第九章 糖代谢.ppt

1、第九章 糖代谢,糖的主要生理作用,1、氧化供能; 2、是生物体内重要的结构物质； 3、作为合成其他物质的原料； 4、是体内重要的信息物质。,多糖的酶解作用,1、淀粉的酶解,2、淀粉的消化吸收,、血 糖,食物中糖,氧化供能,肝糖原分解,糖原合成,糖异生,非糖物质 （脂肪、非必需AA）,糖尿,其它糖，复合糖,血 糖,糖氧化分解的主要途径：,一、在无氧条件下进行的无氧分解 二、在有氧条件下进行的有氧氧化 三、通过磷酸戊糖途径进行的分解代谢,糖的分解代谢概况,糖的无氧分解,1.酵解 酵解是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程，此反应在细胞液（胞浆）进行。它是动物、植物、微生物细胞中葡萄糖分解

2、产生能量的共同代谢途径。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。,糖的无氧分解,在好氧有机体中，酵解生成的丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H2O，酵解生成的NADH经呼吸链氧化而产生ATP和水。 所以，酵解是氧化磷酸化和三羧酸循环的前奏。若供氧不足，NADH把丙酮酸还原成乳酸。,发酵,2.发酵：厌氧有机体(如酵母或其他微生物)把酵解生成的NADH中的氢交给丙酮酸脱羧生成乙醛，使之形成乙醇。这个过程称为酒精发酵。若将氢交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵。,糖酵解过程,a,b,1,2,3,4,a,细胞内糖原在磷酸化酶和脱枝酶催化下形成1-磷酸葡萄糖,b,该

3、反应由磷酸葡萄糖异构酶催化,（1）第一阶段：葡萄糖 1, 6-二磷酸果糖,（1）第一阶段：葡萄糖的磷酸化,葡萄糖 6-磷酸葡萄糖,ATP,ATP,ATP,ADP,ADP,P,P,己糖激酶(HK)是糖酵解途径的第一个限速酶,葡萄糖磷酸化反应的意义,将葡萄糖磷酸化转变为容易参加代谢反应的活化形式； 磷酸化的葡萄糖有防止胞内葡萄糖外渗的作用； 为后续进行的底物水平磷酸化贮备了磷酸基团。,磷酸己糖异构化,P,1,6-二磷酸果糖的生成,磷酸果糖激酶(PFK)是糖酵解途径的最重要的限速酶,ATP,ATP,ADP,ADP,P,ADP,（2）第二阶段：1, 6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛,相当于1,6-二磷酸

4、果糖裂解为两分子的3-磷酸甘油醛。,（3）第三阶段：3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,P,+NAD+Pi,+NADH+H+,3-磷酸甘油醛,1，3-二磷酸甘油酸,这是糖酵解过程中唯一一步脱氢反应,高能磷酸基团的转移,糖酵解中第一次底物水平磷酸化， 1分子葡萄糖产生2分子ATP,+ ADP,+ ATP,ATP,3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸,（4）第四阶段：2-磷酸甘油酸 丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸的生成,丙酮酸的生成,糖酵解中第二次底物水平磷酸化， 丙酮酸激酶(PK)是第三个限速酶。,ADP,ATP,ATP,自发反应,2ATP,2ATP,3-磷酸甘油醛

5、,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙 酮 酸,烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,2ADP,烯醇化酶,磷酸甘油 酸变位酶,磷酸甘油 酸 激 酶,磷酸甘油 酸脱氢 酶,NAD+Pi,NADH+H+,2ATP,2ADP,2ATP,酵解途径,丙酮酸的去路,2NADH+H+,糖酵解的反应特点,1、整个过程无氧参加； 2、三个限速酶：HK、PFK、PK ； 3、从葡萄糖开始净生成2分子ATP， 从糖原开始净生成3分子ATP； 4、一次脱氢辅酶为NAD，生成NADHH。,糖酵解的意义,1、是生物体对不良环境条件的一种适应能力； 2、是红细胞和某些组织细胞的主要供能

6、方式； 3、在工业、农牧业生产中具有重要的实践意义； 4、有氧氧化的前段过程。,糖的有氧氧化,（一）定义：葡萄糖在有氧的条件下彻底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代谢过程，称为糖的有氧氧化。 （二）反应部位： 细胞液和线粒体,糖的无氧氧化与有氧氧化的关系,反应分为三个阶段,第一阶段：丙酮酸的生成（在细胞液中进行）,第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧（在线粒体中）,葡萄糖2NAD2ADP2Pi 2丙酮酸 2ATP2NADH2H,第三阶段：三羧酸循环（线粒体中）,丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸氧化脱羧反应是连接糖酵解和三羧酸循环的中间环节。此反应在真核细胞的线粒体基质中进行。,三羧酸循环的定义,反应从乙酰辅

7、酶A与草酰乙酸缩合成含有三个羧基的柠檬酸为开始，最终以生成草酰乙酸而为循环,又称为柠檬酸循环，又称为TCA循环。 三羧酸循环的反应部位线粒体基质。,三羧酸循环的反应过程,（一）乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成柠檬酸 （二）柠檬酸异构化生成异柠檬酸 （三）异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸 （四）-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA （五）琥珀酰CoA水解生成琥珀酸 （六）琥珀酸脱氢生成延胡索酸 （七）延胡索酸加水生成苹果酸 （八）草酰乙酸的再生,CH3,CSCoA+,CH2,O,O,CCOOH,CH2COOH,柠檬酸合成酶,HO,CCOOH,CH2COOH,CH2COOH,HSCoA,H2O,H,H,H

8、,H,H,H,H,H,H,H,CH2COOH,O,柠檬酸合成酶,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬酸,HSCoA,（一）缩 合 反 应,柠檬酸合成酶是三羧酸循环的第一个限速酶,H2O,（二）柠檬酸异构化为异柠檬酸,HO,CCOOH,CHCOOH,CH2COOH,H,CCOOH,CHCOOH,CH2COOH,CHCOOH,CH2COOH,CH2COOH,HO,H2O,H2O,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,HO,H,H2O,HO,H,H2O,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,HO,H,（三）异柠檬酸生成-酮戊二酸,CHCOOH,CHCOOH,CH2COOH,CCOOH,CHCOOH,CH2COOH,HO,异柠檬酸,H

9、,O,CH2,CHCOOH,CH2COOH,O,H,COO,NAD+,NADH+H+,异柠檬酸脱氢酶,CO2,CO2,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,这是三羧酸循环的第一次氧化脱羧反应，异柠檬酸脱氢酶是第二个限速酶。,异柠檬酸脱氢酶,异柠檬酸脱氢酶,（四）-酮戊二酸氧化脱羧反应,CH2,CHCOOH,CH2COOH,O,-酮戊二酸,CH2,CH2,COOH,+,HSCoA,COSCoA,琥珀酰CoA,NAD+,NADH+H+,CO2,-酮戊二酸脱氢酶复合体,-酮戊二酸脱氢酶复合体,这是三羧酸循环的第二次氧化脱羧反应，-酮戊二酸脱氢酶复合体是第三个限速酶。,COO,CO2,（五）琥珀酸的生成,CH2,C

10、H2,COOH,COSCoA,琥珀酰CoA,GDP+Pi+,GTP,CoASH,CH2COOH,CH2COOH,琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,这是三羧酸循环的唯一一次底物水平磷酸化。,GTP,H,H,（六）延胡索酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,琥珀酸,+ FAD,CHCOOH,CHCOOH,H,H,+ FADH2,H2,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,HO,H,H2O,（七）苹果酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,延胡索酸,H2O,CHCOOH,CHCOOH,延胡索酸酶,苹果酸,+,（八）草酰乙酸的再生,CHCOOH,CCOOH,苹果酸,O,CCOOH,CH2COOH,草酰乙酸,NAD+,NAD

11、H+H+,H,苹果酸脱氢酶,琥珀酰CoA,CO2,三羧酸循环,FAD,ATP,反应特点,1、需氧 2、不可逆：三个限速酶 3、两次脱羧、四次脱氢（三次受体是NAD， 一次是FAD）、一次底物水平磷酸化， 4、共产生10molATP,TCA的生物学意义,1.是生物利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。 2.是三大有机物质（糖类、脂类、蛋白质）转化的枢纽。 3.提供多种化合物的碳骨架。,三大物质代谢之间的关系,草酰乙酸,苹果酸,延胡索酸,琥珀酰CoA,-酮戊 二 酸,柠檬 酸,TCA循环,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

12、-磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶 (2)丙酮酸脱氢酶系 (3)柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶、 -酮戊二酸脱氢酶系,糖有氧氧化总结,糖的有氧氧化总结,4、每进行一次三羧酸循环: 消耗1mol乙酰基，产生CO2，H2O和10molATP 5、糖的有氧氧化能量的计算: 1mol葡萄糖彻底氧化产生30或32molATP。,定义：从6磷酸葡萄糖开始，不经糖酵解和柠檬酸循环，直接将其脱氢脱羧分解为磷酸戊糖，磷酸戊糖分子再经重排最终又生成6磷酸葡萄糖的过程，或称为磷酸己糖旁路，简称HMP途径。 反应场所： 细胞浆。,磷酸戊糖途径,反应可分为两个阶段： 第一阶段 氧化阶段 由6磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧生成磷酸戊糖;第

13、二阶段 非氧化阶段磷酸戊糖分子再经重排最终又生成 6磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）,磷酸戊糖途径的主要特点：1、是6-磷酸葡萄糖直接脱氢脱羧,不必经过EMP,也不必经过TCA；2、在整个反应中,脱氢酶的辅酶为NADP+而不是NAD+；3、磷酸戊糖经复杂的转化重新生成磷酸己糖,磷酸戊糖途径（磷酸己糖支路）总结,（1）.6磷酸葡萄糖脱氢脱羧转化成5磷酸核酮糖。 （2）.磷酸戊糖可同分异构化生成5磷酸核糖及5磷酸木酮糖。 （3）.磷酸戊糖通过转酮反应及转醛反应生成酵解途径的中间产物6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛，再进入糖酵解途径。,磷酸戊糖途径的生理意义,磷酸戊糖途径具有以下功能： 1.产生NADPH，为生物合成提供还原力，例如脂肪酸、固醇类物质的合成； 2.产生磷酸戊糖参加核酸代谢； 3.NADPH使红细胞中还原谷胱甘肽再生，对维持红细胞还原性有重要作用。,糖异生（gluconeogenesis）,一、概念 非糖物质如氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油转变为糖或糖元的过程. 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：？,糖异生的意义,1、有利于机体内糖来源不足时 维持血糖浓度相对恒定； 2、有利于乳酸的利用； 3、协助氨基酸