄糖转变为2分子丙酮酸的一系列酶促反应过程过程。糖酵解途径反应部位：胞浆双重功能途径：葡萄糖分解/合成中间代谢物；氨基酸、甘油分解/合成通路无氧分子参加；有氧、无氧都能发生生物体最古老的获能方式，原核、真核生物，有氧、无氧细胞TheEmbden-Meyerhof-ParnasPathway（EMP）一、糖酵解（glycolysis）的概念1分子葡萄糖转变为219二、糖酵解途径的发现路易斯·巴斯德（LouisPasteur1822-1895，法）：发酵由微生物引起——巴氏杀菌法（低温消毒法）。葡萄糖→酒精+二氧化碳酵母粉发酵中的葡萄汁二、糖酵解途径的发现路易斯·巴斯德（Loui20

1897年，EdwardBuchner&HansBuchner（德）发现发酵可在无细胞条件下进行。1897年，EdwardBuchner&Hans

1905年ArthurHarden和WilliamYoung葡萄糖加入酵母汁消耗无机磷酸盐；可生成己糖二磷酸（果糖1，6-二磷酸），随后发现这一过程有酶、辅酶参与。

1905年ArthurHarden和Wi22《生物化学》教学课件09章糖代谢1酵母榨汁加热至50℃/透析发现酶和辅酶决定发酵活性酵母榨汁加热至50℃/透析发现酶和辅酶决定发酵活性24GustavEmbden提出果糖-1，6-二磷酸的裂解形式

GustavEmbden提出果糖-1，6-二磷酸的裂解形式Embden-Meyerhof-Parnas

Pathway（EMP）OttoMeyerhof对Embden假设提出合理修改，研究酵解作用能力学。Embden&Meyerhof：鸽子胸肌组织提取液有与酵母提取液相似的代谢过程——肌肉中酵解途径（1930）Embden-Meyerhof-ParnasPathway《生物化学》教学课件09章糖代谢1三、糖酵解途径(glycolyticpathway)10步反应；2个阶段：葡萄糖转变为磷酸二羟丙酮和甘油醛-3-磷酸3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸三、糖酵解途径(glycolyticpathway)10步ATP

ADPMg2+己糖激酶(hexokinase)(葡萄糖激酶,肝)同工酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATP

ADP1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)1.葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸

OP:P-OO-ATPADPMg2+己29磷酸己糖异构酶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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)2.葡萄糖-6-磷酸异构为果糖-6-磷酸Mg2+磷酸己糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-30

ATP

ADP

Mg2+

磷酸果糖激酶IGluG-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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶I(phosphfructokinase-I，PFK-I)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-2P)3.果糖-6-磷酸磷酸化为果糖-1,6-二磷酸ATPADPMg2+磷酸31果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(aldolase)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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮（DHAP）

甘油醛-3-磷酸+4.磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖果糖-1,6-二磷酸醛缩酶GluG-6-PF-6-PF-32磷酸丙糖异构酶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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶(phosphotrioseisomerase)甘油醛-3-磷酸磷酸二羟丙酮5.磷酸丙糖的互变异构磷酸丙糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PA33Pi、NAD+NADH+H+甘油醛-3-磷酸脱氢酶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磷酸烯醇式丙酮酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphatedehydrogenase)氧化磷酸化——酰基磷酸/高能酸酐键甘油醛-3-磷酸1,3-二磷酸甘油酸6.甘油醛-3-磷酸氧化为1,3-二磷酸甘油酸

Pi、NAD+NADH+H+甘油醛-3-磷酸脱氢34ADPATP

磷酸甘油酸激酶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7.1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,

同时生成ATP

※酶催化下将磷酸基团从底物分子转移给ADP，生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。

1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸激酶(phosphoglyceratekinase)

Mg2+ADPATP磷酸甘油酸激酶35磷酸甘油酸变位酶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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglyceratemutase)3-磷酸甘油酸

2-磷酸甘油酸

8.3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸Mg2+磷酸甘油酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPA36烯醇化酶(enolase)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2-磷酸甘油酸+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPAD37ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvatekinase)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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸10.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

ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶GluG-6-38四、糖酵解小结（1）糖酵解是一个不需氧的产能过程（2）反应全过程中有三步不可逆的反应G

G-6-P

ATP

ADP

己糖激酶

ATP

ADP

F-6-P

F-1,6-2-P

磷酸果糖激酶-I

ADP

ATP

PEP

丙酮酸

丙酮酸激酶四、糖酵解小结（1）糖酵解是一个不需氧的产能过程GG

（3）实质：1分子6C化合物→2分子3C化合物（4）产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始2×2-2=2ATP（5）辅酶：Vitpp——NAD+；2x

NADH

（6）总反应式：葡萄糖+2ADP+2Pi+2NAD+→2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O（3）实质：1分子6C化合物→2分子GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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+ADPATP

ADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3糖酵解途径

E1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶IE3:丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADP41五、糖酵解的调节调节酶①

己糖激酶②

磷酸果糖激酶I

③

丙酮酸激酶五、糖酵解的调节调节酶①己糖激酶②磷酸果糖激酶I己糖激酶葡萄糖激酶（肝脏）受血糖水平的调节血糖水平高→酶活性高己糖激酶（肌肉）受葡萄糖6-磷酸和ADP的别构抑制己糖激酶葡萄糖激酶（肝脏）受血糖水平的调节ATP

ADPMg2+

己糖激酶(hexokinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATP

ADP1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸ATPADPMg2+己44磷酸果糖激酶I（PFK-I）磷酸果糖激酶I（PFK-I）催化效率低，糖酵解途径的限速步骤ATP是PFK-I的别构抑制剂柠檬酸能增强ATP的抑制效应AMP/ADP能解除ATP的抑制效应（ATP/AMP）2、6-二磷酸果糖是PFK-I的别构激活剂H+对PFK-I有抑制作用（防止乳酸积累，避免酸中毒）催化效率低，糖酵解途径的限速步骤ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用

4个亚基、2个ATP结合部位：低浓度ATP——催化部位；高浓度ATP——调节部位降低PFK对果糖-6-磷酸亲和力ATP对磷酸果糖激酶的抑制作用4个亚基、2个ATP结合部位2、6-二磷酸果糖对磷酸果糖激酶的激活作用

增强酶与果糖-6-磷酸的亲和力2、6-二磷酸果糖对磷酸果糖激酶的激活作用增强酶与果糖-62、6-二磷酸果糖降低ATP对PFK-I的抑制效应2、6-二磷酸果糖降低ATP对PFK-I的抑制效应丙酮酸激酶高浓度ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸、丙氨酸为酶的别构抑制剂1、6-二磷酸果糖为激活剂肝细胞中丙酮酸激酶因磷酸化降低活性丙酮酸激酶高浓度ATP、乙酰CoA、长链脂肪酸、丙氨酸为酶的丙酮酸激酶丙酮酸激酶—PATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)

CaM：钙调蛋白丙酮酸激酶丙酮酸激酶—PATPADPPi51以cAMP为第二信使的信息传递——cAMP-蛋白激酶Ａ途径以cAMP为第二信使的信息传递——cAMP-蛋白激酶Ａ途果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。

六、其他单糖进入糖酵解途径果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP53七、丙酮酸的去路——不同细胞/生理条件→不同去路葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙醇发酵乳酸发酵柠檬酸循环有氧无氧肌肉酵母七、丙酮酸的去路——不同细胞/生理条件→不同去路葡萄糖丙酮酸乳酸发酵（lacticacidfermentation）——丙酮酸转变成乳酸（动物肌肉；无氧）丙酮酸乳酸反应中的NADH+H+

来自于3-磷酸甘油醛脱氢反应。乳酸脱氢酶(LDH)

NADH+H+NAD+乳酸发酵（