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1、 糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第第 三三 章章1 精品PPT 2021/4/26学习要求1、糖的代谢分解：糖酵解的基本途径、关键酶和生理意义，糖有氧氧化的基本途径、关键酶和生理意义、三羧酸循环的生理意义。2、磷酸戊糖途径：关键酶和重要的产物、意义。3、糖原的合成与分解：肝糖原的合成与分解。4、糖异生：糖异生的基本途径和关键酶，糖异生的生理意义、乳酸循环。5、血糖及其调节：血糖浓度，胰岛素的调节，胰高血糖素的调节、糖皮质激素的调节。（二）糖的分类及其结构根据其水解产物的情况，糖主要可分为根据其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类。以下四大类。单糖、寡糖单糖、
2、寡糖 、多糖、多糖 、结合糖、结合糖糖，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。（一）糖的概念（一）糖的概念糖的化学碳原子数目：丙糖、丁糖、戊糖、已糖、庚糖等。糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式目 录1. 葡萄糖单元以-1,4-糖苷 键形成长链。2. 约10个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-糖苷键连接，分支增加，溶解度增加。3. 每条链都终止于一个非还原端.非还原端增多，以利于其被酶分解。 淀粉 是植物中养分的储存形式淀粉颗粒目 录淀粉 根据结构可分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉由D-Glc通过1-4键连接而成。支链淀粉大约每25-30个1-4键连接的葡萄糖处有一个1-6连
3、接的葡萄糖分支。支链淀粉与糖原结构类似，但糖原分支程度更高。糖原、直链淀粉、支链淀粉的1-4连接导致几千个葡萄糖残基组成的多聚体紧密盘绕为螺旋结构，形成动植物细胞中致密的颗粒。糖原和淀粉的高级结构几丁质-1，4连接的N-乙酰葡萄糖胺 离子交换色谱用、烟过滤嘴用（脱色）、 接着力强的涂料，染料、色增艳（照相材料 ）、制纸，印刷 、吸收性外科缝线、医药、农药的缓释 （包衣）、乳化、吸湿、保水（化妆品 ）生物活性 （细胞免疫的激性、肝素代用、降胆固醇、促进创伤愈合 ）结合糖 糖与非糖物质的结合物。糖脂 (glycolipid)：是糖与脂类的结合物。糖蛋白 (glycoprotein)：是糖与蛋白质的
4、结合物。 常见的结合糖有 目 录9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定。*10、低头要有勇气，抬头要有低气。*11、人总是珍惜为得到。*12、人乱于心，不宽余请。*13、生气是拿别人做错的事来惩罚自己。*14、抱最大的希望，作最大的努力。*15、一个人炫耀什么，说明他内心缺少什么。*16、业余生活要有意义，不要越轨。*17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。*纤维素 作为植物的骨架-1,4-糖苷键目 录第 二 节 糖的分解代谢掌握三羧酸循环反应的亚细胞部位、反应过程、限速酶、特点及生理意义，了解其调节。本节的要求掌握糖酵解的概念、反应的亚细胞部位、反应过程、ATP生成、限速酶及其生理意义
5、；熟悉糖酵解调节。糖的生理功能糖的生理功能1. 氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。3. 作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。2. 提供合成体内提供合成体内其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。糖代谢的概况糖代谢的概况 葡萄糖 酵解途径 丙酮酸 有氧 无氧 H2O及CO2 乳酸 糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油 糖原 肝糖原分解 糖原合成 磷酸戊糖途径 核糖 + NADPH+H+淀粉 消化与吸收 ATP 一、糖酵解的反应过程 * 糖酵解(glycolysis)的定义（EMP）机体在无氧状态下，葡萄糖经过一系列的酶促反应生成丙酮酸进而还原生成
6、乳酸的过程，也称为糖的无氧氧化。糖酵解是动物、植物和微生物葡萄糖分解产生能量的共同代谢途径。糖酵解共由十个酶促反应组成* 糖酵解的反应部位：胞浆 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 (glucose-6-phosphate, G-6-P)（一）葡萄糖分解成丙酮酸（一）葡萄糖分解成丙酮酸1.1.磷酸化阶段磷
7、酸化阶段活化耗能阶段活化耗能阶段酵解中的第一个不可逆反应激酶：能把ATP上磷酸基团转移到其他受体上的酶在糖酵解过程中，第1，3，7，10步反应都是由激酶催化完成的。这步反应不可逆 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖 磷酸葡萄糖异构酶 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 (fructose-6-phosphate, F-6-P) 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 ATP ADP Mg2+ 磷酸
8、果糖激酶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磷酸烯醇式丙酮酸酵解中的第二个不可逆反应6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P)再磷酸化 1,6-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+
9、ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 +2.2.裂解阶段裂解阶段 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磷酸烯醇式丙酮酸如果缺少此酶，发生磷酸二羟丙酮的堆积3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 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
10、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磷酸烯醇式丙酮酸这是糖酵解中唯一的一次氧化还原反应，生成NADH3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸是第一个高能化合物3.3.氧化放能阶段氧化放能阶段1,3-二磷酸甘油酸 H 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
11、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。 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase) 1,3-二磷酸甘油酸 H3-磷酸甘油酸 H 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 H2-磷酸甘油酸 H 2-磷酸甘油酸转变为磷酸
12、烯醇式丙酮酸 烯醇化酶(enolase)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+ H2O磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP)磷酸烯醇式丙酮酸是第二个高能化合物2-磷酸甘油酸 HADP 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
13、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 第二步底物水平磷酸化第三步不可逆反应E1:己糖激酶 NAD+ 乳 酸 糖酵解的代谢途径GluG-6-PF-6-PF-1, 6-2PATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸 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+ ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+ E2: 磷酸果糖激酶E3: 丙酮酸激酶 第一次底物水平磷酸化第二次底物水平磷酸化糖酵解小结
14、反应部位：胞浆 糖酵解是一个不需氧的产能过程 反应全过程中有三步不可逆的反应G G-6-P ATP ADP 己糖激酶 ATP ADP F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 ADP ATP PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：2（1mol葡萄糖可生成4molATP，在葡萄糖和6-磷酸果糖磷酸化时消耗2mol） 终产物乳酸的去路释放入血，进入肝脏再进一步代谢。分解利用 乳酸循环（糖异生）糖酵解的生理意义1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。2. 是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 无线粒体的细胞，如：红细胞 代谢活跃的细胞，如
15、：神经细胞、白细胞、骨髓细胞二丙酮酸的去路 丙酮酸无氧或 相对缺氧 有氧： （酒精发酵） 糖酵解乳酸脱氢酶丙酮酸 乳酸 丙酮酸 丙酮酸脱羧酶乙醛乙醇乙醇脱氢酶丙酮酸CO2+H2O 氧化脱羧CH3COSCoATCA cycle肌肉中：酵母菌中： NADH NAD+NADH NAD+CO2三、糖酵解的调节关键酶 己糖激酶 6-磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶 1 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶 当6-磷酸葡萄糖过剩时，会抑制糖酵解， 而6-磷酸葡萄糖可作为糖原合成的前体。别构调节 2 6-磷酸果糖激酶-1(PFK) 最重要* 别构调节 别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P；F-
16、2,6-2P别构抑制剂： 柠檬酸; ATP（高浓度）；NADH 此酶有二个结合ATP的部位： 活性中心底物结合部位（低浓度时） 活性中心外别构调节部位（高浓度时） F-1,6-2P 正反馈调节该酶 最强的活性剂3 丙酮酸激酶别构调节别构抑制剂：ATP 别构激活剂：1,6-二磷酸果糖磷酸果糖激酶的激活引起丙酮酸激酶的激活，称为前馈激活糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时，葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2，并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。* 部位：胞液及线粒体 * * 概念概念 糖的有氧氧化葡萄糖有氧氧化的概况葡萄糖有氧氧化的概况O2O2O2H2OH+eCO2乙酰乙酰CoACoA丙丙酮酮酸酸丙丙酮酮酸酸6-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖线 粒 体胞 液（第一阶段）（第一阶段） （第二、三阶段）（第二、三阶段）1.丙酮酸的氧化脱羧 丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。丙酮酸 乙酰CoA NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸脱氢酶复合体 总反应式: 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶E1
