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第八章 糖代谢

第八章 糖代谢. 一、多糖和低聚糖的酶促降解. 二、糖的分解代谢. 三、糖的合成代谢. 糖. 葡萄糖. 无氧过程 (EMP 途径 ). 丙酮酸. NADH NADPH FADH. 有氧途径 (TCA 循环 ). 电子传递. CO 2 , H 2 O. 一、 多糖和低聚糖的酶促降解. 水解的键 作用方式 产物. α- 淀粉酶 α-1,4 糖苷键 任何位置 麦芽糖和葡萄

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第八章 糖代谢

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Presentation Transcript

  1. 第八章 糖代谢 一、多糖和低聚糖的酶促降解 二、糖的分解代谢 三、糖的合成代谢

  2. 糖 葡萄糖 无氧过程(EMP途径) 丙酮酸 NADH NADPH FADH 有氧途径(TCA循环) 电子传递 CO2, H2O

  3. 一、 多糖和低聚糖的酶促降解 水解的键 作用方式 产物 α-淀粉酶 α-1,4糖苷键 任何位置 麦芽糖和葡萄 糖及小分子量多糖 β-淀粉酶 α-1,4糖苷键 非还原性单位 麦芽糖连续单位 细胞内: 淀粉和糖原在细胞内的降解是经磷酸化酶的磷酸化作用生成葡糖-1-磷酸 纤维素的酶促水解: 纤维素酶,纤维二糖酶(人缺少) 双糖的水解: 麦芽糖酶,纤维二糖酶,蔗糖酶,乳糖酶

  4. 极限糊精 磷酸化酶 + Pi G-1-P + G α-1,4-糖苷 + G-1-P 非还原端 寡聚-（1,4→1,4) 葡萄糖转移酶 脱支酶 H2O 磷酸化酶

  5. 二、糖的分解代谢 生物体内葡萄糖（糖原）的分解主要有三条途径： 1. 无O2情况下，葡萄糖（G）→丙酮酸（Pyr） → 乳酸（Lac） 2. 有O2情况下，G →丙酮酸（Pyr）→ CO2 + H2O（经三羧酸循环） 3.有O2情况下，G → CO2 + H2O（经磷酸戊糖途径） 葡萄糖的分解代谢实际上就是它的生物氧化

  6. -2（2H） （一）糖的无氧酵解 葡萄糖在组织中经无氧分解生成乳酸的过程(胞液中进行) C6H12O6 2CH3COCOOH +2(2H) -2CO2 2CH3CH(OH)COOH 2CH3CHO 糖酵解 Glycolysis 2CH3CH2OH 生醇发酵 Fermentation

  7. CH2OH CH2OH O O OH OH HO HO OH OH OH OH P 糖酵解亦称EMP pathway，以纪念Embden，Mayerholf 和Parnas。 1. 己糖磷酸酯的生成。（G →F-1,6-2P ） Glucokintase + ADP + ATP G G-6-P

  8. CH2OH O OH O O O OCH2 OCH2 OCH2 CH2OH CH2OH CH2OH HO OH OH OH OH OH P P P OH OH OH P P Glucose phosphate isomerase F-6-P + ATP + ADP Phosphofructokinase F-1,6-2P

  9. 小结1:本过程实际上是葡萄糖的活化（己糖磷酸酯的生成）：葡萄糖经磷酸化和异构反应生成1,6-二磷酸果糖(FBP)，即葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸果糖→1,6-二磷酸果糖（F-1,6-P)。这一阶段需消耗两分子ATP，己糖激酶（肝中为葡萄糖激酶）和6-磷酸果糖激酶-1是关键酶(二个限速步骤,均是别构酶)。

  10. CH2O P C=O CH2OH O OCH2 CH2OH CHO OH CHOH CH2O P OH P P 2. 磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P →G-3-P） DHAP + Aldolase G-3-P 醛缩酶 Triosephosphate isomerase DHAP G-3-P

  11. 小结2.裂解（磷酸丙糖的生成）：一分子F-1,6-P裂解为两分子3-磷酸甘油醛，包括两步反应：F-1,6-P→磷酸二羟丙酮 + 3-磷酸甘油醛 和磷酸二羟丙酮→3-磷酸甘油醛(丙糖磷酸异构化酶)。

  12. O O O CO~ CHO CO~ COH CHOH CHOH CHOH CHOH CH2O CH2O CH2O CH2O P P P P P P 3. 丙酮酸的生成。（G-3-P → Pyr） Glyceraldehyde-phosphate dehydrogenase +NAD+ + Pi +NADH+H+ G-1,3-2P Phosphoglyceric kinase +ADP +ATP 3-PG

  13. COOH COOH COOH COOH C—OH H—C—O— C—O~ C—O~ CH2 CH2 CH2—OH CH2 P P P Phosphoglyceromutase 3-PG 2-PG Enolase + H2O PEP Pyr kinase + ATP +ADP

  14. 小结3.放能（丙酮酸的生成）：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应：3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。此阶段有两次底物水平磷酸化的放能反应，共可生成2×2=4分子ATP。丙酮酸激酶为关键酶。小结3.放能（丙酮酸的生成）：3-磷酸甘油醛经脱氢、磷酸化、脱水及放能等反应生成丙酮酸，包括五步反应：3-磷酸甘油醛→1,3-二磷酸甘油酸→3-磷酸甘油酸→2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸。此阶段有两次底物水平磷酸化的放能反应，共可生成2×2=4分子ATP。丙酮酸激酶为关键酶。 消耗用于还原丙酮酸 无氧 NADH 进入电子传递链生成ATP 进入线粒体 有氧

  15. COOH COOH COOH C=O CHOH C=O CH3 CH3 CH3 CHO CH2OH CHO CH3 CH3 CH3 4. 生成乳酸或乙醇。 Lactate dehydrogenase + NADH + H+ + NAD+ Pyr Lac Decarboxylase + CO2 Alcohol dehydrogenase + NADH + H+ + NAD+

  16. 小结4．还原（乳酸的生成）：利用丙酮酸接受酵解代谢过程中产生的NADH，使NADH重新氧化为NAD+。即丙酮酸→乳酸。 • 在有氧存在下,丙酮酸将直接进入三羧酸循环,不还原成乳酸,这种情况下,糖酵解过程的总结果是:生成2个丙酮酸, 2ATP和2NADH, NADH将通过苹果酸等的穿棱作用进入线粒体内膜,以经过电子传递链产生2×2或2×3分子ATP。故第一阶段可净生成6/8分子ATP

  17. 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-PE ←→ PEP 5. 醇醛断裂 F-1,6-2P → DHAP + G-3-P

  18. 糖酵解中的能量变化

  19. 葡萄糖开始： C6H12O6 + 2Pi + 2ADP → 2CH3CHOHCOOH + 2ATP 糖原开始： [C6H12O6] + 3ADP + 3Pi → 2CH3CHOHCOOH + 3ATP

  20. 糖酵解的调控 • 果糖磷酸激酶是最关键的限速酶:ATP/ADP比例;H+的抑制作用;柠檬酸增加ATP的抑制作用,β-D-果糖-2,6-二磷酸可消除ATP的抑制 • 已糖磷酸激酶的调控:G-6-P是该酶的抑制剂,不是关键调节酶. • 丙酮酸激酶的调节:果糖1,6-二磷酸是其激活剂,丙氨酸是其别构抑制剂.ATP,乙酰辅酶A也可抑制其活性.

  21. （二）糖的有氧分解 Cytosol Mitochondria G→→→ Pyr → →Acetyl-CoA→→→CO2 + H2O Lac （——————） 酵解 （—————————————————————） 有氧分解 Krebs TCA:

  22. 丙酮酸的去路

  23. 乙酰辅酶A的去路:三羧酸循环(TCA)

  24. 1.合成柠檬酸

  25. 1.合成柠檬酸

  26. 2.合成异柠檬酸

  27. 2.合成异柠檬酸

  28. 3.二次氧化脱羧

  29. 3.二次氧化脱羧

  30. 3.二次氧化脱羧

  31. 3.二次氧化脱羧

  32. 4.底物水平氧化磷酸化

  33. 4.底物水平氧化磷酸化 硫激酶 酸硫激酶 硫激酶

  34. 5.草酰乙酸再生

  35. 5.草酰乙酸再生

  36. 5.草酰乙酸再生

  37. 三羧酸循环(TCA)总结

  38. 三羧酸循环(TCA)总结

  39. 三羧酸循环(TCA)总结

  40. TCA的总反应式 CH3COSCoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + ADP + Pi 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + CoASH + ATP C6H12O6 + 6H2O + 10NAD+ + 2FAD + 4ADP + 4Pi 6CO2 + 10NADH + 10H+ + 2FADH2 + 4ATP G → CO2 + H2O 产生ATP 38 个 （肌肉、神经组织中36个） [G] → CO2 + H2O 产生ATP 39个 • TCA过程生成的GTP推动生成一个ATP

  41. 三羧酸循环(TCA)总结 • 循环中的二羧酸和三羧酸并不减少,因此理论上只需少量即可维持循环

  42. 三羧酸循环(TCA)总结

  43. 三羧酸循环(TCA)总结

  44. 三羧酸循环(TCA)总结 (柠檬酸合成酶是关键的限速酶) 草酰乙酸,乙酰CoA

  45. TCA的生物学意义： 1. 是生物利用糖或其他物质氧化而获得能量的最有效方式。 2. 是三大有机物质（糖类、脂类、蛋白质）转化的枢纽。 3. 提供多种化合物的碳骨架。 TCA的代谢调节： 受柠檬酸合成酶、异柠檬酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶等3种酶活性的调控。

  46. CH2COOH + 2CoASH + NADH +H+ CH2COOH 糖代谢支路一:乙醛酸循环 乙醛酸循环总反应式 2CH3COSCoA + 2H2O + NAD+ • 存在于植物及许多种类的微生物中,动物尚未发现. • 乙醛酸循环的生物学意义: • 可以无限制地生成二碳和四碳化合物,为TCA的补充 • 是脂肪代谢转化成糖的重要途径

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