第六章糖代謝()

學(xué)習(xí)要求:掌握糖的分解代謝中糖酵解、三羧酸循環(huán)途徑,注意各反應(yīng)過程中能量的產(chǎn)生和消耗,并學(xué)會計算能量變化掌握糖代謝過程中所遇到的關(guān)鍵酶及代謝調(diào)控掌握糖異生的概念、反應(yīng)歷程、生物學(xué)意義及其調(diào)控；第一頁，共六十二頁。目錄第一節(jié)生物體內(nèi)的主要糖類及生物功能第二節(jié)雙糖和多糖的酶促降解第三節(jié)單糖的分解代謝第四節(jié)糖的生物合成第二頁，共六十二頁。第一節(jié)生物體內(nèi)的主要糖類及生物功能一、單糖二、重要的寡糖三、重要的多糖四、糖類在生物體中的其他存在方式五、糖類的生物學(xué)作用第三頁，共六十二頁。葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖

一、單糖：不能再水解的糖第四頁，共六十二頁。

吡喃型和呋喃型的D-葡萄糖和D-果糖（Haworth式）

吡喃呋喃-D-吡喃葡萄糖-D-吡喃果糖-D-呋喃葡萄糖-D-呋喃果糖第五頁，共六十二頁。重要的單糖—戊糖-D-木糖-D-核糖-D-脫氧核糖-D-芹菜糖-L-阿拉伯糖-D-阿拉伯糖D-核酮糖D-木酮糖第六頁，共六十二頁。重要的單糖—己糖-D-葡萄糖-L-山梨糖-D-甘露糖

-L-半乳糖-D-半乳糖-D-果糖第七頁，共六十二頁。

單糖磷酸酯3-磷酸甘油醛1-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖第八頁，共六十二頁。由兩個相同或不同的單糖組成14麥芽糖α-D-葡萄糖苷-（1→4）-α-D-葡萄糖二、重要的二糖第九頁，共六十二頁。11214α-D-葡萄糖苷-（1→2）-β-D-果糖β-D-半乳糖苷-（1→4）-β-D-葡萄糖乳糖蔗糖第十頁，共六十二頁。NRERE直鏈淀粉支鏈淀粉或糖原分支點的結(jié)構(gòu)RENRE(16)分支點支鏈淀粉或糖原分子示意圖直鏈淀粉的螺旋結(jié)構(gòu)0.8nm1.4nm6個殘基

3、重要的多糖第十一頁，共六十二頁。第十二頁，共六十二頁。淀粉(starch)藍(lán)色:α-1,4-糖苷鍵紅色:α-1,6-糖苷鍵直鏈淀粉支鏈淀粉第十三頁，共六十二頁。糖原(glycogen)非還原端還原端第十四頁，共六十二頁。③纖維素作為植物的骨架β-1,4-糖苷鍵第十五頁，共六十二頁。第十六頁，共六十二頁。糖—肽鏈糖—核酸糖—脂質(zhì)肽聚糖(peptidoglycans)脂多糖(lipopolysauhards)糖基?；视?glycosylacylglycerols)糖鞘脂(pglycosphingolipids)糖蛋白(glycproteins)蛋白聚糖(proteoglycans)四、糖類在生物體中的其他存在方式第十七頁，共六十二頁。

五、糖的生理功能1.

氧化供能（能源）如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、膽固醇、核苷等物質(zhì)的原料。3.作為機(jī)體組織細(xì)胞的組成成分這是糖的主要功能。糖類占機(jī)體全部能量的70%。2.

提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料（碳源）如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。作為生物膜、神經(jīng)組織等的組分。作為核酸類化合物的成分,構(gòu)成核苷酸，DNA，RNA等。第十八頁，共六十二頁。第二節(jié)、雙糖和多糖的酶促降解

一、雙糖的分解二、糖原的分解三、淀粉的分解第十九頁，共六十二頁。一、雙糖的降解

蔗糖+H2O葡萄糖+果糖蔗糖酶麥芽糖+H2O2葡萄糖麥芽糖酶乳糖+H2O葡萄糖+半乳糖--β-半乳糖苷酶第二十頁，共六十二頁。一、糖原的分解磷酸化酶（催化1.4-糖苷鍵斷裂）三種酶協(xié)同作用：轉(zhuǎn)移酶（催化寡聚葡萄糖片段轉(zhuǎn)移）

脫支酶（催化1.6-糖苷鍵斷裂）糖原的磷酸解

-1，6糖苷鍵-1，4-糖苷鍵第二十一頁，共六十二頁。77磷酸化酶(別構(gòu)酶)

ATP抑制-AMP激活

+

H3PO4α1，4糖苷鍵α1，6糖苷鍵糖原核心糖原核心G-1-P

+第二十二頁，共六十二頁。去分枝酶+H3PO41G-1-P糖原核心磷酸化酶+H3PO4G-1-P去單糖降解轉(zhuǎn)移酶糖原核心第二十三頁，共六十二頁。二、淀粉的分解淀粉的酶促水解

α-淀粉酶：在淀粉分子內(nèi)部任意水解α-1.4糖苷鍵。（內(nèi)切酶）

β-淀粉酶:從非還原端開始，水解α-１.4糖苷鍵，依次水解下一個麥芽糖單位（外切酶）

脫支酶（R酶）:水解α－淀粉酶和β－淀粉酶作用后留下的極限糊精中的α-1.6－糖苷鍵。不能直接水解支鏈淀粉內(nèi)部的α-1，6糖苷鍵。麥芽糖酶:催化麥芽糖水解為葡萄糖，是淀粉水解的最后一步。直鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+低聚糖的混合物支鏈淀粉葡萄糖+麥芽糖+麥芽三糖+α-極限糊精直鏈淀粉麥芽糖支鏈淀粉麥芽糖+β-極限糊精第二十四頁，共六十二頁。α－淀粉酶β－淀粉酶第二十五頁，共六十二頁。第三節(jié)糖的分解代謝一、生物體內(nèi)單糖的主要分解代謝途徑及細(xì)胞定位二、糖酵解（EMP）三、丙酮酸的去路：無氧降解和有氧降解途徑四、三羧酸循環(huán)（TCA）五、磷酸戊糖途徑（PPP）六、其它糖進(jìn)入單糖分解的途徑第二十六頁，共六十二頁。一、生物體內(nèi)單糖的主要分解代謝途徑及細(xì)胞定位葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖途徑糖酵解（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）第二十七頁，共六十二頁。動物細(xì)胞植物細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)線粒體高爾基體細(xì)胞核內(nèi)質(zhì)網(wǎng)溶酶體細(xì)胞壁葉綠體有色體白色體液體晶體分泌物吞噬中心體胞飲細(xì)胞膜丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)磷酸戊糖途徑糖酵解第二十八頁，共六十二頁。二、糖酵解（glycolysis）糖酵解作用：指在細(xì)胞液中分解1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸的過程。是一切有機(jī)體中普遍存在的葡萄糖降解途徑，也是葡萄糖分解代謝所經(jīng)歷的共同途徑。也稱為EMP途徑。糖酵解是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。不論有氧還是無氧條件均能發(fā)生。E：Embden；M:Meyerhof；P:Parnas第二十九頁，共六十二頁。EMP的化學(xué)歷程6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸二羥丙酮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丙酮酸第一階段第二階段第三階段葡萄糖葡萄糖的磷酸化磷酸己糖的裂解丙酮酸和ATP的生成第三十頁，共六十二頁。

(G)已糖激酶ATPADPMg2+糖酵解過程的第一個限速酶(G-6-P）⑴葡萄糖磷酸化生成

6-磷酸葡萄糖糖酵解過程1第三十一頁，共六十二頁。已糖激酶(hexokinase)激酶：能夠在ATP和任何一種底物之間起催化作用，轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)的一類酶。已糖激酶：是催化從ATP轉(zhuǎn)移磷酸基團(tuán)至各種六碳糖（G、F）上去的酶。激酶都需離子要Mg2+作為輔助因子第三十二頁，共六十二頁。1、催化不可逆反應(yīng)特點2、催化效率低3、受激素或代謝物的調(diào)節(jié)4、常是在整條途徑中催化初始反應(yīng)的酶5、活性的改變可影響整個反應(yīng)體系的速度和方向限速酶/關(guān)鍵酶第三十三頁，共六十二頁。⑵6-磷酸葡萄糖異構(gòu)化

轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(F-6-P）糖酵解過程1

磷酸己糖異構(gòu)酶(G-6-P）第三十四頁，共六十二頁。⑶6-磷酸果糖再磷酸化

生成1,6-二磷酸果糖糖酵解過程1(F-1,6-2P）磷酸果糖激酶

（PFK）ATPADPMg2+糖酵解過程的第二個限速酶(F-6-P）第三十五頁，共六十二頁。磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶是一種變構(gòu)酶是糖酵解三個限速酶中催化效率最低的酶,因此被認(rèn)為是糖酵解作用最重要的限速酶。變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖

變構(gòu)抑制劑：ATP、檸檬酸、長鏈脂肪酸第三十六頁，共六十二頁。⑷磷酸己糖的裂解磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛

(F-1,6-2P）

醛縮酶+糖酵解過程2第三十七頁，共六十二頁。⑸磷酸丙糖的互換糖酵解過程2磷酸二羥丙酮(dihydroxyacetonephosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)磷酸丙糖異構(gòu)酶1,6-二磷酸果糖2×3-磷酸甘油醛第三十八頁，共六十二頁。⑹3-磷酸甘油醛氧化為

1,3-二磷酸甘油酸1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)糖酵解過程33-磷酸甘油醛(glyceraldehyde3-phosphate)3-磷酸甘油醛脫氫酶糖酵解中唯一的脫氫反應(yīng)+NADH+H+NAD+HPO4

2-OPO3

2-第三十九頁，共六十二頁。⑺1,3-二磷酸甘油酸

轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸糖酵解過程33-磷酸甘油酸激酶

3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)這是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反應(yīng)1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)OPO3

2-ADPATPMg2+第四十頁，共六十二頁。底物磷酸化：這種直接利用代謝中間物氧化釋放的能量產(chǎn)生ATP的磷酸化類型稱為底物磷酸化。其中ATP的形成直接與一個代謝中間物（1,3-二磷酸甘油酸）上的磷酸基團(tuán)的轉(zhuǎn)移相偶聯(lián)

這一步反應(yīng)是糖酵解過程的第7步反應(yīng)，也是糖酵解過程開始收獲的階段。在此過程中產(chǎn)生了第一個ATP。第四十一頁，共六十二頁。⑻3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變

為2-磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸(3phosphoglycerate)糖酵解過程3磷酸甘油酸變位酶

2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)第四十二頁，共六十二頁。⑼2-磷酸甘油酸脫水

形成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）

磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）2-磷酸甘油酸糖酵解過程3烯醇化酶(Mg2+/Mn2+)H2O氟化物能與Mg2+絡(luò)合而抑制此酶活性第四十三頁，共六十二頁。ADPATPMg2+,K+⑽磷酸烯醇式丙酮酸

轉(zhuǎn)變?yōu)橄┐际奖崃姿嵯┐际奖岜峒っ?PK

)

烯醇式丙酮酸糖酵解過程的第三個限速酶也是第二次底物水平磷酸化反應(yīng)糖酵解過程3第四十四頁，共六十二頁。⑾烯醇式丙酮酸

轉(zhuǎn)變?yōu)楸崽墙徒膺^程3ATP磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)自發(fā)進(jìn)行丙酮酸(pyruvate)第四十五頁，共六十二頁。E1:己糖激酶E2:磷酸果糖激酶（限速酶）E3:丙酮酸激酶NAD+乳酸糖酵解的代謝途徑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羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸E2E1E3NADH+H+第四十六頁，共六十二頁?；瘜W(xué)計量Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+ 2pyruvate+2ATP+2H2O+2NADH+2H+進(jìn)入有氧途徑徹底氧化：NADH能夠產(chǎn)生3分子ATP進(jìn)入有氧途徑部分氧化：NADH能夠產(chǎn)生2分子ATP1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解徹底氧化，產(chǎn)生8分子ATP1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解不完全氧化，產(chǎn)生6分子ATP第四十七頁，共六十二頁。糖酵解的意義

1．糖酵解途徑是葡萄糖有氧和無氧分解代謝的共同途徑；2．糖酵解途徑能提供生命活動部分能量，是厭氧生物或缺氧不足組織獲取能量的主要方式；3．糖酵解途徑的各種中間產(chǎn)物是合成其他物質(zhì)的原料，是與其他代謝途徑聯(lián)系的紐帶；4．糖酵解途徑是葡萄糖完全氧化分解成二氧化碳和水的必要準(zhǔn)備階段。第四十八頁，共六十二頁。肌肉收縮與糖酵解供能

背景：劇烈運(yùn)動時⑴肌肉內(nèi)ATP含量很低；⑵肌肉中磷酸肌酸儲存的能量可供肌肉收縮所急需的化學(xué)能;⑶即使氧不缺乏，葡萄糖進(jìn)行有氧氧化的過程比糖酵解長得多,來不及滿足需要;⑷肌肉局部血流不足，處于相對缺氧狀態(tài)。結(jié)論：

糖酵解為肌肉收縮迅速提供能量第四十九頁，共六十二頁。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變位酶甘露糖6-磷酸甘露糖己糖激酶變位酶除葡萄糖外，其它己糖也可轉(zhuǎn)變成磷酸己糖而進(jìn)入酵解途徑。第五十頁，共六十二頁。糖酵解的調(diào)節(jié)關(guān)鍵酶①

己糖激酶

②

磷酸果糖激酶③

丙酮酸激酶

調(diào)節(jié)方式①別構(gòu)調(diào)節(jié)②共價修飾調(diào)節(jié)第五十一頁，共六十二頁。（一）6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1)*別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)激活劑：AMP;ADP;F-1,6-2P;F-2,6-2P別構(gòu)抑制劑：檸檬酸;ATP（高濃度）此酶有二個結(jié)合ATP的部位：①活性中心底物結(jié)合部位（低濃度時）②活性中心外別構(gòu)調(diào)節(jié)部位（高濃度時）F-1,6-2P正反饋調(diào)節(jié)該酶第五十二頁，共六十二頁。6-磷酸果糖激酶-16-phosphofructokinase-1ATP檸檬酸-ADP、AMP1,6-雙磷酸果糖2,6-雙磷酸果糖+第五十三頁，共六十二頁。（二）丙酮酸激酶1.別構(gòu)調(diào)節(jié)丙酮酸激酶pyruvatekinaseATP丙氨酸(肝)-1,6-二磷酸果糖+第五十四頁，共六十二頁。2.共價修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶丙酮酸激酶ATPADPPi磷蛋白磷酸酶（無活性）（有活性）胰高血糖素PKA,CaM激酶PPKA：蛋白激酶A(proteinkinaseA)CaM：鈣調(diào)蛋白第五十五頁，共六十二頁。

(三)己糖激酶*6-磷酸葡萄糖可反饋抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。別構(gòu)調(diào)節(jié)己糖激酶hexokinaseG-6-P-第五十六頁，共六十二頁。糖酵解小結(jié)⑴反應(yīng)部位：細(xì)胞質(zhì)⑵糖酵解是一個不需氧的產(chǎn)能過程⑶反應(yīng)全過程中有三步不可逆的反應(yīng)GG-6-PATPADP己糖激酶ATPADPF-6-PF-1,6-2P磷酸果糖激酶-1ADPATP

PEP丙酮酸丙酮酸激酶第五十七頁，共六十二頁。⑷產(chǎn)能的方式和數(shù)量方式：底物水平磷酸化單獨(dú)糖酵解生成2分子ATP和2分子NADH1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解徹底氧化，產(chǎn)生8分子ATP1分子葡萄糖經(jīng)糖酵解不完全氧化，產(chǎn)生6分子ATP第五十八頁，共六十二頁。三、丙酮酸的去路（有氧）（無氧）葡萄糖葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA三羧酸循環(huán)