糖代谢主题医学知识

CompanyLogo本章要求掌握糖酵解的过程、部位、关键酶和意义掌握糖有氧氧化的过程、部位、关键酶和意义掌握磷酸戊糖途径的意义掌握糖原合成和分解的过程和关键酶掌握糖异生的过程、部位、关键酶和意义教学重点难点:

糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的反应过程及生理意义;糖异生CompanyLogo第一节双糖和多糖的酶促降解

一、

双糖的水解

二、

淀粉的降解

1、

淀粉的水解

2.淀粉的磷酸解

CompanyLogo一、双糖的酶促降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖+H2O2葡萄糖麦芽糖酶乳糖+H2O葡萄糖+半乳糖--β-半乳糖苷酶CompanyLogo二、淀粉的分解

（一)淀粉的酶促水解

α－淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解α-1.4糖苷键。（内切酶)β－淀粉酶:从非还原端开始，水解α－１.4糖苷键，依次水解下一个β－麦芽糖单位（外切酶)

脱支酶（R酶):水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6－糖苷键。不能直接水解支链淀粉内部的α-1，6糖苷键

麦芽糖酶:催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖。

CompanyLogoα－淀粉酶β－淀粉酶极限糊精是指α－淀粉酶和β－淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基麦芽糖酶脱枝酶α－淀粉酶β－淀粉酶麦芽糖酶β－淀粉酶CompanyLogo

（二)淀粉的磷酸解磷酸化酶:催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。

所以磷酸化酶磷酸解的产物是直链淀粉G-1-P支链淀粉G-1-P+磷酸化酶极限糊精CompanyLogo转移酶:将距1,6键前3个G残基转移至另一链上,以α-1,4键相连,分支点处留下一个G残基脱支酶:水解转移酶留下的那个G残基,释放下一个G分子淀粉磷酸化酶转移酶脱支酶淀粉+nH3PO4nG-1-p+少量葡萄糖＋G葡萄糖转移酶CompanyLogo葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途径糖酵解（有氧)（无氧)三羧酸循环(TCA)（有氧或无氧).葡萄糖的分解代谢途径及定位分解代谢途径呼吸链氧化磷酸化NADHFADH2CompanyLogo第二节糖酵解

一、

糖酵解的概念

二、

糖酵解的历程：细胞定位、反应历程

三、

糖酵解中产生的能量

四、

糖酵解的生物学意义

五、

糖酵解的调控

六、

丙酮酸的去处

1、有氧条件下：彻底氧化

2.无氧条件下：乳酸发酵、乙醇发酵

第二节糖酵解315页CompanyLogo一、

糖酵解的概念（glycolysis)糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径1940年被阐明,Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多,故糖酵解过程也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径,简称EMP途径。

糖酵解的全部反应过程在胞液(cytoplasm)中进行。糖酵解的反应过程可分为活化、裂解、放能三个阶段。总过程需10种酶,多数需要Mg2+。酵解过程中所有的中间物都是磷酸化的,可防止从细胞膜漏出、保存能量,并有利于与酶结合。CompanyLogo6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛

磷酸二羟丙酮2

1,3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖葡萄糖的活化磷酸己糖的裂解2-磷酸甘油酸和ATP生成丙酮酸和ATP的生成一、糖酵解过程第一部分(六碳糖→三碳糖)第二部分①②③

④

⑤

⑩

⑨

⑧

⑦

⑥

--1ATP--1ATP2

1NADH2

1ATP2

1ATPCompanyLogo1.活化(activation)——己糖磷酸酯的生成:活化阶段是指葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-双磷酸果糖(FBP,FDP)的反应过程。该过程共由三步化学反应组成。

CompanyLogo⑴

葡萄糖(glucose)磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)；⑵G-6-P异构为6-磷酸果糖（fructose-6-phosphate,F-6-P)；⑶F-6-P再磷酸化为1,6-双磷酸果糖（fructose-1,6-biphosphate,F-1,6-BP)。

CompanyLogo己糖激酶/葡萄糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶-1ATPADPATPADP**(1)(2)(3)Mg2+Mg2+CompanyLogo激酶:催化ATP分子与底物之间的磷酸基转移的酶称激酶，激酶一般需要Mg2+或Mn2+作为辅因子。Mg2+可以掩盖ATP/ADP分子中磷酸基氧原子的负电荷，使葡萄糖C-6/C-1位的羟基易于对ATP的γ–位磷原子进行亲核攻击.机理:葡萄糖C-6/C-1位的羟基对ATP的γ–位磷原子的亲核进攻击CompanyLogo2.裂解(lysis)——磷酸丙糖的生成：

一分子F-1,6-BP裂解为两分子可以互变的磷酸丙糖(triosephosphate)，包括两步反应：⑷F-1,6-BP裂解为3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde-3-phosphate)和磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetonephosphate)；⑸

磷酸二羟丙酮异构为3-磷酸甘油醛。

CompanyLogo磷酸丙糖异构酶醛缩酶(4)(5)CompanyLogo3.放能(releasingenergy——丙酮酸的生成:3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括六步反应。⑹3-磷酸甘油醛脱氢并磷酸化生成1,3-二磷酸甘油酸(glycerate-1,3-diphosphate)；⑺1,3-二磷酸甘油酸脱磷酸,将其交给ADP生成ATP；⑻3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸；

CompanyLogo(6)(7)(8)ATPADP磷酸甘油酸变位酶3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油酸激酶NAD++PiNADH+H+CompanyLogo⑼2-磷酸甘油酸(glycerate-2-phosphate)脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate,PEP)；⑽

磷酸烯醇式丙酮酸（PEP)将高能磷酸基交给ADP生成ATP；⑾

烯醇式丙酮酸自发转变为丙酮酸(pyruvate)。

CompanyLogo烯醇化酶丙酮酸激酶⑼⑽⑾*ATPADP自发H2OCompanyLogo特点:（1)反应部位：胞液（2)关键酶：己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶（3)能量的净生成：2ATP消耗ATP的步骤:GATP6-磷酸G6-磷酸果糖ATP1,6-二磷酸果糖生成ATP的步骤:1,3-二磷酸甘油酸ATP3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸ATP

丙酮酸CompanyLogo三、糖酵解中产生的能量

总反应式:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi

2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O四、生物学意义

★是葡萄糖在生物体内进行有氧或无氧分解的共同途径,通过糖酵解，生物体获得生命活动所需要的能量;紧急供能：剧烈运动时。生理供能：红细胞、视网膜、睾丸和骨髓病理供能：严重贫血、呼吸功能障碍和循环功能障碍。

★形成多种重要的中间产物，为氨基酸、脂类合成提供碳骨架;

★为糖异生提供基本途径。

能量计算：氧化一分子葡萄糖净生成2ATP2NADH在有氧条件下：1、在骨骼肌和脑组织中，NADH进入线粒体要经过甘油磷酸穿梭系统，共生成1.5个ATP。2、其他组织如肝脏和心肌等，通过苹果酸穿梭系统，可生成2.5个ATP，CompanyLogo五、影响酵解的调控位点及相应调节物

糖原（或淀粉)1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛

磷酸二羟丙酮2

1,3-二磷酸甘油酸2

3-磷酸甘油酸2

2-磷酸甘油酸2

磷酸烯醇丙酮酸2

丙酮酸葡萄糖abc

调控位点

激活剂

抑制剂a己糖激酶ATPG-6-PADPb磷酸果糖ADPATP

激酶AMP柠檬酸（限速酶)果糖-2,6-二磷酸NADHc丙酮酸激酶

果糖-1,6-二磷酸ATPAla

规律:主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构效应实现活性的调节，调节物多为本途的中间物中间物或与本途径有关的代谢产物。

CompanyLogo六、丙酮酸的去路（有氧)（无氧)葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解途径三羧酸循环（有氧或无氧）丙酮酸有3种主要的去路：1.在大多数情况下，丙酮酸可以通过氧化脱羧形成乙酰CoA，然后乙酰CoA进入柠檬酸循环；2、在某些微生物中，丙酮酸可以转化为乙醇，这一过程称之酒精发酵；3.在某些环境条件下（如缺氧），它可以还原为乳酸。

CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo第三节

三羧酸循环332页

(柠檬酸循环，krebs循环)

一、

丙酮酸氧化为乙酰辅酶A:E.coli丙酮酸脱氢酶多酶复合体的结构及其作用机理

二、

三羧酸循环的历程:细胞定位、反应历程

三、

三羧酸循环能量的产生及特点

四、

三羧酸循环的回补反应

五、

三羧酸循环的调控

六、

三羧酸循环的生物学意义

CompanyLogo在跑400米短跑之前、途中、之后，血浆中乳酸浓度如图所示？（1)

为什么乳酸的浓度会迅速上升？（2)

赛跑过后是什么原因使乳酸浓度降下来？为什么下降的速率比上升的速度缓慢？（3)

当处于休息状态时，乳酸的浓度为什么不等于零？

CompanyLogo丙酮酸以后的氧化都是在线粒体中进行的。可分为两个阶段:丙酮酸氧化为乙酰CoA和乙酰CoA进入三羧酸彻底氧化。

CompanyLogo一、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA:丙酮酸进入线粒体(mitochondrion),在丙酮酸脱氢酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)的催化下氧化脱羧生成乙酰CoA(acetylCoA)。

丙酮酸脱氢酶系NAD++HSCoANADH+H++CO2*CompanyLogo由一分子葡萄糖氧化分解产生两分子丙酮酸(pyruvate)，故可生成两分子乙酰CoA(acetylCoA)，两分子CO2和两分子（NADH+H+)，可生成5分子ATP。反应为不可逆；丙酮酸脱氢酶系(pyruvatedehydrogenasecomplex)是糖有氧氧化途径的关键酶之一。

CompanyLogo丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：丙酮酸脱氢酶（E1)，二氢硫辛酸乙酰基转移酶（E2)，二氢硫辛酸脱氢酶（E3)。该多酶复合体有五种辅助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，FAD，HSCoA。

CompanyLogoNAD++H+丙酮酸脱氢酶E1FAD硫辛酸乙酰转移酶E2二氢硫辛酸脱氢酶E3CO2乙酰硫辛酸二氢硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO（1)丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP（2)二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2)使羟乙基氧化成乙酰基（3)E2将乙酰基转给CoA，生成乙酰-CoA（4)E3氧化E2上的还原型二氢硫辛酸（5)E3还原NAD+生成NADHCompanyLogoCompanyLogo二、三羧酸循环的历程:三羧酸循环（柠檬酸循环或Krebs循环)是指在线粒体中，乙酰CoA首先与草酰乙酸缩合生成柠檬酸，然后经过一系列的代谢反应，乙酰基被氧化分解，而草酰乙酸再生的循环反应过程。

三羧酸循环在线粒体中进行。

CompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogoCompanyLogo柠檬酸合酶+*H2OHSCoA乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H++CO2⑴⑵⑶*CompanyLogoα-酮戊二酸脱氢酶系NADH+H++CO2*NAD++HSCoA琥珀酰CoA合成酶GTPGDP+PiFADFADH2琥珀酸脱氢酶⑷⑸⑹CompanyLogoH2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶苹果酸脱氢酶⑺⑻CompanyLogo

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循环

（TCA)

草酰乙酸再生阶段

柠檬酸的生成阶段

氧化脱羧阶段柠檬酸异柠檬酸顺乌头酸

－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸苹果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+CompanyLogo三、三羧酸循环能量的产生及特点:①循环反应在线粒体(mitochondrion)中进行，为不可逆反应。

②每完成一次循环，氧化分解掉一分子乙酰基，可生成10分子ATP。③循环的中间产物既不能通过此循环反应生成，也不被此循环反应所消耗但可以参加其他代谢而被消耗。

草酰乙酸天冬氨酸

-酮戊二酸谷氨酸CompanyLogo④三羧酸循环中有两次脱羧反应,生成两分子CO2。

⑤循环中有四次脱氢反应,生成三分子NADH和一分子FADH2。⑥循环中有一次底物水平磷酸化,生成一分子GTP。⑦三羧酸循环的关键酶是柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶系。

CompanyLogo

四、回补反应

1.丙酮酸羧化:与ATP、水和CO2在丙酮酸羧化酶作用下生成草酰乙酸。2.PEP+CO2+GDP=草酰乙酸+GTP

由磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶催化，需Mn2+，在脑和心脏中有这个反应。3.由天冬氨酸转氨生成草酰乙酸，谷氨酸生成α-酮戊二酸，异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸生成琥珀酰辅酶A。

CompanyLogo五、三羧酸循环关键酶及调节

柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶

丙酮酸脱氢酶系Pyruvatedehydrogenasecomplex乙酰CoA.ATPNADH+H+-+AMP、ADPNAD