07 第六章 糖代谢.ppt

第1页：第六章 糖代谢

第六章糖代谢

第2页：糖的生理功能

糖的生理功能

• 1.供给能量: 60%(动物、植物)
• 2.机体的重要碳源:糖代谢中间产物(氨基酸、脂肪酸、类固醇、核苷)
• 3.机体结构的重要组分:蛋白聚糖和糖蛋白(结缔组织、软骨和骨的基质),糖蛋白和糖脂(细胞膜)
• 4.细胞间的信息传递:膜糖蛋白(与细胞的免疫、识别作用有关)
• 5.特殊生理功能的物质:糖蛋白(激素、酶、血型物质等)

第3页：高等植物和动物细胞内葡萄糖的主要代谢

高等植物和动物细胞内葡萄糖的主要代谢途径糖原,淀粉,蔗糖贮存葡萄糖核糖-5-磷酸丙酮酸通过糖酵解通过戊糖磷酸途径氧化氧化

第4页：第一节 多糖和低聚糖的酶促降解

多糖和低聚糖的酶促降解

• 1.淀粉的酶促水解
• 2.淀粉或糖原的磷酸解——细胞内降解
• 3.纤维素的酶促水解
• 4.双糖的酶促水解

第5页：α-淀粉酶β-淀粉酶

α-淀粉酶β-淀粉酶 淀粉的酶促水解

第6页：α-淀粉酶

α-淀粉酶:水解淀粉分子内部任意部位的α-1,4糖苷键(内切酶)。

• β-淀粉酶:从非还原端开始水解α-1,4糖苷键,依次水解下一个β-麦芽糖单位(外切酶)。
• 脱支酶(α-1,6-糖苷键酶):水解支链淀粉(或糖原)中的1,6-糖苷键,如植物中的R酶,小肠粘膜的α-糊精酶。

第7页：分支糖原或支链淀粉α-1

分支糖原或支链淀粉α-1,6 -糖苷键酶的酶切位点

第8页：淀粉或糖原的磷酸解

2、淀粉或糖原的磷酸解——细胞内降解糖原的结构及其连接方式-1,6糖苷键-1,4-糖苷键

第9页：淀粉或糖原的磷酸解磷酸化酶三种酶协同

)现在将脱支酶和转移酶合

脱支酶,二者为同一酶

们往往将脱支酶笼统地看作

1种双功能酶

第10页：糖原磷酸解的步骤非还原端还原端磷酸化

糖原磷酸解的步骤非还原端还原端磷酸化酶(释放8个G-1-P)转移酶脱支酶(释放1个葡萄糖)

第11页：纤维素的酶促水解纤维二糖纤维素纤维素

3、纤维素的酶促水解纤维二糖(-型)纤维素纤维素酶纤维二糖酶葡萄糖

第12页：蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖

• 蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麦芽糖+H2O2 葡萄糖麦芽糖酶乳糖+ H2O 葡萄糖+半乳糖β-半乳糖苷酶
• 4.双糖的酶促降解

第13页：生物体内葡萄糖 的分解主要有三条途径

生物体内葡萄糖( 糖原) 的分解主要有三条途径:

• 1.酵解(有氧或无氧):葡萄糖(Glucose)→丙酮酸(Pyr)
• 2.三羧酸循环(有氧):Glucose → CO2+ H2O
• 3.戊糖磷酸途径:Glucose → CO2+ H2O第二节糖的分解代谢此外, 还有乳酸发酵、生醇发酵及乙醛酸循环。

第14页：一、糖酵解糖酵解的概念葡萄糖经酶促作用降

,并伴随生成ATP的过程

糖酵解,也称作Embden-Meyerhof-Parnas途径,简称EMP途径

此过程在细胞胞液中进行,

动物、植物和微生物细胞中葡萄糖分解的共同代谢途径

第15页：酵解与发酵发酵作用

ermentation)

葡萄糖或其他有机营养物通过厌氧呼吸降解获得能量,贮存ATP的过程

发酵均不需氧的参加,故统

糖的无氧分解;只是二者的最终产物不同

第16页：糖酵解过程从葡萄糖或糖原开始至生成丙酮酸

糖酵解过程从葡萄糖或糖原开始至生成丙酮酸, 分别包括10或11步连续的酶促步骤:

• 1.己糖磷酸酯的生成3个阶段
• 2.丙糖磷酸的生成
• 3.丙酮酸和ATP的生成

第17页：EMP的化学历程糖原1-磷酸葡萄糖6

EMP的化学历程糖原(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21,3-二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸第一阶段第二阶段第三阶段葡萄糖己糖磷酸酯的生成丙糖磷酸的生成丙酮酸与ATP的合成

第18页：ATP ADPATPADP葡萄糖激酶

ATP ADPATPADP葡萄糖激酶果糖磷酸激酶异构酶 己糖磷酸酯的生成——从葡萄糖开始经过三步——消耗2个ATP,有2个不可逆反应

第19页：第一步:葡萄糖磷酸化

第一步:葡萄糖磷酸化(注:ATP的磷酸基团转移给接受体的反应都由激酶催化,并需Mg2+)己糖激酶※(肝为葡萄糖激酶)葡萄糖-6-磷酸葡萄糖①

第20页：己糖激酶

己糖激酶——第一个关键酶己糖激酶葡萄糖激酶部位km底物抑制剂作用普遍存在肝或胰细胞0.1 mmol10mmolD-葡萄糖D-果糖D-甘露糖D-葡萄糖G-6-P ADPEMP途径糖原合成维持血糖水平(别构酶)不可逆反应,第一个关键反应,消耗1分子ATP

第21页：第二步:葡萄糖-6-磷酸生成果糖-6

第二步:葡萄糖-6-磷酸生成果糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸己糖磷酸异构酶果糖-6-磷酸②

第22页：第三步:果糖-6-磷酸生成果糖-1

第三步:果糖-6-磷酸生成果糖-1,6-二磷酸(

• 1)不可逆反应,第二个关键酶(
• 2)∆G0' = -14.2 kJ/mol -ATP(
• 3)果糖磷酸激酶是EMP 中最关键的限速酶。果糖磷酸激酶※果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸③

第23页：如从糖原开始酵解

如从糖原开始酵解:糖原(或淀粉)磷酸化酶+H3PO4葡糖-1-磷酸葡糖磷酸变位酶葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶葡糖磷酸变位酶催化的变位机制酶-+葡糖-1-磷酸P酶+葡糖-1,6-二磷酸酶-+葡糖-6-磷酸P

第24页：CH2O-C=OHO-C-HH-C

• CH2O-C=OHO-C-HH-C-OHH-C-OHCH2O-P果糖-1,6-二磷酸CH2-O-PC OCH2OHH-C=OH-C-OHCH2O-P醛缩酶丙糖磷酸异构酶(
• 4)(
• 5)P
• 2.丙糖磷酸的生成:第
• 四、五步——果糖-1,6-二磷酸分裂为两个丙糖磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸

第25页：果糖-1,6-二磷酸二羟丙酮磷酸甘油

果糖-1,6-二磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸醛缩酶④

第26页：⑤二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸丙糖磷

⑤二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸丙糖磷酸异构酶

第27页：果糖-1,6-二磷酸二羟丙酮磷酸甘油

果糖-1,6-二磷酸二羟丙酮磷酸甘油醛-3-磷酸丙糖磷酸异构酶醛缩酶

第28页：D-甘油醛-3-磷酸糖酵解的后续反应

D-甘油醛-3-磷酸糖酵解的后续反应

第29页：NAD+NADH+H+

• NAD+NADH+H+ PiADPATPH2OMg或MnATP ADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶脱氢酶激酶变位酶烯醇化酶
• 3.丙酮酸和ATP的生成—生成2个NADH, 4个ATP

第30页：第六步:甘油酸-1

第六步:甘油酸-1,3-二磷酸的生成(氧化作用)甘油醛-3-磷酸无机磷酸甘油醛-3-磷酸脱氢酶甘油酸-1,3-二磷酸⑥高能磷酸键

第31页：甘油醛-3-磷酸脱氢酶

甘油醛-3-磷酸脱氢酶:分子量140 000,四个亚基,各紧密结合1分子NAD+ 。

碘乙酸可强烈抑制此酶活性;

砷酸盐可以与磷酸竞争与酶结合,生成不稳定的1-砷-3-磷酸甘油酸,破坏甘油酸-1,3-二磷酸的形成。E-SH + ICH2COO-E-S-CH2COO-+ HI甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用机理如下图:

第32页：甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用机理硫代半

甘油醛-3-磷酸脱氢酶作用机理硫代半缩醛硫酯

第33页：第七步:甘油酸-3-磷酸和第一个

第七步:甘油酸-3-磷酸和第一个ATP生成底物水平磷酸化核糖腺嘌呤甘油酸-1,3-二磷酸甘油酸-3-磷酸核糖腺嘌呤甘油酸磷酸激酶⑦

第34页：第八步:甘油酸-2-磷酸的生成甘油酸

第八步:甘油酸-2-磷酸的生成甘油酸-3-磷酸甘油酸-2-磷酸甘油酸磷酸变位酶⑧

第35页：甘油酸磷酸变位酶的作用机理+

甘油酸磷酸变位酶的作用机理+

第36页：第九步:烯醇式丙酮酸磷酸的生成甘油酸

第九步:烯醇式丙酮酸磷酸的生成甘油酸-2-磷酸烯醇化酶烯醇式丙酮酸-2-磷酸⑨高能磷酸键

第37页：烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸激酶※丙酮酸核

烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸激酶※丙酮酸核糖腺嘌呤腺嘌呤核糖⑩高能磷酸键第十步:丙酮酸和第二个ATP的生成底物水平磷酸化

第38页：丙酮酸激酶

丙酮酸激酶——第三个关键酶+ 1ATP 第三处不可逆反应丙酮酸激酶自动烯醇式结构酮式结构丙酮酸

第39页：EMP 小结

EMP 小结:

• 1.底物:1分子葡萄糖或葡萄糖单位产物:2分子丙酮酸
• 2.三步不可逆反应(关键酶):己糖激酶果糖磷酸激酶丙酮酸激酶
• 3.耗能:2分子或1分子ATP产能:4分子ATP,净生成2或3分子ATP
• 4.细胞定位:细胞液
• 5.总反应:别构酶C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi →2C3H4O3 + 2NADH + 2H++ 2ATP+ 2H2O

第40页：EMP中间产物磷酸化的意义

EMP中间产物磷酸化的意义:从葡萄糖到丙酮酸,所有中间产物都是磷酸化的,磷酸基团的功能有三个方面:①在细胞内接近中性环境时,各中间物质为带负电的极性物质,不会因扩散而漏出细胞膜,使全部反应在胞液中进行;

②在形成ES复合物时,底物上的磷酸基团有利于结合或识别酶;

③有利于保存和转移能量。

第41页：(四)糖酵解中的反应类型

糖酵解中的反应类型:

• 1.磷酸转移G + ATP → G-6-P + ADP
• 2.磷酸移位3-PG ←→2-PG
• 3.异构化DHAP ←→G-3-P
• 4.脱水2-PG ←→ PEP
• 5.醇醛断裂F-1,6-2P → DHAP + G-3-P

第42页：(五)糖酵解的能量计算

(五)糖酵解的能量计算

第43页：若糖原的一个葡萄糖单位分解生成2个丙

若糖原的一个葡萄糖单位分解生成2个丙酮酸,则产生3个ATP

第44页：糖酵解反应速度的调控

糖酵解反应速度的调控——3个关键酶(

• 1)果糖磷酸激酶是最关键的限速酶(
• 2)己糖激酶活性的调控(
• 3)丙酮酸激酶活性的调节

第45页：果糖磷酸激酶是最关键的限速酶ADP

果糖磷酸激酶是最关键的限速酶ADP、AMP、β-D-果糖-2,6-二磷酸是别构激活剂;

ATP、H+是别构抑制剂ATP/AMP比值对该酶括性的调节对细胞有重要的生理意义H+可抑制果糖磷酸激酶活性,它可防止肌肉中形成过量乳酸而使血液酸中毒柠檬酸可增加ATP对酶的抑制作用β-D-果糖-2,6-二磷酸可消除ATP对酶的抑制效应,使酶活化(控制酶构象转换)

第46页：己糖激酶活性的调控G-6-P是该酶的

激酶活性的调控G-6-P

该酶的别构抑制剂(反馈抑制)丙酮酸激酶活性的调节果糖-1,6-二磷酸是该酶的激活剂(前馈激活)丙氨酸是该酶的别构抑制剂

第47页：(七)糖酵解的生物学意义★提供能量

(七)糖酵解的生物学意义★提供能量;

是在不需要氧供应的条件下,产生ATP的一种供能方式,其最主要的生理意义在于迅速提供能量(为厌氧微生物和缺氧下某些组织细胞正常活动提供能量,如机体缺氧、剧烈运动肌肉局部缺血等,能迅速获得能量)★形成多种重要的中间产物,为其他生物合成(如氨基酸、脂类等)提供原料;

★为葡萄糖的彻底氧化分解作准备。

第48页：(八)、丙酮酸的去路

(八)、丙酮酸的去路

（本页以图示为主，源文件提取到的文字较少，建议对照原图说明）

第49页：无氧条件下,生成乳酸

无氧条件下,生成乳酸

• 1)乳酸脱氢酶
• 2)辅酶NADH+H+——来自甘油醛3-磷酸脱氢CH3C OCOOHCH3CHOHCOOH乳酸脱氢酶(LDH)乳酸丙酮酸3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸NADH+H+ NAD+(
• 7)(12)3-磷酸甘油醛脱氢酶

第50页：无氧条件下,生成乙醇

无氧条件下,生成乙醇

• 1)丙酮酸脱羧酶、醇脱氢酶
• 2)NADH+H+——来自甘油醛3-磷酸脱氢丙酮酸脱羧酶醇脱氢酶

第51页：有氧条件下,氧化成CO2和H2O丙酮

3、有氧条件下,氧化成CO2和H2O丙酮酸线粒体丙酮酸乙酰CoASH三羧酸循环CO2 +H2O

第52页：(九)其他己糖进入酵解的途径

(九)其他己糖进入酵解的途径