临床医学生物化学：ppt糖代谢

糖代谢糖的无氧酵解AnaerobicGlycolysis一、无氧酵解的概念：在相对缺氧的条件下，Glc或Gn分解为乳酸，并释放能量，反应过程类似酵母生醇发酵，故称之为无氧酵解。二、反应场所：细胞浆三、基本过程：（4个阶段）1.己糖磷酸化1）己糖激酶（Hexokinase，HK）a.关键酶，催化不可逆反应，ATP参与b.共有四种同工酶c.葡萄糖激酶（glucokinase）是肝中存在的己糖激酶的同工酶2）6-磷酸果糖激酶-1（6-phosphofructokinase-1，PFK1）a.糖酵解过程中的主要限速酶b.催化不可逆反应，ATP参与*限速酶（rate-limitingenzyme)多酶体系中催化活力最低、米氏常数最大、催化反应速度最慢的酶，决定整个代谢途径速度此酶起着限速作用，代谢调节的作用点。*关键酶催化单向反应，决定着多酶体系的催化方向，大部分是限速酶，是代谢的调节点。3)G-6-P是许多糖代谢途径的连接点4)葡萄糖进行一系列磷酸化a.极性增加，反应限制在细胞质中b.ATP释放的能量储存到G-6-P中c.降低反应活化能，提高特异性5)能量变化：从Glc开始消耗2个ATP从Gn开始消耗1个ATP2.一分子磷酸己糖裂解为两分子磷酸丙糖3.两分子磷酸丙糖氧化为两分子丙酮酸1)脱氢，加磷酸，形成高能磷酸键2)脱去高能键，生成ATP*酵解过程中第一次产能*底物水平磷酸化（SubstratelevelPhosphorylation）:能量由底物中的高能磷酸基团直接转移给ADP形成ATP。3)磷酸基转移4）脱水，形成高能磷酸键5）脱去高能键,生成丙酮酸a.丙酮酸激酶（PyruvateKinase，PK）催化不可逆反应，关键酶b.第二次底物水平磷酸化（第二次产能）4.丙酮酸还原为乳酸（无氧条件）1）NADH＋H+由3-磷酸甘油醛脱氢提供2）LDH1（心肌中）对乳酸亲和力大LDH5(肝、肌肉）对丙酮酸亲和力大3）有氧条件下，3-磷酸甘油醛脱氢提供的NADH＋H+可通过呼吸链供能四、糖酵解小结⑴反应部位：胞浆⑵糖酵解是一个不需氧的产能过程⑶反应全过程中有三步不可逆的反应（自己默写出来）⑷产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从Glc开始2×2-2=2ATP从Gn开始2×2-1=3ATP⑸终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用乳酸循环（糖异生）五、能量的变化六、生理意义1.缺氧状态下，迅速供能2.少数组织仅以此途径获能---红细胞3.有些组织即使在有氧条件下也以此途径获部分能量---白细胞、视网膜4.有氧氧化的前段过程七、糖酵解的调节1、己糖激酶活性的调节1）别构酶2）在骨骼肌内，G6P对HK有别构抑制作用3）肝脏内，葡萄糖激酶由血糖浓度直接调节，受到F6P的别构抑制2、PFK-1的调节1）别构酶2）调节别构抑制剂：高浓度ATP、柠檬酸别构激活剂：AMP，ADP，2,6-二磷酸果糖*2,6二磷酸果糖的生成与作用1.生成：6-磷酸果糖激酶26-磷酸果糖2，6-二磷酸果糖2，6-二磷酸果糖酶22.PFK-2是一双功能酶：(1)PFK-2(2)2,6二磷酸果糖酶-23、PK的调节①变构酶②调节变构抑制剂：ATP、乙酰辅酶A，长链脂肪酸变构激活剂：1,6-二磷酸果糖第五节

糖的有氧氧化(AerobicOxydation）一、概念：葡萄糖在有氧的条件下通过丙酮酸生成乙酰辅酶A，再经三羧酸循环氧化生成水和二氧化碳的过程。是糖氧化的主要方式。是体内能量获得的主要来源。二、反应场所：胞浆、线粒体三、反应过程：1.G丙酮酸*在胞浆内进行*反应过程类似酵解*能量变化：2molATP2对NADH+H+产生4/6molATP2.丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A（线粒体）*不可逆反应过程*丙酮酸脱氢酶PyruvateDehydrogenaseComplex——多酶复合体（包括3种酶，5种辅酶）*丙酮酸经丙酮酸脱氢酶系催化后生成乙酰辅酶A，产生一分子CO2和一对NADH+H+（在线粒体中NADH+H+经呼吸链的传递，氧化磷酸化产生3个ATP。）3.三羧酸循环（Tricarboxylicacidcycle,TCAcycle）1）概念:乙酰辅酶A和草酰乙酸缩合，生成带有三个羧基的柠檬酸，再经过一系列的反应重新生成草酰乙酸完成一个循环。伴随着一个循环，1mol乙酰辅酶A彻底氧化生成CO2、H2O、和12molATP。2）过程:⑴乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸*不可逆反应过程*柠檬酸合酶CitrateSynthase---TCA循环中的第一个限速酶，重要调节点⑵柠檬酸经顺乌头酸生成异柠檬酸(3)异柠檬酸β－氧化、脱羧生成α－酮戊二酸*异柠檬酸脱氢酶催化不可逆反应，是TCA循环中的第二个限速酶(最主要的调节点)(4)α-酮戊二酸氧化、脱羧生成琥珀酸辅酶A*α-酮戊二酸脱氢酶复合体是TCA循环中的关键酶，是第三个调节点*为多酶复合体，其组成与丙酮酸脱氢酶复合体类似，催化的反应为不可逆反应，酶辅酶维生素α-酮戊二酸脱氢酶TPPB1二氢硫辛酸琥珀酰基转移酶硫辛酸，辅酶A硫辛酸泛酸二氢硫辛酸脱氢酶FADNADB2PP(5)琥珀酰辅酶A转变为琥珀酸*琥珀酸硫激酶催化TCA循环中的唯一的底物水平磷酸化，生成1分子ATP(6)琥珀酸脱氢转变为延胡索酸(7)延胡索酸转变为苹果酸(8)苹果酸脱氢生成草酰乙酸3)特点:三羧酸循环是乙酰基的彻底氧化。草酰乙酸无量的变化。草酰乙酸来自丙酮酸直接羧化。其含量直接影响乙酰基进入TCA循环的多少（自己默写总反应）(2)一个三羧酸循环包括：一次底物水平磷酸化二次脱羧四次脱氢共产生12个ATP (3)关键酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体4)三羧酸循环的生理意义(1)三羧酸循环是糖、脂、蛋白质氧化分解必经的最终共同通路，是氧化释放能量产生ATP最多的阶段。(2)三羧酸循环是物质代谢枢纽。四、糖有氧氧化生理意义1、糖的有氧氧化的主要功能是供能2.人体内，大多数组织从糖有氧氧化中获得能量。五、糖有氧氧化小结1、糖的有氧氧化是在胞浆与线粒体中进行2、反应分为三个阶段3、有氧氧化的关键酶:(1)己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶(2)丙酮酸脱氢酶系(3)柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶系4、每进行一次三羧酸循环:消耗1mol乙酰基，产生CO2，H2O和12个ATP5、糖的有氧氧化能量的计算1mol葡萄糖彻底氧化产生36或38个ATP。六、糖有氧氧化的调节1.丙酮酸脱氢酶复合体的调节⑴变构调节变构抑制剂：ATP、乙酰辅酶A，NADH，脂肪酸变构激活剂：ADP、CoA、NAD+，Ca2+[ATP]/[ADP]↑[NADH]/[NAD+]↑别构抑制[乙酰CoA]/[CoA]↑⑵共价修饰调节丙酮酸脱氢酶（有活性）丙酮酸脱氢酶－P（失活）磷酸激酶磷酸酶2.三羧酸循环的调节调节点：三个关键酶1)异柠檬酸脱氢酶是最重要的调节点2)最主要调节因素是ATP和NADH的浓度[ATP]/[ADP]↑，[NADH]/[NAD+]↑酶活性抑制3)柠檬酸合酶变构抑制剂：ATP↑、柠檬酸↑，乙酰CoA↓，草酰乙酸↓有氧氧化的调节特点:：有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP比值全程调节：该比值升高，所有关键酶均被抑制。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。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。第六节磷酸戊糖途径

PentosePhosphatePathway一、概念：是葡萄糖氧化分解的另一途径。从6-磷酸葡萄糖开始，以6-磷酸葡萄糖脱氢酶为关键酶，生成具有重要生理功能的5-磷酸核糖、NADPH+H+，完成三碳、四碳、五碳、六碳、七碳糖转换的重要代谢途径。二、存在此途径的器官：肝、RBC、肾皮质、脂肪等三、反应场所：细胞浆四、基本过程：1.第一阶段：氧化反应G-6-P+2NADP++H2O——5-磷酸核糖＋CO2+2NADPH+2H+*6-磷酸葡萄糖脱氢酶（Glucose6-PhosphateDehydrogenase,G6PDH）是磷酸戊糖途径的重要酶。其辅酶为NADP+。*此过程有2次脱氢（NADPH+H+），1次脱羧*产生了5-磷酸核糖和NADPH+H+2、第二阶段：非氧化反应经过一系列基团转移，循环再生成G-6-P总反应:（自己默写出来）五、生理意义1.不是供能的主要途径2.提供生物合成所需的原料1)还原型NADPH+H+⑴作为供氢体，参与生物合成，如脂肪酸，类固醇激素等⑵是加单氧酶体系的辅酶之一，参与羟化反应⑶是谷胱甘肽还原酶的辅酶，维持体内一定量的GSH，保持RBC的完整性，保护SH酶的活性*G6PDH缺乏-------溶血性贫血2)5-磷酸核糖--合成核苷酸、核酸3.3C，4C，5C，6C，7C糖的互变第七节糖原的合成与分解*糖原（Glycogen）—葡萄糖通过α-1，4糖苷键和α-1，6糖苷键相连而成的带有分枝的多糖.—是体内糖的储存形式，以肝糖原（维持血糖恒定）和肌糖原（肌肉糖酵解主要来源）形式存在一、糖原的合成（Glycogenesis）（一）定义:葡萄糖合成糖原的过程（二）场所：胞浆（三）过程：1.第一阶段：糖链的延长(书上P109页)2.第二阶段：糖链分支特点:1.肝、肾、肌肉是合成糖原的主要组织。2.UDP－Glc—活性葡萄糖，葡萄糖残基的供体3.糖原合酶（GlycogenSynthase）---限速酶4.α-1，4糖苷键---直链α-1，6糖苷键---支链5.此过程为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基消耗2分子ATP4.糖原蛋白Glycogenin——既是糖链延长的引物,又具有酶的活性1）作为糖基转移酶，催化UDP－Glc中的Glc与糖原蛋白(Gn)中的Tyr共价连接2）催化Gn+1与糖原合酶形成牢固复合物3）以α－1,4糖苷键连接，形成>7个Glc短链4)随着糖链延长，糖原合酶与Gn分离5）分支，继续延长，Gn始终保留在糖原分子中二、糖原的分解（Glycogenolysis）（一）定义：肝糖原分解为葡萄糖的过程（二）场所：胞浆（三）过程：特点：1.糖原分解从非还原端开始2.糖原磷酸化酶---糖原分解的限速酶3.G6P酶主要存在于肝、肾，故肝糖原可直接分解为葡萄糖。肌肉中没有G6P酶。4.脱枝酶的作用：多功能酶--转寡糖基酶,α-1,6糖苷酶三、糖原的合成与分解的调节（自己看书）变构调节肌肉：变构激活剂AMP，Ca2+:变构抑制剂ATP四、糖原贮积症（GlycogenStorageDisease）第八章糖异生（Gluconeogenesis）一、概念非糖物质如氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油等转变为葡萄糖或糖原的过程.二、糖异生的主要器官：肝、肾三、反应场所：胞浆、线粒体四、反应过程基本上是酵解的逆过程三个能障不可逆行，需另外的酶催化三个能障不可逆行，需另外的酶催化1.丙酮酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)①丙酮酸羧化酶PC(pyruvatecarboxylase)，辅酶为生物素，需ATP、Mg2+（反应在线粒体中）②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK(phosphoénolpyruvatecarboxykinase)，需GTP（反应在线粒体、胞质中）线粒体中：PEP羧激酶直接催化草酰乙酸脱羧胞质中：草酰乙酸转运出线粒体到胞质，PEP羧激酶将草酰乙酸羧化2.1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖3.6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖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（具体看PPT）⑵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五、生理意义1、空腹或饥饿状态下维持血糖浓度的相对恒定2、乳酸再利用乳酸循环（Lactatecycle,CoriCycle）3.糖异生促进肾脏排H+、缓解酸中毒六、糖异生的调节1.诱导、抑制关键酶的合成关键酶：丙酮酸羧化酶、磷酸稀醇式丙酮酸羧激酶，1,6-二磷酸果糖酶1，葡萄糖-6-磷酸酶2.关键酶的共价修饰调节3.关键酶的别构调节(1)乙酰CoA作为别构剂的作用(2)AMP、ATP作为别构剂的作用(3)2,6-二磷酸果糖作为别构剂的作用大总结：糖的有氧氧化方式是指葡萄糖在有氧条件下彻底氧化生成二氧化碳和水的过程，是糖功能的主要方式第一阶段，葡萄糖经糖酵解方式生成丙酮酸第二阶段，丙酮酸进入线粒体在丙酮酸脱氢酶复合体（由三种酶和TPP，硫辛酸，CoA，FAD，NAD+等5个辅酶组成）作用下氧化脱羧生成乙酰辅酶A（属于高能硫酯化合物），NADH+H+CO2第三阶段，为三羧酸循环及氧化磷酸化，三羧酸循环亦称柠檬酸循环，以草酰乙酸和乙酰辅酶A缩合生成柠檬酸开始，经反复脱氢脱羧又生成草酰乙酸的循环过程反应过程以乙酰辅酶A和草酰乙酸经柠檬酸合酶催化生成柠檬酸，柠檬酸由顺乌头酸梅催化生成异柠檬酸，继而在异柠檬酸脱氢酶作用下氧化脱羧生成a-酮戊二酸，接着由a-酮戊二酸脱氢酶复合体催化氧化脱羧生成琥珀酰辅酶CoA属于高能硫酯化合物，在琥珀酰CoA合成酶作用下生成琥珀酸，并经底物水平磷酸化生成1分子GTP，琥珀酸由琥珀酸脱氢酶催化生成延胡索酸，后者加水生成苹果酸，最后在苹果酸脱氢酶作用下再生成草酰乙酸。三个关键酶：异柠檬酸脱氢酶，a-酮戊二酸脱氢酶复合体，柠檬酸合酶，催化反应为不可逆生理意义：三大营养物质的最终代谢通路三大营养物质相互转变的联系枢纽为其他合成代谢提供了前提物质也为氧化磷酸化还原提供了能量氧化了1分子乙酰辅酶A，生成2分子CO2,3分子NADH+H+,一分子FADH2（两者经氧化磷酸化生成H2O和ATP）及一次底物水平磷酸化1mol净生成36或38molATP调节糖有氧氧化关键酶：6-磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶己糖激酶或葡萄糖激酶丙酮酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶a-酮戊二酸脱氢酶复合体柠檬酸合酶能量：在糖酵解过程中产生4ATP消耗两个净胜成两个脱下的氢用于生成乳酸，在有氧氧化中，脱下的氢从胞质中通过穿梭系统进入线粒体经电子传递链生成水，产生3*2或2*2ATP底物水平磷酸化产生6分子ATP氧化磷酸化得到34或32分子ATP，共生成40活38，在无氧酵解中共消耗掉2个ATP，净生成32或30磷酸戊糖途径在于该途径可产生5-磷酸核糖和NADPH5-磷酸核糖是合成核苷酸的重要原料NADPH仅为供氢体参与多种代谢反应，如参与脂酸和胆固醇等合成代谢，羟