糖代谢ppt课件_3

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1、第八讲 糖类代谢,第一节 新陈代谢概述 第二节 双糖和多糖的酶促降解 第三节 单糖的分解代谢 第四节 糖的生物合成,新陈代谢的概念、特点和内涵,小分子 大分子 合成代谢（同化作用） Assimilation 需要能量释放能量 分解代谢（异化作用） Dissimilation 大分子 小分子,物质代谢,能量代谢,新陈代谢,新陈代谢（metabolism）是生命最基本的特征之一，泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。特点：特异、有序、高度适应和灵敏调节、代谢途径逐步进行,第二节 双糖和多糖的酶促降解,1.双糖的酶促降解 2.多糖的酶促降解 2.1 淀粉的分解 2.2 糖原的分解,双糖的酶

2、促降解,2.1 淀粉的分解, 2.1.1 淀粉的酶促水解 淀粉酶：在淀粉分子内部任意水解-1.4糖苷键。（内切酶）淀粉酶:从非还原端开始，水解.4糖苷键，依次水解下一个麦芽糖单位（外切酶）脱支酶（R酶）:水解淀粉酶和淀粉酶作用后留下的极限糊精中的1.6 糖苷键。不能直接水解支链淀粉内部的-1，6糖苷键麦芽糖酶:催化麦芽糖水解为葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。 淀粉的彻底水解需要上述水解酶的共同作用，其最终产物是葡萄糖。,极限糊精是指淀粉酶和淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基,麦芽糖酶,脱枝酶,淀粉酶,淀粉酶,麦芽糖酶,淀粉酶,2.1.2 淀粉的磷酸解 磷酸化酶: 催化淀粉非还原末端的葡萄糖残基转移给

3、P，生成G-1-P,同时产生一个新的非还原末端，重复上述过程。 磷酸化酶不能将支链淀粉完全降解，只能降解到距分支点4个葡萄糖残基为止，留下一个大而有分支的多糖链，称为磷酸化酶极限糊精。,所以磷酸化酶磷酸解的产物是 直链淀粉 G-1-P 支链淀粉 G-1-P + 磷酸化酶极限糊精,转移酶:将距1,6键前3个G残基转移至另一链上,以-1,4键相连,分支点处留下一个G残基 脱支酶:水解转移酶留下的那个G残基,释放下一个G分子, G,葡萄糖转移酶,2.2 糖原的分解 糖原的结构及其连接方式,磷酸化酶（催化1.4-糖苷键断裂）三种酶协同作用： 转移酶（催化寡聚葡萄糖片段转移）脱枝酶（催化1.6-糖苷键断

4、裂）, 糖原的磷酸解,糖原磷酸解的步骤,非还原端,磷酸化酶（释放8个1-P-G）,转移酶,脱枝酶（释放1个葡萄糖）,最终产物是G和1-P-G,+G,第三节 单糖的分解代谢,1.生物体内单糖的主要分解代谢途径及细胞定位 2.糖酵解（EMP） 丙酮酸的去路：无氧降解和有氧降解途径 3.三羧酸循环（TCA） 4.磷酸戊糖途径（PPP）,1.葡萄糖的主要分解代谢途径,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,6-磷酸葡萄糖,磷酸戊糖途径,糖酵解,（有氧）,（无氧）,（有氧或无氧）,动物细胞,植物细胞,丙酮酸氧化三羧酸循环,磷酸戊糖途径糖酵解,2. 糖酵解（glycolysis）,1、化学历程和催化酶类

5、 2、化学计量和生物学意义 3、糖酵解的调控,糖酵解是将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应 是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径 1940年被阐明, Embden,Meyerhof,Parnas等人贡献最多，故糖酵解过程也叫Embdem-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径。 在细胞质中进行,EMP的化学历程,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,第一阶段,第二阶段,第三阶段,葡萄糖,葡萄糖的磷酸化,磷酸己糖

6、的裂解,丙酮酸和ATP的生成,磷酸G变位酶,第一阶段：葡萄糖的磷酸化,葡萄糖激酶,磷酸果糖激酶,磷酸己糖异构酶,第二阶段： 磷酸己糖的裂解,醛缩酶,磷酸丙糖异构酶,第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成,Mg或Mn,丙酮酸,PEP,丙酮酸激酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶 (碘乙酸抑制其活性),磷酸甘油酸激酶,磷酸甘油酸变位酶,烯醇化酶,高能磷酸化合物,高能磷酸化合物,底物水平磷酸化,底物水平磷酸化,途径化学计量和生物学意义,总反应式:C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH+2H+2ATP+2H2O,生物学意义,糖酵解是存在一切生物体内糖分解代谢的普遍途径

7、通过糖酵解使葡萄糖降解生成ATP，为生命活动提供部分能量，尤其对厌氧生物是获得能量的主要方式 糖酵解途径的许多中间产物可作为合成其他物质的原料（提供碳骨架），如磷酸二羟丙酮甘油 是糖有氧分解的准备阶段 由非糖物质转变为糖的异生途径基本为之逆过程,影响酵解的调控位点及相应调节物,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,21，3-二磷酸甘油酸,23-磷酸甘油酸,22-磷酸甘油酸,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,a,b,c,调控位点 激活剂 抑制剂 a G激酶 ATP G-6-PADP b 磷酸果糖 ADP ATP激酶 AMP

8、 柠檬酸 （限速酶） 果糖-1,6-二磷酸 NADH c 丙酮酸激酶 果糖-1,6-二磷酸 ATPAla,规律：主要通过调节反应途径中几种酶的活性来控制整个途径的速度，被调节的酶多数为催化反应历程中不可逆反应的酶，通过酶的变构效应实现活性的调节，调节物多为本途径的中间物或与本途径有关的代谢产物。,细胞对酵解速度的调控是为了满足细胞对能量及碳骨架的需求。 在代谢途径中，催化不可逆反应的酶所处的部位是控制代谢反应的有力部位。 糖酵解中有三步反应不可逆，分别由己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶催化，因此这三种酶对酵解速度起调节作用。,糖酵解的调控解释,丙酮酸的去路,（有氧）,（无氧）,转化为脂肪酸或

9、酮体,丙酮酸的无氧降解及葡萄糖的无氧分解,葡萄糖,EMP,丙酮酸脱羧酶,乙醇脱氢酶,乳酸脱氢酶,由葡萄糖转变为乙醇的过程称为酒精发酵: 酵母在无氧条件下将丙酮酸转化为乙醇和CO2 葡萄糖+2Pi+2ADP+2H+ 2乙醇+2CO2+2ATP+2H2O 由葡萄糖转变为乳酸 动物在激烈运动时或由于呼吸、循环系统障碍而发生供氧不足时 生长在厌氧或相对厌氧条件下的许多细菌 葡萄糖+2Pi+2ADP 2乳酸+2ATP+2H2O,丙酮酸的有氧氧化及葡萄糖的有氧分解,（EMP）,葡萄糖,丙酮酸脱氢酶系,3.三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle, TCA 循环）,3.1 三羧酸循环的概

10、念和化学历程 3.2 三羧循环及葡萄糖有氧氧化的化学计量和能量计量 3.3 三羧循环的特点和生物学意义 3.4 三羧循环的调控,三羧酸循环概念,在有氧的情况下，葡萄糖酵解产生的丙酮酸氧化脱羧形成乙酰CoA。乙酰CoA经一系列氧化、脱羧，最终生成CO2和H2O并产生能量的过程，称为柠檬酸循环 亦称为三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle), 简称TCA循环 由于它是由H.A.Krebs（德国）正式提出的，所以又称Krebs循环 三羧酸循环在线粒体基质中进行 TCA经四次氧化，二次脱羧，通过一个循环，可以认为乙酰CoA2CO2,H2O,H2O,+HS-CoA,HSCoA Pi

11、,三羧酸循环的化学计量和能量计量,a、总反应式: CH3COSCoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H+ +FADH2+GTP,葡萄糖完全氧化产生的ATP,总计：38 ATP或36 ATP,贮能效率:38*7.3/686 *100%=42%,循环有以下特点：,循环实质：消耗一个分子的乙酰CoA内的2个C，以2个CO2的形式离开循环，其余物质循环使用 在循环中生成3个NADH2和1个FADH2 由琥珀酰CoA形成琥珀酸时，偶联有底物水平磷酸化生成1个GTP,1GTP1ATP 单向进行 整个循环不需要氧，但离开氧无法进行 1分子乙酰CoA通过TCA循环

12、被氧化，可生成12分子ATP,三羧循环的生物学意义,是有机体获得生命活动所需能量的主要途径是糖、脂、蛋白质等物质代谢和转化的中心枢纽形成多种重要的中间产物,三羧酸循环的调控位点及相应调节物,a,b,c,调控位点 激活剂 抑制剂 a 柠檬酸合成酶 NAD+ ATP（限速酶） NADH琥珀酰CoA脂酰CoA b 异柠檬酸 ADP ATP脱氢酶 NAD+ NADHc -酮戊二酸 ADP NADH脱氢酶 NAD+ 琥珀酰CoA,关键因素： NADH/NAD+ ATP/ADP,第四节 糖的生物合成,1.单糖的生物合成 2.双糖的生物合成 3.多糖的生物合成,1.单糖的生物合成,1.1 葡萄糖生物合成的最

13、基本途径：光合作用 1.2 糖异生作用糖异生作用的主要途径和关键反应糖异生作用的意义,光合作用,糖异生主要途径和关键反应,非糖物质转化成糖代谢的中间产物后，在相应的酶催化下,绕过糖酵解途径的三个不可逆反应,利用糖酵解途径其它酶生成葡萄糖的途径称为糖异生,糖原（或淀粉）,1-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,1，6-二磷酸果糖,3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,2磷酸烯醇丙酮酸,2丙酮酸,葡萄糖,G激酶,果糖激酶,二磷酸果糖磷酸酯酶,丙酮酸激酶,6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶,6-磷酸葡萄糖,2草酰乙酸,PEP羧激酶,Pi,Pi,丙酮酸羧化酶,CO2 ATP ADP,GTP,GDP+CO2,糖异生途径的意义,1.葡萄

14、糖异生对人类以及其他动物是绝对需要的途径：人脑对葡萄糖有高度依赖性。红细胞也需要葡萄糖。尤其在饥饿状态下葡萄糖异生尤为重要；在机体处在剧烈运动时，也需要非糖物质及时提供葡萄糖，以维持血糖水平。 2.当油料种子萌发时，脂肪酸经乙酰CoA通过乙醛酸循环合成琥珀酸 TCA循环 糖异生3.乳酸的再利用，防止酸中毒; 4.促进某些氨基酸的代谢,葡萄糖,供种子萌发使用,2. 双糖的生物合成,1 、单糖基的活化糖核苷酸（UDPG、ADPG、GDPG等）的合成糖核苷二磷酸在不同聚糖形成时，提供糖基和能量。植物细胞中蔗糖合成时需UDPG，淀粉合成时需ADPG和UDPG，纤维素合成时需GDPG和UDPG；动物细胞

15、中糖元合成时需UDPG。 2、蔗糖的合成蔗糖合成酶途径磷酸蔗糖合成酶途径蔗糖磷酸化酶途径,UDPG的结构,糖核苷酸的生成,+,+PPi,1-磷酸葡萄糖,UTP,UDPG,练习题,1.已知有一系列酶反应，这些反应可以使苹果酸转变成4分子的CO2。除了H2O, Pi，ATP, FAD, NAD外，这些反应并不净摄取或产生其他代谢中间产物。请写出这些酶反应顺序。并计算可产生的ATP数 2.已知有一系列酶反应，这些反应将导致从丙酮酸到酮戊二酸的净合成。该过程并没有净消耗三羧酸循环的代谢物。请写出这些酶反应顺序。,判断,1.糖的有氧氧化是糖的完全分解方式，糖的无氧氧化是糖的不完全分解方式（ ） 。 2.在有氧条件下，1摩尔葡萄糖经酵解途径转变为丙酮酸，净生成2摩尔ATP （ ） 。 3.在葡萄糖酵解途径中，只有磷酸果糖激酶催化的反应是不可逆的（ ） 。 4.葡萄糖是生命活动的主要能源之一，酵解途径和三羧酸循环都是在线粒体内进行的（ ） 。,