《生物化学》课件-项目四：糖代谢

糖代谢--糖的分解代谢糖代谢01040203目录糖的分解代谢糖原的合成与分解糖异生作用血糖分解--糖的分解代谢储存--糖原的合成与分解合成--糖异生作用糖代谢血糖糖代谢糖是人体能量的主要来源（50-70%），是一类多羟基的醛或酮类有机化合物寡糖多糖三碳糖四碳糖戊糖核糖、脱氧核糖己糖葡萄糖、果糖、半乳糖庚糖按碳原子个数单糖无氧分解—糖酵解（丙酮酸）和乳酸生成糖的分解代谢细胞内葡萄糖的主分解途径包括糖的无氧分解即糖酵解作用糖的有氧分解和磷酸戊糖途径有氧分解—CO2、H2O磷酸戊糖途径—磷酸、戊糖糖醛酸途径--UDPGA糖的分解代谢糖原→1-磷酸葡萄糖葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→→→丙酮酸磷酸戊糖途径乳酸（糖酵解）无氧有氧二氧化碳和水（糖的有氧分解）糖的分解代谢糖酵解糖酵解在细胞质中进行，无氧条件下葡萄糖经过一系列酶催化作用降解生成丙酮酸，并伴随生成ATP的过程动物植物微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径糖的分解代谢糖的无氧氧化分为两阶段糖酵解糖酵解（丙酮酸）乳酸生成乳酸发酵酒精发酵动物体内某些植物和微生物糖的分解代谢糖酵解糖酵解过程糖的分解代谢糖酵解葡萄糖→1,6-二磷酸果糖糖的分解代谢糖酵解磷酸丙糖异构96%4%1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛糖的分解代谢糖酵解3-磷酸甘油醛→2-磷酸甘油酸糖的分解代谢糖酵解2,3二磷酸甘油酸支路成熟红细胞糖酵解与其他细胞不同之处红细胞存在2,3二磷酸甘油酸变位酶和磷酸酶，运动7周后会造成红细胞内2,3二磷酸甘油酸增加，与血红蛋白结合，改变血红蛋白构型影响机体摄氧能力，可降低血红蛋白与氧的亲和力，促进氧合血红蛋白释放氧，以保证在血氧饱和度低的情况下，仍可满足组织细胞对氧的需要。糖的分解代谢糖酵解2-二磷酸甘油酸→丙酮酸糖的分解代谢糖酵解糖酵解过程中能量的产生反应①葡萄糖磷酸化消耗1分子ATP反应③反应⑥⑦反应⑨⑩果糖-6-磷酸→果糖-1,6-磷酸消耗1分子ATP第1次底物水平磷酸化，2甘油醛-3-磷酸→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸，生成1分子ATP×2第2次底物水平磷酸化，3-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸，生成1分子ATP×2∴糖酵解过程净生成2分子ATP糖的分解代谢糖酵解过程总结3种限速酶2次底物水平磷酸化1次脱氢—丙酮酸生成乳酸（1）己糖激酶（2）磷酸果糖激酶-1（最为关键）（3）丙酮酸激酶磷酸果糖激酶-1（最为关键）胰岛素可诱导其生成糖的分解代谢糖酵解生理意义最主要的生理功能在于迅速提供能量，这对肌收缩更为重要某些组织细胞主要由糖酵解供应能量当机体缺氧时巴斯德效应生物细胞和组织中糖发酵被氧所抑制糖的分解代谢糖酵解调节激素的调节：胰岛素，酶活性增强代谢物的变构调节变构激活剂ADP，AMP变构抑制剂柠檬酸、长链脂肪酸、ATP糖的分解代谢糖酵解总结概念部位、条件、产物过程3步不可逆反应2次底物水平磷酸化1次脱氢生理意义糖的分解代谢有氧氧化有氧条件下葡萄糖彻底氧化分解生成二氧化碳、水和大量能量的过程称为糖的有氧氧化第一阶段由葡萄糖生成丙酮酸，在细胞质中进行第二阶段丙酮酸进入线粒体，脱氢脱羧生成乙酰CoA第三阶段柠檬酸循环和氧化磷酸化（线粒体中）糖的分解代谢有氧氧化第一阶段：葡萄糖生成丙酮酸与糖酵解的相同与不同相同点不同点都在细胞质中进行，酶与过程均相同，产物均为2分子丙酮酸、2分子NADH、2分子ATP产物的去路不同，糖酵解中为2分子丙酮酸由2分子NADH提供H还原为乳酸；而糖有氧分解中，丙酮酸进入线粒体进一步氧化分解，NADH进入线粒体经呼吸链传递释放能量合成ATP糖的分解代谢有氧氧化第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下，脱氢脱羧形成乙酰CoA。丙酮酸脱氢酶系是一个非常复杂的多酶体系，主要包括：三种不同酶丙酮酸脱氢酶E1、二氢硫辛酸乙酰转移酶E2、二氢硫辛酸脱氢酶E3六种辅助因子TPP、硫辛酸、FAD、NAD+、CoA和Ｍg2+糖的分解代谢有氧氧化第三阶段：三羧酸循环丙酮酸氧化脱羧产物乙酰CoA与草酰乙酸结合生成柠檬酸进入循环。在循环过程中，反复地脱氢（4次），通过脱羧生成CO2

（2次），并有一次底物水平磷酸化生成一个GTP（从能量的角度=1个ATP）葡萄糖有氧分解代谢过程中能量的产生第一阶段1分子葡萄糖→2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4个ATP实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH第二阶段丙酮酸氧化脱羧：2分子丙酮酸→2分子乙酰CoA，生成2个NADH第三阶段三羧酸循环：[乙酰CoA→CO2和H2O，产生一个GTP（即ATP）、3个NADH和1个FADH2]×2直接产生ATP生成高能分子NADH或FADH2，后者在线粒体呼吸链氧化并产生ATP两种形式：葡萄糖有氧氧化的ATP生成反应辅酶ATP第一阶段-1-1第二阶段第三阶段净生成葡萄糖→6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖→1,6-双磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛→2×1,3-二磷酸甘油酸2×1,3-二磷酸甘油酸→2×3-磷酸甘油酸2×磷酸烯醇式丙酮酸→2×丙酮酸2×丙酮酸→2×乙酰CoA2×异柠檬酸→2×α-酮戊二酸2×α-酮戊二酸→2×琥珀酰CoA2×琥珀酰CoA→2×琥珀酸2×琥珀酸→2×延胡索酸2×苹果酸→2×草酰乙酸1.5*2×2.5或2×2×12×1NAD+NAD+NAD+NAD+2×2.52×2.52×2.52×12×1.52×2.5NAD+FAD

32(或30)ATP糖的分解代谢有氧氧化生理意义柠檬酸循环机体获取能量的主要方式三大营养物质的最终代谢通路糖、脂肪和氨基酸代谢联系的枢纽糖的分解代谢有氧氧化调节调节点丙酮酸氧化脱氢酶系、柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、а-酮戊二酸脱氢酶调节方式丙酮酸氧化脱氢酶系：变构效应、共价修饰三羧酸循环酶系：主要受细胞内能量状态影响糖的分解代谢有氧运动的衡量标准--心率心率保持在150次/分的运动量为有氧运动，减肥的心率为（220-年龄）的60%-75%。脂肪的供能在有氧运动后15-20分钟才开始，所以每次运动时间至少30分钟，减肥速度0.5Kg/W，不易反弹。糖的分解代谢磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径由葡萄糖-6-磷酸开始，所以又称为己糖磷酸旁路第一阶段经过氧化分解后产生五碳糖、CO2、无机磷酸和NADPH第二阶段非氧化阶段（一系列的基团转移，核糖转变成果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸而进入糖酵解途径）糖的分解代谢磷酸戊糖途径总反应式糖的分解代谢磷酸戊糖途径磷酸戊糖生成①生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2②关键酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶③磷酸核糖是一个非常重要的中间产物糖的分解代谢磷酸戊糖途径第一阶段葡萄糖-6-磷酸在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的作用下形成6-磷酸葡萄糖酸内酯，再在内酯酶作用下水解生成6-磷酸葡萄糖酸，进而在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶作用下，形成核酮糖-5-磷酸，同时生成NADPH和CO2。核酮糖-5-磷酸异构化为5-磷酸核糖，葡萄糖-6-磷酸脱氢酶为关键酶，受NADPH抑制。第二阶段略糖的分解代谢磷酸戊糖途径生理意义生成核糖-5-磷酸NADPH提供还原动力抗氧化损伤，剧烈运动时，氧自由基产生增加，还原剂可以预防氧化损伤生成NADPH为细胞提供还原力用于维持谷胱甘肽(GSH)的还原状态参与肝脏的生物转化反应糖的分解代谢磷酸戊糖途径蚕豆病与NADPH因G-6-P脱氢酶的缺陷不能提供足够的NADPH以维持还原型谷胱甘肽（GSH）的还原性（抗氧化作用），在遇到蚕豆和某种因子后更诱发了红细胞膜被氧化，产生溶血反应。G-6-P脱氢酶有保护正常红细胞免遭氧化破坏的作用，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当G-6-P脱氢酶缺乏时则红细胞被破坏而致病，婴幼儿多见。糖的分解代谢糖醛酸途径部位肝脏和红细胞过程UDPG联糖原合成过程后再进入磷酸戊糖途径功能生成UDPGA，生物转化的供体合成黏多糖的原料消耗NADPH与戊糖途径相联系糖代谢--糖原的合成与分解糖代谢01040203目录糖的分解代谢糖原的合成与分解糖异生作用血糖分解--糖的分解代谢储存--糖原的合成与分解合成--糖异生作用糖类代谢血糖糖原的合成与分解动物体内糖的储存形式糖

原以葡萄糖为基本单位聚合而成的多糖在糖原分子中既有直链，又有分枝，整体糖原分子呈树枝状肝和肌肉是贮存糖原的主要组织器官，人体肝糖原总量约为70～100g，肌糖原约为180～300g肌糖原主要供肌收缩时能量的需要血糖的重要来源糖原的合成与分解糖原的合成反应13245糖原分支链的合成由葡萄糖和其它单糖如果糖、半乳糖合成糖原的过程称为糖原合成，反应在细胞质中进行活性形式的葡萄糖单位供体糖原合成的引物，为小分子糖原，至少4个葡萄糖单位糖原的合成与分解糖原合成（GnGn+1)糖原合成过程的特点需要引物：Gn＞4参与合成的G需要活化耗能：ATP，UTP多个分支α–1,4–糖苷键--直链（糖原合成酶—限速酶）α–1,6–糖苷键--分枝（分支酶）糖原的合成与分解合成过程参与合成糖原的葡萄糖的活性形式合成糖原消耗的高能化合物参与的酶直链—α-1,4糖苷键—糖原合成酶分支--α-1,6糖苷键—分支酶合成的部位肝脏和肌肉糖原合成（GnGn+1)糖原的合成与分解Gn1–P-G1–P-G6–P-G6–P-GG由葡萄糖–6–磷酸酶催化葡萄糖–6–磷酸酶只存在于肝、肾中因此糖异生作用只在于肝、肾中进行糖原分解（GnGn-1)糖原的合成与分解参与的酶直链—α-1,4糖苷键—磷酸化酶分支--α-1,6糖苷键—脱支酶分解对象肝糖原和肌糖原两者区别葡萄糖–6–磷酸酶，只存在于肝和肾糖原分解（GnGn-1)糖原的合成与分解糖原GnG-1-PG-6-P葡萄糖GUDPG糖原磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶UDPG焦磷酸化酶糖原合成酶Gn-1UTP总结糖原的合成与分解调节点糖原合成酶、糖原磷酸化酶调节方式糖原合成酶、糖原磷酸化酶共价修饰磷酸化与去磷酸化变构调节糖原合成酶激活剂6-P-G糖原磷酸化酶激活剂AMP调节糖代谢--糖异生作用糖代谢01040203目录糖的分解代谢糖原的合成与分解糖异生作用血糖分解--糖的分解代谢储存--糖原的合成与分解合成--糖异生作用糖类代谢血糖糖异生作用途径基本上是糖酵解的逆过程但糖酵解途径中己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶三个限速酶催化的3个反应是不可逆的。糖异生作用要利用糖酵解途径中可逆反应步骤，必须绕道而行。糖异生作用丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸羧化酶催化反应1磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化反应2糖异生作用由果糖1,6-二磷酸酶催化果糖-1,6-二磷酸→果糖-6-磷酸糖异生作用由葡萄糖–6–磷酸酶催化葡萄糖-6-磷酸→葡萄糖葡萄糖–6–磷酸酶只存在于肝、肾中，因此糖异生作用只在于肝、肾中进行糖异生作用糖酵解与糖异生过程比较糖异生葡萄糖乳酸糖酵解丙酮酸激酶磷酸果糖激酶己糖激酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧激酶果糖1,6-二磷酸酶G-6-P酶丙酮酸→烯醇式丙酮酸1,6-DPF→6-PF6-P-G→G糖异生作用生理意义维持血糖浓度恒定：糖异生作用对空腹或饥饿时血糖浓度的相对恒定具有重要作用补充肝糖原调节酸碱平衡：

长期饥饿时，肾糖异生作用增强，有利于维持酸碱平衡。糖异生作用生理意义乳酸循环（lactosecycle）—（Cori循环）肌肉中乳酸