醣类代谢 PPT课件

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1、代謝基礎概念(Metabolism),人體生物學 (二),1,消化吸收代謝,2,3,消化作用: 是指将食物分解成足够小的分子使身体能够吸收利用的过程，是生物异化作用（分解代谢）的一环。,消化作用分为两个阶段 首先藉由机械性的作用将食物碎裂成小裂片， 其次是化学性的作用，经由酵素的催化，将大分子水解成小分子单体。 无法消化的残渣则会再排出体外。,4,大多数食物中所含的有机物包括蛋白质、脂肪和碳水化合物，这些大分子聚合物无法穿过细胞膜进入细胞内，因此人体需要藉由消化作用将食物中的大分子分解成单体(小分子)，例如: 蛋白质胺基酸 多糖及双糖单糖 脂肪甘油、脂肪酸 这些分子是维持生命所必需的，代谢作用

2、在摄入食物后将食物中的这些分子消化降解以提供维持生命所需的能量 另一方面生物体又使用这些单体(分子)来合成自身身体所需的聚合物，用于构建细胞和组织。,5,6,7,代谢(Metabolism),新陈代谢(metabolism)，是生命物质的新旧更替和生物体内能量转化过程的总称，简称代谢。 是生物体维持生命的化学反应总称。 这些反应使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对环境作出反应。 代谢是生物体不断进行物质和能量的交换过程，一旦物质和能量交换停止，生物体的生命就会结束。,高度有序的生物结构有赖活跃的代谢过程来维持，一切生命活动都由代谢过程释放的能量来驱动。 代谢活动的紊乱会产生病状，甚至

3、影响生命，而较大的创伤、感染或手术都可能影响全身代谢。,8,9,新陈代谢包括:物质代谢和能量代谢两个方面，两者实际上是偶合在一起的。,物质代谢 指生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程。 是物质在体内的消化、吸收、运转、分解等与生理有关的化学过程 例如: 食物中的蛋白质被身体分解、吸收后成为细胞或组织的一部分。,10,能量代谢 是指生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。 能量以化学能的形式流通于生物间及生物体内。 动物从食物中的能源物质(主要为糖和脂肪)摄取能量。能源物质在体内分解释放的能量又转移到三磷酸腺苷(ATP)分子中。 例如:食物中的淀粉中糖在体内转换

4、成热能,11,12,代谢(Metabolism)亦可分为分解代谢与合成代谢 分解代谢是一个发散的过程(divergent process) 合成代谢是一个集合过程(convergent process)。,分解代谢(Catabolism) 又称为异化作用， 是一系列裂解大分子的反应过程的总称，包括裂解和氧化食物分子，如:脂肪被消化分解成脂肪酸与甘油 或是指生物体将自身原有的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程，如:脂肪酸氧化产生热能(ATP),13,分解代谢反应的目的是为合成代谢反应提供所需的能量和反应物。 主要分三个阶段进行： 第一阶段:是由复杂的大

5、分子分解为物质基本组成单位的过程，即糖、脂肪和蛋白质降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和胺基酸； 第二阶段是由这些基本分子转变为代谢中间产物，即活泼的二碳化合物的过程，如上述葡萄糖、胺基酸和脂肪酸等降解为乙酰CoA(辅酶)，这期间有少量能量的释放，生成ATP； 第三阶段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的过程，这期间生成的NADH，FADH2通过氧化磷酸化过程，生成大量ATP。,14,15,合成代谢(Anabolism) 生物体利用能量来合成细胞中的各个组分 如:胺基酸合成蛋白质。 也就是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。,合成代谢一般不是分解代谢简单

6、的逆向反应，而是由不同酶催化的，通常需要消耗ATP，还原供氢体多为NADPH。,16,17,ATP是细胞内许多放能反应和需能反应之间的共同中间物，细胞利用ATP来储存放能反应所释放的能量，同时提供给需能反应所需要的能量。所以ATP是生物最常利用能量流通的分子。 但ATP并非唯一能担任这类角色的物质，在生物体内也会利用会蓄积电子能量的分子如NADPH、FADH2来作能量流通之用。,18,代谢途径(pathway) 代谢中的化学反应通过一系列酶的作用将一种化学物质转化为另一种化学物质。 在细胞内的化学反应不是相互独立的，而是相互联系的，一个反应的产物可能就是下一个反应的底物，这样构成一连串的反应，

7、称之为代谢途径(Metabolism Pathway) 由不同的代谢途径相互交叉构成一个有组织有目的的化学反应网络(network)，称为代谢(metabolism)。,呼吸作用（Cellular Respiration）,是生物体细胞将有机物氧化分解并转化能量的化学过程，也称为释放作用；又称为细胞呼吸（Cellular respiration）。 细胞内完成生命活动所需的能量，都是来自呼吸作用。真核细胞中，粒线体是与呼吸作用最有关联的胞器，呼吸作用的几个关键性步骤都在其中进行。,19,6 CO2 + 6 H2O + Energy (light) C6H12O6 + 6 O2 (二氧化碳) (

8、水) (能量) (葡萄糖) (氧)C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Energy (ATP) (葡萄糖) (氧) (二氧化碳) (水) (能量),光合作用,呼吸作用,20,21,呼吸作用是一种酶促氧化反应。 有氧气参与时的呼吸作用，称之为有氧呼吸； 没氧气参与的反应，则称为无氧呼吸。 有氧呼吸与无氧呼吸是细胞内不同的反应，与生物体没直接关系。即使是呼吸氧气的生物，其细胞内，也可以进行无氧呼吸。,呼吸作用的目的，是透过释放食物里的能量，以制造三磷酸腺苷（ATP），即细胞最主要的直接能量供应者。 在呼吸作用中，三大营养物质：碳水化合物、蛋白质和脂质的基本组成单位葡萄糖、

9、胺基酸和脂肪酸，被分解成更小的分子，透过数个步骤，将能量转移到还原性氢中。 最后经过一连串的电子传递链，氢被氧化生成水；原本贮存在其中的能量，则转移到ATP分子上，供生命活动使用。,22,23,24,呼吸作用与发酵作用.mp4,25,糖的代谢,机体所需的能量50%70%来自于糖的氧化 糖类是一大类有机化合物，是人类最廉价也是最主要的能原物质。 淀粉、多糖、双糖分解为单糖(主要为葡萄糖)进入血液中被细胞利用 糖的主要生理功能是氧化以提供能量，其次是构成组织细胞的重要成分,26,糖（葡萄糖）在体内的代谢包括: 分解代谢与合成代谢两大方面 机体透过精密的调节以维持二者之间的代谢平衡，以维持血糖浓度的

10、正常水平。 葡萄糖是体内糖的主要存在形式与运输形式，也是糖代谢的核心。,27,人体组织均能对糖进行分解代谢，主要的分解途径有三： (1)糖(酵)解: 无氧条件下进行的糖酵解途径；() (2)有氧氧化:有氧条件下进行的有氧氧化； (3)磷酸戊糖途径,28,(一)糖酵解(glycolysis),glyco源于希腊语glykos的词根，是甜的意思， lysis是分解或解开的意思。 是所有生物细胞糖代谢过程的第一步 葡糖糖或糖原(也称为肝糖)在(缺)无氧的条件下分解生成乳酸(lactate)的过程称为糖的无氧氧化 此一过程与酵母菌使糖生醇发酵过程相似，故又称为糖酵解 反应过程: 第一阶段: 葡萄糖或糖

11、原分解成丙酮酸(pyruvate) 第二阶段: 由丙酮酸还原成乳酸,29,30,31,反应部位: 细胞质 反应条件: 无氧状态 最终产物: 乳酸 能量代谢: 从葡萄糖开始:消耗2ATP，获得4ATP，净得2ATP 从糖原开始: 净得3ATP 关键酶:已糖激脢 (肝脏内为葡萄糖激酶)、磷酸果糖激酶(限速酶)、丙酮酸激酶,32,33,檸檬酸循環,34,糖酵解的生理意义 糖酵解是生物界普遍存在的供能途径，但其释放的能量不多，而且在一般生理情况下，大多数组织有足够的氧以供有氧氧化之需，很少进行糖酵解，因此这一代谢途径供能意义不大， 然而，糖酵解是机体在缺氧的情况下迅速获得能量的有效方式（运动的时候，高

12、原地带）,35,骨骼肌中ATP含量很低，剧烈运动时，能量需求增加，糖分解加速，此时即使呼吸和循环加快以增加氧的供应量，仍不能满足体内糖完全氧化所需要的能量，这时肌肉处于相对缺氧状态，必须通过糖酵解过程，以补充所需的能量。 糖酵解对于剧烈运动时处于缺氧状态的肌肉收缩更为重要 在剧烈运动后，可见血中乳酸浓度成倍地升高，这是糖酵解加强的结果。 又如人们从平原地区进入高原的初期，由于缺氧，组织细胞也往往通过增强糖酵解获得能量。,36,少数组织，如视网膜、睾丸、肾髓质等组织细胞，即使在有氧条件下，仍需从糖酵解获得能量 成熟红细胞因缺乏粒线体无法依靠有氧氧化获得能量，所需能量的90%95%来自糖酵解。 在

13、某些病理情况下，如严重贫血、大量失血、呼吸障碍、肿瘤组织等，组织细胞也需通过糖酵解来获取能量。倘若糖酵解过度，可因乳酸产生过多，而导致酸中毒。,37,在正常的机体内，代谢受着严格的调控(regulation)，处在动态平衡状态中，这种调节主要是通过各种代谢途径中关键的限速酶的活性变化来实现的。 调控发生在两个水平上：一个是细胞内水平，主要由代谢底物、产物的多少来完成；第二个是整体水平，主要通过神经内分泌系统来实现。,38,(二)糖的有氧氧化 (aerobic oxidation）,葡萄糖在有氧条件下彻底氧化成水和二氧化碳并释放出能量的反应过程就叫做有氧氧化(aerobicoxidation)

14、有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数细胞都通过它来获得能量。,39,糖的有氧氧化大致可分为三个阶段： 第一阶段是葡萄糖循酵解途径分解成丙酮酸；是糖有氧氧化与糖酵解的共同反应过程（预备） 第二阶段就是丙酮酸进入线粒体内，氧化脱羧(读音: )生成乙酰辅酶A（CoA）。（主要有氧氧化阶段） 第三阶段是三羧酸循环及氧化磷酸化。（产生能量）,40,41,在糖的有氧氧化中的关键酶是： 丙酮酸脱氢酶系、 柠檬酸合酶、 异柠檬酸脱氢酶， 这三种酶在糖有氧氧化中起到关键作用。,42,催化氧化脱羧的酶是丙酮酸脱氢酶系(pyruvatedehydrogenase system)，此多酶复合体括丙酮酸脱羧酶，和五种辅

15、酶组成 辅酶(辅助因子)是糖有氧氧化的的关键酶之一 TPP: 含维生素B1， 硫酸辛:脂溶性维生素 CoA: 含泛酸 FAD: 含维生素B2, NAD+:含维生素PP 当体内缺乏有关维生素时，可影响糖的氧化代谢而造成体内能量代谢障碍，又发神经炎等疾病。（维生素B与醣代谢有关，VB 主要是辅酶，若 没有B，辅酶没有正常作用，就会影响代谢过程！吃了太多的醣，就会出现代谢的障碍）VB是醣有氧氧化的关键！,43,44,45,糖有氧氧化的生理意义 (1)三羧酸循环是机体获取能量的主要方式。 1个分子葡萄糖经无氧酵解仅净生成2个分子ATP，而有氧氧化可净生成38个ATP，其中三羧酸循环生成24个ATP，在一般生理条件下，许多组织细胞皆从糖的有氧氧化获得能量。 糖的有氧氧化不但释能效率高，而且逐步释能，并逐步储存于ATP分子中，因此能的利用率也很高。,46,(2).三羧酸循环是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在体内彻底氧化的共同代谢途径（共同提供能量的通路） 三羧酸循环的起始物乙酰辅酶A，不但是糖氧化分解产物，它也可来自脂肪的甘油、脂肪酸和来自蛋白质的某些胺基酸代谢，因此三羧酸循环实际上是三种主要有机物在体内氧化供能的共同通路 估计人体内2/3的有机物是通过三羧酸循环而被分解的。,