生物化学_糖代谢

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1、目 录 物质代谢与调节 目 录 新陈代谢生命的最基本特征 新陈代谢 物质代谢 能量代谢 合成代谢 分解代谢 ATP最主要的能量载体 目 录 概念及生理意义 器官和亚细胞定位 代谢途径的基本反应过程 关键酶及其主要调节 伴随着的能量代谢 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 目 录 糖代谢 Metabolism of Carbohydrates 第第 四四 章章 目 录 第 一 节 概 述 IntroductionIntroduction 目 录 糖(carbohydrates)由碳、氢、氧三种 元素组成，是一类多羟醛或多羟酮及其 衍生物或多聚物。 一、糖的化学 （一）糖的概念（

2、一）糖的概念 （二）糖的分类及其结构（二）糖的分类及其结构 单糖、寡糖 (29)、多糖 (10)、结合糖 目 录 1. 1. 单糖单糖 不能再水解的糖不能再水解的糖 分类分类举 例 丙糖丙糖甘油醛、二羟丙酮 丁糖丁糖赤藓糖 戊糖戊糖核糖、脱氧核糖、木糖 己糖己糖葡萄糖、半乳糖、甘露糖、 果糖 庚糖庚糖景天糖 目 录 核糖（戊醛糖） 目 录 半乳糖 （已醛糖） 葡萄糖 （已醛糖） 果糖 （已酮糖） 目 录 2. 寡糖 常见的几种二糖有 麦芽糖（葡萄糖葡萄糖） 蔗 糖（葡萄糖果糖） 乳 糖（葡萄糖半乳糖） 能水解生成几分子单糖的糖。 糖苷键 三糖：麦芽三糖、棉子糖等 目 录 3. 多糖 能水解生成

3、多个单糖的糖。 常见的多糖有 淀粉、糖原、纤维素等。 4. 结合糖 糖与非糖物质的结合物 常见的结合糖有糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂。 目 录 -1,4 糖苷键 -1,6 糖苷键 淀粉 目 录 糖 原 -1,4-糖苷键 -1,6- 糖苷键 目 录 -1,4-糖苷键 纤维素纤维素 目 录 二、糖的生理功能 1. 氧化供能 生理活性物质（NAD、FAD、ATP等）；信息传 递、免疫等；提供合成脂肪、胆固醇、核苷等物 质的原料。 人所需能量的5070来自糖；葡萄糖和糖原是 体内重要的能源物质。 3. 其他生理功能其他生理功能 2. 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 糖参与结

4、缔组织及骨基质的组成； 目 录 三、糖的消化与吸收 （一）糖的消化 人类食物中的糖主要有植物淀粉、 纤维素、麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、乳 糖、动物糖原等，其中以淀粉为主。 消化部位 主要在小肠，少量在口腔 糖的来源 目 录 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 胰液中的-淀粉酶 肠粘膜刷状缘 消化过程 蔗糖酶、乳糖酶 乳糖酶缺乏 目 录 （二）糖的吸收 吸收部位 小肠上段 吸收形式 单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖） 吸收途径 小肠 肠腔 肠粘膜 上皮细胞 门静脉 肝脏 体循环各种组织细胞

5、 葡萄糖 转运体 Na+依赖型 葡萄糖转运体 目 录 ADP+Pi ATP G Na+ K+ Na+泵 小肠粘膜细胞 肠 腔 门静脉 3. 吸收机制 Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT) 刷状缘 细胞内膜 目 录 4. 吸收途径 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)， 已发现有5种葡萄糖转运 体(GLUT 15)。 目 录 四、糖代谢的概况 葡萄糖 丙酮酸 有氧氧化 无氧 分解 H2O+CO2 乳酸 糖异生途径

6、乳酸、氨基酸、甘油 糖原 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 目 录 第二节 糖的分解代谢 1.有氧氧化； 2.无氧分解，也称为糖酵解； 3.磷酸戊糖途径； 4.糖醛酸途径 有四条途径： 目 录 糖的无氧分解 （Glycolysis） 在缺氧条件下，葡萄糖生成乳酸的过程称 为糖的无氧分解，也称为糖酵解。 概念 反应部位 器官定位：各种组织 细胞定位：胞液 目 录 一、糖无氧分解的反应过程 糖酵解分为三个阶段 第一阶段 葡萄糖 3-磷酸甘油醛 第二阶段 3-磷酸甘油醛 丙酮酸 第三阶段 丙酮酸 乳酸 目 录 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

7、ATP ADP Mg2+ 己糖激酶 (葡萄糖激酶） 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 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 （一）葡萄糖转变为（一）葡萄糖转变为3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 不可逆反应 乳酸 目 录 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)。它的 特点是： 对葡萄糖的亲和力很低 受激素调控 目 录 乳

8、酸 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 己糖异构酶 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 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 目 录 6-磷酸果糖再磷酸化为1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶-1 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

9、酸 甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖 不可逆反应 乳酸 目 录 1,6-双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛缩酶 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 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 乳酸 目 录 磷酸二羟丙酮转变成3-磷酸甘油醛 磷酸丙糖异构酶 Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2

10、P 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 1,6-二磷酸果糖 23-磷酸甘油醛 消耗了 2 分子的ATP 乳酸 目 录 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+

11、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 糖酵解过程唯一的脱氢反应 （二）丙酮酸的生成（二）丙酮酸的生成 1,3-二磷酸甘油酸是高能化合物 G= 61kJ/mol 乳酸 目 录 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 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

12、烯醇式丙酮酸 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸甘油酸 利用代谢底物分子内的高能键 ，直接使ADP磷酸化生成ATP ，这种产生ATP的方式称为底 物水平磷酸化。 (substrate level phosphorylation) H 可逆反应 乳酸 目 录 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 H

13、 H 乳酸 目 录 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 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 + H2O 磷酸烯醇式丙酮酸 H 乳酸 目 录 ADP ATP K+ Mg2+ 丙酮酸激酶 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

14、甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 不可逆反应 底物水平磷酸化 乳酸 目 录 丙酮酸的去路 G2丙酮酸 进入线粒体 继续氧化 乳酸 有 氧 缺 氧 目 录 ( (三三) ) 丙酮酸还原为乳酸丙酮酸还原为乳酸 丙酮酸 乳酸 乳酸脱氢酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 乳酸的去路 释放入血，进入肝脏再进一步代谢。 分解利用 、糖异生 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

15、酮 3-磷酸 甘油醛 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 乳酸 E1:己糖激酶 E2: 6-磷酸果糖激酶-1 E3: 丙酮酸激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代谢途径 GG-6-PF-6-PF-1, 6-2P ATP ADP ATPADP 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 E2 E1 E3 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 丙 酮 酸 NAD+ NADH+H+ ADP ATP ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 NADH+H+ 目 录 关键酶/限速酶 1、催化不可逆反应 2、催化的反应速度最慢 3、受激素或代谢物的调节 5、活性的改变可影响整个反应体系 的速度和方向 特点 4、常是催化初始反应的酶 概念 指决定一个代谢途径方向和速度的酶 二、糖酵解的调节 目 录 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。 关键酶所催化的部位是控制代谢反应的有力部位 。 调节方式 别构调节 共价修饰调节 关键酶 己糖激酶 6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 目 录 （一） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) * 别构调节 别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P 别构抑制剂： 柠檬酸; A