糖代謝江大生化食品學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1糖代謝糖代謝(dixi)江大生化食品江大生化食品第一頁，共93頁。第2頁/共93頁第二頁，共93頁。第3頁/共93頁第三頁，共93頁。到分支點(diǎn)即停止到分支點(diǎn)即停止作用，剩作用，剩下的大分子糊精稱為下的大分子糊精稱為-極限極限糊精。糊精。第4頁/共93頁第四頁，共93頁。第5頁/共93頁第五頁，共93頁。第6頁/共93頁第六頁，共93頁。第7頁/共93頁第七頁，共93頁。第8頁/共93頁第八頁，共93頁。nn主要指血液中所含的葡萄糖。主要指血液中所含的葡萄糖。n正常人清晨空腹的血糖濃度為：正常人清晨空腹的血糖濃度為：3.95.0 mmol/L第9頁/共93頁第九頁，共93頁。第10頁/共

2、93頁第十頁，共93頁?？梢岳每梢岳肅O2CO2和和 H2O H2O通過光合作通過光合作用合成淀粉。用合成淀粉。第11頁/共93頁第十一頁，共93頁。糖原糖原(tn yun)的合成的合成糖異生糖異生糖原糖原(tn yun)的水解的水解糖的降解糖的降解(jin ji)糖原糖原葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸第12頁/共93頁第十二頁，共93頁。丙酮酸丙酮酸葡葡萄萄糖糖“糖酵解糖酵解”不需氧不需氧“磷酸戊糖途徑磷酸戊糖途徑”需氧需氧有氧情況有氧情況缺氧情況缺氧情況好氧好氧生物生物厭氧厭氧生物生物“三羧酸循環(huán)三羧酸循環(huán)”“乙醛酸循環(huán)乙醛酸循環(huán)” CO2 + + H2O“乳酸發(fā)酵乳酸發(fā)酵”乳酸乳酸“乳酸發(fā)

3、酵乳酸發(fā)酵”、“乙醇發(fā)酵乙醇發(fā)酵”乳酸或乙醇乳酸或乙醇 CO2 + + H2O重點(diǎn)(zhngdin)第13頁/共93頁第十三頁，共93頁。第14頁/共93頁第十四頁，共93頁。葡萄糖或其他有機(jī)葡萄糖或其他有機(jī)物分子分物分子分解成丙酮酸、解成丙酮酸、ATPATP及及NADHNADH，又以不，又以不完全分解產(chǎn)物完全分解產(chǎn)物( (丙酮酸丙酮酸) )作為電作為電子受體，還原子受體，還原生成發(fā)酵生成發(fā)酵產(chǎn)物的無氧氧化過程產(chǎn)物的無氧氧化過程(guchng)(guchng)。第15頁/共93頁第十五頁，共93頁。第16頁/共93頁第十六頁，共93頁?；罨幕罨?，6-二磷酸二磷酸-果糖。果糖。第17頁/共

4、93頁第十七頁，共93頁。己糖激酶己糖激酶(jmi)(6-P-G)(G)激酶激酶 凡是催化凡是催化ATPATP分子的磷酸基團(tuán)分子的磷酸基團(tuán)(j tun)(j tun)向代謝物分子轉(zhuǎn)移的酶。向代謝物分子轉(zhuǎn)移的酶。第18頁/共93頁第十八頁，共93頁。己糖激酶己糖激酶 是糖酵解途徑是糖酵解途徑(tjng)的第一個調(diào)節(jié)酶。這的第一個調(diào)節(jié)酶。這是一個別構(gòu)酶，該酶需要是一個別構(gòu)酶，該酶需要Mg+2或或Mn+2作作為輔助因子；為輔助因子；6-P-G和和ATP是該酶的變是該酶的變構(gòu)抑制劑。構(gòu)抑制劑。葡萄糖己糖激酶結(jié)合葡萄糖之前 激酶結(jié)合葡萄糖之后第19頁/共93頁第十九頁，共93頁。磷酸磷酸(ln sun)

5、葡萄糖異構(gòu)酶葡萄糖異構(gòu)酶(6-P-G)(6-P-F)第20頁/共93頁第二十頁，共93頁。磷酸磷酸(ln sun)果糖激酶果糖激酶(PFK)(6-P-F)(1,6-2P-F)第21頁/共93頁第二十一頁，共93頁。第22頁/共93頁第二十二頁，共93頁。2) 2) 己糖降解己糖降解(jin ji)(jin ji)階段階段( (共共2 2步步)醛縮酶醛縮酶磷酸磷酸(ln sun)二羥丙酮二羥丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛第23頁/共93頁第二十三頁，共93頁。磷酸磷酸(ln sun)丙糖異構(gòu)酶丙糖異構(gòu)酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸磷酸(ln sun)二羥丙酮二羥丙酮第24頁/共93頁第二十四頁，共

6、93頁。3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3) 3) 氧化氧化(ynghu)(ynghu)產(chǎn)能階段產(chǎn)能階段( (共共5 5步步)第25頁/共93頁第二十五頁，共93頁。3-3-磷酸磷酸- -甘油醛脫氫酶甘油醛脫氫酶它是一個變構(gòu)酶，由四個亞基組成，具它是一個變構(gòu)酶，由四個亞基組成，具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)。位于活性中心的半胱氨酸的有負(fù)協(xié)同效應(yīng)。位于活性中心的半胱氨酸的-SH-SH是酶活性中心的必需基團(tuán)是酶活性中心的必需基團(tuán)(j tun)(j tun)，因此，烷，因此，烷化劑化劑( (如碘乙酸如碘乙酸) )和重金屬對和重金屬對該酶有不可該酶有不可逆抑

7、制作用。逆抑制作用。第26頁/共93頁第二十六頁，共93頁。磷酸甘油激酶磷酸甘油激酶(jmi)3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸第27頁/共93頁第二十七頁，共93頁。磷酸甘油變位酶磷酸甘油變位酶磷酸甘油變位酶磷酸甘油變位酶2-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸第28頁/共93頁第二十八頁，共93頁。磷酸磷酸(ln sun)烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶烯醇化酶2-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸第29頁/共93頁第二十九頁，共93頁。烯醇化酶烯醇化酶在與底物結(jié)合之前先與在與底物結(jié)合之前先與Mg+2Mg+2結(jié)合結(jié)合形成復(fù)合鹽而被激活。形成復(fù)合鹽而被激活。氟化物能和

8、磷酸氟化物能和磷酸(ln sun)(ln sun)鹽形成氟磷酸鹽形成氟磷酸(ln sun)(ln sun)離子，后者能與離子，后者能與Mg+2Mg+2形成復(fù)合物形成復(fù)合物使酶受到抑制而失活。因此，氟化物是該酶使酶受到抑制而失活。因此，氟化物是該酶的不可逆抑制劑。的不可逆抑制劑。第30頁/共93頁第三十頁，共93頁。丙酮酸激酶(jmi)Pyruvate Kinase磷酸磷酸(ln sun)烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸第31頁/共93頁第三十一頁，共93頁。第32頁/共93頁第三十二頁，共93頁。 葡萄糖葡萄糖 ATP 己糖激酶己糖激酶(jmi)(jmi) 6-磷酸

9、磷酸(ln sun)(ln sun)葡萄糖葡萄糖 磷酸磷酸(ln sun)(ln sun)葡萄糖變位酶葡萄糖變位酶 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖異構(gòu)酶異構(gòu)酶 6-磷酸果糖磷酸果糖 ATP 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶 1,6二磷酸果糖二磷酸果糖 醛縮酶醛縮酶 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮磷酸二羥丙酮 活化 G= -7.5kcal/mol (不可逆不可逆) 異構(gòu) G= -0.6kcal/mol (可逆可逆) 二次活化 G= -5.0kcal/mol (不可逆不可逆) 裂解 G= -0.3kcal/mol (可逆可逆) ADP ADP 第33頁/共93頁第三十三頁，共93頁。Pi第34頁/共93頁第

10、三十四頁，共93頁。磷酸烯醇磷酸烯醇 式丙酮酸式丙酮酸丙酮酸丙酮酸激酶ADP ATP共共三三步不可逆反應(yīng)！步不可逆反應(yīng)！反應(yīng)總體不能全部逆轉(zhuǎn)反應(yīng)總體不能全部逆轉(zhuǎn)。產(chǎn)能步驟產(chǎn)能步驟(bzhu)：3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 NAD+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶 NADH H1.3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 ADP 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶 ATP3-3-磷磷酸甘酸甘油醛油醛脫氫脫氫酶酶磷酸磷酸甘油甘油酸激酸激酶酶第35頁/共93頁第三十五頁，共93頁。(zuyng)，有利于與酶結(jié)合而被催，有利于與酶結(jié)合而被催化化;n磷酸基團(tuán)經(jīng)酵解作用磷酸基團(tuán)經(jīng)酵解作用(zuyng)后，后，最終形成最終形成A

11、TP的末端磷酸基團(tuán)，因的末端磷酸基團(tuán)，因此具有保存能量的作用此具有保存能量的作用(zuyng)。注意注意(zh y)第36頁/共93頁第三十六頁，共93頁。D葡萄糖糖原(tn yun)半乳糖6-磷酸(ln sun)葡萄糖D果糖(gutng)D甘露糖第37頁/共93頁第三十七頁，共93頁。必要準(zhǔn)備階段。必要準(zhǔn)備階段。第38頁/共93頁第三十八頁，共93頁。第39頁/共93頁第三十九頁，共93頁。丙酮酸脫羧酶+ TPP乙醇(y chn)脫氫酶 乙醇第40頁/共93頁第四十頁，共93頁。第41頁/共93頁第四十一頁，共93頁。二、三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle TCA循

12、環(huán)) 又稱為Krebs循環(huán)1、丙酮酸的氧化脫羧酵解生成的丙酮酸可穿過線粒體膜進(jìn)入線粒體內(nèi)室，在丙酮酸脫氫(tu qn)酶系的催化下脫氫(tu qn)、脫羧，生成乙酰輔酶A。第42頁/共93頁第四十二頁，共93頁。第43頁/共93頁第四十三頁，共93頁。第44頁/共93頁第四十四頁，共93頁。(2) (2) 核苷酸反饋調(diào)節(jié)核苷酸反饋調(diào)節(jié)GTPGTP抑制，抑制，AMPAMP活化?；罨?。第45頁/共93頁第四十五頁，共93頁?；饔迷鰪?qiáng)；化作用增強(qiáng)；丙酮酸濃度高時可抑制丙酮酸濃度高時可抑制E1E1的磷酸的磷酸化；化；Ca+2Ca+2濃度高時，能促進(jìn)濃度高時，能促進(jìn)E1E1的去磷的去磷酸化。酸化。第4

13、6頁/共93頁第四十六頁，共93頁。第47頁/共93頁第四十七頁，共93頁。第48頁/共93頁第四十八頁，共93頁。乙酰乙酰CoA草酰乙酸草酰乙酸檸檬酸檸檬酸檸檬酸合酶檸檬酸合酶第49頁/共93頁第四十九頁，共93頁。異檸檬酸異檸檬酸順烏頭順烏頭(w tu)酸酸順烏頭順烏頭(w tu)酸酶酸酶順烏頭順烏頭(w tu)酸酶酸酶第50頁/共93頁第五十頁，共93頁。草酰琥珀酸草酰琥珀酸-酮戊二酸酮戊二酸異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶異檸檬酸脫氫酶第51頁/共93頁第五十一頁，共93頁。-酮戊二酸脫氫酶體系酮戊二酸脫氫酶體系(tx)琥珀琥珀(h p)酰酰CoA第52頁/共93頁第五十二頁

14、，共93頁。 ADP ATP琥珀酸琥珀酸琥珀琥珀(h p)酰硫激酶酰硫激酶第53頁/共93頁第五十三頁，共93頁。延胡索酸延胡索酸琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶(FADH)2第54頁/共93頁第五十四頁，共93頁。蘋果酸蘋果酸延胡索酸酶延胡索酸酶第55頁/共93頁第五十五頁，共93頁。蘋果酸脫氫酶蘋果酸脫氫酶草酰乙酸草酰乙酸第56頁/共93頁第五十六頁，共93頁。第57頁/共93頁第五十七頁，共93頁。第58頁/共93頁第五十八頁，共93頁。第59頁/共93頁第五十九頁，共93頁。第60頁/共93頁第六十頁，共93頁。第61頁/共93頁第六十一頁，共93頁。第62頁/共93頁第六十二頁，共93頁。第

15、63頁/共93頁第六十三頁，共93頁。第64頁/共93頁第六十四頁，共93頁。Pyruvate carboxylase第65頁/共93頁第六十五頁，共93頁。2) 在真核細(xì)胞中，蘋果酸酶催化丙酮酸還原羧化成蘋果酸，反應(yīng)(fnyng)不需要ATP，但需要NADH+H+。第66頁/共93頁第六十六頁，共93頁。3)在植物、細(xì)菌、人腦和心臟中還存在磷酸烯醇在植物、細(xì)菌、人腦和心臟中還存在磷酸烯醇式丙酮酸羧化激酶式丙酮酸羧化激酶(jmi)，可催化磷酸烯醇式丙，可催化磷酸烯醇式丙酮酸酮酸 生成草酰乙酸。生成草酰乙酸。 第67頁/共93頁第六十七頁，共93頁。第68頁/共93頁第六十八頁，共93頁。第69

16、頁/共93頁第六十九頁，共93頁。第70頁/共93頁第七十頁，共93頁。第71頁/共93頁第七十一頁，共93頁。乙醛酸循環(huán)的意義乙醛酸循環(huán)的意義借此附屬路線借此附屬路線(lxin)(lxin)植物和某些微植物和某些微生物可以利用脂肪酸、乙酸作為唯一能源和碳源獲生物可以利用脂肪酸、乙酸作為唯一能源和碳源獲得生物能量，合成糖類化合物和氨基酸、蛋白質(zhì)，得生物能量，合成糖類化合物和氨基酸、蛋白質(zhì)，維持正常生長。維持正常生長。第72頁/共93頁第七十二頁，共93頁。第73頁/共93頁第七十三頁，共93頁。第74頁/共93頁第七十四頁，共93頁。第75頁/共93頁第七十五頁，共93頁。2 2、HMPHMP

17、途徑途徑(tjng)(tjng)的生理意義的生理意義1) 1) 產(chǎn)生大量的產(chǎn)生大量的NADPHNADPH，為生物合成提，為生物合成提供還原力。如供還原力。如 脂肪酸、氨基酸、核脂肪酸、氨基酸、核苷酸等生物合成途徑苷酸等生物合成途徑(tjng)(tjng)中需要中需要 大量的大量的NADPHNADPH，主要靠，主要靠HMPHMP途徑途徑(tjng)(tjng)提供提供。2) 2) 產(chǎn)生磷酸戊糖參加核酸代謝。產(chǎn)生磷酸戊糖參加核酸代謝。3) NADPH3) NADPH使紅細(xì)胞中的還原性谷胱苷使紅細(xì)胞中的還原性谷胱苷肽再生，對維肽再生，對維 持紅細(xì)胞的還原性有持紅細(xì)胞的還原性有重要作用。重要作用。4)

18、 HMP4) HMP途徑途徑(tjng)(tjng)是植物光合作用是植物光合作用中從中從CO2CO2合成葡萄糖的部合成葡萄糖的部 分途徑分途徑(tjng)(tjng)。第76頁/共93頁第七十六頁，共93頁。四、糖的異生四、糖的異生(gluconeogenesis)糖的異生是指由非糖物質(zhì)糖的異生是指由非糖物質(zhì)(丙酮酸、甘油、乳丙酮酸、甘油、乳酸和某些氨基酸等酸和某些氨基酸等)合成葡萄糖的過程。合成葡萄糖的過程。人腦對葡萄糖有高度的依賴性。紅細(xì)胞也需人腦對葡萄糖有高度的依賴性。紅細(xì)胞也需要提供葡萄糖。要提供葡萄糖。成人腦每日大約需要成人腦每日大約需要120 g葡萄糖，占人體對葡萄糖，占人體對葡萄

19、糖的每日總需要量約為葡萄糖的每日總需要量約為160 g的絕大部分。的絕大部分。已知體液中的葡萄糖含量大約為已知體液中的葡萄糖含量大約為20 g，從糖，從糖原原(tn yun)可隨時提供的葡萄糖大約為可隨時提供的葡萄糖大約為190g。因。因此機(jī)體在一般情況下，體內(nèi)的葡萄糖量足夠維持一此機(jī)體在一般情況下，體內(nèi)的葡萄糖量足夠維持一天的需要，但是如果機(jī)體處于饑餓狀態(tài)，則必須由天的需要，但是如果機(jī)體處于饑餓狀態(tài)，則必須由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖提供急需。當(dāng)機(jī)體處于劇烈非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成葡萄糖提供急需。當(dāng)機(jī)體處于劇烈運(yùn)動時，也需要由非糖物質(zhì)及時提供葡萄糖。運(yùn)動時，也需要由非糖物質(zhì)及時提供葡萄糖。第77頁/共93頁

20、第七十七頁，共93頁。1 1、糖異生的途徑、糖異生的途徑(tjng)(tjng)草酰乙酸不能穿越(chun yu)線粒體內(nèi)膜該酶僅存在(cnzi)線粒體中第78頁/共93頁第七十八頁，共93頁。第79頁/共93頁第七十九頁，共93頁。第80頁/共93頁第八十頁，共93頁。2 2、糖異生的生理意義、糖異生的生理意義1)1)糖異生是一個非常重要的生物合成葡萄糖異生是一個非常重要的生物合成葡萄糖的途徑。糖異生主要在肝臟中進(jìn)行。紅細(xì)胞和糖的途徑。糖異生主要在肝臟中進(jìn)行。紅細(xì)胞和腦是以葡萄糖為主要燃料，因此，血中葡萄糖濃腦是以葡萄糖為主要燃料，因此，血中葡萄糖濃度降低時，首先是腦細(xì)胞受損。度降低時，首先是腦細(xì)胞受損。2) 2) 在饑餓、劇烈運(yùn)動造成糖原下降后，糖在饑餓、劇烈運(yùn)動造成糖原下降后，糖異生會使酵解產(chǎn)生的乳酸，脂肪分解產(chǎn)生的甘油異生會使酵解產(chǎn)生的乳酸，脂肪分解產(chǎn)生的甘油以及生糖氨基酸等中間以及生糖氨基酸等中間(zhngjin)(zhngjin)產(chǎn)物重新生成產(chǎn)物重新生成糖，這對維持血糖濃度，滿足組織對糖的需求是糖，這對維持血糖濃度，滿足組織對糖的需求是