06 糖代谢 Metabolism of Carbohydrates.ppt

第1页：第6章 糖代谢

6糖代谢Chapter 6Metabolism of Carbohydrates

第2页：糖代谢概述

第一节概述Introduction

第3页：糖的概念

• 糖(carbohydrates)即碳水化合物，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

第4页：糖的分类及其结构根据能否被水解以及其水解

• 二、糖的分类及其结构根据能否被水解以及其水解产物的情况，糖主要可分为以下四大类：单糖(monosacchride):不能再水解的糖。
• 寡糖(oligosacchride):能水解生成少数几个分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。
• 多糖(polysacchride):能水解生成多个分子单糖的糖。
• 复合糖(glycoconjugate):糖与非糖物质的结合物。

第5页：

第6页：

第7页：

第8页：常见的多糖有淀粉糖原纤维素

常见的多糖有淀粉(starch)糖原(glycogen)纤维素(cellulose)

第9页：糖原是动物体内葡萄糖的储存形式

糖原是动物体内葡萄糖的储存形式

第10页：纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键

纤维素作为植物的骨架β-1,4-糖苷键

第11页：

第12页：糖脂：是糖与脂类的结合物

• 糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。
• 糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。
• 常见的结合糖有

第13页：氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸

• 三、糖的主要生理功能
• 1.氧化供能（能源）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。糖类占机体全部能量的70%
• 2.提供合成体内其他物质的原料（碳源）如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。作为生物膜、神经组织等的组分。作为核酸类化合物的成分,构成核苷酸，DNA，RNA等

第14页：食物中糖的消化和吸收糖的消化动物食物中的

• 四、食物中糖的消化和吸收（一）糖的消化动物食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉为主。
• 消化部位：主要在小肠，少量在口腔

第15页：淀粉麦芽糖+麦芽三糖α-临界糊精+异麦芽

淀粉麦芽糖+麦芽三糖（40%）（25%）α-临界糊精+异麦芽糖（30%）（5%）葡萄糖唾液中的α-淀粉酶α-葡萄糖苷酶α-临界糊精酶消化过程肠粘膜上皮细胞刷状缘胃口腔肠腔胰液中的α-淀粉酶

第16页：吸收部位

• （二）糖的吸收
• 1.吸收部位：小肠上段
• 2.吸收形式：单糖

第17页：吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体

• ADP+PiATPGNa+K+Na+泵小肠粘膜细胞肠腔门静脉
• 3.吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter, SGLT)刷状缘细胞内膜

第18页：吸收途径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏

4.吸收途径小肠肠腔肠粘膜上皮细胞门静脉肝脏体循环SGLT各种组织细胞GLUTGLUT：葡萄糖转运体(glucosetransporter)，已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT1～5)。

第19页：糖代谢概况葡萄糖酵解途径丙酮酸有氧无氧H

五、糖代谢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

第20页：糖酵解

第二节糖酵解glycolysis

第21页：第一阶段第二阶段*糖酵解的定义

• 第一阶段第二阶段*糖酵解(glycolysis)的定义*糖酵解分为两个阶段*糖酵解的反应部位：胞浆葡萄糖或糖原在细胞液中，经无氧分解转变为乳酸(lactate)并生成ATP的过程称之为糖酵解。
• 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。
• 由丙酮酸转变成乳酸。
• 糖酵解亦称EMP途径（Embden、Meyerhof、Parnas)

第22页：葡萄糖6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖

• 葡萄糖6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖ATPADPEE1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羟基丙酮1,3-二磷酸甘油酸ATPADPEEENADNADHPiE丙酮酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸烯醇式丙酮酸EH2OEATPADPEEATPADP
• 一、反应过程：在细胞质中进行

第23页：⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

• ⑴葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖ATPADPMg2+己糖激酶(hexokinase)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磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate,G-6-
• P)反应过程－葡萄糖分解成丙酮酸

第24页：⑵6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖磷酸葡

• ⑵6-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)

第25页：⑶6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖

⑶6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖ATPADPMg2+磷酸果糖激酶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6-磷酸果糖激酶(6-phosphfructokinase)6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate,F-1,6-2P)

第26页：磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖醛缩酶

• 1,6-双磷酸果糖
• ⑷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+

第27页：⑸磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖异构酶

⑸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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖异构酶(phosphotriose isomerase)3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮

第28页：⑹3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油

⑹3-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-phosphate dehydrogenase)3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸

第29页：⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油

• ⑺1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸ADPATP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※代谢物在氧化分解过程中通过脱氢、脱水等作用使底物分子内部能量重新分布，能量集中生成高能键，然后使ADP磷酸化生成ATP的过程，称为底物水平磷酸化(substratelevelphosphorylation)。
• 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)

第30页：⑻3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸

⑻3-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

第31页：⑼2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯

⑼2-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(phosphoenolpyruvate,PEP)

第32页：ADPATPK+Mg2+丙酮酸激酶

• ADPATPK+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
• ⑽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33页：反应过程－丙酮酸转变成乳酸丙酮酸乳酸反应

• 反应过程－丙酮酸转变成乳酸丙酮酸乳酸反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。
• 乳酸脱氢酶(LDH)NADH + H+NAD+厌氧有机体（如酵母或其他微生物）把酵解生成的NADH中的氢交给丙酮酸脱羧生成的乙醛，使之形成乙醇——酒精发酵

第34页：

第35页：E1:己糖激酶E2

E1:己糖激酶E2: 6-磷酸果糖激酶-1E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代谢途径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E2E1E3NADH+H+

第36页：

第37页：总反应式

总反应式

第38页：反应部位

• 糖酵解小结
• ⑴反应部位：胞浆。参与糖酵解各反应的酶都存在于细胞浆中
• ⑵糖酵解是一个不需氧的产能过程
• ⑶反应全过程不可逆。其中有三步不可逆的反应GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATPPEP丙酮酸丙酮酸激酶

第39页：⑷产能的方式和数量方式

• ⑷产能的方式和数量方式：底物水平磷酸化净生成ATP数量：从G开始2×2-2= 2ATP从Gn开始2×2-1= 3ATP
• ⑸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）

第40页：果糖己糖激酶

果糖己糖激酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP丙酮酸半乳糖1-磷酸半乳糖1-磷酸葡萄糖半乳糖激酶变位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶变位酶除葡萄糖外，其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。

第41页：糖酵解的调节关键酶

• 二、糖酵解的调节关键酶
• ①己糖激酶
• ②6-磷酸果糖激酶
• ③丙酮酸激酶调节方式
• ①别构调节
• ②共价修饰调节

第42页：此酶有二个结合

• 6-磷酸果糖激酶(PFK)*别构调节别构激活剂：AMP; ADP; F-1,6-2P;F-2,6-2P别构抑制剂：柠檬酸;ATP（高浓度）
• •此酶有二个结合ATP的部位
• ①活性中心底物结合部位（低浓度时）
• ②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

第43页：柠檬酸

F-6-PF-1,6-2PATPADPPFK-1磷蛋白磷酸酶PiPKAATPADPPi胰高血糖素ATPcAMP活化F-2,6-2P+++–/+AMP+柠檬酸–AMP+柠檬酸–PFK-2（有活性）FBP-2（无活性）6-磷酸果糖激酶-2PFK-2（无活性）FBP-2（有活性）PP果糖双磷酸酶-2

第44页：别构调节别构抑制剂

• 丙酮酸激酶
• 1.别构调节别构抑制剂：ATP,丙氨酸别构激活剂：1,6-双磷酸果糖

第45页：共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶

• 2.共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（无活性）（有活性）胰高血糖素PKA, CaM激酶PPKA：蛋白激酶A (protein kinase
• A)CaM：钙调蛋白

第46页：己糖激酶或葡萄糖激酶*6-磷酸葡萄糖可反

• 己糖激酶或葡萄糖激酶*6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。
• *长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。

第47页：产生能量

• 三、糖酵解的生理意义
• 1.产生能量，是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。但能量的利用率较低。同时也是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径
• ①无线粒体的细胞，如：红细胞
• ②代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞
• 2.凡是可转变为酵解中间产物的物质，均可沿酵解途径逆转合成葡萄糖
• 3.糖酵解反应了生物获取能量方式的演变过程

第48页：糖的有氧分解

第三节糖的有氧分解Aerobic Oxidation ofCarbohydrate

第49页：糖的有氧氧化指在机体氧供充足时

• 糖的有氧氧化(aerobicoxidation)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

第50页：有氧氧化的反应过程第一阶段

一、有氧氧化的反应过程第一阶段：糖酵解途径第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第三阶段：三羧酸（柠檬酸）循环G（Gn）丙酮酸乙酰CoACO2NADH+H+FADH2H2O[O]ATPADPTCA循环胞液线粒体

第51页：第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸第二阶段

• 第一阶段：葡萄糖分解为丙酮酸第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA丙酮酸进入线粒体，氧化脱羧为乙酰CoA(acetylCoA)。
• 丙酮酸乙酰CoANAD+, HSCoACO2,NADH + H+丙酮酸脱氢酶复合体总反应式:

第52页：丙酮酸脱氢酶复合体的组成酶E1

丙酮酸脱氢酶复合体的组成酶E1：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+辅酶TPP硫辛酸（)HSCoAFAD, NAD+SSL

第53页：丙酮酸脱羧形成羟乙基-

• 丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程
• 1.丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP
• 2.由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2
• 3.二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基
• 4.二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢，同时将氢传递给FAD
• 5.在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下，将FADH2上的H转移给NAD+，形成NADH+H+

第54页：羟乙基-

• CO2CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成
• 1.-羟乙基-TPP的生成
• 2.乙酰硫辛酰胺的生成
• 3.乙酰CoA的生成
• 4.硫辛酰胺的生成

第55页：丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成

• 丙酮酸脱氢酶系由三种酶单体构成：丙酮酸脱羧酶（E1），硫辛酸乙酰基转移酶（E2），二氢硫辛酸脱氢酶（E3）。
• 该多酶复合体有六种辅助因子：TPP，硫辛酸，NAD+，FAD，HSCoA和Mg2+。

第56页：注：在糖代谢中

• 注：在糖代谢中，从丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA是一个关键性不可逆步骤。
• 因此动物不能把乙酰CoA转变为葡萄糖。

第57页：

第58页：三羧酸循环也称为柠檬酸循环

• 三羧酸循环(TricarboxylicacidCycle,TCA)也称为柠檬酸循环，这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。
• 由于Krebs（ATP循环之父）正式提出了三羧酸循环的学说，故此循环又称为Krebs循环，它由一连串反应组成。
• 所有的反应均在线粒体中进行。
• 第三阶段：柠檬酸循环（三羧酸循环）*概述*反应部位

第59页：柠檬酸合酶+*H2

• 柠檬酸合酶+*H2OHSCoA顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶NAD+NADH+H++CO2
• ⑶*

第60页：α-酮戊二酸脱氢酶系

α-酮戊二酸脱氢酶系NADH+H++CO2*NAD++HSCoA琥珀酰CoA合成酶GTPGDP+PiFADFADH2琥珀酸脱氢酶⑷⑸⑹

第61页：H2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶苹

H2ONAD+NADH+H+延胡索酸酶苹果酸脱氢酶⑺⑻

第62页：H2ONAD+NADH+H+延胡索（续）

• CoASHNADH+H+NAD+CO2NAD+NADH+H+CO2GTPGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASH
• ②H2O
• ①柠檬酸合酶
• ②顺乌头酸酶
• ③异柠檬酸脱氢酶
• ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体
• ⑤琥珀酰CoA合成酶
• ⑥琥珀酸脱氢酶
• ⑦延胡索酸酶
• ⑧苹果酸脱氢酶

第63页：有氧氧化生成的

有氧氧化生成的ATP

第64页：柠檬酸循环的概念

• 小结
• ①柠檬酸循环的概念：指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸，反复的进行脱氢脱羧，生成草酰乙酸，再重复循环反应的过程
• ②TCA过程的反应部位是线粒体

第65页：三羧酸循环的要点经过一次三羧酸循环

• ③三羧酸循环的要点经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成1分子FADH2，3分子NADH+H+，2分子CO2，1分子GTP。关键酶有：柠檬酸合成酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶
• ④整个循环反应为不可逆反应

第66页：三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起

⑤三羧酸循环的中间产物三羧酸循环中间产物起催化剂的作用，本身无量的变化，不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物，同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。

第67页：表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰

• 表面上看来，三羧酸循环运转必不可少的草酰乙酸在三羧酸循环中是不会消耗的，它可被反复利用。
• 但是，例如：草酰乙酸天冬氨酸α-酮戊二酸谷氨酸柠檬酸脂肪酸琥珀酰CoA卟啉Ⅰ机体内各种物质代谢之间是彼此联系、相互配合的，TCA中的某些中间代谢物能够转变合成其他物质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。

第68页：Ⅱ机体糖供不足时

• Ⅱ机体糖供不足时，可能引起TCA运转障碍，这时苹果酸、草酰乙酸可脱羧生成丙酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入TAC氧化分解。
• 草酰乙酸草酰乙酸脱羧酶丙酮酸CO2苹果酸苹果酸酶丙酮酸CO2NAD+NADH + H+

第69页：所以，草酰乙酸必须不断被更新补充

• *所以，草酰乙酸必须不断被更新补充。
• 草酰乙酸柠檬酸柠檬酸裂解酶乙酰CoA丙酮酸丙酮酸羧化酶CO2苹果酸苹果酸脱氢酶NADH+H+NAD+天冬氨酸谷草转氨酶α-酮戊二酸谷氨酸其来源如下：

第70页：柠檬酸循环的生理意义柠檬酸循环不仅是糖生

• 二、柠檬酸（三羧酸）循环的生理意义柠檬酸循环不仅是糖生成ATP的主要途径，也是脂肪、蛋白质、氨基酸等最终氧化分解产生能量的共同途径。
• 是糖、脂、蛋白质及其他有机物质最终氧化分解的共同途径；
• 也是这些物质相互转变、相互联系的枢纽；
• 为其它物质代谢提供小分子前体；
• 为呼吸链提供H++ e。

第71页：柠檬酸循环生成的

• H++ e进入呼吸链彻底氧化生成H2O的同时ADP偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、3ATP[O]H2O、2ATPFADH2[O]
• 三、柠檬酸循环生成的ATP计算糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径。它不仅产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成ATP，所以能量的利用率也高

第72页：葡萄糖有氧氧化生成

• 葡萄糖有氧氧化生成的ATP此表按传统方式计算ATP。
• 目前有新的理论，在此不作详述

第73页：酵解途径

• 四、有氧氧化的调节关键酶
• ①酵解途径：己糖激酶
• ②丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体
• ③三羧酸循环：柠檬酸合酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶

第74页：别构调节别构抑制剂

• 1、丙酮酸脱氢酶复合体
• ⑴别构调节别构抑制剂：乙酰CoA; NADH; ATP别构激活剂：AMP; ADP; NAD+*乙酰CoA/HSCoA或NADH/NAD+时，其活性也受到抑制

第75页：⑵共价修饰调节

⑵共价修饰调节

第76页：乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸琥珀酰

• 乙酰CoA柠檬酸草酰乙酸琥珀酰CoAα-酮戊二酸异柠檬酸苹果酸NADHFADH2GTPATP异柠檬酸脱氢酶柠檬酸合酶α-酮戊二酸脱氢酶复合体–ATP+ADPADP+ATP–柠檬酸琥珀酰CoANADH–琥珀酰CoANADH+Ca2+Ca2+
• ①ATP、ADP的影响
• ②产物堆积引起抑制
• ③循环中后续反应中间产物别位反馈抑制前面反应中的酶
• ④其他，如Ca2+可激活许多酶
• 2、柠檬酸循环的调节

第77页：有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现

• 3、有氧氧化的调节特点
• ⑴有氧氧化的调节通过对其关键酶的调节实现
• ⑵ATP/ADP或ATP/AMP比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制
• ⑶氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢
• ⑷三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰CoA，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰CoA

第78页：巴斯德效应*概念*机制有氧时

• 五、巴斯德效应*概念*机制有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸;缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。
• 巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑制糖酵解的现象。

第79页：磷酸戊糖途径

第四节磷酸戊糖途径Pentose Phosphate Pathway（PPP)

第80页：概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖

*概念磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再进一步转变成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。

第81页：磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二

• *细胞定位：胞液第一阶段：氧化分支由葡萄糖经脱氢脱羧等作用生成磷酸戊糖，NADPH+H+及CO2
• 一、磷酸戊糖途径的反应过程*反应过程可分为二个阶段（两个分支）第二阶段：非氧化分支包括一系列基团转移。由五碳糖经转酮和转醛作用重新合成六碳糖

第82页：6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖

• 6-磷酸葡萄糖酸5-磷酸核酮糖NADPH+H+NADP+
• ⑴H2ONADP+CO2NADPH+H+
• ⑵6-磷酸葡萄糖脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶HCOHCH2OHCO6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸内酯
• 1.磷酸戊糖生成5-磷酸核糖磷酸戊糖异构酶

第83页：催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶

• 催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的关键酶。
• 两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成NADPH + H+。
• 反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。
• G-6-P5-磷酸核糖NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2

第84页：每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应

• 每3分子6-磷酸葡萄糖同时参与反应，在一系列反应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖，可进入酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路(pentose phosphate shunt)
• 2.基团转移反应

第85页：5-磷酸核酮糖×35-磷酸核糖C55-磷

5-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖C55-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛C34-磷酸赤藓糖C46-磷酸果糖C66-磷酸果糖C63-磷酸甘油醛C3

第86页：磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段5-磷酸木酮

磷酸戊糖途径第一阶段第二阶段5-磷酸木酮糖C55-磷酸木酮糖C57-磷酸景天糖C73-磷酸甘油醛C34-磷酸赤藓糖C46-磷酸果糖C66-磷酸果糖C63-磷酸甘油醛C36-磷酸葡萄糖(C6)×36-磷酸葡萄糖酸内酯(C6)×36-磷酸葡萄糖酸(C6)×35-磷酸核酮糖(C5)×35-磷酸核糖C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶CO2

第87页：总反应式6×6-磷酸葡萄糖+

总反应式6×6-磷酸葡萄糖+ 12NADP+4×6-磷酸果糖+2×3-磷酸甘油醛+12NADPH+H++6CO2

第88页：脱氢反应以

• 磷酸戊糖途径的特点
• ⑴脱氢反应以NADP+为受氢体，生成NADPH+H+
• ⑵反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程
• ⑶反应中生成了重要的中间代谢物——5-磷酸核糖
• ⑷一分子G-6-P经过反应，只能发生一次脱羧和二次脱氢反应，生成一分子CO2和2分子NADPH+H+

第89页：磷酸戊糖途径的调节*6-磷酸葡萄糖脱氢酶

• 二、磷酸戊糖途径的调节*6-磷酸葡萄糖脱氢酶此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。
• 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影响，比值升高则被抑制，降低则被激活。
• 另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。

第90页：磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的重要

• 三、磷酸戊糖途径的生理意义（一）磷酸戊糖途径的重要产物是NADPH和5-磷酸核糖。
• NADPH是细胞中易于利用的还原能力，主要在还原性的生物合成中作为氢和电子的供体，可作为脂类合成的原料。
• 同时可以使氧化型谷胱甘肽还原，维持某些巯基酶活性和红细胞的完整性。
• 5-磷酸核糖是生物体合成核苷酸和核酸的重要成分，磷酸戊糖途径是机体内核糖产生的唯一场所。
• （二）磷酸戊糖途径分为氧化分支和非氧化分支。
• 其中非氧化分支使磷酸戊糖途径相互连接，机体可根据体内NADPH、5-磷酸核糖和ATP之间的需要，调节反应的进行。
• （三）磷酸戊糖途径是体内各种形式的糖互相转化的中心环节。
• （四）一摩尔葡萄糖经磷酸戊糖途径可生成35摩尔ATP。

第91页：糖异生作用

第五节糖异生作用Gluconeogenesis

第92页：糖异生是指动物体内由非糖物质转变为葡萄糖

糖异生是指动物体内由非糖物质转变为葡萄糖

糖异生(gluconeogenesis)是指动物体内由非糖物质转变为葡萄糖或糖原的过程。*部位*原料*概念主要在肝脏、肾脏细胞的胞浆及线粒体主要有乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸

第93页：糖异生的反应过程*过程酵解途径中有3个由

• 一、糖异生的反应过程*过程酵解途径中有3个由关键酶催化的不可逆反应。
• 在糖异生时，须由另外的反应和酶代替。
• 糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的；
• 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*糖异生途径(gluconeogenic pathway)是从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。

第94页：

第95页：丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙

• 1.丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)丙酮酸草酰乙酸PEPATPADP+PiCO2
• ①GTPGDPCO2
• ①丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生物素（反应在线粒体）
• ②磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）

第96页：

第97页：※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸苹果

※草酰乙酸转运出线粒体出线粒体苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸天冬氨酸出线粒体天冬氨酸草酰乙酸

第98页：丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶

丙酮酸丙酮酸草酰乙酸丙酮酸羧化酶ATP + CO2ADP + Pi苹果酸NADH + H+NAD+天冬氨酸谷氨酸α-酮戊二酸天冬氨酸苹果酸草酰乙酸PEP磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶GTPGDP + CO2线粒体胞液

第99页：由乳酸为原料异生糖时

• 糖异生途径所需NADH+H+的来源糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油醛时，需要NADH+H+
• ①由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述反应提供。乳酸丙酮酸LDHNAD+NADH+H+

第100页：由氨基酸为原料进行糖异生时

• ②由氨基酸为原料进行糖异生时，NADH+H+则由线粒体内NADH+H+提供，它们来自于脂酸的β-氧化或三羧酸循环，NADH+H+转运则通过草酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。
• 苹果酸线粒体苹果酸草酰乙酸草酰乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆

第101页：,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6

2.1,6-二磷酸果糖转变为6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖Pi果糖二磷酸酶3.6-磷酸葡萄糖水解为葡萄糖6-磷酸葡萄糖葡萄糖Pi葡萄糖-6-磷酸酶

第102页：非糖物质进入糖异生的途径

• 非糖物质进入糖异生的途径
• ⑴糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物生糖氨基酸α-酮酸-NH2甘油α-磷酸甘油磷酸二羟丙酮乳酸丙酮酸2H
• ⑵上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原

第103页：

第104页：丙酮酸PEP丙酮酸草酰乙酸苹果酸苹果酸草

丙酮酸PEP丙酮酸草酰乙酸苹果酸苹果酸草酰乙酸胞液线粒体乙酰CoAGPEP磷酸烯醇式丙酮酸天冬氨酸草酰乙酸天冬氨酸

第105页：糖异生的调节在前面的三个反应过程中

• 二、糖异生的调节在前面的三个反应过程中，作用物的互变分别由不同酶催化其单向反应，这样一对由不同酶催化所进行的正逆反应称之为底物循环(substratecycle)。
• 6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖6-磷酸果糖激酶-1果糖双磷酸酶-1ADPATPPi6-磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶己糖激酶ATPADPPiPEP丙酮酸草酰乙酸丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶ADPATPCO2+ATPADP+PiGTP磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+Pi+CO2

第106页：因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途

• 因此，有必要通过调节使糖异生途径与酵解途径相互协调，主要是对前述底物循环中的后2个底物循环进行调节。
• 当两种酶活性相等时，则不能将代谢向前推进，结果仅是ATP分解释放出能量，因而称之为无效循环(futilecycle)。

第107页：6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖

6-磷酸果糖1,6-双磷酸果糖ATPADP6-磷酸果糖激酶-1Pi果糖双磷酸酶-12,6-双磷酸果糖AMP1.6-磷酸果糖与1,6-二磷酸果糖之间

第108页：磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间

2.磷酸烯醇式丙酮酸与丙酮酸之间PEP丙酮酸ATPADP丙酮酸激酶1,6-双磷酸果糖丙氨酸乙酰CoA草酰乙酸

第109页：糖异生的生理意义葡糖异生可维持动物和人体

• 三、糖异生的生理意义（一）葡糖异生可维持动物和人体内血糖浓度的相对恒定。
• 这对需糖较多的脑组织、红细胞和视网膜等非常重要。
• （二）葡糖异生是草食动物，特别是反刍动物体内葡萄糖的唯一来源。
• （三）葡糖异生与乳酸的利用有密切关系，对于回收乳酸分子中的能量，更新肝糖原。
• 防止乳酸酸中毒的发生等都有一定的意义。
• （四）协助氨基酸代谢。

第110页：糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉四

• 糖异生活跃有葡萄糖-6磷酸酶【】肝肌肉
• 四、乳酸循环(lactose cycle)———（Cori氏循环）
• ⑴循环过程葡萄糖葡萄糖葡萄糖酵解途径丙酮酸乳酸NADHNAD+乳酸乳酸NAD+NADH丙酮酸糖异生途径血液糖异生低下没有葡萄糖-6磷酸酶【】

第111页：⑶生理意义①乳酸再利用

• ⑶生理意义
• ①乳酸再利用，避免了乳酸的损失
• ②防止乳酸的堆积引起酸中毒
• ⑵乳酸循环是一个耗能的过程2分子乳酸异生为1分子葡萄糖需6分子ATP

第112页：糖原的合成与分解

第六节糖原的合成与分解Glycogenesis and Glycogenolysis

第113页：是动物体内糖的储存形式之一

• 是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。
• 糖原是由葡萄糖残基构成的含许多分支的大分子高聚物。
• 肌肉：肌糖原，180 ~ 300g，主要供肌肉收缩所需肝脏：肝糖原，70 ~ 100g，维持血糖水平糖原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义

第114页：约10个葡萄糖单元处形成分枝

• 1.葡萄糖单元以α-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α-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。糖原的结构特点及其意义

第115页：糖原的合成代谢合成部位定义糖原的合成指由

• 一、糖原的合成代谢（二）合成部位（一）定义糖原的合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程。
• 组织定位：主要在肝脏、肌肉细胞定位：胞浆α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键

第116页：糖原合成途径

• 1.葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖ATPADP己糖激酶;葡萄糖激酶（肝）
• 一、糖原合成途径

第117页：1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡

• 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖2.6-磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖这步反应中磷酸基团转移的意义在于：由于延长形成α-1,4-糖苷键，所以葡萄糖分子C1上的半缩醛羟基必须活化，才利于与原来的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。
• 半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具有较高的能量。

第118页：UDPG可看作“活性葡萄糖”

• *UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。
• +UTP尿苷PPPPPiUDPG焦磷酸化酶3.1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖2Pi+能量1-磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖( uridine diphosphate glucose , UDPG )

第119页：α-1,4-糖苷键式结合

• 糖原n +UDPG糖原n+1+UDP糖原合成酶( glycogen synthase )UDPUTPADPATP核苷二磷酸激酶
• 4.α-1,4-糖苷键式结合

第120页：糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子

• *糖原n为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物(primer)，作为UDPG上葡萄糖基的接受体。
• 糖原n +UDPG糖原n+1+UDP糖原合成酶(glycogen synthase)

第121页：糖原分枝的形成糖原分支酶α-1,6-糖苷

糖原分枝的形成糖原分支酶(branching enzyme)α-1,6-糖苷键α-1,4-糖苷键

第122页：近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为

• 近来人们在糖原分子的核心发现了一种名为glycogenin的蛋白质。
• Glycogenin可对其自身进行共价修饰，将UDP-葡萄糖分子的C1结合到其酶分子的酪氨酸残基上，从而使它糖基化。
• 这个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。
• 糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？

第123页：

第124页：糖原的磷酸解糖原分解习

• 二、糖原的分解代谢*定义*亚细胞定位：胞浆*肝糖元的分解糖原n+1糖原n + 1-磷酸葡萄糖糖原磷酸化酶
• 1.糖原的磷酸解糖原分解(glycogenolysis )习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程

第125页：脱枝酶2.脱枝酶的作用

• 脱枝酶(debranching enzyme)
• 2.脱枝酶的作用
• ①转移葡萄糖残基
• ②水解-1,6-糖苷键磷酸化酶转移酶活性α-1,6糖苷酶活性

第126页：1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变

1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖变位酶3.1-磷酸葡萄糖转变成6-磷酸葡萄糖4.6-磷酸葡萄糖水解生成葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝，肾）葡萄糖6-磷酸葡萄糖

第127页：肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖

• *肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成6-磷酸葡萄糖之后，由于肌肉组织中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成的6-磷酸葡萄糖不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。
• 肌糖原的分解与合成与乳酸循环有关。

第128页：⑵G-6-P的代谢去路GG-6-PF-6

• ⑵G-6-P的代谢去路G（补充血糖）G-6-PF-6-P（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）UDPG6-磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）小结
• ⑴反应部位：胞浆

第129页：糖原的合成与分解总图

3.糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶G-1-PUTPUDPGPPi糖原n+1UDPG-6-PG糖原合酶磷酸葡萄糖变位酶己糖(葡萄糖)激酶糖原nPi磷酸化酶葡萄糖-6-磷酸酶（肝）糖原n

第130页：糖原合成

• 三、糖原合成与分解的调节关键酶
• ①糖原合成：糖原合成酶
• ②糖原分解：糖原磷酸化酶这两种关键酶的重要特点：*它们的快速调节有共价修饰和变构调节二种方式。*它们都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变

第131页：两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反

• ③调节有级联放大作用，效率高
• ①两种酶磷酸化或去磷酸化后活性变化相反
• ②此调节为酶促反应，调节速度快
• ④受激素调节
• 1.共价修饰调节

第132页：腺苷环化酶腺苷环化酶激素+受体

腺苷环化酶（无活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体ATPcAMPPKA(无活性)磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原合酶-PPKA(有活性)磷酸化酶b磷酸化酶a-P磷酸化酶b激酶-PPi磷蛋白磷酸酶-1PiPi磷蛋白磷酸酶-1磷蛋白磷酸酶-1–––磷蛋白磷酸酶抑制剂-P磷蛋白磷酸酶抑制剂PKA（有活性）

第133页：别构调节磷酸化酶二种构像——紧密型和疏松

• 2.别构调节磷酸化酶二种构像——紧密型(
• T)和疏松型(
• R)，其中T型的14位Ser暴露，便于接受前述的共价修饰调节。*葡萄糖是磷酸化酶的别构抑制剂。磷酸化酶a(
• R)[疏松型]磷酸化酶a(
• T)[紧密型]葡萄糖

第134页：肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原

• 肌肉内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同*在糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素的调节，而肌肉主要受肾上腺素调节。
• *肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为AMP、ATP及6-磷酸葡萄糖。
• 糖原合酶磷酸化酶a-P磷酸化酶bAMPATP及6-磷酸葡萄糖♁♁

第135页：双向调控

• 调节小结
• ②双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之
• ③双重调节：别构调节和共价修饰调节
• ⑤肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为肾上腺素
• ④关键酶调节上存在级联效应
• ①关键酶都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变

第136页：糖代谢的调节生物体中的代谢反应

• 糖代谢的调节生物体中的代谢反应，除了受到遗传因素控制外，还受到酶活性、底物浓度和辅助因子的调节。
• 细胞的酶浓度主要是由遗传因素控制的。
• 在某些情况下，激素可以调整细胞的酶浓度。
• 人和动物的糖代谢受到神经中枢和激素的调节。
• 神经系统一方面可直接调节糖代谢，通过脑的〝糖中枢〞引起兴奋，促进肝糖原分解，补充血糖。
• 另一方面，神经中枢通过控制激素分泌，如胰岛素、胰高血糖素等激素的分泌，调节糖代谢。

第137页：本章内容结束

本章内容结束The End