生物化学_糖代谢

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1、物质代谢与调节新陈代谢新陈代谢生命的最基本特征生命的最基本特征新陈代谢新陈代谢物质代谢物质代谢能量代谢能量代谢合成代谢合成代谢分解代谢分解代谢ATP最主要的能量载体最主要的能量载体 概念及生理意义概念及生理意义 器官和亚细胞定位器官和亚细胞定位 代谢途径的基本反应过程代谢途径的基本反应过程 关键酶及其主要调节关键酶及其主要调节 伴随着的能量代谢伴随着的能量代谢 代谢之间的联系及与疾病的关系代谢之间的联系及与疾病的关系学习时应注意的几个方面学习时应注意的几个方面糖代谢糖代谢Metabolism of Carbohydrates第第 一一 节节 概概 述述糖糖(carbohydrates)由碳、氢

2、、氧三种由碳、氢、氧三种元素组成，是一类多羟醛或多羟酮及其元素组成，是一类多羟醛或多羟酮及其衍生物或多聚物。衍生物或多聚物。一、糖的化学一、糖的化学单糖、寡糖单糖、寡糖 (29)、多糖、多糖 (10)、结合糖、结合糖 举举 例例甘油醛、二羟丙酮甘油醛、二羟丙酮赤藓糖赤藓糖核糖、脱氧核糖、木糖核糖、脱氧核糖、木糖葡萄糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖果糖景天糖景天糖C H OC H O HC H2O HCOC H2O HC H2O H甘 油 醛二 羟 丙 酮C H OC H O HC H2O HCOC H2O HC H2O H甘 油 醛二 羟 丙 酮OHHHHOHOHOHHOH2C

3、 核糖（戊醛糖）核糖（戊醛糖）OOHHHOHHOHHOHHCH2OHOHOHOHOHHOHHHOH半乳糖半乳糖（已醛糖）（已醛糖）OOHHHHOHOHHOHHCH2OH葡萄糖葡萄糖（已醛糖）（已醛糖）OHOHOHOHHHOHHOHOHOHHHOHHOHOOH果糖果糖（已酮糖）（已酮糖）OOHOHHOH2CHHOHHCH2OH2.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（葡萄糖葡萄糖）（葡萄糖葡萄糖）蔗蔗 糖糖（葡萄糖果糖）（葡萄糖果糖）乳乳 糖糖（葡萄糖半乳糖）（葡萄糖半乳糖）能水解生成几分子单糖的糖。能水解生成几分子单糖的糖。糖苷键糖苷键三糖：三糖：麦芽三糖、棉子糖等麦芽三糖、棉

4、子糖等3.多糖多糖 能水解生成多个单糖的糖。能水解生成多个单糖的糖。常见的多糖有常见的多糖有 淀粉、糖原、纤维素淀粉、糖原、纤维素等。等。4.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 常见的结合糖有常见的结合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。-1,4 糖苷键糖苷键-1,6 糖苷键糖苷键淀粉淀粉糖原-1,4-糖苷键糖苷键-1,6-糖苷键糖苷键-1,4-糖苷键糖苷键二、糖的生理功能二、糖的生理功能1.氧化供能氧化供能生理活性物质（生理活性物质（NADNAD、FADFAD、ATPATP等）；信息传等）；信息传递、免疫等；提供合成脂肪、胆固醇、核苷等物递、免疫等；提供合成

5、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。质的原料。人所需能量的人所需能量的50507070来自糖；葡萄糖和糖原是来自糖；葡萄糖和糖原是体内重要的能源物质。体内重要的能源物质。3.2.参与组成人体组织结构参与组成人体组织结构糖蛋白、糖脂是细胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖蛋白、糖脂是细胞膜的成分；糖蛋白、蛋白聚糖参与结缔组织及骨基质的组成；糖参与结缔组织及骨基质的组成；三、糖的消化与吸收三、糖的消化与吸收（一）糖的消化（一）糖的消化人类食物中的糖主要有植物淀粉、人类食物中的糖主要有植物淀粉、纤维素纤维素、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、乳乳糖糖、动物糖原动物糖原等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。

6、为主。消化部位消化部位 主要在小肠，少量在口腔主要在小肠，少量在口腔 糖的来源糖的来源淀粉淀粉 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 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 肠粘膜刷状缘肠粘膜刷状缘 消化过程消化过程蔗糖酶、乳糖酶蔗糖酶、乳糖酶 乳糖酶缺乏（二）糖的吸收（二）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（葡萄糖、果糖、半乳糖）单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖）吸收途径吸收途径小肠小肠肠腔肠腔 肠粘膜肠粘膜上皮

7、细胞上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环各种组织细胞各种组织细胞 葡萄葡萄糖糖转运转运体体Na+依赖型依赖型葡萄糖转运体葡萄糖转运体ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3.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 4.吸收途径吸收途径 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SGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(

8、glucose transporter)，已发现有已发现有5种葡萄糖转运种葡萄糖转运体体(GLUT 15)。四、糖代谢的概况四、糖代谢的概况 葡萄糖葡萄糖 丙酮酸丙酮酸 有氧氧化有氧氧化 无氧无氧 分解分解 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸乳酸、氨基酸氨基酸、甘油甘油 糖原糖原 糖原糖原分解分解 糖原糖原合成合成 磷酸戊糖磷酸戊糖途径途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 第二节第二节 糖的分解代谢糖的分解代谢1.有氧氧化；有氧氧化；2.无氧分解，也称为糖酵解；无氧分解，也称为糖酵解；3.磷酸戊糖途径；磷酸戊糖途径；4.糖醛酸途径糖醛酸途径

9、 有四条途径：有四条途径：糖的无氧分解糖的无氧分解 （Glycolysis）在在缺氧缺氧条件下，条件下，葡萄糖葡萄糖生成生成乳酸乳酸的过程称的过程称为糖的为糖的无氧分解无氧分解，也称为，也称为糖酵解糖酵解。概念概念 反应部位反应部位器官定位：各种组织器官定位：各种组织细胞定位：胞液细胞定位：胞液一、糖无氧分解的反应过程一、糖无氧分解的反应过程 糖酵解分为三个阶段糖酵解分为三个阶段第一阶段第一阶段 葡萄糖葡萄糖 3-磷酸甘磷酸甘油醛油醛 第二阶段第二阶段 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 丙酮丙酮酸酸第三阶段第三阶段 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 葡萄糖葡萄糖磷酸化为磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖ATP A

10、DPMg2+己糖激酶(葡萄糖激酶）G G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 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 O CH2HO H HOOHH OH H OH H H 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖P P O CH2OH HOOHH OH H OH H H不可逆反应不可逆反应乳酸乳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

11、别称为至至型。肝细胞中存在的型。肝细胞中存在的是是型，称为葡萄糖激酶型，称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的。它的特点是：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 乳酸乳酸 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为 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 P P

12、O CH2OH HOOHH OH H OH H H6-磷酸果糖磷酸果糖 6-磷酸果糖磷酸果糖再磷酸化为再磷酸化为1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+6-6-磷酸果糖激酶-1-1GluG-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6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖不可逆反应不可逆反应乳酸乳酸CH2OHOCCCCCH2OOHOHOHHH

13、P PP P1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖 磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶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磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P POCH2OHCOCH2POCH2P PO乳酸乳酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮转转变成变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛

14、磷酸丙糖异构酶 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3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 CH2OHCOCH2POCH2P PO 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 2 23-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 消耗了消耗了 2 2 分子的分子的ATPATP乳酸乳酸 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化

15、为氧化为1,3-二磷酸甘油二磷酸甘油酸酸 Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶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3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 CHOCHOHCHOHOHCH2POCH2P PO1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 O=CCOHCH2POP POP POH糖酵解过程唯一的脱氢反应糖酵解过程唯一的脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸是高能化

16、合物二磷酸甘油酸是高能化合物G=61kJ/mol乳酸乳酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 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1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸O=CCOHCH2POP POP PO3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP PO利用代谢底物分子内的高能键，利用代谢底物分子内的高能键，直接使直接使ADP磷酸化生成

17、磷酸化生成ATP，这种产生这种产生ATP的方式称为底物的方式称为底物水平磷酸化。水平磷酸化。(substrate level phosphorylation)H可逆反应可逆反应乳酸乳酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶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3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCOHCH2POP

18、 PO2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOHHH乳酸乳酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶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2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 COOHCCH2POP POOHOH+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸COOHCCH2P POH乳酸乳酸ADP ATP

19、K+Mg2+丙酮酸激酶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 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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 COOHCCH2P PO丙酮酸丙酮酸 COOHC=OCH3不可逆反应不可逆反应底物水平磷酸化底物水平磷酸化乳酸乳酸丙酮酸的去路丙酮酸的去路G2丙酮酸丙酮酸进入线粒体进入线粒体继续氧化继续氧化乳酸乳酸有有

20、氧氧缺缺氧氧丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+COOHCHOHCH3COOHC=OCH3乳酸的去路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、糖异生、糖异生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乳酸乳酸E1:E1:己糖激酶己糖激酶 E2:6-E2:6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激

21、酶-1 -1 E3:E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖酵解的代谢途径 GG-6-PF-6-PF-1,6-2PATP ADP ATPADP磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 E2E1E31,3-二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 丙丙 酮酮 酸酸 NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 NADH+H+关键酶/限速酶1 1、催化、催化不可逆不可逆反应反应2 2、催化的反应速度、催化的反应速度最慢最慢3 3、受、受激素或代谢物激素或代谢物的调节的调节5 5、活性的改变可影响整个反应

22、体系、活性的改变可影响整个反应体系 的的速度和方向速度和方向特点特点4 4、常是催化、常是催化初始反应初始反应的酶的酶概念概念 指决定一个代谢途径指决定一个代谢途径方向和速度方向和速度的的酶酶二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节 细胞对糖酵解的调控是为了满足细胞对能量及细胞对糖酵解的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。碳骨架的需求。关键酶关键酶所催化的部位是控制代谢反应的有力部所催化的部位是控制代谢反应的有力部位。位。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 关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 （一）（一）6-磷酸果糖激酶

23、磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*别构调节别构调节 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）此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位：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）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）F-1,6-2P 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 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

24、 +/+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 目目 录录（二）丙酮酸激酶二）丙酮酸激酶1.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2.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 ADP 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

25、PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白 (三三)己糖激酶或葡萄糖激酶己糖激酶或葡萄糖激酶*6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。肝葡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。三、糖酵解的生理意义三、糖酵解的生理意义无线粒体的细胞，如：红细胞无线粒体的细胞，如：红细胞代谢活跃的细胞，如：神经细胞、白代谢活跃的细胞，如：神经细胞、白细胞、骨髓、细胞、骨髓、肿瘤细胞肿瘤细胞 最主要的生理意义是缺氧时迅速提供能最主要的生理意义是缺氧时迅速提供能量

26、。量。这对肌肉收缩非常重要。这对肌肉收缩非常重要。2.2.某些组织细胞依赖糖酵解供能。某些组织细胞依赖糖酵解供能。糖酵解代谢小结糖酵解代谢小结概念：在概念：在缺氧缺氧条件下，葡萄糖生成条件下，葡萄糖生成乳酸乳酸的的过程称为过程称为糖酵解糖酵解。反应部位：胞浆反应部位：胞浆三个关键酶催化三步不可逆反应三个关键酶催化三步不可逆反应葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶 6-磷酸果糖磷酸果糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 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

27、磷酸化净生成净生成ATP数量：数量：从从G开始开始 222=2ATP 从从Gn开始开始 221=3ATP意义意义 缺氧时迅速提供能量；为代谢活跃缺氧时迅速提供能量；为代谢活跃组织提供能量。组织提供能量。糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖的有氧氧化糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在指在机体氧供充足时，机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成葡萄糖彻底氧化成H2O和和CO2，并释放出，并释放出能量能量的过程。是机体主的过程。是机体主要供能方式。要供能方式。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化

28、的反应过程 第一阶段：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CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 （一）丙酮酸的氧化脱羧（一）丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰氧化脱羧为乙酰CoA(acetyl CoA)。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 总反应式总反应式:

29、丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶酶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HSCoANAD+辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoA FAD,NAD+SSL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.丙酮酸脱羧形成羟乙基丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛催化形成乙酰硫辛酰胺酰胺-E2。3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰催化生成乙酰CoA,同同时使硫辛酰胺上的二硫键

30、还原为时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4.二氢硫辛酰胺脱氢酶二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将催化下，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 目目 录录三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxyli

31、c acid Cycle,TAC)也称也称为为柠檬酸循环柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs正正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。循环，它由一连串反应组成。所有的反应均在所有的反应均在线粒体线粒体中进行。中进行。*概述概述*反应部位反应部位 +acetyl CoA oxaloacetate *柠檬酸合酶柠檬酸合酶H H2 2O OHSCoAHSCoAcitrate 顺乌头酸酶顺乌头酸酶isocitr

32、ate 异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶NADNAD+NADH+HNADH+H+CO+CO2 2*-ketoglutarate -ketoglutarate -酮戊二酸脱氢酮戊二酸脱氢酶系酶系NADH+HNADH+H+CO+CO2 2*NADNAD+HSCoA+HSCoAsuccinyl CoA 琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶HSCoA+GTPHSCoA+GTPGDP+PiGDP+PisuccinateFADFADFADHFADH2 2琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶fumarate fumarate 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶NADNAD+NADH+HNADH+H+oxaloacetate H H2 2O

33、 O延胡索酸酶延胡索酸酶malate CoASHNADH+H+NAD+NAD+NADH+H+FADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸梅顺乌头酸梅异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶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目目 录录小小 结结 三羧酸循环的概念三羧酸循环的概念：指乙酰指乙酰CoA和和草酰乙酸草酰乙酸缩合生成缩合生成含三个羧基的柠檬酸含三个羧基的柠檬酸，反复的进行，反复的

34、进行脱氢脱羧，又生成脱氢脱羧，又生成草酰乙酸草酰乙酸，再重复循环反，再重复循环反应的过程。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。三羧酸循环的要点三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。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。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 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆

35、反应 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为酸循环中被氧化为CO2及及H2O。表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的表面上看来，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，它可草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。但是，被反复利用。但是，例如：例如：草酰乙酸草

36、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 机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，互配合的，TAC中的某些中间代谢物能够中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。质代谢之间的联系。机体糖供不足时，可能引起机体糖供不足时，可能引起TAC运转障碍，这运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰进一步生成乙酰CoA进入进入TAC氧化分解。氧化分解。草酰乙酸草酰

37、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+乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+NAD+-酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 其来源如下：其来源如下：（三）有氧氧化的调节（三）有氧氧化的调节关关键键酶酶 酵解途径：酵解途径：己糖激酶己糖激酶 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：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1-酮戊二酸脱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1.丙酮酸脱氢酶复合体

38、丙酮酸脱氢酶复合体 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，其时，其活性也受到抑制。活性也受到抑制。共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录乙酰乙酰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

39、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 循环中后续反应循环中后续反应中间产物别位反馈抑中间产物别位反馈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许多酶2.三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。该比值升比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。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

40、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CoA。巴斯德效应巴斯德效应*概念概念*机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴

41、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。有氧氧化是体内供能的主要途径。有氧氧化是体内供能的主要途径。三羧酸循环三羧酸循环是三大营养物质氧化分解的共同途径；是三大营养物质氧化分解的共同途径；三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽；三羧酸循环是三大营养物质代谢联系的枢纽；三羧酸循环为其它物质代谢提供小分子前体；三羧酸循环为其它物质代谢提供小分子前体；葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷

42、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NAD+21.5或或2 2.5*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2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 2.5 净生成净生成30

43、(或或32)ATP NAD+NAD+NAD+磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway*概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成是指由葡萄糖生成磷酸戊磷酸戊糖糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2一、磷酸戊糖途径的反应过程一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则是非氧化反应第二阶段则是非氧化反应

44、 包括一系列基团转移。包括一系列基团转移。CCCCCOOCH2OHOHOHOHHHHOHP P6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 CH2OHC=OCCCH2OOHOHHHP P5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH C O 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 CCCCCCH2OHOHOHOHHHHOHHOP P6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 CCCCC=OCH2OHOHOHHHHOHOP P1.磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 5-磷酸核糖磷酸核糖 催化第一步脱氢反应

45、的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 每每3分子分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终等演变阶段，最终生成生成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖。3-磷酸甘油醛

46、磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，可进入酵解途，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)。2.基团转移反应基团转移反应 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C3磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖

47、C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2总反应式总反应式 36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+6 NADP+2

48、6-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了经过了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过程。的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖磷酸核糖。一分子一分子G-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次二次脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。二、磷酸戊糖途径的调节

49、二、磷酸戊糖途径的调节 *6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。的流量。此酶活性主要受此酶活性主要受NADPH/NADP+比值比值的的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。另外另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。三、磷酸戊糖途径的生理意义三、磷酸戊糖途径的生理意义（一）为核苷酸的生成提供（一）为核苷酸的生成提供核糖核糖（二）提供（二）提供NADPH作为供氢体参与多种作为供氢体参与多种代

50、谢反应代谢反应 1.NADPH是体内许多合成代谢的供氢体是体内许多合成代谢的供氢体 2.NADPH参与体内的羟化反应，与参与体内的羟化反应，与生物生物合成合成或或生物转化生物转化有关有关3.NADPH可维持可维持GSH的还原性的还原性 2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸n反应过程：反应过程：6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPGUDPGUDPGAUDPGA1-1-磷酸葡萄糖醛酸磷酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸L-L-古洛糖酸古洛糖酸L-L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-D-木酮糖木酮糖5

51、-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在对人类而言，糖醛酸途径的主要生理意义在于生成活化的葡萄糖醛酸，即于生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡。葡萄糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透萄糖醛酸是组成蛋白聚糖的糖胺聚糖，如透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。葡萄糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合葡萄糖醛酸在生物转化过程中参与很多结合反应。反应。n生理意义：生理意义：第第 三三 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis是动物体内糖的储存形式之一，

52、是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。迅速动用的能量储备。肌肉：肌糖原，肌肉：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，肝脏：肝糖原，70 100g，维持血糖水平维持血糖水平 糖糖 原原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷糖苷键连接，分支增加，溶键连接，分支增加，溶解度增加。解度增加。3.每条链都

53、终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于其非还原端增多，以利于其被酶分解。被酶分解。糖原的结构特点及其意义糖原的结构特点及其意义 目目 录录一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢（二）合成部位（二）合成部位（一）定义（一）定义糖原的合成糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合指由葡萄糖合成糖原的过程。成糖原的过程。组织定位：主要在肝脏、肌肉组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）1-

54、1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 2.6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 这步反应中磷酸基团转移的意义在于：这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成由于延长形成-1,4-糖苷键，所以糖苷键，所以葡萄糖分子葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具键具有较高的能量。有较高的能量。*UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，

55、在体内充作葡萄，在体内充作葡萄糖供体。糖供体。UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 2Pi+能量能量 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP P P尿苷尿苷P尿苷尿苷P P糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激

56、酶核苷二磷酸激酶4.糖原的合成糖原的合成 *糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受体。接受体。糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)（四）糖原分枝的形成（四）糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 目目 录录 二、糖原的分解代谢二、糖原的分解代谢 *定义定义*亚细胞定位：亚细胞定位：胞胞 浆浆 *肝糖元的分解肝糖元的分解 糖原分解糖原分

57、解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。磷酸化酶磷酸化酶 G Gn n G Gn-1n-1+1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解限速酶限速酶PPPPi脱枝酶脱枝酶 (debranching enzyme)2.脱枝酶的作用脱枝酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 目目 录录 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3.1-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成6-

58、磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 *肌糖原的分解肌糖原的分解 肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中织中不存在葡萄糖不存在葡萄糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的，所以生成的6-6-磷磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原

59、的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小小 结结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 3.糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶

60、 己糖己糖(葡萄糖葡萄糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 三、糖原合成与分解的调节三、糖原合成与分解的调节 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有它们的快速调节有共价修饰共价修饰和和变构调节变构调节二二种方式。种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。化而相互转变。调节有调节有级

61、联放大级联放大作用，效率高；作用，效率高；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反；此调节为酶促反应，调节速度快；此调节为酶促反应，调节速度快；受激素调节。受激素调节。1 1.共价修饰调节共价修饰调节 腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi

62、 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性）2.别构调节别构调节磷酸化酶二种构像磷酸化酶二种构像紧密型紧密型(T)和和疏松疏松型型(R)，其中，其中T型型的的14位位Ser暴露，便于接受前暴露，便于接受前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶磷酸化酶 a(R)疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T)紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原

63、不同肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同 *在糖原分解代谢时肝主要受在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而肌肉主要受节，而肌肉主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。*肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、ATP及及6-磷酸葡萄糖。磷酸葡萄糖。糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及及6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖调节小结调节小结 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。双重调节双重调节：

64、别构调节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。糖原积累症糖原积累症糖原累积症糖原累积症(glycogen storage diseases)是一是一类遗传性代谢病，其特点

65、为体内某些器官组织类遗传性代谢病，其特点为体内某些器官组织中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是中有大量糖原堆积。引起糖原累积症的原因是患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。患者先天性缺乏与糖原代谢有关的酶类。型别型别缺陷的酶缺陷的酶受害器官受害器官糖原结构糖原结构葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶缺陷磷酸酶缺陷肝、肾肝、肾正常正常溶酶体溶酶体14和和16葡葡萄糖苷酶萄糖苷酶所有组织所有组织正常正常脱支酶缺失脱支酶缺失肝、肌肉肝、肌肉分支多，外周分支多，外周糖链短糖链短分支酶缺失分支酶缺失所有组织所有组织分支少，外周分支少，外周糖链特别长糖链特别长肌磷酸化酶缺失肌磷酸化酶缺失肌肉肌肉正常正常肝磷酸化酶缺

66、陷肝磷酸化酶缺陷肝肝正常正常肌肉和红细胞磷酸果糖肌肉和红细胞磷酸果糖激酶缺陷激酶缺陷肌肉、红肌肉、红细胞细胞正常正常肝脏磷酸化酶激酶缺陷肝脏磷酸化酶激酶缺陷 脑、肝脑、肝正常正常糖原积累症分型糖原积累症分型第第 四四 节节 糖糖 异异 生生Gluconeogenesis糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。化合物转变为葡萄糖或糖原的过程。*部位部位*原料原料*概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸一、糖异生途径一、糖异生途径 *定义定义*过程过程 酵解途径中有酵解途径中有3个由关键酶催化的不个由关键酶催化的不可逆反应可逆反应。在糖异生时，须由另外。在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；是共有的、可逆的；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