第二篇物质代谢

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第二篇物质代谢 • 代谢：体内体外物质交换 • 糖肌肉收缩 • 脂肪 ATP 脑力活动 • 蛋白质神经传导 • 核酸生物合成 • 维生素 • Ca++,Fe++ 代谢讨论内容

第四章糖代谢

糖代谢 • G（6碳） 6CO2+ 6H2O + 能量 • C6H12O6

糖代谢 • 1. 糖的消化吸收 • 2. 糖的分解代谢 • 3. 糖原的合成和分解 • 4. 糖异生 • 5. 糖的其他代谢途径 • 6. 血糖及其调节

糖的消化吸收 • 1. 糖的消化 • 2. 糖的吸收 • 3. 糖的运输

糖的消化 • 淀粉 • 麦芽糖+麦芽三糖 -临界糊精+异麦芽糖 • ~40% ~25% ~30% ~5% • -葡萄糖苷酶-临界糊精酶 • （包括麦芽糖酶）（包括异麦芽酶） • 葡萄糖葡萄糖

葡萄糖(G)在肠粘膜的吸收 • Na+ Na+ Na+ Na+ • Na+ • G G G • G Na+泵

糖的运输 • 运输形式：血糖 • 空腹时：4.5~5.5 mmol/L • 进食后：0.5~1hr, 有一高峰 • 2hr 后恢复 • 糖尿病指标：糖代谢不正常的后果 • 组织细胞有葡萄糖转运体(GLUT)，可将葡萄糖转运至细胞。

糖的分解代谢 • 1 糖酵解途径Glycolytic pathway • 糖酵解途径的反应 • 糖酵解途径的调节 • 2 糖酵解Glycolysis • 3 糖的有氧氧化Aerobic oxidation • 有氧氧化反应过程 • 有氧氧化生成的ATP • 有氧氧化的调节 • 巴斯德效应Pasteur effect

糖酵解途径 • 发现史：研究酵母菌的发酵时发现 • 1.肌肉收缩生成乳酸N2多 O2少,休息后  • 2.乳酸生成时糖原, 乳酸:糖原=1:2 • 3.需Pi,以糖的磷酸酯(已糖,丙糖)为中间物 • 4.与酵母发酵仅一步之差： • 2(2H) 乳酸 • G –2(2H) 2Pyr -2CO2 乙醛 2(2H)乙醇

糖酵解途径 • 部位：胞液中 • 途径：人为分三段 • 1.磷酸己糖的生成与转变 • 葡萄糖磷酸化 • 磷酸己糖的转变 • 2.磷酸丙糖的生成 • 3.丙酮酸的生成

磷酸己糖的生成与转变 • 葡萄糖磷酸化 ATP HO ADP O P --O H O H H H H OH OH HO H Mg2+ OH HO OH 己糖激酶 OH OH H H 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 P 为磷酸基

磷酸己糖的生成与转变 • 关键酶：HK，GK，FPK：耗能 • 磷酸化酶：不耗能 • 催化二步限速反应 • 意义：捕获G，不再透出cell • 激活G • 简式：G G-6-P  F-6-P  F-1,6-DP

磷酸丙糖的生成 • 醛缩酶：催化可逆反应 • 反应倾向于己糖的合成 • 3- -甘油醛不断移去 • 故反应向丙糖生成的方向进行 P

丙酮酸的生成 O O || || CHO • 第一个ATP的生成 NADH+H+ - NAD+ | C-O~ P C-O ADP ATP | H-C-OH | | H-C-OH H-C-OH | 3-磷酸甘油醛脱氢酶 | CH2O- Pi 磷酸甘油酸激酶 P CH2O- CH2O- P P 3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 P 为磷酸基

丙酮酸的生成 • 第一个ATP的生成 3-磷酸甘油醛+NAD +Pi+ADP 3-磷酸甘油酸+NADH+H +ATP + + 底物水平磷酸化Substrate phosphorylation

丙酮酸的生成 O O O || || - || - - COO • 第二个ATP的生成磷酸甘油酸变位酶 - C-O C-O H2O | C-O ADP ATP | | H-C-OH | 烯醇化酶 C-O~ C=O P | H-C-O- P || | | Mg 2+ CH2O- P CH2 CH3 丙酮酸激酶 CH2OH 磷酸烯醇型丙酮酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸丙酮酸 P 为磷酸基

丙酮酸的生成 • 关键酶：丙酮酸激酶（PyK） • 特点：有氧化脱氢及分子内氧化反应 • 有 2步生成ATP，底物水平磷酸化 • PyK催化第三个限速反应

糖酵解途径的调节 • 调节点：三步不可逆反应 • HK，GK • PFK-1 最主要 • PyK

糖酵解途径的调节 • PFK-1的调节 • PFK-1：四聚体，有别构调节和共价修饰 • 1. 别构调节 ATP，Cit • AMP，ADP，F-1,6-DP • F-2,6-DP • F-2,6-DP：中间代谢物 – +

糖酵解途径的调节 • 2,6-双磷酸果糖的合成和分解 ATP 6-磷酸果糖 Pi AMP 6-磷酸果糖激酶-2 + 柠檬酸果糖磷酸酶-2 - ADP 2,6-双磷酸果糖 H2O

糖酵解途径的调节 • F-2,6-DP • FDPE-2 AMP — PFK-2 • G — F-6-PCit • —ATP— • FDPE-1 — AMP — PFK-1 • F-1,6-DP—糖酵解途径 + – – – – ＋ + ＋ – +

FDPE-2 / PFK-2 FDPE-2/PFK-2 FDPE-2/PFK-2 P – – + + P P 糖酵解途径的调节 • 2.共价修饰调节： • FDPE-2/PFK-2 双功能酶 • 胰高血糖素cAMP 蛋白激酶 • FDPE-2/PFK-2 •  • 磷酸酶 • 酶化或去化,表现一种酶的活性

糖酵解途径的调节 ADP ATP 6-磷酸果糖激酶-2 （无活性） 6-磷酸果糖激酶-2 （活性） | P Pi

– – 糖酵解途径的调节 • PyK的调节 • F-1,6-DP • ATP • Ala • 磷酸化后失活 + + –

糖酵解途径的调节 - - • GK,HK的调节 • HK：G-6-P 长链脂酰CoA • GK：Ins诱导长链脂酰CoA • HK可分四型, Ⅰ~ Ⅳ, • Ⅳ型又称为GK, 仅存在于肝脏, 胰腺 • 对G， HK：Km ≈ 0.1 mmol/L • GK：Km ≈ 10 mmol/L • 由于GK对G亲和力低，且受Ins诱导，故 • GK主要用于维持血糖和糖代谢的调节。 -

糖酵解途径的调节 • 综合调节：一个供能的途径受能量调节 • 能荷：ATP/AMP • 能荷 PFK-1，PyK，G分解供能 • 能荷 PFK-1，PyK， G分解 • 以调节ATP的生成来适应肌肉对ATP的需求 + –

糖酵解途径的调节 • 综合调节： • 肝脏：能量来源于FA，调节是维持血糖 • 进食后：Ins  脱化 • PFK-2  F-2,6-DP   PFK-1 • G分解  • 饥饿时：胰高 化乙酰CoA • PFK-2 G分解 FA合成 • G异生  • 血糖= P + P –

糖酵解 O • 丙酮酸转变成乳酸 COOH || 乳酸脱氢酶 | +NADH + H+ C=O C-OH + NAD+ | | CHOH CH3 | CH3 丙酮酸乳酸

糖酵解 + 3-磷酸甘油醛 + Pi 乳酸 NAD + NADH+H 丙酮酸 1,3-二磷酸甘油酸

糖酵解 • 生理意义： • 1 组织绝对或相对缺氧时（生理或病理）， • 糖供能的主要形式 • Cs中，过程短，供能迅速 • 2 某些组织获能的主要方式 • RBC中无Mit，100% • 神经，WBC，骨髓等代谢旺盛cell • 恶性肿瘤：代谢异常，有氧氧化被抑制

糖酵解 • ATP生成： • 酵解总反应： • G + 2ADP+2Pi —2Lac + 2ATP +2H2O • 总生成：4 消耗：2 • 净生成：4-2=2 • G —Lac 净生成：4-2=2 • Gn —Lac 净生成：4-1= 3

糖的有氧氧化 • 发现史： • 1 碘乙酸抑制3PGADH，也抑制有氧氧化 • 2 缺B1时，Pyr，有氧氧化，酵解不影响 • 3 发现了PyrDH, 需B1作辅酶, 生成乙酰CoA • 即： Lac 无O2 • G —2Pyr— • 乙酰CoACO2+ H2O 有O2

糖的有氧氧化 • 部位： O2 O2 O2 H2O + H +e 葡萄糖 6-磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA CO2 胞液线粒体

糖的有氧氧化 • 乙酰辅酶A NH2 CH3 O O N N | || || CO-CH2-CH2-NH-CO-CH-C-CH2O-P-O-P-O-CH2 N N | | | O - - NH OH CH3 O O O CH2 - || | O-P-O CH2 OH | | - S O O=C-CH3

糖有氧氧化的反应过程 • 1 糖酵解途径 G — 2Pyr • 2 Pyr —乙酰辅酶A • 3 经TAC彻底氧化产能

糖有氧氧化的反应过程 • 关键酶： • Pyr脱氢酶系，Mit，膜上有 Pyr载体 • 共3个酶，5个辅酶，1个金属离子Mg++ • 分子数辅基作用 • Pyr脱羧酶 12 TPP 脱羧,成羟乙基酶 • 硫辛酸乙转移乙酰基, • 酰转移酶 60 硫辛酸, CoA 硫辛酸 CoA • 二氢硫辛酰从Lip(SH)2上转氢 • 胺脱氢酶 6 FAD,NAD+ FADH2NADH+H

糖有氧氧化的反应过程 • Pyr 脱羧,成羟乙基酶 - O C=O CO2 N H CH3 N CH3 | - + C C HO-C- C C C=O + H | CH3 S C S C 酶 CH3 酶羟乙基TPP-酶丙酮酸

糖有氧氧化的反应过程 • 硫辛酰胺-酶 S S O || H2C-CH2-CH-（CH2）4-C-NH-（CH2）4-酶

糖有氧氧化的反应过程 • 转移乙酰基 H N N CH3 CO~ | CH3 S S H CH3 S | S | - L L C C HO-C- C C + + | CH3 S C 酶 S C 酶酶酶羟乙基TPP-酶

糖有氧氧化的反应过程 • 转移乙酰基 CO~ | CH3 S S H HS HS CO~ | CH3 SCoA L L + + HSCoA 酶酶乙酰CoA

糖有氧氧化的反应过程 • 从Lip(SH)2上转氢, FADH2NADH+H HS HS L 。 FAD 酶 NADH酶+H + 酶 S | S 。 NAD+酶 FADH2 酶 L 酶

糖有氧氧化的反应过程 • 特点： • 1 底物或产物从一个活性中心直接转至 • 另一个活性中心, 效率高, Lip的长臂 • 2 三辅酶, 二辅基, 一金属离子共同作用 • 3 生成高能硫脂键, 以转移乙酰基 • 4 经TAC及氧化磷酸化彻底氧化产能

糖有氧氧化的反应过程 • 总反应： • COOH COOH • C=O +NAD++ CoA—C=O + NADH + H+ +CO2 • CH3 S~ CoA • Pyr 乙酰CoA • 乙酰CoA ———————— CO2 +H2O 三羧酸循环

三羧酸循环 • Krebs提出，故也称为Krebs循环，也称为Cit循环。 • 发现史： • 1 鸽胸肌中一些二羧酸（Fum,Suc,Mal)可 • 促进其摄取O2，而本身量不变 • （实质：促进 Pyr氧化） • 2 Cit 也促进氧化，可转变成KG • 3 加入丙二酸，促使Suc堆积，继而引起 • KG

三羧酸循环 • 4 OAA在肌匀浆中可与乙酸（乙酰CoA） • 合成Cit • 5 同位素标记的乙酰CoA掺入了二羧酸 • 及三羧酸中 • *乙酰CoA *Cit * KG • * OAA * Suc • * Mal * Fum

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