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1、糖代谢MetabolismofCarbohydrates 生 本章要求 1 掌握糖酵解的过程 部位 关键酶和意义 2 掌握糖有氧氧化的过程 部位 关键酶和意义 3 掌握磷酸戊糖途径的意义 4 掌握糖原合成与分解的过程 关键酶 5 掌握糖异生的过程 部位 关键酶和意义 6 掌握血糖正常值 来源 去路和意义 2 生 糖 carbohydrates 是含有多羟基的醛类或酮类化合物及其衍生物或多聚物 其实验式为Cn H2O m 其中H O 2 1 糖的化学 一 糖的概念 3 生 二 糖的分类及其结构 根据其水解产物的情况 糖主要可分为以下四大类 单糖 monosacchride 寡糖 oligosac
2、chride 多糖 polysacchride 结合糖 glycoconjugate 4 生 1 单糖 不能再水解的糖 葡萄糖 glucose 已醛糖 果糖 fructose 已酮糖 5 生 半乳糖 galactose 已醛糖 核糖 ribose 戊醛糖 6 生 2 寡糖 常见的几种二糖有 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 7 生 能水解生成多个分子单糖的糖 常见的多糖有 淀粉 starch 糖原 glycogen 纤维素 cellulose 3 多糖 8 生
3、 淀粉 是植物中养分的储存形式 淀粉颗粒 9 生 糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式 10 生 纤维素 作为植物的骨架 11 生 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 常见的结合糖有 4 结合糖 糖与非糖物质的结合物 12 生 13 生 1 氧化供能 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 3 作为机体组织细胞的组成成分 这是糖的主要功能 4千卡 g 2 提供合成体内其他物质的原料 如糖是糖蛋白 蛋白聚糖 糖脂等的组成成分 一 糖的生理功能 14 生 二 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
4、 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 15 生 消化过程 淀粉 葡萄糖 唾液中的 淀粉酶 肠粘膜上皮细胞刷状缘 胃 口腔 肠腔 胰液中的 淀粉酶 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 16 生 二 糖的吸收 1 吸收部位 小肠上段 2 吸收形式 单糖 17 生 3 吸收机制 ADP Pi ATP Glu Na K 小肠粘膜细胞 肠腔 门静脉 Na 依赖型葡萄糖转运体 Na dependentglucosetransporter SGLT 刷状缘 细胞内膜 18 生 4
5、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 glucosetransporter 已发现有5种葡萄糖转运体 GLUT1 5 19 生 第二节糖的无氧分解Glycolysis 20 生 第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸 pyruvate 称之为糖酵解途径 glycolyticpathway 第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸 糖酵解的定义 糖酵解分为两个阶段 糖酵解的反应部位 胞浆 在缺氧情况下 葡萄糖生成乳酸 lactate 的过程称之为糖酵解 一 糖酵解的反应过程 21 生 葡萄糖磷酸转化为6 磷酸葡萄糖 葡萄糖 6 磷酸葡萄糖
6、 glucose 6 phosphate G 6 P 一 葡萄糖分解成丙酮酸 关键酶或限速酶 己糖激酶 22 生 反应特点 反应不可逆 消耗能量 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 23 生 6 磷酸葡萄糖转变为6 磷酸果糖 6 磷酸葡萄糖 6 磷酸果糖 fructose 6 phosphate F 6 P 24 生 6 磷酸果糖转变为1 6 双磷酸果糖 关键酶或限速酶 6 磷酸果糖激酶 1 6 磷酸果糖 1 6 双磷酸果糖 1 6 fructose biphos
7、phate F 1 6 2P 25 生 反应特点 反应不可逆 消耗能量 26 生 1 6 双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 27 生 磷酸丙糖的同分异构化 3 磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 28 生 阶段A特点 一分子6碳糖裂解为两分子3碳糖两个不可逆反应步骤 HK或GK PFK 1耗能 消耗2ATP 糖原消耗1ATP 29 生 3 磷酸甘油醛氧化为1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油醛 1 3 二磷酸甘油酸 30 生 1 3 二磷酸甘油酸转变成3 磷酸甘油酸 1 3 二磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 底物在脱氢或脱水时由于分子内部能量重新分布而生成高能键 底物将其高能键直接转给ADP生成ATP
8、的方式 称为底物水平磷酸化 substratelevelphosphorylation 31 生 3 磷酸甘油酸转变为2 磷酸甘油酸 3 磷酸甘油酸 2 磷酸甘油酸 32 生 2 磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 2 磷酸甘油酸 33 生 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸 并通过底物水平磷酸化生成ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 关键酶或限速酶 丙酮酸激酶 34 生 阶段B特点 一个不可逆反应步骤 PK产生能量 2 2ATP 4ATP一次脱氢反应 NADH H 用于丙酮酸还原成乳酸 35 生 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 丙酮酸 二 丙酮酸转变成乳酸
9、36 生 E2 E1 E3 糖酵解的代谢途径总图 37 生 反应部位 胞浆 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 糖酵解小结 38 生 产能的方式和数量方式 底物水平磷酸化净生成ATP数量 从G开始 2 2 2 2ATP 终产物乳酸的去路释放入血 进入肝脏再进一步代谢 分解利用乳酸循环 糖异生 39 生 关键酶 调节方式 二 糖酵解的调节 40 生 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 ATP 高浓度 F 1 6 2P正反馈调节该酶此酶有二个结合ATP的部位 活性中心底物结合部
10、位 低浓度时 活性中心外别构调节部位 高浓度时 41 生 二 丙酮酸激酶 1 别构调节 别构抑制剂 ATP 丙氨酸 别构激活剂 1 6 双磷酸果糖 42 生 2 共价修饰调节 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 PKA CaM激酶 PKA 蛋白激酶A proteinkinaseA CaM 钙调蛋白 cAMP 43 生 三 己糖激酶或葡萄糖激酶 6 磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶 但肝葡萄糖激酶不受其抑制 长链脂肪酰CoA可变构抑制肝葡萄糖激酶 胰岛素可诱导葡萄糖激酶基因的转录 促进酶的合成 44 生 三 糖酵解的生理意义 1 是机体在缺氧情况下
11、获取能量的有效方式 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 神经 45 生 第三节糖的有氧氧化AerobicOxidationofCarbohydrate 46 生 糖的有氧氧化 aerobicoxidation 指在机体氧供充足时 葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2 并释放出能量的过程 是机体主要供能方式 部位 胞液及线粒体 概念 47 生 一 有氧氧化的反应过程 第一阶段 酵解途径 第二阶段 丙酮酸氧化脱羧 第三阶段 三羧酸循环 G Gn 第四阶段 氧化磷酸化 丙酮酸 乙酰CoA H2O O ATP ADP 胞液 线粒体 4
12、8 生 一 丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体 氧化脱羧为乙酰CoA acetylCoA 总反应式 49 生 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 E1 丙酮酸脱氢酶E2 二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3 二氢硫辛酰胺脱氢酶 TPP硫辛酸FADNAD CoA 50 生 丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程 1 由E1催化丙酮酸脱羧形成羟乙基 TPP 2 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E2 催化形成乙酰硫辛酰胺 E2 3 二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E2 催化生成乙酰CoA 同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基 4 二氢硫辛酰胺脱氢酶 E3 使还原的二氢硫辛酰胺脱氢 同时将氢传递给FAD 5 在二氢硫辛酰胺脱氢酶 E3 催化下
13、将FADH2上的H转移给NAD 形成NADH H 51 生 概述 反应部位 所有的反应均在线粒体中进行 三羧酸循环 TricarboxylicacidCycle TAC 从乙酰CoA与草酰乙酸缩合成含3个羧基的柠檬酸开始 通过一系列代谢反应 乙酰CoA被彻底氧化 草酰乙酸得以再生的过程 也称为柠檬酸循环 由于Krebs正式提出了三羧酸循环的学说 故此循环又称为Krebs循环 二 三羧酸循环 52 生 NADH H NAD NAD NADH H GTP GDP Pi FAD FADH2 NADH H NAD 柠檬酸合酶 顺乌头酸酶 异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶复合体 琥珀酰CoA合成酶 琥珀酸
14、脱氢酶 延胡索酸酶 苹果酸脱氢酶 53 生 氧化磷酸化 底物脱下的氢通过呼吸链传递给O2生成H2O 在传递过程中释放能量使ADP磷酸化生成ATP的过程 部位 线粒体两条呼吸链 二 葡萄糖有氧氧化生成ATP 54 生 三羧酸循环能量的生成 3 3 2 1 1 12ATP 55 生 三羧酸循环的概念 指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸 反复的进行脱氢脱羧 又生成草酰乙酸 再重复循环反应的过程 TAC过程的反应部位是线粒体 三羧酸循环的要点经过一次三羧酸循环 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FADH2 3分子NADH H 2分子CO2 1分子G
15、TP 生成12ATP关键酶有 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶复合体 小结 56 生 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 本身无量的变化 不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA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酸循环中被氧化为CO2及H2OH2O 整个循环反应为不可逆反应 57 生 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 为其它物质代谢提供小分子前体 为呼吸链提供H e 三羧酸循环的生理意义 58 生 胞液中H 进入线粒体 两种穿梭机制 1 磷酸甘油穿梭 脑 骨骼肌 2 苹果酸 天冬氨酸穿梭 肝 心肌 59 生 胞
16、浆 线粒体内膜 电子传递链 线粒体外膜 磷酸甘油穿梭 穿梭本质 胞浆中的NADH将H转移给线粒体中的FADH2 故进入琥珀酸呼吸链 生成2分子 NADH H 60 生 胞浆 线粒体外膜 线粒体基质 线粒体内膜 呼吸链 苹果酸 天冬氨酸穿梭 穿梭本质 胞浆中的NADH将H转移给线粒体中的 故NADH进入NADH呼吸链 生成3分子 61 生 葡萄糖有氧氧化生成的ATP 62 生 三 有氧氧化的调节 关键酶 酵解途径 己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧 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 酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶 63 生 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三羧酸循环 前者速率降低 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 有氧氧化的调节特点 64 生 四 巴斯德效应 概念 巴斯德效应 Pastuereffect 指有氧氧化抑制糖酵解的现象 65 生 思考题 1分子乳酸
