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1、第九章 糖代谢 主要内容：糖的分解代谢、合成代谢以及糖代谢的调控 1第一节 多糖的降解 一、淀粉酶与淀粉的降解 1. -淀粉酶水解 内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的内切酶，作用于淀粉分子内部的任意的-1-1，4 4 糖苷键。糖苷键。直链淀粉直链淀粉葡萄糖葡萄糖+ +麦芽糖麦芽糖+ +麦芽三糖麦芽三糖+ +低聚糖的混合物低聚糖的混合物支链淀粉支链淀粉 葡萄糖葡萄糖+ +麦芽糖麦芽糖+ +麦芽三糖麦芽三糖+ +-极限糊精极限糊精 极限糊精极限糊精是指淀粉酶不能再分解的是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基支链淀粉残基。 - -极限糊精极限糊精是指含是指含-1-1，6 6糖苷键由糖苷键由3 3个以上葡
2、萄糖个以上葡萄糖基构成基构成的极限糊精。的极限糊精。2产物： 糊精、寡糖、少量麦芽糖麦芽糖、极限糊精 产物：-淀粉酶 非还原端还原端极限糊精-淀粉酶 33、-淀粉酶4、异淀粉酶5 特点：多组分酶系。 纤维素分解为葡萄糖流程： 天然纤维素 C1酶 游离直链纤维素 Cx酶 纤维二糖 -糖苷酶 葡萄糖 产物：葡萄糖 来源：霉菌、纤维杆菌、纤维放线菌 用途：能源化工二、纤维素酶与纤维素的降解 三、果胶酶与果胶的降解 6四、糖原磷酸化酶与糖原的降解 糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）是降解糖原的磷酸化的限速酶，有活性和非活性两种形式，分别称为糖原磷酸化酶a（活化态）和糖原磷酸化
3、酶b（非活化态），两者在一定条件下可以相互转变。糖原磷酸解时，在磷酸化酶a作用下，从糖原非还原端开始逐个加磷酸切下葡萄糖生成1-磷酸葡萄糖，切至糖原分支点4个葡萄糖残基处为止。 7 转移酶（transferase）又称1, 41, 4葡聚糖转移酶，它主要作用是将连接与分支点上4个葡萄糖基的葡聚三糖转移至同一个分支点的另一个葡聚四糖链的末端，使分支点仅留下一个（16）糖苷键连接的葡萄糖残基。8 脱支酶，即水解（16）糖苷键的酶，再将这个葡萄糖水解下来，使支链淀粉的分支结构变成直链结构，磷酸化酶再进一步将其降解为1-磷酸葡萄糖。由于磷酸化酶、转移酶和脱支酶的协同作用，将糖原（或支链淀粉）彻底降解。
4、 糖原磷酸化酶主要存在于动物肝脏中，通过糖原分解直接补充血糖。 9The reactions of glycogen debranching enzyme10一、糖酵解途径 第二节 糖酵解作用 是将葡萄糖分解成丙酮酸的过程，这是糖分解代谢的最基本的反应途径。11 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATP ADPMg2+ 己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖(G-6
5、-P) （一）葡萄糖分解成丙酮酸（一）葡萄糖分解成丙酮酸12 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 (F-6-P)13 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛N
6、AD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖141,6-双磷酸果糖 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 +15 磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷
7、酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 16 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosp
8、hate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 17 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 在以上反应中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 1,3-二磷酸 甘油
9、酸3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 18 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 19 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸
10、甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸2-磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)20ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸丙酮酸磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸 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 2122二、糖酵解过程的能量衡算 以葡萄糖
11、为起点 无氧情况下: GG-6-P -1ATP F-6-PF-1，6-dip -1ATP 2 1,3-二磷酸甘油酸2甘油酸-3-磷酸 +2ATP 2PEP2Py +2ATP 除2分子ATP外，还生成2分子NADH 净增2ATP23 2NADH经呼吸链氧化产生5ATP，即共产生7ATP 在某些组织，如某些神经和肌肉细胞中，NADH经磷酸甘油穿梭系统得FAD，产生1.5ATP，总计5ATPv 有氧条件下：24磷酸甘油穿梭系统图25磷酸甘油穿梭系统图26 苹果酸穿梭系统图27三、糖酵解的调节 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-
12、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丙酮酸葡萄糖磷酸果糖激酶丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-PATP +-F-2,6-BPAMP+-柠檬酸NADHATP ATPAlaF-1,6-BP-+28 限速酶： 己糖激酶： 别构抑制剂：6-磷酸葡萄糖 丙酮酸激酶： 别构抑制剂：ATP、丙氨酸 6-磷酸果糖激酶-1 （PFK-1） 291、 6-磷酸果糖激酶-1 （PFK-1） （1）ATP/AMP的调节 （2）柠檬酸调节 （3） 2，6二磷酸果糖调节（ F-2,6-BP）F-2,6-BPF-1,6-BP30F-6-PF-2,6-BPATPADP6-磷酸果糖激酶-2（PFK-2）
13、H2OPi二磷酸果糖酶-2(FBPase2)F-2,6-BP是6-磷酸果糖激酶-1 最强的变构激活剂。柠檬酸AMP316-磷酸果糖激酶-（ PFK-2,激酶活性）胰高血糖素6-磷酸果糖激酶-2(FBPase2,磷酸酶活性)P32四、糖酵解的生理意义 （1）在无氧条件下，通过糖酵解可以获得有限的能量用以维持生命供能 。（2）提供生物合成所需的物质。（3）糖酵解不仅是葡萄糖的降解途径，也是其它一 些单糖的分解代谢途径。（4）为糖的彻底降解作了准备。331、乳酸发酵乳酸脱氢酶五、糖酵解的应用34352、酒精发酵36酒精发酵之初： 即： -磷酸甘油脱氢酶 磷酸二羟丙酮+NADH+H+ -磷酸甘油+NA
14、D+ 磷酯酶 -磷酸甘油+H2O 甘油+PiCNADH +H+-磷酸甘油当有了乙醛作为受氢体，代谢途径的流向就不再朝甘油方向了。将受氢体乙醛除去，则势必造成发酵液中甘油的积累。3、甘油发酵37两种方法（1）亚硫酸盐法: 将亚硫酸氢钠(NaHSO3)加入发酵液中，能与乙醛发生加成反应，生成难溶的结晶状产物CH3CH(OH)(OSO2Na) ，使乙醛不能再作为受氢体，迫使NADH+H+ 用于磷酸二羟丙酮的还原，生成甘油思考题：甘油高产发酵的代谢调控要点是什么？磷酸甘油脱氢酶38（2）碱法甘油发酵: 酵母酒精发酵的发酵液pH值调至碱性，保持在pH7.6以上，则2分子乙醛之间发生歧化反应，1分子被还原
15、成乙醇，1分子被氧化成乙酸。乙醛失去了作为受氢体的作用，NADH+H+ 只好用于还原磷酸二羟丙酮，并生成甘油3940糖酵解小结1. 糖酵解几乎是生物的公共途径，一分子葡萄糖氧化成两分子丙酮酸，并把能量以ATP和NADH形式贮存。2. 糖酵解过程有10个酶，全部在胞质中。有10个中间产物，都是磷酸化的六碳或三碳化合物。3. 糖酵解的准备阶段，用ATP把葡萄糖转化为1,6-二磷酸果糖，然后C3和C4间的键断裂生成二分子三糖磷酸。4. 在回报阶段，来自葡萄糖的3-磷酸甘油醛在C1上发生氧化，反应能量以一分子NADH和二分子ATP形式贮存。6. 糖酵解受到其他产能途径的调控，以保证ATP的不断供给。己
16、糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶都受到变构调控。控制通过这个途径的碳流量，维持代谢中间物的水平不变。5. 总反应式：Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Pyr + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O41第三节 丙酮酸的有氧降解（EMP）葡萄糖COOHC=OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循环 NAD+ NADH+H+CO2CoASH 葡萄糖的有氧分解 丙酮酸脱氢酶系421、丙酮酸的脱氢酶系（1）丙酮酸脱氢酶(E1 )（也称丙酮酸脱羧酶）: 辅基TPP，功用： Py 2c单位 脱羧（2）二氢硫辛酰转乙酰基酶(E2) ：硫辛酰胺（硫辛酸）, CoA-SH功用：氧化2C单位，并将2C单位先转到硫辛酰胺上， 再转到CoA上。 （3）二氢硫辛酸脱氢酶(E3)：是一种黄酶，辅基FAD，NAD+功用：Red型硫辛酰胺OX型硫辛酰胺 一、乙酰辅酶A的形成4344452、丙酮酸的脱氢酶系的调控（p345)(1)产物抑制 乙酰CoA、 NADH(2)核苷酸反馈调节 E1（GTP抑制，AMP活化）(3)可逆磷酸化作用的共价调节 E1磷酸和去磷酸46二、三羧酸
