生物化学糖代谢

关于生物化学糖代谢主要内容多糖和低聚糖的酶促降解糖的分解代谢糖的合成代谢第2页,共78页，2024年2月25日，星期天口腔胃小肠淀粉-淀粉酶（唾液、胰）麦芽糖麦芽寡糖-糊精麦芽糖酶-糊精酶葡萄糖一、多糖和低聚糖的酶促降解

第3页,共78页，2024年2月25日，星期天

（一）淀粉的酶促水解水解淀粉的酶α-淀粉酶β-淀粉酶α-1，6糖苷键酶第4页,共78页，2024年2月25日，星期天表10-1淀粉酶促降解的酶淀粉酶的名称水解部位水解产物α-淀粉酶水解淀粉或糖原任何部位的α-1，4糖苷键糊精、麦芽糖β-淀粉酶从淀粉或糖原非还原端α-1，4糖苷键开始水解α-1，6糖苷键酶水解α-1，6糖苷键第5页,共78页，2024年2月25日，星期天糖原的磷酸解进行部位：细胞内所需的酶磷酸化酶:脱支酶：作用于α-l,4糖苷键作用于α-l,6糖苷键降解产物：葡糖-1-磷酸第6页,共78页，2024年2月25日，星期天Gn(糖元)磷酸化酶Gn-1G-1-P(葡萄糖-1-磷酸)G-6-P(葡萄糖-6-磷酸)葡萄糖-6-磷酸酶G(葡萄糖)Pi糖原分解成葡萄糖的过程第7页,共78页，2024年2月25日，星期天OOOOOOO3O2O1OOOOOOOOOOO123磷酸化酶糖原的水解脱支酶第8页,共78页，2024年2月25日，星期天（二）纤维素的酶促水解

人的消化道中没有水解纤维素的酶，但不少微生物如细菌、真菌、放线菌、原生动物等能产生纤维素酶及纤维二糖酶，它们能催化纤维素完全水解成葡萄糖。（三）双糖的酶水解如麦芽糖酶、纤维二糖酶、蔗糖酶等第9页,共78页，2024年2月25日，星期天二、糖分解代谢（一）糖酵解（二）糖的有氧氧化（三）磷酸戊糖途径

第10页,共78页，2024年2月25日，星期天（一）糖酵解概念：无氧，葡萄糖（糖原）→乳酸反应部位：细胞液

过程：葡萄糖→二磷酸果糖→磷酸丙糖×2丙酮酸×22H×2乳酸×2①②③④第11页,共78页，2024年2月25日，星期天糖酵解过程的4个阶段1、葡萄糖1，6-二磷酸果糖2、1，6-二磷酸果糖2分子磷酸丙糖3、3-磷酸甘油醛丙酮酸4、丙酮酸乳酸第12页,共78页，2024年2月25日，星期天1、葡萄糖1，6-二磷酸果糖OCH2OHOCH2O-ATPADPMg2+己糖激酶（肝外）葡萄糖激酶（肝内）葡萄糖6-磷酸葡萄糖P反应不可逆第13页,共78页，2024年2月25日，星期天6-磷酸葡萄糖CH2O-PCH2OHO磷酸己糖异构酶6-磷酸果糖OCH2O-

P第14页,共78页，2024年2月25日，星期天6-磷酸果糖磷酸果糖激酶ATPADPMg2+1，6二磷酸果糖PCH2O-PCH2OHOCH2O-PCH2O-O反应不可逆第15页,共78页，2024年2月25日，星期天2、1，6-二磷酸果糖2分子磷酸丙糖1，6二磷酸果糖CH2O-PC=OCH2OHCHOCH2OHCH2O-P醛缩酶磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛PCH2O-PCH2O-O丙糖磷酸异构酶第16页,共78页，2024年2月25日，星期天3、3-磷酸甘油醛丙酮酸CHOCH2OHCH2O-PCOOCH2OHCH2O-P～P3-磷酸甘油醛脱氢酶NAD+NADH+H+Pi3-磷酸甘油醛1,3二磷酸甘油酸糖酵解中唯一的一步脱氢第17页,共78页，2024年2月25日，星期天COOCH2OHCH2O-P～P1,3二磷酸甘油酸COOHCH2OHCH2O-P磷酸甘油酸激酶ADPATPMg2+3-磷酸甘油酸底物水平磷酸化生成ATP第18页,共78页，2024年2月25日，星期天COOHCH2OHCH2O-PCOOHCHO-PCH2OHCOOHC-O～PCH2=烯醇化酶H2O2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油酸甘油酸磷酸变位酶第19页,共78页，2024年2月25日，星期天COOHC-O～PCH2=磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶ADPATPMg2+COOHC-OHCH2=COOHC=OCH3烯醇式丙酮酸丙酮酸反应不可逆第20页,共78页，2024年2月25日，星期天丙酮酸在无氧条件下还原为乳酸，有氧则进入线粒体氧化4、乳酸的生成COOHC=OCH3丙酮酸乳酸脱氢酶NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3乳酸第21页,共78页，2024年2月25日，星期天糖酵解全过程1第22页,共78页，2024年2月25日，星期天糖酵解全过程2C6H12O6+2ADP+2Pi2C3H6O3+2ATP+2H2O第23页,共78页，2024年2月25日，星期天糖酵解生理意义

是机体相对缺氧时补充能量的一种有效方式（机体缺氧、剧烈运动肌

肉局部缺血等，

能迅速获得能量）

某些组织在有氧时也通过糖酵解供能：（成熟红细胞、视网膜、睾丸、肾髓质、皮肤、肿瘤细胞）第24页,共78页，2024年2月25日，星期天（二）糖的有氧氧化概念：有氧，葡萄糖（糖原）→CO2+H2O+ATP

反应部位：细胞液、线粒体第25页,共78页，2024年2月25日，星期天有氧氧化葡萄糖

丙酮酸

乙酰CoANADH+H+乳酸无氧酵解三羧酸循环CO2+H2O+能量第26页,共78页，2024年2月25日，星期天第一阶段：葡萄糖→→丙酮酸（胞液）第二阶段：丙酮酸→→乙酰CoA（线粒体）第三阶段：乙酰CoA→→CO2+H2O+ATP（三羧酸循环）（线粒体）有氧氧化的反应过程第27页,共78页，2024年2月25日，星期天Glc2CH3COCOOH2NADH+2H+呼吸链H2O+3ATP（2ATP）1、葡萄糖氧化分解为丙酮酸同糖酵解途径，反应在细胞液进行第28页,共78页，2024年2月25日，星期天CH3C=OCOOH丙酮酸脱氢酶复合体2CH3CO～SCoA+

2CO22NAD+2NADH+2H+22、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA丙酮酸进入线粒体2×2.5ATP乙酰CoA丙酮酸反应不可逆第29页,共78页，2024年2月25日，星期天丙酮酸脱氢酶二氢硫辛酰转乙酰基酶二氢硫辛酸脱氢酶TPP（VitB1）HSCoA（泛酸）硫辛酸FAD（VitB2）NAD+（VitPP）酶辅酶（维生素）丙酮酸脱氢酶复合体的组成第30页,共78页，2024年2月25日，星期天TCA循环3、三羧酸循环（线粒体）CH3CO~SCOA（C2）草酰乙酸（C4）柠檬酸（C6）α-酮戊二酸（C5）HSCoA第31页,共78页，2024年2月25日，星期天（1）乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸反应由柠檬酸合酶催化。第32页,共78页，2024年2月25日，星期天（2）柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸此反应是由顺乌头酸酶催化的异构化反应；由两步反应构成，(1)脱水反应；(2)水合反应。第33页,共78页，2024年2月25日，星期天（3）异柠檬酸氧化脱羧转变为α-酮戊二酸异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶作用下，氧化脱羧而转变成

-酮戊二酸。第34页,共78页，2024年2月25日，星期天（4）α-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA在

-酮戊二酸脱氢酶复合体催化下-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA；该脱氢酶复合体的组成及催化机理与丙酮酸脱氢酶复合体类似。第35页,共78页，2024年2月25日，星期天（5）琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应

在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯键水解与GDP磷酸化偶联，生成琥珀酸、GTP和辅酶A。这是三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应。第36页,共78页，2024年2月25日，星期天（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸

此步反应由琥珀酸脱氢酶催化，其辅酶是FAD。第37页,共78页，2024年2月25日，星期天（7）延胡索酸加水生成苹果酸苹果酸酶催化此步反应。第38页,共78页，2024年2月25日，星期天（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢酶催化此步反应，辅酶是NAD+。第39页,共78页，2024年2月25日，星期天HHHHHHHHHHHHHHHHH1、三羧酸循环的过程柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶α-酮戊二酸脱氢酶系acetalCoA第40页,共78页，2024年2月25日，星期天循环一周氧化1分子乙酰CoA脱4(2H)——3（NADH+H+）、1（FADH2）2次脱羧（2CO2）2、三羧酸循环小结关键酶：柠檬酸合成酶

异柠檬酸脱氢α-酮戊二酸脱氢酶系循环过程草酰乙酸量不变，但需补充第41页,共78页，2024年2月25日，星期天4（2H）3NADH+3H+1FADH2呼吸链3×2.5ATP1×1.5ATP一次底物水平磷酸化1GTP1ATP10ATP三羧酸循环中ATP的生成氧化磷酸化1分子葡萄糖产生多少分子的ATP？呼吸链第42页,共78页，2024年2月25日，星期天有氧氧化的产能28ATP第43页,共78页，2024年2月25日，星期天3、有氧氧化的生理意义是机体获得能量的主要方式；三羧酸循环是营养物质彻底氧化分解的共同通路；三羧酸循环是三大物质代谢相互联系的枢纽；第44页,共78页，2024年2月25日，星期天糖原脂肪蛋白质葡萄糖脂肪酸氨基酸甘油乙酰辅酶ATCA2H1/2O2ADPPiATPH2OⅠⅢⅡ营养物质氧化分解的共同通路第45页,共78页，2024年2月25日，星期天物质代谢联系的枢纽糖第46页,共78页，2024年2月25日，星期天糖酵解与有氧氧化的异同点部位：细胞液细胞液、线粒体需氧情况：不需需氧终产物：乳酸、乙醇CO2+H2O+ATP产能：2ATP32molATP5.关键酶：己糖激酶丙酮酸脱氢酶系磷酸果糖激酶柠檬酸合成酶丙酮酸激酶异柠檬酸脱氢酶

α-酮戊二酸脱氢酶系6.3-磷酸甘油还原丙酮酸进入线粒体氧化醛脱下的2H葡萄糖2丙酮酸+2NADH+2H+相同点：不同点：糖酵解有氧氧化第47页,共78页，2024年2月25日，星期天

许多微生物如醋酸杆菌、大肠杆菌、固氮菌等能够利用乙酸作为唯一的碳源，并能利用它建造自己的机体，以后从微生物中分离出两种特异的酶，即苹果酸合成酶与异柠檬酸裂解酶。因以乙醛酸为中间代谢物，故称乙醛酸循环。（三）乙醛酸循环——三羧酸循环支路第48页,共78页，2024年2月25日，星期天乙醛酸循环ATP辅酶Α+乙酸乙酰辅酶Α合成酶裂解酶裂解酶中间代谢物第49页,共78页，2024年2月25日，星期天乙醛酸循环与三羧酸循环的关系第50页,共78页，2024年2月25日，星期天乙醛酸循环的生物学意义以二碳物为起始物合成三羧酸循环中的二羧酸与三羧酸，只需少量四碳二羧酸作“引物”，便可无限制地转变成四碳物和六碳物，作为三羧酸循环上化合物的补充。是植物和微生物体内脂肪转变为糖途径。特别是适应油料种子萌发时的物质转化。目前在动物体内尚未发现乙醛酸循环。第51页,共78页，2024年2月25日，星期天（四）磷酸戊糖途径（胞液）6-磷酸葡萄糖→→5-磷酸核糖+NADPH过程：第一阶段：氧化反应—6-磷酸葡萄糖脱氢、脱羧生成NADPH、CO2第二阶段：非氧化阶段—一系列基团的转移第52页,共78页，2024年2月25日，星期天6-磷酸葡萄糖脱氢酶1、磷酸戊糖途径反应简图第53页,共78页，2024年2月25日，星期天2、磷酸戊糖途径的反应过程

（1）氧化阶段—磷酸戊糖生成

6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPHMg2+、内酯酶6-磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶5-磷酸核酮糖NADPHCO2NADP+第54页,共78页，2024年2月25日，星期天（2）非氧化阶段①磷酸戊糖的相互转化

5-磷酸核酮糖异构酶5-磷酸核糖（C5）差向异构酶5-磷酸木酮糖（C5）第55页,共78页，2024年2月25日，星期天②基团转移反应

目的：将核糖转变成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而进入糖酵解途径。这些反应可概括为：C5C5C3C7C6C4C5C6C3第56页,共78页，2024年2月25日，星期天基团转移反应的具体步骤第57页,共78页，2024年2月25日，星期天第58页,共78页，2024年2月25日，星期天第59页,共78页，2024年2月25日，星期天

36-磷酸葡萄糖+6NADP+26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛+6NADPH+6H++3CO2磷酸戊糖途径总的反应：第60页,共78页，2024年2月25日，星期天磷酸二羟丙酮1，6-二磷酸果糖第61页,共78页，2024年2月25日，星期天3、磷酸戊糖途径的特点葡萄糖直接脱氢和脱羧，不必经酵解、三羧酸循环途径。脱氢酶的辅酶是NADP+,而不是NAD+。整个反应分氧化阶段和非氧化阶段。第62页,共78页，2024年2月25日，星期天产生5-磷酸核糖，是合成核苷酸、核酸的原料产生NADPH+H+①作为供氢体参与脂肪酸及胆固醇等合成②是谷胱甘肽还原酶的辅酶③作为加单氧酶体系的辅酶，参与激素、药物等生物转化

4、磷酸戊糖途径生理意义第63页,共78页，2024年2月25日，星期天三、糖的合成代谢第64页,共78页，2024年2月25日，星期天（一）糖原合成G(葡萄糖)G-6-P(葡糖-6-磷酸)G-1-P(葡糖-1-磷酸)UDP-G

(UDP-glucose)糖原合成酶Gn(引物)Gn+1(糖原)UTPPPi单糖合成糖原的过程ATP第65页,共78页，2024年2月25日，星期天OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO（12-18）（6-7）分支酶的作用OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO（α-1，6糖苷键）分支酶(branchingenzyme)第66页,共78页，2024年2月25日，星期天（二）蔗糖的合成

1．蔗糖合成酶途径——利用尿苷二磷酸葡糖（UDPG）

葡糖-1-磷酸十UTPUDPG＋PPi

UDPG+果糖蔗糖合成酶蔗糖+UDPUDPG焦磷酸化酶第67页,共78页，2024年2月25日，星期天2．蔗糖磷酸合成酶途径如果果糖部分不是游离果糖，而是果糖磷酸酯，合成产物是蔗糖磷酸酯，再经专一的磷酸酯酶作用脱去磷酸形成蔗糖。

UDPG+果糖-6-磷酸蔗糖磷酸合成酶UDP+蔗糖磷酸蔗糖磷酸磷酸酯酶蔗糖+Pi第68页,共78页，2024年2月25日，星期天1、直链淀粉的合成（三）淀粉的合成第69页,共78