《糖的代谢》ppt课件-2

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1、第十三章 糖代谢,目的和要求： 糖是一切有机化合物和生物能量的源泉。要求弄清楚糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径各反应过程的关系、能量转换（ATP的生成和消耗）；掌握糖原的异生作用的概念及过程；了解糖的合成途径。,. 糖代谢总论 Metabolism . 多糖和寡聚糖的酶促降解 . 糖的无氧降解及厌氧发酵 . 葡萄糖的有氧分解代谢 . 戊糖磷酸途径phosphopentose pathway PPP . 糖的合成、糖异生,第一节 糖代谢总论,一、代谢类型 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 二、作用： 1.提供能量（动物和大多数微生物）； 2.提供碳源或碳链骨架； 3.光合作用是自然界规模最大的一种

2、能量转换过程。,糖酵解（EMP途径） 分解代谢 三羧酸循环（TCA循环） 糖的代谢 磷酸戊糖途径（HMP途径） 糖的生成作用 合成代谢 糖的异生作用 绿色植物的光合作用,糖与多糖,糖类物质是一类多羟基醛或多羟基酮类化合物或聚合物； 糖类物质可以根据其水解情况分为：单糖、寡糖和多糖； 在生物体内，糖类物质主要以均一多糖、杂多糖、糖蛋白和蛋白聚糖形式存在。,重要的己糖包括：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等。,-D-吡喃葡萄糖,-D-吡喃半乳糖,1.单糖的结构,-D-吡喃甘露糖,-D-呋喃果糖,蔗糖,2.寡糖（二糖）,葡萄糖-，（12）果糖苷,葡萄糖-（14）半乳糖苷,乳 糖,麦芽糖,(1).淀粉（分

3、为直链淀粉和支链淀粉） 直链淀粉分子量约1万-200万，250-260个葡萄糖分子，以（14）糖苷键聚合而成。呈螺旋结构，遇碘显紫蓝色。 支链淀粉中除了（14）糖苷键构成糖链以外，在支点处存在（16）糖苷键，分子量较高。遇碘显紫红色。,3. 多糖,(2).纤维素 由葡萄糖以（14）糖苷键连接而成 的直链，不溶于水。 (3).几丁质（壳多糖） N-乙酰-D-葡萄糖胺，以（14）糖苷键缩合而成的线性均一多糖。 (4).杂多糖 糖胺聚糖（粘多糖、氨基多糖等） 透明质酸 硫酸软骨素 硫酸皮肤素 硫酸角质素 肝素,糖原,第二节 多糖和寡聚糖的酶促降解,一、外源性多糖（淀粉）的降解 1. 水解酶类 水解酶

4、类 作 用 方 式 淀粉酶 从任一端水解-（14）糖苷键 淀粉酶 只能从非还原端水解-（14）糖苷键 淀粉酶 从非还原端水解-（14），-（16）糖苷键 R 酶（植物） 水解-（16）糖苷键 纤维素酶 水解-（14）糖苷键 2水解过程 淀粉酶 R 酶（植物） 淀粉 糊精 寡糖 麦芽糖 G 或淀粉酶 糊精酶（小肠） *淀粉水解的产物为糊精和麦芽糖的混合物。,还原末端,非还原末端,-1，4糖苷键,-1，6糖苷键,二、细胞内多糖的水解 淀粉磷酸化酶 转移酶 淀粉 1 磷酸葡萄糖 或糖原或葡萄糖 或脱支酶 三、糖的吸收与转运 1.糖的吸收单糖同Na+同向协同运输 2糖的转运血糖的来源与支路P170 三

5、、糖的中间代谢的概念 1概念：指糖类物质在细胞内合成和分解的化学变化过程。 2分解代谢类型：需氧分解，不需氧分解。,第三节 糖的分解代谢,一、糖酵解途径(glycolysis) （Embden Meyerhof Parnas EMP） 1、概念： 酶（胞质中）将葡萄糖丙酮酸，伴随生成ATP的过程，是动物、植物分解糖产生能量的途径之一。 2、 过程： 葡萄糖 - 丙酮酸 （有11步反应） 引发阶段（磷酸已糖的生成） 分为三个阶段 裂解阶段（磷酸丙糖的生成） 氧化还原底物水平磷酸化阶段 *在糖酵解的过程中，从葡萄糖丙酮酸有三步反应为 不可逆反应，此三步反应的酶为糖解的限速酶，即： 3、酵解过程中能

6、量的变化： 1mol Glc+2 mol ADP+2 mol H3PO4 2mol 乳酸+2mol ATP,糖酵解过程,a,b,1,2,3,4,1）第一阶段：Glc 1, 6-二-P-Fru,2）第二阶段：1, 6-二磷酸果糖 3-磷酸甘油醛,3）第三阶段：3-磷酸甘油醛 2-磷酸甘油酸,4）第四阶段：2-二磷酸甘油酸 丙酮酸,3.葡萄糖分解代谢过程中能量的产生,直接产生ATP 产能有两种形式 生成NADH或FADH2再氧化放能 糖酵解产能 1分子葡萄糖 2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH。,二. 丙酮酸的无氧降解 （酵解与厌氧

7、发酵）,1.乳酸发酵（同型乳酸发酵）lactic fermation 动物、乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌） Glc +2ADP+ 2Pi 2乳酸 2ATP+2H2O,2.酒精发酵（酵母的第型发酵） alcoholic fermation,3.甘油发酵（酵母的第型发酵）,二、葡萄糖的有氧分解代谢(TCA),有氧氧化：大多数生物的主要代谢途径 EMP pyr TCA 可衍生许多其他物质,pyr脱羧 TCA,1. 丙酮酸氧化脱羧乙酰CoA的生成,基本反应： 糖酵解生成的丙酮酸可穿过线粒体膜进入线粒体内室。在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。,催化酶： 这一多酶复合体位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞

8、液中。,丙酮酸脱氢酶系,三种酶,六种辅助因子,E1-丙酮酸脱羧酶（也叫丙酮酸脱氢酶） E2-二氢硫辛酸乙酰基转移酶 E3-二氢硫锌酰胺脱氢酶。,焦磷酸硫胺素（TPP)、硫辛酸、 COASH、FAD、NAD+、Mg2+,2. 乙酰CoA的彻底氧化分解Tricarboxylic acid cycle TCA,化学反应历程（10步反应、8种酶） 糖酵解有二重作用：一是降解产生ATP，二是产生含碳的中间物为合成反应提供原料。 在酵解过程中有三个不可逆反应，也就是说有三个调控步骤，分别被三个酶多点调节：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶。己糖激酶可以控制葡萄糖的进入，丙酮酸激酶调节酵解的出口。,三羧酸循

9、环,草酰乙酸,柠檬酸,异柠檬酸,a-酮戊二酸,琥珀酸辅酶A,琥珀酸,延胡索酸,苹果酸,乙酰辅酶A,三羧酸循环过程总结(一次循环) 10步反应 8种酶催化 反应类型 缩合1、脱水1、氧化4、底物水平磷酸化1、水化1 生成3分子还原型Co 生成1分子FADH2 生成1分子ATP 三羧酸循环总反应式,3. 三羧酸循环的生物学意义 （1）产生大量的ATP； （2）产生大量的CO2，调节体内的酸碱平衡; (3)为其它物质合成提供许多重要的前体物; (4) 产生一些调控物质如柠檬酸等； (5) 三大物质最后分解代谢的共同途径。 （6）获得微生物发酵产品的途径 柠檬酸、谷氨酸,3. 丙酮酸羧化支路（回补途径

10、）,三羧酸循环不仅是产生ATP的途径，它产生的中间产物也是生物合成的前体。例如卟啉的主要碳原子来自琥珀酰CoA，谷氨酸、天冬氨酸是从-酮戊二酸、草酰乙酸衍生而成。一旦草酰乙酸浓度下降，势必影响三羧酸循环的进行。,(1).丙酮酸在丙酮酸羧化酶催化下形成草酰乙酸，需要生物素为辅酶。,(2)、磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶的催化下形成草酰乙酸。在大脑和心脏中存在这个反应。,(3).天冬氨酸及谷氨酸的转氨作用可以形成草酰乙酸和-酮戊二酸。异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸也会形成琥珀酰CoA。其反应将在氨基酸代谢中讲述。,基本生化途径： 关键： 柠檬酸进一步降解 合成前体原料保证,(4).

11、 柠檬酸发酵,三、戊糖磷酸途径phosphopentose pathway PPP,实验研究表明：在组织中添加酵解抑制剂如碘乙酸或氟化物等，葡萄糖仍可以被消耗，这说明葡萄糖还有其它的代谢途径。 许多组织细胞中都存在有另一种葡萄糖降解途径，即磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathway, PPP），也称为磷酸己糖旁路（hexose monophosphate pathway/shunt,HMP）。 参与磷酸戊糖途径的酶类都分布在动物细胞浆中，动物体中约有30%的葡萄糖通过此途径分解。,1. 磷酸戊糖途径的反应过程,（1）G-6-P脱氢脱羧转化成5-磷酸核酮糖,（2）磷酸戊糖的

12、异构化,（3）6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛的生成,2、生物学意义： （1） 为组织合成代谢提供还原剂NADPH； （2）为NA和芳香族氨基酸的合成提供原料； (3) 保护细胞膜的完整性，特别是红细胞膜的完整性。,3. 磷酸戊糖途径的调节,限制性酶：肝脏中以6-磷酸葡萄糖脱氢酶的活性最低，故此酶是戊糖途径的限速酶，催化不可逆反应步骤。 调节机制 1.活性受NADP+/NADPH比值的调节：NADPH竞争性抑制6-pi-Glc脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的活性。 2.底物浓度的调节：非氧化阶段戊糖的转变主要受控于底物浓度。5-磷酸核糖过多时，可转化成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醇进行酵解。,第四节

13、 糖的合成、糖异生,*光合作用；*糖原的合成 一、蔗糖的合成： 1、由蔗糖合成酶催化完成 UDP-Glc 焦磷酸化酶 （1）1-Pi -Glc + UTP UDP-Glc + PPi 蔗糖合成酶 （2) UDP-Glc + Fru -D-Glc -(12)- -D-Fru + UDP 2、由蔗糖磷酸合成酶催化完成（为主要途径） UDP-Glc 焦磷酸化酶 （1）1-Pi -Glc + UTP UDP-Glc + PPi 蔗糖磷酸合成酶 （2）UDP-Glc + 6-Pi -Fru 蔗糖磷酸 + UDP 磷酸酯酶 （3） 蔗糖磷酸 -D-Glc -(12)- -D-Fru + H3PO4,二、多

14、糖的合成 1、多糖合成的规律： 淀粉的为ADP-Glc or UDP-Glc （1）需要糖基供体 糖原的为UDP-Glc 纤维素的为 GDP-Glc （2）需要专一的糖基转移酶； （3）需要引物； （4）合成分枝多糖，还需要 分枝酶或Q酶。 2、淀粉的合成（书P183）,3、糖原的生物合成,（1）糖原的生成作用（略） （ 2）糖异生 1） 概念：指从非糖物质合成葡萄糖的过程。非糖物质包括丙酮酸、乳酸、生糖氨基酸、甘油等均可以在哺乳动物的肝脏中转变为葡萄糖或糖原。 2）特点：基本上是糖酵解途径的逆过程，但具体过程并不是完全相同。因为在酵解过程中有三步是不可逆的反应，而在糖异生中要通过其它的旁路途

15、径来绕过这三步不可逆反应，完成糖的异生。,a.用整体动物做实验，禁食24小时，大鼠肝脏中的糖原由7%降低到1%，饲喂乳酸、丙酮酸或三羧酸循环代谢的中间物后可以使大鼠肝糖原增加。 b.根皮苷（是一种从梨树茎皮中提取的有毒的糖苷，它能抑制肾小管将葡萄糖重吸收进入血液中，这样血液中的葡萄糖就不断的由尿中排出）处理过的动物饲喂三羧酸循环中间代谢物或生糖氨基酸后，这些动物尿中的糖含量增加。 c.糖尿病人或切除胰岛的动物，他们从氨基酸转化成糖的过程十分活跃。当摄入生糖氨基酸时，尿中糖含量增加。,3）证据如下：,4). 糖异生的途径,*三步绕道过程： 丙酮酸羧化生成磷酸烯醇式丙酮酸 PEP沿酵解途径逆向反应生成1,6-二Pi-Fru 要逾越一个能障，消耗一个ATP。 果糖二磷酸酶 1,6-二Pi-Fru 6-Pi-Fru,ATP、柠檬酸、3-Pi-甘油,AMP、2，6-2-Pi-Fru,5). 糖异生途