请做好,上课准备,Chapter13 糖酵解,糖代谢 Metabolism of Saccharides,有机体重要的能源和碳源,●糖类的 分解代谢（糖酵解、三羧酸循环） 合成代谢（糖异生、糖原的合成、结构多糖的合成） 中间代谢（磷酸戊糖途径、糖醛酸途径）,糖代谢受神经、激素及别构物的调节控制,一、糖代谢的概述,糖代谢 Metabolism of Saccharides,消化和吸收（大分子降解） 酵解 三羧酸循环 磷酸戊糖途径 糖醛酸途径 糖的异生 糖原的合成与分解 糖代谢的调节 光合作用,（一）糖类的消化,α-淀粉酶 β-淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 α-葡萄糖苷酶 β-半乳糖苷酶,二、糖类的消化、吸收和转运,戊糖：被动扩散 己糖：主动吸收，伴有Na+的转运称为Na+依赖型葡萄糖转运体，主要存在于小肠粘膜和肾小管上皮细胞，例如， D-葡萄糖、半乳糖和果糖等 不能消化的二糖、寡糖及多糖不能吸收，由肠细菌分解，以CO2、甲烷、酸及H2形式放出或参加代谢二）糖类的吸收,各种单糖的吸收率不同 D-半乳糖＞D-葡萄糖＞D-果糖＞D-甘露糖＞D-木糖＞阿拉伯糖,（二）糖类的吸收,（三）糖的转运,主动转运 小肠上皮细胞通过一种载体将葡萄糖（或半乳糖）与钠离子转运进入细胞。
另一种主动转运是基团运送，如大肠杆菌先将葡萄糖磷酸化再转运，由磷酸烯醇式丙酮酸供能 被动转运 葡萄糖进入红细胞、肌肉和脂肪组织是通过被动转运其转运速度决定肌肉和脂肪组织利用葡萄糖的速度主动转运,小肠中葡萄糖 吸收示意图,被动转运,载体蛋白运转方向：高糖浓度→低糖浓度 不需耗能,淀粉,,,,,,α-淀粉酶,麦芽糖+麦芽三糖,α-临界糊精+异麦芽糖,,α-葡萄糖苷酶 （包括麦芽糖酶）,葡萄糖,,α-临界糊精酶 （包括异麦芽糖酶）,葡萄糖,三、糖酵解,葡萄糖,,糖酵解途径,丙酮酸,,,,,有氧氧化,CO2+H2O,乳酸发酵,乳酸,乙醇发酵,乙醇,,（一）糖酵解概念 糖酵解途径 (glycolytic pathway）：是指细胞在乏氧条件下细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程糖酵解(glycolysis) 是酶将葡萄糖降解成丙酮酸并伴随着生成ATP的过程 是好氧动物、植物和微生物细胞分解产生能量的共同代谢途径O2充足,,丙酮酸进入线粒体，经三羧酸循环彻底氧化生成CO2和H2O，NADH进入呼吸链氧化产生ATP发酵 (fermentation),厌氧有机体（如酵母）把酵解产生的NADH中的H交给丙酮酸脱羧生成的乙醛，乙醛还原形成乙醇。
这个过程叫酒精发酵 若将H交给丙酮酸生成乳酸，则是乳酸发酵,O2不足,,NADH将丙酮酸还原成乳酸，在胞液中进行代谢途径的学习,代谢途径的名称和定义 代谢途径发生的部位 代谢途径（底物，产物，酶，辅助因子，ATP，还原力等） 关键酶/限速酶 能量计算 生物学意义,（二）糖酵解途径(glycolytic pathway),亚细胞定位：细胞液 反应过程：10个步骤 两个阶段,,葡萄糖,2分子磷酸丙糖,磷酸丙糖,,丙酮酸,不需要氧气,糖酵解途径 EMP途径,己糖激酶/葡糖激酶 葡糖-6-磷酸异构酶 磷酸果糖激酶-1 醛缩酶 丙糖磷酸异构酶 甘油醛-3-磷酸脱氢酶 磷酸甘油酸激酶 磷酸甘油酸变位酶 烯醇化酶 丙酮酸激酶,糖酵解途径 EMP途径,1、葡萄糖磷酸化(phosphorylation)生成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）,己糖激酶,分布广泛，专一性低，不可逆反应★ EC 2.7.1.1,葡萄糖激酶,仅存于肝脏，专一性高，诱导酶,己糖激酶（hexokinase）以六碳糖为底物，亲合力强； 葡萄糖激酶（glucokinase）只存在于肝脏，亲合力弱， 用于合成肝糖原； 是一种关键酶和调节酶，该步反应消耗一分子ATP,酵解途径(glycolysis pathway) ——又叫糖的无氧分解（EMP途径）,①,葡萄糖 G,6-磷酸葡萄糖 G-6-P,己糖激酶,保糖机制：磷酸化的G被限制在细胞内，防止营养外泄， 故众多的中间代谢物都是磷酸化的。
糖酵解途径（1）Phophorylation of Glucose,己糖激酶(HK)和葡萄糖激酶(GK)的区别,注：平时细胞内G浓度为5 mmol/L，HK活力高，GK活力低；进食后肝脏G浓度增高后，GK起作用，GK为诱导酶2、 G-6-P异构化，生成6-磷酸果糖（F-6-P）,葡糖-6-磷酸异构酶,反应可逆 ，反应方向由底物与产物含量水平来控制★ EC5.3.1.9,②,6-磷酸葡萄糖 G-6-P,6-磷酸果糖 α-F-6-P,,磷酸己糖异构酶,醛糖-酮糖同分异构化反应 酶具有绝对的立体专一性,,,糖酵解途径（2） Conversion of Glucose 6-Phosphate to Fructose 6-Phosphate,,,,醛糖-酮糖同分异构化反应,3、 F-6-P磷酸化，生成1，6-二磷酸果糖（F-1，6-2P）,磷酸果糖激酶-Ⅰ,关键反应步骤，不可逆反应，决定酵解速度，限速酶，消耗一分子ATP★,6-磷酸果糖 β-F-6-P,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP,6-磷酸果糖激酶-Ⅰ PFK-Ⅰ,,,,1,糖酵解途径（3） Phosphorylation of Fructose 6-Phosphate to Fructose 1,6-Bisphosphate,磷酸果糖激酶-Ⅰ（PFK-Ⅰ）,phosphofructokinase-Ⅰ 变构酶 EC 2.7.1.11 四聚体的寡聚酶 分子量130 000-600 000 ATP/AMP调节 受H+抑制 底物β-D-果糖-6-磷酸,磷酸果糖激酶,β-F-6-P,葡萄糖-6-磷酸异构酶,α-F-6-P,,G-6-P,,F-1,6-BP,,异头物的变旋现象,α-F-6-P β-F-6-P,,非酶催化反应,4、 F-1，6-2P裂解成3-磷酸甘油醛和磷酸二羟丙酮（DHAP）,醛缩酶,产生二个三碳糖，即一个醛糖和一个酮糖#,1,6-二磷酸果糖 F-1,6-BP,磷酸二羟丙酮 DHAP,3-磷酸甘油醛 GAP,,,,醛缩酶 EC 4.1.2.13,,,,,3,4,糖酵解途径（4） Cleavage of Fructose 1,6-Biophosphate and Interconversion of the Triose Phosphates,标准条件和生理条件,反应的ΔG0’为+23.9 KJ/mol，有利于逆反应方向； ΔG为- 0.23 KJ/mol，表明在生理条件下有利于果糖-1,6-二磷酸的裂解。
5、 磷酸三碳糖的异构化,磷酸丙糖异构酶,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛#,,,磷酸丙糖异构酶 EC 5.3.1.1,磷酸二羟丙酮 DHAP,3-磷酸甘油醛 GAP,,,1分子G→2分子磷酸丙糖,,,,,⑥,3-磷酸甘油醛 GAP,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,3-磷酸甘油醛脱氢酶 GAPDH,6、 3-磷酸甘油醛氧化生成1，3-二磷酸甘油酸（或3-磷酸甘油酸磷酸）,3-磷酸甘油醛脱氢酶 EC 1.2.1.12,3-磷酸甘油醛 + NAD+ + H3PO3 ===== 1，3-二磷酸甘油酸+ NADH + H+★,,,,砷酸和磷酸结构和反应性相似,糖酵解途径（6） Oxidation of Glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-Bisphosphoglycerate,砷酸盐AsO43-,As和P都属于元素周期表中的第Ⅴ族元素； 无机砷酸取代无机磷酸作为3-磷酸甘油醛脱氢酶的底物； 砷酸与磷酸竞争3-磷酸甘油醛脱氢酶的底物结合部位； 切断硫脂酰-酶中间产物； 砷酸存在下，导致EMP途径无净的ATP生成，故砷酸参与的反应是潜在的致死反应As,As,生成1-砷酸-3-磷酸甘油酸，触水自动水解， 生成3-磷酸甘油酸+无机砷酸,,7、 1，3-二磷酸甘油酸氧化生成3-磷酸甘油酸和ATP,1，3-二磷酸甘油酸 + ADP ====== 3-磷酸甘油酸 + ATP▲,磷酸甘油酸激酶，Mg++ EC 2.7.2.3,1,3-二磷酸甘油酸 1,3-BPG,3-磷酸甘油酸 3-PG,磷酸甘油酸激酶,这是糖酵解中第一个产生ATP的反应。
底物水平磷酸化,,,,糖酵解途径（7） Phosphryl Transfer from 1,3-Bisphosphoglycerate to ADP,红细胞中的两条路线,1,3-BPG 2,3-BPG 3-PG,,,,二磷酸甘油酸变位酶,2,3-BPG磷酸酶,磷酸甘油酸激酶,2,3-BPG是血红蛋白氧合作用的别构抑制剂， 2,3-BPG浓度升高，有利于HbO2放氧， 2,3-BPG浓度下降，有利于Hb与氧结合15～50%,1,3-BPG,2,3-BPG,3-PG,2,3 - BPG 支 路,15～50%,2,3-BPG与血红蛋白的作用,2,3-BPG进入血红蛋白α2β2四聚体中心空隙两个β亚基之间 通过分子中所带5个负电荷与两个β亚基的带正带氨基酸残基以盐键及氢键结合 使两个β亚基保持分开的状态，促使血红蛋白由紧密态→松驰态转换，减低血红蛋白对氧的亲和力BPG变位酶及2，3-BPG磷酸酶受pH值调节 肺泡毛细血管血液pH高（CO2分压低），BPG变位酶受抑制，2,3-BPG磷酸酶活性强，2,3-BPG浓度降低，利于Hb与O2结合 外周组织毛细血管中，血液pH下降， 2,3-BPG浓度升高，利于HbO2放氧。
调节氧的运输和利用，重要生理意义 2，3-BPG的合成代价：减少1个ATP的生成红细胞中葡萄糖的代谢,氧在血液中主要是以和血红蛋白的结合形式存在 一是 物理溶解，只占总数的4％； 二是 与血红蛋白(Hb)结合成HbO2，占总数的96%； 通常用血氧饱和度［HbO2／(HbO2＋Hb)或(O2含量－物理溶解的O2量) ／O2含量］来表示，正常人为： 动脉0.93－0.98 静脉0.6－0.7 血气分析中测量的氧分压是指血浆中物理溶解O2的张力，其参考范围在10.66－13.33kPa (80－100mmHg)氧在血液中的存在形式有两种：,扩展知识,二氧化碳在血液中的存在形式有三种：,一是 物理溶解，占总量的7.3%； 二是 与血红蛋白(Hb)结合成氨基甲酸血红蛋白(HbNH2＋CO2→HbNHCOOH)，占总量的24.4%； 三是 与水结合形成HCO3，占总数的68.3% 血气分析中测量的二氧化碳分压也是物理溶解于血浆中的CO2张力，其参考范围在4.65－5.98kPa (35－45mmHg)扩展知识,血液气体的生理变化过程,正常人血液中H+浓度增高(pH变低)或CO2分压增高时，Hb与氧亲合力降低； H+浓度降低（pH变高）或CO2分压降低时，Hb与氧亲合力增高。
当血液流经组织时，组织细胞pH＜血液，组织细胞CO2分压＞血液，有利于HbO2释放O2，促进Hb和H+、CO2结合 当血流流经肺时，肺泡O2分压＞血液，HbO2生成促使Hb释放H+和CO2，同时CO2的呼出也有利于HbO2形成扩展知识,⑧,3-磷酸甘油酸 3-PG,,2-磷酸甘油酸 2-PG,磷酸甘油酸变位酶,8、 3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸★,磷酸甘油酸变位酶，Mg++,,,糖酵解途径（8） Conversion of 3-Phosphoglycerate to 2-Phosphoglycerate,中间过程,3-PG 2,3-BPG 2-PG,,,变位酶上结合一个磷酸基团， 将之转移至底物形成二磷酸化合物， 将底物上原有磷酸基团转移回变位酶E,P,S,P,S,P,P,E,S,P,E,,,3-PG,2,3-BPG,2-PG,P,9、 2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸★,烯醇化酶，Mg++,2-磷酸甘油酸 2-PG,磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),烯醇化酶,,,糖酵解途径（9） Dehydration of 2-Phosphoglycerat。