生物化学与分子生物学 06糖代谢

目录生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学目录糖 代 谢Metabolism of Carbohydrates第 六 章目录n糖的化学糖的化学糖糖(carbohydrates)(carbohydrates)即即碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮类类及及其衍生物或多聚物。其衍生物或多聚物。糖的概念糖的概念目录 糖的主要生理功能糖的主要生理功能1.为生命活动提供能源和碳源为生命活动提供能源和碳源如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、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。核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要生理功能。这是糖的主要生理功能。2.提供合成体内提供合成体内其他物质的原料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。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目录糖代谢的概况糖代谢的概况分解、储存、合成分解、储存、合成 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O及及CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 目录第一节第一节糖的消化吸收与转运糖的消化吸收与转运Digestion,absorption and transportation of Carbohydrates 目录一、糖消化后以单体形式吸收一、糖消化后以单体形式吸收 n糖的消化糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔。主要在小肠，少量在口腔。目录食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所必需。所必需。目录淀粉淀粉麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%40%）（25%25%）-临界糊精临界糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%30%）（5%5%）葡萄糖葡萄糖唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-临界糊精酶临界糊精酶消化过程：消化过程：肠粘膜肠粘膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘口腔口腔肠腔肠腔胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶乳糖乳糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖果糖果糖半乳糖半乳糖乳糖酶乳糖酶 蔗糖酶蔗糖酶目录n糖的吸收糖的吸收吸收部位：吸收部位：小肠上段小肠上段 吸收形式：吸收形式：单糖单糖 目录ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞肠腔肠腔门静脉门静脉吸收机制：吸收机制：Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘细胞内膜细胞内膜目录葡葡萄萄糖糖被被小小肠肠黏黏膜膜细细胞胞吸吸收收后后经经门门静静脉脉进进入入血血循循环环，供供身身体体各各组组织织利利用用。肝肝对对于于维维持持血血糖糖稳稳定定发发挥挥关关键键作作用用。当当血血糖糖较较高高时时，肝肝通通过过糖糖原原合合成成和和分分解解葡葡萄萄糖糖来来降降低低血血糖糖；当当血血糖糖较较低时，肝通过糖原分解和糖异生来升高血糖。低时，肝通过糖原分解和糖异生来升高血糖。目录n葡萄糖转运进入细胞葡萄糖转运进入细胞 这这一一过过程程依依赖赖于于葡葡萄萄糖糖转转运运体体(glucose transporter，GLUT)。二、细胞摄取葡萄糖需要转运体二、细胞摄取葡萄糖需要转运体小肠肠腔小肠肠腔肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞门静脉门静脉肝脏肝脏体循环体循环 SGLT各种组织细胞各种组织细胞GLUT目录第二节第二节糖的无氧分解糖的无氧分解Glycolysis目录一一分分子子葡葡萄萄糖糖在在胞胞液液中中可可裂裂解解为为两两分分子子丙丙酮酮酸酸，是是葡葡萄萄糖糖无无氧氧氧氧化化和和有有氧氧氧氧化化的的共共同同起起始始途途径径，称为称为糖酵解（糖酵解（glycolysis）。在在不不能能利利用用氧氧或或氧氧供供应应不不足足时时，人人体体将将丙丙酮酮酸酸在在胞胞液液中中还还原原生生成成乳乳酸酸，称称为为乳乳酸酸发发酵酵（lactic acid fermentation）。在在某某些些植植物物和和微微生生物物中中，丙丙酮酮酸酸可可转转变变为为乙乙醇醇和和二二 氧氧 化化 碳碳，称称 为为 乙乙 醇醇 发发 酵酵（ethanol fermentation）。目录一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生成两个阶段解和乳酸生成两个阶段第一阶段：第一阶段：糖酵解糖酵解第二阶段：第二阶段：乳酸生成乳酸生成糖无氧氧化的反应部位：糖无氧氧化的反应部位：胞液。胞液。n葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶段：葡萄糖不利用氧的分解过程分为两个阶段：目录1.葡萄糖磷酸化为葡糖葡萄糖磷酸化为葡糖-6-磷酸磷酸 ATP ADPMg2+己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖经糖酵解分解为两（一）葡萄糖经糖酵解分解为两分子丙酮酸分子丙酮酸 目录哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工工酶酶，分分别别称称为为至至型型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型，称为型，称为葡萄糖激酶葡萄糖激酶(glucokinase)。它它的的特特点点是是：对对葡葡萄萄糖糖的的亲亲和和力力很很低低；受受激激素素调调控控，对对葡葡糖糖-6-磷磷酸酸的的反反馈馈抑抑制制并不敏感。并不敏感。它它这这些些特特性性使使葡葡萄萄糖糖激激酶酶对对于于肝肝维维持持血血糖糖稳稳定定至至关关重重要要，只只有有当当血血糖糖显显著著升升高高时时，肝肝才才会会加加快快对对葡葡萄萄糖糖的的利利用用，起起到到缓缓冲冲血血糖水平的调节作用。糖水平的调节作用。目录2.葡糖葡糖-6-磷酸转变为磷酸转变为 果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-6-磷酸磷酸 (fructose-6-phosphate,F-6-P)目录3.果糖果糖-6-磷酸转变为果糖磷酸转变为果糖-1,6-二磷酸二磷酸 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸l磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1)果糖果糖-6-磷酸磷酸 果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)目录果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 4.果糖果糖-1,6-二磷酸裂解成二磷酸裂解成2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 +目录5.磷酸二羟丙酮转变为磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目录6.3-磷酸甘油醛氧化为磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 目录7.1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸这这种种ADP或或其其他他核核苷苷二二磷磷酸酸的的磷磷酸酸化化作作用用与与底底物物的的脱脱氢氢作作用用直直接接相相偶偶联联的的反反应应过过程程，称称为为 底底 物物 水水 平平 磷磷 酸酸 化化(substrate level phosphorylation)。1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸目录8.3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 目录9.2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP)目录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷