第七章 糖代谢第一次课

大家好！基础医学院生物化学与分子生物学系李燕副教授nydliyan@163.com1科学出版社案例式教材《生物化学》课件2科学出版社案例式教材《生物化学》课件1、物质代谢中的物质指哪些？2、物质代谢与新陈代谢有什么关系？3、机体物质代谢主要涉及哪些系统器官？4、病从口入有无道理？5、物质代谢与营养学的关系？一个好的现代医生一定是一位营养学家。3科学出版社案例式教材《生物化学》课件通往健康或疾病之路你的基因相互作用良好你所处的环境恶劣疾病健康适应…无法适应…你所处的环境=生活习惯饮食习惯4科学出版社案例式教材《生物化学》课件食物水糖类脂肪蛋白质矿物质维生素产能营养素物质交换5科学出版社案例式教材《生物化学》课件营养不良；牙病；心脏病；高血压；痛风；糖尿病；某些癌症；成人骨质疏松等适度糖类、脂肪、咸味

6科学出版社案例式教材《生物化学》课件合理膳食根据金字塔平衡膳食，冠心病发病率下降50%7科学出版社案例式教材《生物化学》课件作为一名未来的临床医生——您必须了解您必须理解您必须改变你的生活习惯，特别是饮食习惯您才能指导和治疗您的病人推荐：1、营养圣经——最佳营养学指南[英]帕特里克·霍尔福德著中国友谊出版公司2、营养学——概念与争论第8版[美]FrancescoSienkiewiczSizerEleanorNossWhitney清华大学出版社8科学出版社案例式教材《生物化学》课件

小分子大分子合成代谢（同化作用）

需要能量

释放能量分解代谢（异化作用）

大分子小分子物质代谢能量代谢新陈代谢9科学出版社案例式教材《生物化学》课件营养物质氧气泌尿肺皮肤血液各组织细胞储存能量构成自身物质能量代谢终产物血液体外

消化系统呼吸系统合成代谢分解代谢10科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖类脂肪氨基酸分解代谢小分子物质小分子物质小分子物质合成代谢糖类脂类蛋白质其它特点：1、分解和合成大部分是细胞内发生的多步骤的酶促反应而进行的；2、伴随着能量变化，主要由ATP（其次GTP、CTP、TTP）表示；3、各种物质代谢之间存在着广泛的联系；4、存在整体水平调节、激素水平调节和细胞水平调节（基础）。释放能量需要能量11科学出版社案例式教材《生物化学》课件学习代谢的技巧和要求概念反应过程：起始物、重要中间产物、重要反应（限速酶催化的反应、产能与耗能反应）

反应部位：器官，细胞定位

生理意义：如生成ATP的数量

代谢调节：主要调节点，主要变构抑制剂、变构激活剂

各代谢之间的联系和调控12科学出版社案例式教材《生物化学》课件第七章糖代谢Metabolismof

Carbohydrates第1节概述第2节糖的无氧分解第3节糖的有氧分解第4节磷酸戊糖途径第5节糖异生第6节糖原的合成与分解第7节血糖及其调节葡萄糖有氧氧化无氧酵解食物（外源性）非糖物质（内源性）供能消化吸收糖异生糖原（贮存形式）5-磷酸核糖第六节第五节第三节第一节第二节第四节第七节13科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖的分类及其结构单糖：不能再水解的糖，如葡萄糖、果糖、半乳糖及核糖寡糖：能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。如麦芽糖、蔗糖、乳糖。多糖：能水解生成多个分子单糖的糖。如淀粉、糖原、纤维素。结合糖：糖和脂、糖和蛋白质14科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖15科学出版社案例式教材《生物化学》课件寡糖常见的几种二糖有麦芽糖(maltose)葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)葡萄糖—果糖乳糖(lactose)葡萄糖—半乳糖种子发芽或人消化淀粉时产生的。精炼甜菜或甘蔗的汁液，很多水果或蔬菜哺乳动物的乳汁中16科学出版社案例式教材《生物化学》课件水果和蔬菜里的糖分浓度和糕点可乐里的不同，水果里糖分进入体内时被大量水分稀释，还被包在纤维里，并和矿物质、维生素混在一起，相反，各种精制糖，包括蜂蜜，以高浓度形式进入体内，且不含其他营养物质，属于纯能量食品。？吃糕点、糖果、喝可乐与吃甜味水果和蔬菜的糖分是一样的吗？课外作业：请调查哪些食物属于缓慢释放能量糖类的，哪些属于快速释放能量糖类的，我们应该选择哪一类？（用写作文的方式写1000字以上发到我信箱。）17科学出版社案例式教材《生物化学》课件

淀粉:植物中养分的储存形式淀粉颗粒18科学出版社案例式教材《生物化学》课件蓝色:α-1,4-糖苷键红色:α-1,6-糖苷键葡萄糖14619科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖原:动物体内葡萄糖的储存形式

食物中的肉类不含糖原，因为糖原在屠杀过程中很快被降解了。20科学出版社案例式教材《生物化学》课件纤维素:作为植物的骨架β-1,4-糖苷键21科学出版社案例式教材《生物化学》课件22科学出版社案例式教材《生物化学》课件第1节概述Introduction一、糖的生理功能二、糖的消化与吸收三、糖代谢的概况

23科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、糖的生理功能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。提供合成体内其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。24科学出版社案例式教材《生物化学》课件二、糖的消化与吸收糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、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25科学出版社案例式教材《生物化学》课件淀粉

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-临界糊精酶消化过程

肠粘膜上皮细胞刷状缘胃口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶26科学出版社案例式教材《生物化学》课件食物中含有的大量纤维素，因人体内无

-糖苷酶而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。人为何不能以草作食物?摄入大量的纤维素后，必须大量饮水，为什么？？27科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖的吸收吸收部位:小肠上段吸收形式:单糖28科学出版社案例式教材《生物化学》课件ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependentglucosetransporter,SGLT)刷状缘细胞内膜29科学出版社案例式教材《生物化学》课件吸收途径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环SGLT各种组织细胞GLUTGLUT：葡萄糖转运体(glucosetransporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT1～5)。30科学出版社案例式教材《生物化学》课件三、糖代谢的概况葡萄糖酵解途径

丙酮酸有氧

无氧

H2O及CO2乳酸糖异生途径乳酸、氨基酸、甘油糖原肝糖原分解

糖原合成

磷酸戊糖途径

核糖+NADPH+H+淀粉消化与吸收

ATP

31科学出版社案例式教材《生物化学》课件第2节糖的无氧分解Glycolysis供能什么情况下，机体依靠糖的无氧分解供能？32科学出版社案例式教材《生物化学》课件2NAD+2NADH+2H+丙酮酸2CH3COCOOH2CO2乙醇（生醇发酵）2CH3CH2OH2CH3CHO乙醛糖酵解2CH3CHOHCOOH+ATP乳酸C6H12O6葡萄糖33科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、糖酵解的反应过程*糖酵解定义*糖酵解的反应部位在缺氧情况下，葡萄糖生成乳酸的过程称之为糖酵解（Glycolysis）。

胞浆34科学出版社案例式教材《生物化学》课件Glu

G-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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸己糖的生成6C→6C磷酸丙糖的生成6C→3C3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量3C→3C丙酮酸乳酸丙酮酸还原为乳酸3C→3C11步酶促反应，11个酶，其中3个属于限速酶回忆：什么是限速酶？35科学出版社案例式教材《生物化学》课件催化非平衡反应活性低受激素或代谢物的调节活性的改变可影响整个反应体系的反应速度关键酶特点:36科学出版社案例式教材《生物化学》课件Glu

G-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（一）磷酸己糖的生成1、葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATP

ADPMg2+

己糖激酶葡萄糖

ooHO-CH2HHHOOHHOHHOHH6-磷酸葡萄糖oo-O-CH2HHHOOHHOHHOHHP37科学出版社案例式教材《生物化学》课件哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶，分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是：①对葡萄糖的亲和力很低②受激素调控

己糖激酶同工酶糖尿病的主要特征：血糖水平高于正常值38科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖进食后，大量的葡萄糖经肠系膜静脉到达门静脉，血糖水平增高，胰岛素释放，激活肝脏内的葡萄糖激酶，使葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖，血糖水平降低。39科学出版社案例式教材《生物化学》课件2、6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖

己糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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6-磷酸葡萄糖

oo-O-CH2HHHOOHHOHHOHHP6-磷酸果糖OHCH2OHoHOP-O-CH2PHHOHHOO40科学出版社案例式教材《生物化学》课件3、6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖

GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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6-磷酸果糖

OHCH2OHoHO-O-CH2PHHOHHOO1,6-双磷酸果糖OHHOP-O-CH2PHHOHOHCH2-O-PPO

ATP

ADP

Mg2+6-磷酸果糖激酶-141科学出版社案例式教材《生物化学》课件磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖

（二）磷酸丙糖的生成Glu

G-6-P

F-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磷酸烯醇式丙酮酸醛缩酶1,6-双磷酸果糖

CH2-PCH2O-PHOCHC=OCHOHCHOHPP+磷酸二羟丙酮

HOC=OCHPCH2O︱H3-磷酸甘油醛

CHOCHOHPCH2O42科学出版社案例式教材《生物化学》课件5、磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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

HOC=OCHPCH2O︱H3-磷酸甘油醛

CHOCHOHPCH2O43科学出版社案例式教材《生物化学》课件1分子葡萄糖(6C)？？？

产生2*3-磷酸甘油醛(3C)

消耗2分子ATP耗能阶段44科学出版社案例式教材《生物化学》课件1、3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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Pi、NAD+NADH+H+

3-磷酸甘油醛脱氢酶

第一个ATP的产生3-磷酸甘油醛

CHOCHOHPCH2O1,3-二磷酸甘油酸CCHOHPCH2OOO=～PP（三）3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并释放能量糖酵解中唯一的脱氢反应45科学出版社案例式教材《生物化学》课件7、1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸

GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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1,3-二磷酸甘油酸COO=～PCHOHPCH2OP3-磷酸甘油酸

COO-CHOHPCH2OADPATP

磷酸甘油酸激酶底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)

是底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程。这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应46科学出版社案例式教材《生物化学》课件8、3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸

GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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3-磷酸甘油酸

COO-CHOHPCH2O2-磷酸甘油酸

COO-HCOPCH2OH47科学出版社案例式教材《生物化学》课件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-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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

第二个ATP的产生2-磷酸甘油酸

COO-HCOPCH2OH+

H2O磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)COO-COPCH2～48科学出版社案例式教材《生物化学》课件ADPATP

K+Mg2+丙酮酸激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸

COO-COPCH2～丙酮酸C=OCH3COO–这是糖酵解中第二次底物水平磷酸化反应49科学出版社案例式教材《生物化学》课件1分子磷酸丙糖(3C)？？？

转变成1*丙酮酸(3C)

产生2分子ATP产能阶段50科学出版社案例式教材《生物化学》课件反应中的NADH+H+

来自于上述第6步反应中的

3-磷酸甘油醛脱氢反应（意义?)。乳酸脱氢酶(LDH)

NADH+H+

NAD+（四）丙酮酸转变成乳酸丙酮酸

C=OCOOHCH3乳酸OHCHOHCOCH351科学出版社案例式教材《生物化学》课件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-1,6-2PATP

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E2E1E3NADH+H+

52科学出版社案例式教材《生物化学》课件

反应部位：胞浆糖酵解是一个不需氧的产能过程反应全过程中有三步不可逆的反应GG-6-PATP

ADP己糖激酶ATP

ADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1

ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶

糖酵解小结53科学出版社案例式教材《生物化学》课件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从Gn开始2×2-1=3ATP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）糖酵解小结糖原54科学出版社案例式教材《生物化学》课件果糖己糖激酶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。55科学出版社案例式教材《生物化学》课件二、糖酵解的调节关键酶①

己糖激酶②

6-磷酸果糖激酶-1

③

丙酮酸激酶调节方式①别构调节②共价修饰调节适应环境（内外环境）56科学出版社案例式教材《生物化学》课件*别构调节此酶有二个结合ATP的部位：①活性中心底物结合部位（低浓度时）②活性中心外别构调节部位（高浓度时）

F-1,6-2P正反馈调节该酶变构激活剂：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6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)低浓度ATP→能量不足→结合在活性中心底物结合部分→作为底物磷酸化的来源。高浓度ATP→能量充足→作为别构抑制剂→酶的活性被抑制57科学出版社案例式教材《生物化学》课件F-6-PF-1,6-2PATP

ADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATP

ADPPi胰高血糖素ATP

cAMP

活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸

–AMP+柠檬酸

–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2

PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2

58科学出版社案例式教材《生物化学》课件别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖丙酮酸激酶*别构调节原料增多时，促进转化能量充足，抑制产能途径丙氨酸↔丙酮酸，相当于产物，产物抑制酶活性

59科学出版社案例式教材《生物化学》课件丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）

（有活性）

胰高血糖素

PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：钙调蛋白*共价调节——磷酸化修饰60科学出版社案例式教材《生物化学》课件*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。*长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。己糖激酶或葡萄糖激酶产物Km值高，大剂量G激活酶脂肪分解产物，机体利用脂肪时，会减少糖的利用61科学出版社案例式教材《生物化学》课件三、糖酵解的生理意义

机体在缺氧情况下获取能量的有效方式

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62科学出版社案例式教材《生物化学》课件某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径①无线粒体的细胞，如：红细胞②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞快速生长的癌细胞：糖酵解速度远远大于糖有氧氧化→出现癌细胞周围局部酸中毒→组织坏死长期酗酒者：缺乏VB1→糖有氧氧化抑制，糖酵解增强→机体酸中毒→严重猝死Why？课后作业：记住糖酵解的反应途径。预习案例7-1称之未-科综合征，乙醇会妨碍VB1的吸收及促进其排泄？63科学出版社案例式教材《生物化学》课件第3节糖的有氧氧化AerobicOxidationof

Carbohydrate糖的有氧氧化(aerobicoxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。部位：胞液及线粒体C6H12O6+6O26CO2+6H2O+36/38ATP64科学出版社案例式教材《生物化学》课件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）丙酮酸糖的有氧氧化与糖酵解10/24/202365科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖→…→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一、有氧氧化的反应过程糖酵解途径丙酮酸的氧化脱羧10/24/202366科学出版社案例式教材《生物化学》课件丙酮酸乙酰CoANAD+,HSCoACO2,NADH+H+

丙酮酸脱氢酶复合体

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）67科学出版社案例式教材《生物化学》课件丙酮酸脱氢酶复合体的组成

酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+

辅酶

TPP（来自VB1）

硫辛酸（）HSCoAFAD,NAD+SSL

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。68科学出版社案例式教材《生物化学》课件大肠肝菌中丙酮酸脱氢酶系的电镜图大肠肝菌中丙酮酸脱氢酶系的示意图丙酮酸的脱氢酶复合体

转乙酰酶丙酮酸脱氢酶二轻硫辛酸脱氢酶69科学出版社案例式教材《生物化学》课件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

E1丙酮酸脱氢酶E2二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3二氢硫辛酰胺脱氢酶70科学出版社案例式教材《生物化学》课件所有的反应均在线粒体中进行。*概述*反应部位第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TAC)也称为柠檬酸循环，由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成含有3个羧酸的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，使1分子乙酰基彻底氧化，再生成草酰乙酸而形成的一个循环。71科学出版社案例式教材《生物化学》课件1953年汉斯·克雷布斯，李普曼

因发现柠檬酸循环而获奖汉斯·克雷布斯（HansAdolfKrebs,1900.8.25——1981.11.22）生于德国希尔德斯海姆，1918——1923年在德国多所大学学医，1926——1930年间成为瓦尔堡的助手，因纳粹上台而移居英国，在谢菲尔德大学主持生物化学研究所。1945年任该校生化学教授，1954年去牛津执教72科学出版社案例式教材《生物化学》课件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H2O⑴乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸10/24/202373科学出版社案例式教材《生物化学》课件异柠檬酸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10/24/202374科学出版社案例式教材《生物化学》课件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10/24/202375科学出版社案例式教材《生物化学》课件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10/24/202376科学出版社案例式教材《生物化学》课件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10/24/202377科学出版社案例式教材《生物化学》课件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)10/24/202378科学出版社案例式教材《生物化学》课件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10/24/202379科学出版社案例式教材《生物化学》课件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)10/24/202380科学出版社案例式教材《生物化学》课件CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH⑧①②③④⑤⑥⑦②H2O①柠檬酸合酶②顺乌头酸酶③异柠檬酸脱氢酶④α-酮戊二酸脱氢酶复合体⑤琥珀酰CoA合成酶⑥琥珀酸脱氢酶⑦延胡索酸酶⑧苹果酸脱氢酶81科学出版社案例式教材《生物化学》课件三羧酸循环的要点(1,2,3,4)：

经过一次三羧酸循环，消耗1分子乙酰CoA;发生1次底物水平磷酸化(生成GTP)2次脱羧,生成2分子CO23个关键酶催化3个不可逆反应4次脱氢(1分子FADH2和3分子NADH+H+)关键酶有：柠檬酸合酶

α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶整个循环反应为不可逆反应小结82科学出版社案例式教材《生物化学》课件三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化。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，TAC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。小结83科学出版社案例式教材《生物化学》课件高水平的乙酰CoA激活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IITAC的中间产物诸如草酰乙酸不足时，会抑制TAC，因此草酰乙酸等必须不断被更新补充草酰乙酸主要来自糖，糖供应不足时，草酰乙酸缺乏，TAC会怎么样？例如糖尿病84科学出版社案例式教材《生物化学》课件三大营养物质氧化分解的共同途径；三大营养物质代谢联系的枢纽；为其它物质代谢提供小分子前体；为呼吸链提供H++e。三羧酸循环的生理意义85科学出版社案例式教材《生物化学》课件86科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖脂肪酸胆固醇谷氨酸嘌呤谷氨酰胺脯氨酸精氨酸金属卟啉血红素丝氨酸甘氨酸半胱氨酸苯丙氨酸色氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬酰胺嘧啶87科学出版社案例式教材《生物化学》课件H++e进入呼吸链彻底氧化生成H2O

的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+

H2O、3ATP

[O]H2O、2ATP

FADH2

[O]二、有氧氧化生成的ATP

88科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖有氧氧化生成的ATP

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胞液Why?89科学出版社案例式教材《生物化学》课件胞浆中NADH的氧化1.α-磷酸甘油穿梭呼吸链及生成的ATP数:琥珀酸氧化呼吸链2ATP2.苹果酸-天冬氨酸穿梭机制呼吸链及生成的ATP数:NADH氧化呼吸链3ATP90科学出版社案例式教材《生物化学》课件三、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：柠檬酸合酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶-1α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶91科学出版社案例式教材《生物化学》课件别构抑制剂：乙酰CoA;NADH;ATP别构激活剂：AMP;ADP;NAD+*乙酰CoA/HSCoA

或NADH/NAD+

时，其活性也受到抑制。*别构调节产物，表示能量充足表示能量不足（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节92科学出版社案例式教材《生物化学》课件*共价调节——磷酸化修饰93科学出版社案例式教材《生物化学》课件有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现。ATP/ADP、NADH/NAD+比值升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率降低，三羧酸循环也减慢。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。（二）三羧酸循环的速率和流量的调控94科学出版社案例式教材《生物化学》课件四、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。95科学出版社案例式教材《生物化学》课件第4节磷酸戊糖途径PentosePhosphatePathway磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，磷酸戊糖再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。不是产能途径这两个产物是哪个代谢途径的？96科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、磷酸戊糖途径的反应过程案例7-1本患儿为2岁男孩，有服蚕豆史，发病迅速，出现贫血、黄疸、血红蛋白尿。问题：1、蚕豆进入体内，会产生什么物质？2、患儿为什么不能代谢这类物质？97科学出版社案例式教材《生物化学》课件葡萄糖NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖5-磷酸核糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖第二阶段：异构化反应第三阶段：基团转移第一阶段：氧化反应胞液98科学出版社案例式教材《生物化学》课件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(1)6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸葡萄糖酸内酯99科学出版社案例式教材《生物化学》课件(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100科学出版社案例式教材《生物化学》课件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101科学出版社案例式教材《生物化学》课件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102科学出版社案例式教材《生物化学》课件许多细胞中合成代谢消耗的NADPH远比核糖需要量大葡萄糖经此途径生成了多余的核糖。第三阶段反应的意义就在于让多余的核糖转变成糖酵解途径的中间产物。磷酸戊糖途径亦称为磷酸已糖旁路。103科学出版社案例式教材《生物化学》课件(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104科学出版社案例式教材《生物化学》课件(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105科学出版社案例式教材《生物化学》课件(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106科学出版社案例式教材《生物化学》课件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。107科学出版社案例式教材《生物化学》课件磷酸戊糖途径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CO2108科学出版社案例式教材《生物化学》课件

磷酸戊糖途径的特点

脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，其目的是转移多余的核糖。反应中生成了重要中间代谢物—5-磷酸核糖。一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+。109科学出版社案例式教材《生物化学》课件二、磷酸戊糖途径的调节

*6-磷酸葡萄糖脱氢酶此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。110科学出版社案例式教材《生物化学》课件三、磷酸戊糖途径的生理意义为核苷酸的生成提供核糖

提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应

NADPH是体内许多合成代谢的供氢体NADPH参与体内的羟化反应，与生物合成或生物转化有关NADPH可维持GSH的还原性2G-SHG-S-S-GNADP+NADPH+H+AAH2

111科学出版社案例式教材《生物化学》课件G6PD缺陷症（蚕豆病）最常见的遗传性红细胞酶缺陷性疾病发病率：非洲和地中海区域10%红细胞的氧化性损伤所致-药物、缺氧、感染、发热、酸中毒或食蚕豆G6PD基因定位于Xq28，伴性不完全显性遗传男性（XY）缺陷者：血中所有RBC都缺陷女性（XX）缺陷者：杂合子—50%RBC缺陷，50%正常纯合子—100%RBC缺陷112科学出版社案例式教材《生物化学》课件113科学出版社案例式教材《生物化学》课件第5节糖异生GluconeogenesisGlucose葡萄糖neo-新Genesis生成114科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖异生：从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。*部位*原料*概念主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸115科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、糖异生途径

*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。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磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸↓↓↓葡萄糖116科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖酵解作用糖异生作用1己糖激酶葡萄糖-6-磷酸酶2磷酸果糖激酶果糖-6-磷酸酶3丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶和磷酸烯醇式丙酮酸激酶糖酵解和糖异生途径中酶的差异117科学出版社案例式教材《生物化学》课件1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATP

ADP+PiCO2①

GTP

GDPCO2

②①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（反应在线粒体、胞液）118科学出版社案例式教材《生物化学》课件119科学出版社案例式教材《生物化学》课件出线粒体苹果酸

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

机体在草酰乙酸转运出线粒体

120科学出版社案例式教材《生物化学》课件丙酮酸

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121科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖异生途径所需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+

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122科学出版社案例式教材《生物化学》课件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

123科学出版社案例式教材《生物化学》课件2.1,6-双磷酸果糖转变为6-磷酸果糖

1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖双磷酸酶3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖

6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶124科学出版社案例式教材《生物化学》课件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

非糖物质进入糖异生的途径125科学出版社案例式教材《生物化学》课件126科学出版社案例式教材《生物化学》课件二、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，这种互变循环称之为底物循环(substratecycle)。6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1果糖双磷酸酶-1ADP

ATP

Pi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶

己糖激酶

ATP

ADPPiPEP

丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATP

CO2+ATP

ADP+PiGTP

磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2127科学出版社案例式教材《生物化学》课件因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。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)。128科学出版社案例式教材《生物化学》课件6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMP1.6-磷酸果糖与1,6-双磷酸果糖之间

129科学出版社案例式教材《生物化学》课件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130科学出版社案例式教材《生物化学》课件

三、糖异生的生理意义（一）维持血糖浓度恒定（二）补充肝糖原

三碳途径：指进食后，大部分葡萄糖先在肝外细胞中分解为乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再进入肝细胞异生为糖原的过程。（三）调节酸碱平衡（乳酸异生为糖）

131科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶

【】肝肌肉

八、乳酸循环(lactosecycle)———（Cori循环）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葡萄糖-6磷酸酶

【】132科学出版社案例式教材《生物化学》课件133科学出版社案例式教材《生物化学》课件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。

134科学出版社案例式教材《生物化学》课件第6节糖原的合成与分解GlycogenesisandGlycogenolysis是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。

糖原(glycogen)

135科学出版社案例式教材《生物化学》课件肌肉：肌糖原，180~300g，主要供肌肉收缩所需

肝脏：肝糖原，70~100g，维持血糖水平

糖原储存的主要器官及其生理意义

含量可达肝重的5%～7%含量为肌肉重量的1％～2%136科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖原(glycogen)

糖原是由若干个葡萄糖单位组成的具有许多分支结构的大分子多糖类化合物。糖原分子横切面示意图非还原端还原端形状：树枝状分子量：100万～1000万还原端：一个非还原端：多个137科学出版社案例式教材《生物化学》课件α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键138科学出版社案例式教材《生物化学》课件一、糖原的合成代谢

定义指由葡萄糖合成糖原的过程。合成部位肝脏、肌肉胞浆合成途径活化→缩合→分支139科学出版社案例式教材《生物化学》课件1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖（磷酸化）ATPADP葡萄糖激酶Mg2+活化140科学出版社案例式教材《生物化学》课件磷酸葡萄糖变位酶2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖（异构）

1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖141科学出版社案例式教材《生物化学》课件*UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。+UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖（转形）2Pi+能量1-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridinediphosphateglucose,UDPG)142科学出版社案例式教材《生物化学》课件UDPG葡萄糖引物糖原合成酶(Gn+1)UDP（2）缩合143科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖原n+UDPG糖原n+1+UDP

糖原合成酶(glycogensynthase)

UDPUTPADPATP核苷二磷酸激酶*糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。144科学出版社案例式教材《生物化学》课件糖原引物糖原合成酶分枝酶限速酶12~18G糖原分枝的形成145科学出版社案例式教材《生物化学》课件*定义*亚细胞定位：胞浆*肝糖原的分解

糖原n+1糖原n+1-磷酸葡萄糖

磷酸化酶

1.糖原的磷酸解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原分