第4章糖代谢.ppt

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1、第二篇物质代谢及其调节生生物物界界能能量量传传递递及及转转化化总总过过程程太太 阳阳电子传递电子传递合成合成分解分解电子传递电子传递光光合合作作用用呼呼吸吸作作用用生生命命现现象象自自养养细细胞胞异异养养细细胞胞ATPADP(CH2O)+O2(CO2)+H2OATPADP（光（光 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）（化（化 学学 能）能）（电（电 能）能）（化（化 学学 能）能）生物合成生物合成机机 械械 功功主动运输主动运输生物发光生物发光生物发电生物发电生物发热生物发热新陈代谢的概念新陈代谢的概念 新新陈陈代代谢谢（metabolism）是是生生命命最最基基本本的的特特征征

2、之之一一，泛泛指指生生物物与与周周围围环环境境进进行行物物质质交交换换、能能量量交交换换和和信信息息交交换换的的过过程程。生生物物一一方方面面不不断断地地从从周周围围环环境境中中摄摄取取能能量量和和物物质质，通通过过一一系系列列生生物物反反应应转转变变成成自自身身组组 织织 成成 分分，即即 所所 谓谓 同同 化化 作作 用用（assimilation）；）；另另一一方方面面，将将原原有有的的组组成成成成份份经经过过一一系系列列的的生生化化反反应应，分分解解为为简简单单成成分分重重新新利利用用或或排排出出体体外外，即即所所谓谓异异化化作作用用（dissimilation），通过上述过程不断地进

3、行自我更新。通过上述过程不断地进行自我更新。特特点点：特特异异、有有序序、高高度度适适应应和和灵灵敏敏调调节、代谢途径逐步进行节、代谢途径逐步进行新陈代谢的概念及内涵新陈代谢的概念及内涵 小分子小分子 大分子大分子合成代谢合成代谢（同化作用）（同化作用）需要能量需要能量 释放能量释放能量分解代谢分解代谢（异化作用）（异化作用）大分子大分子 小分子小分子物物质质代代谢谢能能量量代代谢谢新新陈陈代代谢谢信信息息交交换换第第 4 4 章章糖糖 代代 谢谢Metabolism of Carbohydrates学习要求n掌握：掌握：糖的主要生理功能；糖的无氧分解（酵解）、有氧氧化、糖原合成及分解、糖异生

4、的基本反应过程、部位、关键酶（限速酶）、生理意义；磷酸戊糖途径的生理意义；血糖概念、正常值、血糖来源与去路、调节血糖浓度的主要激素。n熟悉：熟悉：糖的消化吸收；糖代谢的概况；糖代谢各途径的调节。n了解：了解：磷酸戊糖途径的基本过程；糖醛酸途径；多元醇的生成；果糖、半乳糖、甘露糖的代谢概况；血糖水平异常。n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮类类及及其其衍衍生物或多聚物。生物或多聚物。糖的糖的糖的糖的概念概念概念概念糖的分类及其结构糖的分类及其结构糖的分类及其结构糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主

5、要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类以下四大类以下四大类以下四大类:l l单糖单糖单糖单糖 (monosacchride)(monosacchride)l l寡糖寡糖寡糖寡糖 (oligosacchride)(oligosacchride)l l多糖多糖多糖多糖 (polysacchride)(polysacchride)l l结合糖结合糖结合糖结合糖 (glycoconjugate)(glycoconjugate)单糖单糖不能再水解的糖。不能再水解的糖。葡萄糖葡萄糖(glucose)（已醛糖）（已醛糖）果糖果

6、糖(fructose)（已酮糖）（已酮糖）半乳糖半乳糖(galactose)（已醛糖）（已醛糖）核糖核糖(ribose)（戊醛糖）（戊醛糖）l寡糖寡糖常见的几种二糖有：常见的几种二糖有：麦芽糖麦芽糖 (maltose)：葡萄糖葡萄糖 葡萄糖葡萄糖蔗蔗 糖糖(sucrose)：葡萄糖葡萄糖 果糖果糖乳乳 糖糖(lactose)：葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间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。借脱水缩合的糖苷键相连。l多糖多糖能水解生成多个分子单糖的糖。能水解生成多个分子单糖的糖。常见的多糖有：常见的多糖有：淀粉淀粉(starch)糖原糖原

7、(glycogen)纤维素纤维素 (cellulose)淀粉淀粉是植物中养分的储存形式。是植物中养分的储存形式。淀粉淀粉颗粒颗粒糖原糖原是动物体内葡萄糖的储存形式。是动物体内葡萄糖的储存形式。纤维素纤维素作为植物的骨架。作为植物的骨架。-1,4-糖苷键糖苷键l结合糖结合糖糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。糖脂糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。是糖与蛋白质的结合物。常见的结合糖有：常见的结合糖有：第一节第一节 概述概述Introduction一、糖的生理功能一、糖的生理功能糖在生命活动中

8、的主要作用是提供碳源和能源糖在生命活动中的主要作用是提供碳源和能源。如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、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。胆固醇、核苷等物质的原料。作为机体组织细胞的组成成分。作为机体组织细胞的组成成分。提供合成体内其他物质的原料。提供合成体内其他物质的原料。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。组成成分。二、糖的消化吸收二、糖的消化吸收n糖的消化糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消

9、化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔。主要在小肠，少量在口腔。淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程：消化过程：肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所必需。所必需。n

10、糖的吸收糖的吸收吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 吸收形式：吸收形式：单糖单糖 ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉吸收机制：吸收机制：Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这这一一过过程程依依赖赖于于葡葡萄萄糖糖转转运运体体(glucose transporter，GLUT)。三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况小肠肠腔小肠肠腔肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞门静脉门静脉肝脏肝脏体循环体循环S

11、GLT各种组织细胞各种组织细胞GLUT葡萄糖葡萄糖酵解酵解途径途径丙丙酮酮酸酸有氧有氧无氧无氧 H2O及及CO2乳酸乳酸糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油糖原糖原肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊磷酸戊糖途径糖途径 核糖核糖+NADPH+H+淀粉淀粉消化与吸收消化与吸收 ATP糖代谢概况糖代谢概况第二节第二节糖的无氧分解糖的无氧分解Glycolysis在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促在机体缺氧条件下，葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为称为糖酵解糖酵解(glycolysis)，亦称，亦称糖的无氧糖

12、的无氧氧化氧化(anaerobic oxidation)。糖酵解的反应部位：糖酵解的反应部位：胞浆。胞浆。一、糖无氧氧化反应过程一、糖无氧氧化反应过程第一阶段：第一阶段：由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为称之为糖酵解途径糖酵解途径(glycolytic pathway)。第二阶段：第二阶段：由丙酮酸转变成乳酸。由丙酮酸转变成乳酸。n糖酵解分为两个阶段：糖酵解分为两个阶段：1.葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADPMg2+己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP

13、1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖经酵解途径分解为（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸两分子丙酮酸 哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同种己糖激酶同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。肝细胞中存型。肝细胞中存在的是在的是型，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。它

14、的特点是：它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低；对葡萄糖的亲和力很低；受激素调控。受激素调控。这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平这些特性使葡萄糖激酶在维持血糖水平和糖代谢中起着重要的生理作用。和糖代谢中起着重要的生理作用。2.6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖磷酸果糖己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖

15、 6-磷酸果糖磷酸果糖 (fructose-6-phosphate,F-6-P)3.6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+6-磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸l6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷

16、酸果糖(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 4.磷酸己糖裂解成磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+5.磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化GluG-6-PF-6

17、-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 6.3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+HNADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogen

18、ase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 7.7.1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)GluG-6-PF-6-

19、PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸在在以以上上反反应应中中，底底物物分分子子内内部部能能量量重重新新分分布布，生生成成高高能能键键，使使ADP磷磷酸酸化化生生成成ATP的的过过程程，称称 为为 底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化(substrate level phosphorylation)。1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸8.3-磷酸甘

20、油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶器 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PAT

21、PADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二

22、羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成转变成丙酮酸丙酮酸，并通过底物水平磷酸化生成并通过底物水平磷酸化生成ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸（二）丙酮酸转变成乳酸（二）丙酮酸转变成乳酸反应中的反应中的NADH+H+来自于上述第来自于上述第6步反步反应中的应中的 3-磷酸甘油醛脱氢反应。磷酸甘油醛脱氢反应。丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)NADH+H+NAD+E1:己糖激酶己糖激酶 E2:6-磷酸

23、果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙酮酸丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+n糖酵解小结糖酵解小结反应部位：胞浆；反应部位：胞浆；糖酵解是一个不需氧的产能过程；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：反应全过程中有三步

24、不可逆的反应：G G-6-P ATP ADP 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 产能的方式和数量产能的方式和数量方式：方式：底物水平磷酸化底物水平磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 22-2=2ATP从从Gn开始开始 22-1=3ATP终产物乳酸的去路终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢：释放入血，进入肝脏再进一步代谢：分解利用分解利用 乳酸循环（糖异生）乳酸循环（糖异生）二、糖酵解的调控二、糖酵解的调控关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激

25、酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 （一）（一）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的对调节酵解途径的流量最重要流量最重要n变构调节变构调节别构激活剂别构激活剂：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂别构抑制剂：柠檬酸柠檬酸;ATP（高浓度）（高浓度）ATP对对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：ATP结合位点结合位点调节效应调节效应活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）激活激活活性中心外别构调节部位（高浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时）抑制抑制2,

26、6-双磷酸果糖对双磷酸果糖对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的调节：的调节：2,6-双磷酸果糖是双磷酸果糖是6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1最强最强的变构激活剂；的变构激活剂；其作用是与其作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的变构抑制作用。的变构抑制作用。F-6-P F-1,6-2P ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-2P +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无

27、活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 （二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点n别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP,丙氨酸丙氨酸别构激活剂：别构激活剂：1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖n共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATP ATP ADP ADP Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶P PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protei

28、n kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白（三）己糖激酶受到反馈抑制调节（三）己糖激酶受到反馈抑制调节6-磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝肝葡葡萄糖激酶不受其抑制。萄糖激酶不受其抑制。长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。胰胰岛岛素素可可诱诱导导葡葡萄萄糖糖激激酶酶基基因因的的转转录录，促促进进酶的合成。酶的合成。三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。无线粒体

29、的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞第三节第三节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是是机机体体主主要供能方式。要供能方式。n n部位：部位：部位：部位：胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体胞液及线粒体n n概念概念概念概念一、糖有氧氧化的反应过程一、糖有氧氧化的反应过程第

30、一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O O ATP ADPTAC循环循环 胞液胞液线粒体线粒体（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 n总反应式总反应式:（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA n丙酮酸脱氢

31、酶复合体组成丙酮酸脱氢酶复合体组成E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoAHSCoANADNAD+TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoAFAD,NAD+SSL酶酶辅酶辅酶n丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：1.丙丙酮酮酸酸脱脱羧羧形形成成羟羟乙乙基基-TPP，由由丙丙酮酮酸酸脱脱氢氢酶酶催化催化(E1)。2.由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化形形成成乙乙酰酰硫硫辛辛酰胺酰胺-E2。3.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰酶酶(E2)催催化化生生

32、成成乙乙酰酰CoA,同同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使还还原原的的二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将FADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成 3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 三三羧羧酸酸

33、循循环环(Tricarboxylic Acid Cycle,TAC)也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是因因为为循循环环反反应应中中的的第第一一个个中中间间产产物物是是一一个个含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的的学学说说，故故此此循循环环又又称为称为Krebs循环循环，它由一连串反应组成。，它由一连串反应组成。二、三羧酸循环二、三羧酸循环n概述概述n反应部位：反应部位：线粒体线粒体（一）（一）TCA循环由循环由8步代谢反应组成步代谢反应组成1.乙酰乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸 2.柠檬酸经顺乌头酸转

34、变为异柠檬酸柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸 3.异柠檬酸氧化脱羧转变为异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸 4.-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA 5.琥珀酰琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反应合成酶催化底物水平磷酸化反应 6.琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸脱氢生成延胡索酸 7.延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸加水生成苹果酸 8.苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸脱氢生成草酰乙酸 CoASHCoASHNADH+HNADH+H+NADNAD+COCOCOCO2 2 2 2NADNAD+NADH+HNADH+H+COCOCOCO2 2 2 2GTPGTPGTPGTPGDP+

35、PiGDP+PiGDP+PiGDP+PiFADFADFADHFADH2 2NADH+HNADH+H+NADNAD+H H2 2O OH H2 2O OH H2 2O OCoASHCoASHCoASHCoASHH H2 2O O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮酮戊二酸脱戊二酸脱氢氢酶酶复合体复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶n小结：小结：三三羧羧酸酸循循环环的的概概念念：指指乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含三三个个

36、羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，反反复复的的进进行行脱脱氢氢脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再再重重复复循循环环反反应的过程。应的过程。TAC过程的反应部位过程的反应部位是线粒体。是线粒体。经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，n消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA；n经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化；n生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP；n关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶，柠檬酸合酶，-酮戊二酸脱氢酶复合酮戊二酸脱氢酶复合体，体，异柠檬酸脱氢酶。异柠檬酸脱氢酶。整个循环反应为不可逆反应。

37、整个循环反应为不可逆反应。三羧酸循环的要点：三羧酸循环的要点：三三羧羧酸酸循循环环中中间间产产物物起起催催化化剂剂的的作作用用，本本身身无无量量的的变变化化，不不可可能能通通过过三三羧羧酸酸循循环环直直接接从从乙乙酰酰CoA合合成成草草酰酰乙乙酸酸或或三三羧羧酸酸循循环环中中其其他他产产物物，同同样样中中间间产产物物也也不不能能直直接接在在三三羧羧酸循环中被氧化为酸循环中被氧化为CO2及及H2O。三羧酸循环的中间产物：三羧酸循环的中间产物：表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，

38、它可被反复利用。实际上：用。实际上：例如：例如：草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉.机机体体内内各各种种物物质质代代谢谢之之间间是是彼彼此此联联系系、相相互互配配合合的的，TAC中中的的某某些些中中间间代代谢谢物物能能够够转转变变合合成成其其他他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。.机机体体糖糖供供不不足足时时，可可能能引引起起TAC运运转转障障碍碍，这这时时苹苹果果酸酸、草草酰酰乙乙酸酸可可脱脱羧羧生生成成丙丙酮酮酸酸，再再进进一步生成乙酰一步生成乙酰Co

39、A进入进入TAC氧化分解。氧化分解。草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。草酰乙酸的来源如下：草酰乙酸的来源如下：草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶CO2 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨

40、酸谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 （二）（二）TCA循环受底物、产物和关键酶活性循环受底物、产物和关键酶活性的调节的调节TCA循循环环主主要要受受其其底底物物、产产物物、关关键键酶酶活活性性3种因素的调控。种因素的调控。TCA循循环环的的速速率率和和流流量量主主要要受受3种种因因素素的的调调控控：底底物物的的供供应应量量，催催化化循循环环最最初初几几步步反反应应酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。酶的反馈别构抑制，产物堆积的抑制作用。1TCA循环中有循环中有3个关键酶个关键酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶酮戊二酸脱氢

41、酶 乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶-酮戊二酸脱酮戊二酸脱氢酶复合体氢酶复合体ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制制前前面面反反应应中的酶中的酶其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶2TCA循环与

42、上游和下游反应协调循环与上游和下游反应协调在在正正常常情情况况下下，（糖糖）酵酵解解途途径径和和TCA循循环环的的速速度度是是相相协协调调的的。这这种种协协调调不不仅仅通通过过高高浓浓度度的的ATP、NADH的的抑抑制制作作用用，亦亦通通过过柠柠檬檬酸酸对磷酸果糖激酶对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用而实现。的别构抑制作用而实现。氧氧化化磷磷酸酸化化的的速速率率对对TCA循循环环的的运运转转也也起起着着非常重要的作用。非常重要的作用。（三）（三）TCA循环在循环在3大营养物质代谢中具有大营养物质代谢中具有重要生理意义重要生理意义1.TCA循循环环是是3大大营营养养素素的的最最终终代代谢谢通通路路

43、,其其作作用用在在于于通通过过4次次脱脱氢氢，为为氧氧化化磷磷酸酸化化反反应生成应生成ATP提供还原当量。提供还原当量。2.TCA循循环环是是糖糖、脂脂肪肪、氨氨基基酸酸代代谢谢联联系系的的枢纽枢纽。H+e 进入进入呼吸链呼吸链彻底氧化生成彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、糖有氧氧化是机体获得三、糖有氧氧化是机体获得ATP的的主要方式主要方式反反 应应辅辅 酶酶最最终获终获得得ATPATP第一阶段（胞浆）第一阶段（胞浆）葡糖糖葡糖糖6-磷酸葡糖糖磷酸葡糖糖-16-磷酸果糖磷

44、酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛磷酸甘油醛21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸2NADH3或或5*21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2丙酮酸丙酮酸2第二阶段（线粒体基质）第二阶段（线粒体基质）2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA2NADH5第三阶段（线粒体基质）第三阶段（线粒体基质）2异柠檬酸异柠檬酸2-酮戊二酸酮戊二酸2-酮戊二酸酮戊二酸2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酰琥珀酰CoA2琥珀酸琥珀酸2琥珀酸琥珀酸2延胡索酸延胡索酸2苹果酸苹果酸2草酰乙酸草酰乙酸2NADH2NADH2FADH2 2NADH55235由一个葡

45、糖糖由一个葡糖糖总总共共获获得得30或或32糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径。它不。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求四、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：己糖激酶己糖激酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1柠檬酸合酶柠檬酸合酶-酮戊二酸脱

46、氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶n丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATP别构激活剂：别构激活剂：AMP；ADP；NAD+乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，时，其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量其活性也受到抑制。这两种情况见于饥饿、大量脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，脂酸被动员利用时，这时糖的有氧氧化被抑制，大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑大多数组织器官利用脂酸作为能量来源以确保脑等重要组织对葡萄糖的需要。等重要组织对葡萄糖的需要。共价修饰

47、调节共价修饰调节乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸 脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP、ADP的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活

48、许多酶n三羧酸循环的调节三羧酸循环的调节有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现。的调节实现。ATP/ADP或或ATP/AMP比值全程调节。该比值比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。升高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环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需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰丙酮酸以生成乙酰Co

49、A。2ADPATP+AMP腺苷酸激酶腺苷酸激酶体体内内ATP浓浓度度是是AMP的的50倍倍，经经上上述述反反应应后后，ATP/AMP变变动动比比ATP变变动动大大，有有信信号号放放大大作用，从而发挥有效的调节作用。作用，从而发挥有效的调节作用。有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP比率的影响，因而能得以比率的影响，因而能得以协调。协调。五、巴斯德效应五、巴斯德效应n概念概念n机制机制有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;

50、缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制糖酵解的现象。制糖酵解的现象。第第 四四 节节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucosen概念概念磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径(pentose phosphate pathway)是是指指由由葡葡萄萄糖糖生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖及及NADPH+H+，前前者者再再进进一一步步转转变变成成3-磷磷酸酸甘甘油油醛