生物化学教程王镜岩朱圣庚徐长法糖代谢.ppt

,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,*,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 二 篇,物质代谢及其调节,主讲人：马晓磊,E-mail,：,2361582,biochemistry,1,本篇包括以下几章内容：,第六章 糖代谢,第七章 脂质代谢,第八章 生物氧化,第九章 氨基酸代谢,第十章 核苷酸代谢,第十一章 非营养物质的代谢,第十二章 物质代谢的整合与调节,2,重点掌握代谢过程的,关键环节、关键酶、,主要产物、主要调节环节、重要生理意义；,注意理清各种物质代谢的相互关系；,注意物质代谢异常与疾病的关系。,本篇内容的学习方法建议：,3,糖 代 谢,Metabolism of Carbohydrates,第 六 章,4,糖,(carbohydrates),即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,糖的概念,5,糖的分类及其结构,单糖,(monosacchride),寡糖,(oligosacchride),多糖,(polysacchride),结合糖,(glycoconjugate),6,半乳糖,(galactose),已醛糖,核糖,(ribose),戊醛糖,寡 糖,常见的几种二糖,:,麦芽糖,(maltose):,葡萄糖,葡萄糖,蔗 糖,(sucrose):,葡萄糖,果糖,乳 糖,(lactose):,葡萄糖,半乳糖,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。,10,多 糖,能水解生成多个分子单糖的糖。,淀 粉,(starch),糖 原,(glycogen),纤维素,(cellulose),11,淀粉,是植物中多糖的储存形式,淀粉颗粒,-1,4-,糖苷键,-1,6-,糖苷键,糖原,是动物体内多糖的储存形式,纤维素,作为植物的骨架,-1,4-,糖苷键,糖与非糖物质的结合物（糖复合物）。,糖脂,(glycolipid),：,是糖与脂类的结合物。,糖蛋白,(glycoprotein),：,是糖与蛋白质的结合物。,蛋白聚糖,(proteoglycan),：,是糖与蛋白质的结合物。,结 合 糖,15,糖的生理功能,1.,氧化供能,糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷酸等物质的原料。,3.,作为机体组织细胞的组成成分,糖的主要功能。人体,50,70,能量来自糖。,2.,提供合成体内其他物质的原料,糖是构成糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的成分。,16,糖代谢的概况分解、储存、合成,葡萄糖,糖酵解,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,第 一 节 糖的消化吸收与转运,18,一、糖消化后以单体形式吸收,食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以,淀粉,为主。,消化部位：,主要在小肠，少量在口腔。,19,淀粉,麦芽糖,+,麦芽三糖,（,40%,）（,25%,）,-,临界糊精,+,异麦芽糖,（,30%,）（,5%,）,葡萄糖,唾液中的,-,淀粉酶,-,葡萄糖苷酶,-,临界糊精酶,消 化 过 程,肠粘膜上皮,细胞,口腔,肠腔,胰液中的,-,淀粉酶,20,食物中含有的大量,纤维素,，因人体内无,-,糖苷酶,而不能对其分解利用，但却具有刺激肠蠕动等作用，也是维持健康所必需。,22,糖的吸收,1.,吸收部位：,小肠上段,2.,吸收形式：,单糖（主要是葡萄糖）,吸收机制：,通过,Na,+,依赖型葡萄糖转运体,SGLT,(Na,+,-dependent glucose transporter),主动耗能吸收。,23,ATP,G,Na,+,K,+,Na,+,泵,小肠粘膜细胞,肠腔,门静脉,葡萄糖吸收机制,Na,+,依赖型葡萄糖转运体,SGLT,刷状缘,细胞内膜,ADP+Pi,24,二、细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白,小肠肠腔,肠粘膜上皮细胞,门静脉,肝脏,体循环,SGLT,各种组织细胞,GLUT,GLUT,：葡萄糖转运体,(glucose transporter),25,糖代谢的概况,葡萄糖,糖酵解,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,核糖,+,NADPH+H,+,淀粉,消化与吸收,ATP,26,第 二 节,糖的无氧氧化,anaerobic oxidation,27,糖酵解,(glycolysis),的概念,一分子葡萄糖在,胞质,中可裂解为两分子丙酮酸，是葡萄糖无氧氧化和有氧氧化的共同起始途径，称为,糖酵解,(glycolysis)。,28,在不能利用氧或氧供应不足时，人体将丙酮酸在胞液中还原生成乳酸，称为,乳酸发酵（,lactic acid fermentation,）。,在某些植物和微生物中，丙酮酸可转变为乙醇和二氧化碳，称为,乙醇发酵（,ethanol fermentation,）。,缺氧,29,有氧,氧供充足时，丙酮酸主要进入线粒体彻底氧化成水和二氧化碳，并释放出大量,ATP,进行有氧氧化。,30,一、糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段,第一阶段：,糖酵解，此阶段,10,步反应,第二阶段：,乳酸生成，此阶段,1,步反应,糖无氧氧化的反应部位：,胞液,31,1.,葡萄糖磷酸化生成葡萄糖,-6-,磷酸,ATP,ADP,己糖激酶,Mg2+,G,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,G,G-6-P,（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸,o,o,关键酶,1,：己糖激酶,(hexokinase),哺乳类动物体内已发现有,4,种己糖激酶同工酶，分别称为,至,型。,肝,细胞中存在的是,型，称为,葡萄糖激酶,(glucokinase),。,葡萄糖激酶的特点：,对葡萄糖的亲和力很低,受激素调控,？,33,它这些特性使葡萄糖激酶对于肝维持血糖稳定至关重要，只有当血糖显著升高时，肝才会加快对葡萄糖的利用，起到缓冲血糖水平的调节作用。,34,2.,葡萄糖,-6-,磷酸转变为果糖,-6-,磷酸,磷酸己糖异构酶,G,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,G-6-P,F-6-P,o,3.,果糖,-6-,磷酸转变为果糖,-1,6-,二磷酸,ATP,ADP,磷酸果糖激,酶,-1 Mg2+,G,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,关键酶,2,：,磷酸果糖激酶,-1(phosphfructokinase-1,PFK-1),F-6-P,F-1,6-2P,F-1,6-2P,4.,果糖,-1,6-,二磷酸,裂解成,2,分子磷酸丙糖,醛缩酶,(aldolase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,+,5.,磷酸二羟丙酮转变为,3-,磷酸甘油醛,磷酸丙糖异构酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,3-,磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮,6.3-,磷酸甘油醛氧化为,1,3-,二磷酸甘油酸,Pi,、,NAD,+,NADH+H,+,3-,磷酸甘油醛脱氢酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,3-,磷酸甘油醛,1,3-,二磷酸,甘油酸,H,7.1,3-,二磷酸甘油酸转变成,3-,磷酸甘油酸,ADP,ATP,磷酸甘油酸激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,1,3-,二磷酸,甘油酸,3-,磷酸甘油酸,ADP,或其他核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程，称为,底物水平磷酸化,(substrate level phosphorylation),。,底物水平磷酸化,41,底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使,ADP,磷酸化生成,ATP,的过程，称为,底物水平磷酸化,(substrate level phosphorylation),。,42,8.3-,磷酸甘油酸转变为,2-,磷酸甘油酸,磷酸甘油酸,变位酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,9.2-,磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,2-,磷酸甘油酸,+,H,2,O,磷酸烯醇式丙酮酸（,PEP,）,H,ADP,ATP,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase),Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙酮酸,磷酸二,羟丙酮,3-,磷酸,甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,10.,磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给,ADP,生成,ATP,和丙酮酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,关键酶,3,：,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase),第二次底物水平磷酸化,葡萄糖,+2Pi+2ADP+2NAD,+,2,丙酮酸,+2ATP+2NADH+2H,+,+2H,2,O,由葡萄糖分解为两分子丙酮酸的,总反应式,(,二,),丙酮酸被还原为乳酸,丙酮酸,乳酸,反应中的,NADH+H,+,来自于上述第,6,步反应中的,3-,磷酸甘油醛脱氢反应。,乳酸脱氢酶,(LDH),NADH+H,+,NAD,+,47,E,1,:,己糖激酶,E,2,:6-,磷酸果糖激酶,-1,E,3,:,丙酮酸激酶,NAD,+,乳 酸,糖酵解的代谢途径,G,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,1,3-,二磷酸甘油酸,3-,磷酸甘油酸,2-,磷酸甘油酸,丙 酮 酸,磷酸二羟丙酮,3-,磷酸甘油醛,NAD,+,NADH+H,+,ADP,ATP,ADP,ATP,磷酸烯醇式丙酮酸,E2,E1,E3,NADH+H,+,Pi,48,图,糖的无氧氧化,1.,反应部位：胞浆,2.,糖酵解为一个不需氧的产能过程,3.,反应过程中有三步不可逆的反应,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-P,磷酸果糖激酶,1,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,4.,产能方式和数量：底物水平磷酸化,22-2=2ATP,糖酵解小结,50,二、糖酵解的调控是对,3,个关键酶活性的调节,关键酶,己糖激酶,果糖,-6-,磷酸激酶,-1,丙酮酸激酶,调节方式,别构调节,共价修饰调节,51,（一）,磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解速率最重要,变构激活剂：,AMP,，,ADP,，,F-1,6-2P,，,F-2,6-2P,变构抑制剂：,柠檬酸，,ATP,（高浓度）,6-,磷酸果糖激酶,-1,是调节糖酵解速度最重要的酶。其活性可受,变构调节与化学修饰调节（间接）。,52,磷酸果糖激酶,-1,有二个结合,ATP,的部位：,活性中心,与,ATP,亲和力高,调节中心与,ATP,亲和力低,53,F-2,6-2P,是最强的变构激活剂，由,6-,磷酸果糖激酶,-2,(PFK-2),催化,F-6-P,磷酸化生成，其可由,果糖二磷酸酶,-2,（,FBP-2,）,催化再生成,F-6-P,，上两种酶实为一体，受,胰高血糖素、胰岛素通过,cAMP,而进行化学修饰调节。,54,F-2,6-2P,F-6-P,磷酸果糖激酶,-2(PFK-2),果糖二磷酸酶,-2,（,FBP-2,）,F-2,6-2P,是,PFK-1,最强的变构激活剂。,胰岛素,胰高血糖素,PFK-2,（有活性）,FBP-2,（无活性）,PFK-2,（无活性）,FBP-2,（有活性）,P,P,55,PFK-2,（有活性）,FBP-2,（无活性）,PFK-2,（无活性）,FBP-2,（有活性）,P,P,PFK-2:,6-,磷酸果糖激酶,-2,FBP-2:,果糖二磷酸酶,-2,F-6-P,F-2,6-2P,Pi,+,PFK-1,F-1,6-2P,胰岛素,56,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,PFK-1,磷蛋白磷酸酶,Pi,PKA,ATP,ADP,Pi,胰高血糖素,ATP,cAMP,活化,F-2,6-2P,+,+,+,/,+,AMP,+,柠檬酸,PFK-2,（有活性）,FBP-2,（无活性）,6-,磷酸果糖激酶,-2,PFK-2,（无活性）,FBP-2,（有活性）,P,P,果糖双磷酸酶,-2,目 录,57,（,二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点,1.,变构调节,变构抑制剂：,ATP,，丙氨酸,变构激活剂：,1,6-,二磷酸果糖,58,2.,化学修饰调节,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,ATP,ADP,Pi,磷蛋白磷酸酶,（无活性）,（有活性）,胰高血糖素,Ca,2+,-CaM,激酶,P,（,CaM,：钙调蛋白）,cAMP,PKA,59,(,三,),己糖激酶受到反馈抑制调节,己糖激酶：,受,6-,磷酸葡萄糖,反馈抑制（变构抑制）。（肝葡萄糖激酶不受其抑制）,肝葡萄糖激酶：,受,长链脂肪酰,CoA,变构抑制；,胰岛素,可诱导该酶的合成。,60,总之，糖酵解受本途径,代谢物、细胞内能量状况、激素,的调节，通过调节既可保持本途径代谢的相对稳定，又可适应细胞和机体的能量需求变化。,61,三、糖无氧氧化的生理意义,1.,是机体在缺氧情况下快速获取能量的方式。,2.,是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。,无线粒体的细胞，如：红细胞,代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,62,四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物,果糖,半乳糖,甘露糖,63,果糖,果糖,-6-,磷酸,己糖激酶,循糖酵解途径分解,合成糖原（肌）,果糖在普通组织（除肝外）的代谢：,（一）果糖被磷酸化后进入糖酵解,64,果糖在肝中的代谢,果糖,1-,磷酸果糖,果糖激酶,1-,磷酸果糖醛缩酶,磷酸二羟丙酮,甘油醛,丙糖激酶,3-,磷酸甘油醛,循糖酵解途径分解或合成糖原,果糖不耐症,65,果糖不耐症（fructose intolerance）,是一种遗传病。其病因为缺乏B型醛缩酶，进食果糖会引起1-磷酸果糖堆积，大量消耗肝中磷酸的储备，进而使ATP浓度下降，从而加速糖无氧氧化，导致乳酸酸中毒和餐后低血糖。这种病症常表现为自我限制，强烈地厌恶甜食,。,66,（二）半乳糖转变为葡萄-1-磷酸进入糖酵解,半乳糖的代谢,半乳糖血症,67,半乳糖血症,（galactosemia）是一种遗传性疾病，表现为半乳糖不能转变成葡萄糖。其原因是缺乏半乳糖-1-磷酸尿苷酰转移酶，使1-磷酸半乳糖生成UDP-半乳糖的过程受阻，导致有毒副产物的积累。例如，血液中高浓度的半乳糖使眼睛晶状体中半乳糖含量增加，并还原为半乳糖醇，晶状体中这种糖醇的存在最终导致白内障的形成（晶状体混浊）。,68,果糖,己糖激酶,Glu,G-6-P,F-6-P,F-1,6-2P,ATP,ADP,ATP,ADP,丙酮酸,半乳糖,1-,磷酸半乳糖,1-,磷酸葡萄糖,半乳糖激酶,变位酶,甘露糖,6-,磷酸甘露糖,己糖激酶,异构酶,四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物,69,第三节 糖的有氧氧化,Aerobic Oxidation of Carbohydrate,机体利用氧将葡萄糖彻底氧化成,H,2,O,和,CO,2,的反应过程，称为,糖的有氧氧化,(aerobic oxidation),。是体内糖分解供能的主要方式。,细胞部位：,胞液及线粒体,概念：,70,葡萄糖有氧氧化概况,71,一、糖的有氧氧化分为三个阶段,第一阶段：糖酵解,第二阶段：丙酮酸氧化脱羧,第三阶段：三羧酸循环,氧化磷酸化,G,（,Gn,）,丙酮酸,乙酰,CoA,CO,2,NADH+H,+,FADH,2,H,2,O,O,ATP,ADP,TAC,胞液,线粒体,72,（一）葡萄糖经糖酵解生成丙酮酸,(,略,),糖有氧氧化的糖酵解途径与糖酵解中所述相同，代谢过程共,10,步反应，产物为丙酮酸。,73,（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰,CoA,丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为,乙酰,CoA,(acetyl CoA),。,丙酮酸,乙酰,CoA,NAD,+,HSCoA,CO,2,NADH+H,+,丙酮酸脱氢酶复合体,（此反应不可逆）,COOH,C=O,CH,3,O,CH,3,-C SCOA,74,丙酮酸脱氢酶复合体,HSCoA,NAD,+,酶,辅 酶,E1,：,丙酮酸脱氢酶,TPP(VitB1),E2,：二氢硫辛酰胺转乙酰酶 硫辛酸,HSCoA(,泛酸,),E3,：二氢硫辛酰胺脱氢酶,FAD(VitB2),NAD,+,(VitPP),75,CO,2,CoASH,NAD,+,NADH+H,+,5.NADH+H,+,的生成,1.,-,羟乙基,-TPP,的生成,2.,乙酰硫辛酰胺的生成,3.,乙酰,CoA,的生成,4.,硫辛酰胺的生成,（三）乙酰,CoA,进入柠檬酸循环以及氧化磷酸化生成,ATP,三羧酸循环见下详述；,氧化磷酸化见,第六章 生物氧化,77,概念：,三羧酸循环,(Tricarboxylic acid Cycle,TAC),又称,柠檬酸循环,。由,Krebs,正式提出，又称,Krebs,循环,。是乙酰,CoA,和草酰乙酸缩合生成柠檬酸，经,4,次脱氢、,2,次脱羧，又生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程。,二、柠檬酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统,细胞部位：,线粒体,Hans Krebs,78,CoASH,乙酰,CoA,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,CoA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,缩合,脱水,水合,氧化脱羧,水合,脱氢,底物水平磷酸化,氧化脱羧,脱氢,CO,2,+NADH,CO,2,+NADH,GTP,FADH,2,NADH,（一）柠檬酸循环由八步反应组成,要点总结,79,草酰乙酸,乙酰,CoA,柠檬酸,柠檬酸合酶,H,2,O,1,、乙酰,CoA,与草酰乙酸缩合成柠檬酸,HSCoA,80,第一个限速步骤,顺乌头酸,柠檬酸,H,2,O,2,、柠檬酸经顺乌头酸转变为异柠檬酸,异柠檬酸,H,2,O,顺乌头酸酶,顺乌头酸酶,81,3,、异柠檬酸氧化脱羧转变为,-,酮戊二酸,异柠檬酸,NAD,+,异柠檬酸脱氢酶,NADH,+H,+,CO,2,-,酮戊二酸,82,第二个限速步骤，,TAC,中最重要的酶,4,、,-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰CoA,琥珀酰,CoA,NAD,+,HSCoA,NADH,+H,+,CO,2,-,酮戊二酸,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,83,第三个限速步骤，该复合体的组成与丙酮酸脱氢酶复合体类似,5,、琥珀酰,CoA,合成酶催化底物水平磷酸化反应,琥珀酰,CoA,GDP+Pi,GTP,HSCoA,琥珀酸,琥珀酰,CoA,合成酶,84,6,、琥珀酸脱氢生成延胡索酸,FAD,FADH,2,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸,85,7,、延胡索酸加水生成苹果酸,H,2,O,延胡索酸酶,延胡索酸,苹果酸,86,8,、苹果酸脱氢生成草酰乙酸,苹果酸脱氢酶,苹果酸,NAD,+,NADH,+H,+,草酰乙酸,87,最后生成的草酰乙酸仍然是原来的草酰乙酸吗？,CoASH,乙酰,COA,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,-,酮戊二酸,琥珀酰,COA,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,缩合,脱水,水合,氧化脱羧,水合,脱氢,底物水平磷酸化,氧化脱羧,脱氢,CO,2,+NADH,CO,2,+NADH,GTP,FADH,2,NADH,四,次脱氢反应,88,一次三羧酸循环，消耗一分子,乙酰,CoA,，,经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化，生成,1,分子,FADH,2,，,3,分子,NADH+H,+,，,2,分子,CO,2,，,1,分子,GTP,。再经氧化磷酸化后，总能量生成,10,分子,ATP,。,三羧酸循环小结：,89,循环共,8,步反应，有三步不可逆反应，关键酶是：,柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，,-,酮戊二酸脱氢酶复合体，,整个循环反应为不可逆。,三羧酸循环小结：,90,记忆方法,乙酰草酰成柠檬，,柠檬又成,-,酮，琥酰琥酸延胡索，,苹果落在草丛中。,91,（二）,柠檬酸循环在三大营养物质代谢中具有重要生理意义,是三大营养物质氧化分解的共同途径；,是三大营养物质代谢联系的枢纽；,92,三、糖有氧氧化是糖分解生成ATP的主要方式,H,+,+e,进入,呼吸链,彻底氧化生成,H,2,O,的同时,ADP,偶联磷酸化生成,ATP,。,NADH+H,+,H,2,O,、,2.5ATP,O,H,2,O,、,1.5ATP,FADH,2,O,93,葡萄糖有氧氧化生成的,ATP,94,四、糖有氧氧化的调节,关键酶,糖酵解：,己糖激酶,丙酮酸氧化脱羧：,丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环：,柠檬酸合酶,丙酮酸激酶,6-,磷酸果糖激酶,-1,异柠檬酸脱氢酶,-,酮戊二酸脱氢酶复合体,95,（一）丙酮酸脱氢酶复合体调节,变构抑制剂：乙酰,CoA;NADH;ATP,变构激活剂：,AMP;NAD,+,共价修饰,变构调节,磷酸化和去磷酸化,96,丙酮酸脱氢酶复合体调节,（略讲）,乙酰,CoA,柠檬酸,草酰乙酸,琥珀酰,CoA,-,酮戊二酸,异柠檬酸,苹果酸,NADH,GTP,ATP,异柠檬酸 脱氢酶,柠檬酸合酶,-,酮戊二酸,脱氢酶复合体,ATP,NADH,+,ADP,ADP,+,ATP,柠檬酸,琥珀酰,CoA,NADH,ATP,琥珀酰,CoA,NADH,+,ADP,Ca,2+,Ca,2+,ATP,、,ADP,的影响,产物引起抑制,其他，如,Ca,2+,可激活许多酶,（二）柠檬酸循环的调节,98,有氧氧化的调节特点,有氧氧化的调节通过对其,关键酶,的调节实现。,ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。,氧化磷酸化速率影响柠檬酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。,柠檬酸循环与酵解途径互相协调。柠檬酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA。,99,2ADP,ATP+AMP,腺苷酸激酶,体内,ATP,浓度是,AMP,的,50,倍，经上述反应后，,ATP/AMP,变动比,ATP,变动大，有信号放大作用，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,ATP/ADP,或,ATP/AMP,比率的影响，因而能得以协调。,100,五、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化,概念,机制,有氧时，糖酵解过程第,6,步生成的,NADH+H,+,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，表现为抑制糖酵解。,巴斯德效应,(Pastuer effect),指有氧氧化抑制生醇发酵（或无氧氧化）的现象。,101,第 四 节磷酸戊糖途径,pentose phosphate pathway,102,磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径,（,pentose phosphate pathway,）是指从糖酵解的中间产物,6-,磷酸,-,葡萄糖,开始形成旁路，通过氧化、基团转移两个阶段生成,果糖,-6-,磷酸,和,3-,磷酸甘油醛,，从而返回糖酵解的代谢途径，亦称为,磷酸戊糖旁路,（,pentose phosphate shunt,）。,主要意义：生成,NADPH,和磷酸核糖。,103,细胞定位：,胞液,第一阶段：氧化反应，生成,磷酸核糖、,NADPH+H,+,及,CO,2,；,反应过程可分为二个阶段,第二阶段：非氧化反应，包括一系列基团转移反应，过剩的,磷酸核糖,生成,3-,磷酸甘油醛和,6-,磷酸果糖。,一、磷酸戊糖途径的分为两个反应阶段,104,NADPH+H,+,NADP,+,H,2,O,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,（一）第一阶段是氧化反应,105,5-,磷酸核糖,5-,磷酸核酮糖,NADP,+,NADPH+H,+,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,CO,2,6-,磷酸葡萄糖酸,-,106,当磷酸核糖过剩时，每,3,分子,6-,磷酸葡萄糖,参与反应，生成的磷酸核糖在基团转移反应中（,2,碳或,3,碳基团转移），通过,3C,、,4C,、,5C,、,6C,、,7C,等演变阶段，最终生成,1,分子,3-,磷酸甘油醛,和,2,分子,6-,磷酸果糖。,后两者可进入糖酵解途径代谢。,（二）第二阶段是一系列基团转移反应,107,5-,磷酸核酮糖,(C,5,)3,5-,磷酸核糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,3-,磷酸甘油醛,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,6-,磷酸果糖,C,6,6-,磷酸果糖,C,6,3-,磷酸甘油醛,C,3,108,磷酸戊糖途径,第二阶段,5-,磷酸木酮糖,C,5,5-,磷酸木酮糖,C,5,7-,磷酸景天糖,C,7,3-,磷酸甘油醛,C,3,4-,磷酸赤藓糖,C,4,6-,磷酸果糖,C,6,6-,磷酸果糖,C,6,3-,磷酸甘油醛,6-,磷酸葡萄糖,(C,6,)3,6-,磷酸葡萄糖酸内酯,(C,6,)3,6-,磷酸葡萄糖酸,(C,6,)3,5-,磷酸核酮糖,(C,5,)3,5-,磷酸核糖,C,5,3NADP,+,3NADPH+3H,+,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,3NADP,+,3NADPH+3H,+,6-,磷酸葡萄糖酸脱氢酶,3CO,2,第一阶段,C,3,109,主要调节,6-,磷酸葡萄糖脱氢酶,该酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性主要受,NADPH/NADP,+,比值,的调节，比值升高则被抑制，降低则被激活。,二、磷酸戊糖途径主要受,NADPH/NADP,+,比值的调节,110,（一）为核苷酸的生成提供,5,磷酸核糖；,（二）提供,NADPH,作为供氢体参与多种代谢反应。,1.NADPH,是体内许多合成代谢的供氢体；,2.NADPH,参与体内的羟化反应；,3.NADPH,可维持,GSH,的还原状态。,2G-SH G-S-S-G,NADP,+,NADPH+H,+,A,AH,2,三、磷酸戊糖途径的生理意义是生成,NADPH,和磷酸戊糖,111,蚕豆病,发病机制：,体内,缺乏6-P-葡萄糖脱氢酶,，而蚕豆中含有蚕豆嘧啶、蚕豆嘧啶核苷、多巴、多巴核苷等具有,氧化作用物质,，可使G-6-PD缺陷患者中的红细胞GSH降低引发溶血。,112,第五节 糖原的合成与分解,Glycogenesis and Glycogenolysis,糖原,(glycogen),葡萄糖的多聚体，是动物体内糖的储存形式，是机体能迅速动用的能量储备。,糖原储存的主要组织器官及其生理意义,肌肉：肌糖原，,180,300g,，供肌肉收缩所需。,肝脏：肝糖原，,70,100g,，维持血糖水平。,113,葡萄糖单元以,-1,4-,糖苷键,形成长链。,2.,约,10,个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以,-1,6-,糖苷键,连接。,糖原的结构特点,一、糖原合成是由葡萄糖连接成多聚体,合成部位,糖原合成,(glycogenesis),指由葡萄糖合成糖原的过程。,组织部位：主要在肝脏、肌肉,细胞部位：胞浆,116,（一）葡萄糖活化为尿苷二磷酸葡萄糖,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,ATP,ADP,己糖激酶,;,葡萄糖激酶（肝）,1-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖变位酶,PPi,UDPG,焦,磷酸化酶,尿苷二磷酸葡萄糖,(,UDPG,),UTP,117,UDPG,称,“活性葡萄糖”，,作为,葡萄糖供体。,PPi,UDPG,焦磷酸化酶,UTP,1-,磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,UDPG,118,糖原,n+,UDPG,糖原,n+1+UDP,糖原合酶,(glycogen synthase),（二）尿苷二磷酸葡萄糖连接形成直链和支链,（,-1,4-,糖苷键形成）,糖原,n,为原有的较小糖原分子，称为,糖原引物，,作为,UDPG,上葡萄糖基的接受体。,119,近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为,glycogenin,的蛋白质,。,Glycogenin,可对其自身进行共价修饰，将,UDPG,的葡萄糖基结合到其分子的,酪氨酸残基,上，使其糖基化。这个结合上去的葡萄糖分子即可成为糖原合成时的引物。,作为引物的第一个糖原分子从何而来？,120,分支酶,(branching enzyme),将一段约,6,7,个葡萄糖基的糖链转移到邻近的糖链上，以,-1,6-,糖苷键,相连，形成糖原分支。在各分支末端，糖原合酶又可延长糖链。,（三）分支酶催化形成糖原分支,（,-1,6-,糖苷键形成）,121,糖原分支的形成,分支酶,(branching enzyme,),-1,6-,糖苷键,-1,4-,糖苷键,糖原引物,糖原合酶,分枝酶,123,作为引物的第一个糖原分子从何而来？,二、糖原分解从非还原末端进行磷酸解,细胞内定位：,胞浆,糖原分解,(glycogenolysis),糖原分解成为葡萄糖,-6-,磷酸或葡萄糖的过程。,125,（,二）脱支酶分解,-1,6-,糖苷键,脱支酶具有两种酶活性：,葡聚糖转移酶,活性,-1,6-,葡萄糖苷酶,活性,糖原,n+1,糖原,n+,1-,磷酸葡萄糖,磷酸化酶,（一）糖原磷酸化酶分解-1,4-糖苷键,Pi,糖原的磷酸解,126,脱支酶,(debranching enzyme),脱支酶的作用,转移葡萄糖残基,水解,-1,6-,糖苷键,磷 酸 化 酶,葡聚糖转移酶活性,-1,6-,糖苷酶活性,1-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,磷酸葡萄糖,变位酶,1-,磷酸葡萄糖转变成,6-,磷酸葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖,葡萄糖,-6-,磷酸酶,葡萄糖,6-,磷酸葡萄糖,（三）,1-,磷酸葡萄糖继续转变,128,葡萄糖,-6-,磷酸酶,只存在于肝、肾中，不存在于肌肉中，故肝、肾糖原分解可补充血糖，肌糖原只能生成,6-,磷酸葡萄糖,进行糖酵解或有氧氧化代谢。,129,UDPG,焦磷酸化酶,G-1-P,UTP,UDPG,PPi,糖原,n,+,1,UDP,G-6-P,G,糖原合酶,分枝酶,磷酸葡萄糖变位酶,己糖,(,葡萄糖,),激酶,糖原,n,Pi,磷酸化酶,葡萄糖,-6-,磷酸酶（肝）,糖原,n,糖原的合成和分解,130,糖原合成,G,G-6-P,G-1-P,UDP-,G,糖原合成酶,Gn,Gn,+1,(glycogen),UTP,PPi,glycogen,synthase,ATP,key enzyme,131,糖原的分解,Gn,磷酸化酶,G,n-,1,主要存在肝中，肌肉中无此酶,G-1-P,G-6-P,葡萄糖,-6-,磷酸酶,G,Pi,132,三、糖原的合成与分解受严格调控,关键酶,糖原合成：,糖原合酶,糖原分解：,磷酸化酶,糖原的合成与分解主要受,胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素,等激素的调节。,133,1.,磷酸化的糖原磷酸化酶是活性形式,糖原磷酸化酶的共价修饰调节,磷酸化酶,b,激酶,磷酸化酶,b,激酶,-,磷酸化酶,b,（活性低）,磷酸化酶,a-,（活性高）,（一）糖原磷酸化酶受化学修饰和别构调节,134,2.糖原磷酸化酶受别构调节,疏松型,(R),磷酸化酶,a,受葡萄糖变构后形成的,紧密型,(T),，其磷酸化的,14,位丝氨酸暴露，便于去磷酸化转变为磷酸化酶,b,。,葡萄糖是磷酸化酶的变构抑制剂。,磷酸化酶,a(R),疏松型,磷酸化酶,a (T),紧密型,葡萄糖,135,（二）糖原合酶受化学修饰和别构调节,糖原合酶,（有活性）,糖原合酶,-,（无活性）,糖原合酶的共价修饰调节,1,.,去磷酸化的糖原合酶是活性形式,136,腺苷环化酶,（无活性）,腺苷环化酶（有活性）,激素（胰高血糖素、肾上腺素等）,+,受体,ATP,cAMP,PKA,(,无活性,),磷酸化酶,b,激酶,糖原合酶,a,糖原合酶,b-P,PKA,(,有活性,),磷酸化酶,b,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,激酶,-P,Pi,磷蛋白磷,酸酶,-1,Pi,Pi,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶,-1,磷蛋白磷酸酶抑制剂,-P,磷蛋白磷酸酶抑制剂,PKA,（有活性）,胰岛素可通过激活,磷酸二酯酶,加速,cAMP,的分解参与调节,137,2.,糖原合酶受别构调节,在糖原分解代谢时肝主要受,胰高血糖素,的调节，而肌肉主要受,肾上腺素,调节。,肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为,AMP,、,ATP,及葡糖,-6-,磷酸。,糖原合酶,磷酸化酶,a-P,磷酸化酶,b,AMP,ATP,及葡糖,-6-,磷酸,+,+,138,糖原合酶和磷酸化酶都有,有活性、无（低）活性,二种形式，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。,糖原合酶,a,（有活性，去磷酸化）,糖原合酶,b,（无活性，磷酸化）,磷酸化酶,a,（有活性，磷酸化）,磷酸化酶,b,（低活性，去磷酸化）,139,腺