生命活動的主要能源課件

1、 6 生命活動的主要能源 葡萄糖目 錄360清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 為什么人類以淀粉為主食？ 糖代謝在物質(zhì)代謝中的作用和地位是什么？問題討論目 錄361清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖（carbohydrates）的化學(xué)本質(zhì)為多羥醛或多羥酮類及其衍生物或多聚物，包括單糖、寡聚糖和多糖。 糖的概念目 錄362清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 單糖是不能再水解的糖葡萄糖（glucose） 果糖（fructose）目 錄363清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件半乳糖（galactose） 核糖（ribose）目 錄364清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 寡糖

2、是能水解成幾分子單糖的糖麥芽糖 （maltose）：葡萄糖-葡萄糖。蔗 糖 （sucrose）：葡萄糖-果糖。乳 糖 （lactose）：葡萄糖-半乳糖。目 錄365清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件多糖是能水解生成多個單糖分子的糖淀粉 （starch）糖原 （glycogen）纖維素 （cellulose）目 錄366清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件淀粉是植物中養(yǎng)分的儲存形式淀粉顆粒目 錄367清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件糖原是動物體內(nèi)葡萄糖的儲存形式目 錄368清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件纖維素作為植物的骨架目 錄369清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件

3、6.1概 述目 錄370清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.1.1 糖類的生理功用 6.1.1.1 糖在生命活動中的主要作用是提供碳源和能源。 目 錄371清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.1.1.2 提供合成體內(nèi)其他物質(zhì)的原料。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。目 錄372清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.1.1.3 作為機體組織細(xì)胞的組成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的組成成分。目 錄373清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.1.2 糖的消化吸收人類食物中的糖主要有植物淀粉、動物糖原以及麥芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等，其中以淀粉為主。

4、目 錄374清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件目 錄375清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 一些成年人由于缺乏乳糖酶導(dǎo)致在飲用牛奶后，牛奶中的乳糖不能被水解而在腸中積聚，細(xì)菌作用后產(chǎn)生H2、CH4和乳酸等，引起腹脹、腹瀉等癥狀，可飲用酸奶。 乳糖不耐癥 目 錄376清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.1.3 糖代謝概況糖血糖糖原代謝戊糖途徑糖異生CO2H2O動物、人消化吸收綠色植物光合作用ATP呼吸鏈O22H有氧氧化無氧酵解目 錄377清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.2糖的無氧氧化目 錄378清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 在無氧情況下，葡萄糖分解生成乳酸的過

5、程叫糖酵解。葡萄糖丙酮酸 無氧乳 酸糖酵解途徑 糖 酵 解目 錄379清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 6.2.1 糖酵解的反應(yīng)過程反應(yīng)起始：葡萄糖或糖原。反應(yīng)場所：胞液。反應(yīng)條件：無氧、ATP和NAD+。反應(yīng)階段：6C耗能階段和3C產(chǎn)能階段。目 錄380清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.2.1.1 葡萄糖分解生成丙酮酸 糖酵解途徑，葡萄糖經(jīng)歷十步反應(yīng)分解生成2分子丙酮酸。 目 錄381清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （1）葡萄糖磷酸化為6-磷酸葡萄糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸

6、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Mg2+ ATP ADP己糖激酶葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 目 錄382清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件需Mg2+參與是耗能的不可逆反應(yīng)（ATP供能和提供Pi基團） 哺乳類動物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4種已糖激 酶同工酶(- 型) 。已糖激酶（hexokinase, HK）目 錄383清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 HK四種同工酶，在肝細(xì)胞中存在的是型，稱為葡萄糖激酶（glucokinase, GK） HK GK 分布 絕大多數(shù)組織 肝 催化的底物 G、半乳糖、果糖 G 與G反應(yīng)的Km值 0.1 m

7、mol/L 10mmol/L G6P對酶的調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制 無目 錄項目384清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 由于GK對葡萄糖的親和力低，GK催化的酶促反應(yīng)只有在餐后大量消化吸收的G進入肝臟后才加強，生成的糖原儲存于肝中，在血糖濃度恒定的過程中發(fā)揮了重要作用。 當(dāng)血中葡萄糖糖濃度正常或偏低時，GK活性低，葡萄糖進入肝細(xì)胞被利用少，此時，HK活性仍較高，利于肝外組織利用葡萄糖供能。目 錄385清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （2）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘

8、油酸丙酮酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸己糖異構(gòu)酶 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 目 錄386清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（3）6-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?,6-二磷酸果糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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 ATP ADP Mg2+ 6-磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 目 錄387清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件該反應(yīng)是耗能

9、的不可逆反應(yīng)。體內(nèi)還有6-磷酸果糖激酶-2，它催化6-磷酸果糖的C2磷酸化生成2,6-二磷酸果糖，它不是酵解途徑的中間產(chǎn)物，但在酵解的調(diào)控上有重要作用。目 錄388清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（+） 6-磷酸果糖激酶-1是變構(gòu)酶，AMP、ADP、2,6-二磷酸果糖是變構(gòu)激活劑，ATP、檸檬酸是變構(gòu)抑制劑。（-）AMP、ADP 2,6-二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖ATP、檸檬酸6-磷酸果糖激酶-1目 錄389清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（4）1,6-二磷酸果糖裂解為磷酸丙糖Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3

10、-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1,6-二磷酸果糖 醛縮酶磷酸二羥丙酮 3-磷酸 甘油醛 +目 錄390清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（5）磷酸丙糖的互變Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸丙糖異構(gòu)酶 3-磷酸甘油醛 磷酸二羥丙酮 目 錄391清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（6）3-磷酸甘油醛氧化為1,3

11、-二磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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Pi、NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛脫氫酶3-磷酸甘油醛 1,3-二磷酸甘油酸 目 錄CHOCHOHCHCH2POCH2PPOO=CCOHCH2POPPOPPO392清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（7）1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸3-

12、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ADP ATP 磷酸甘油酸激酶 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸 甘油酸 目 錄393清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 在磷酸甘油酸激酶的催化下，1,3-二磷酸甘油酸上的高能磷酸基轉(zhuǎn)移給ADP生成ATP，這是糖酵解途徑中生成ATP的第一個反應(yīng)。目 錄394清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 底物分子內(nèi)部能量重新分布，生成高能鍵，使ADP磷酸化生成ATP的過程，稱為底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）。 目 錄395清華版教材

13、醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（8）3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸變位酶3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 目 錄396清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（9）2-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿嵯┐际奖酖lu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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+N

14、ADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶2-磷酸甘油酸 + H2O磷酸烯醇式丙酮酸 目 錄397清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（10）磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸酖lu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸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=磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 ADP ATP K+ Mg2+丙酮酸激酶目 錄COOHCOCH3398清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.2.1.2 丙酮酸還原轉(zhuǎn)變成乳酸丙酮酸 乳酸 反

15、應(yīng)中的NADH+H+ 來自于上述第6步反應(yīng)中的 3-磷酸甘油醛脫氫反應(yīng)。乳酸脫氫酶(LDH) NADH + H+ NAD+ 目 錄399清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.2.2 糖酵解的生理意義 6.2.2.1 是機體在缺氧情況下迅速獲取能量的有效方式(如肌肉收縮，以底物水平磷酸化的方式產(chǎn)能)。目 錄400清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 6.2.2.2 是某些細(xì)胞在氧供應(yīng)正常情況下的重要供能途徑，如紅細(xì)胞。目 錄401清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3糖的有氧氧化目 錄402清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 葡萄糖在有氧條件下徹底氧化成CO2和H2O，并釋放大量

16、能量的反應(yīng)過程稱為有氧氧化（aerobic oxidation）。目 錄403清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.1 糖有氧氧化分三個階段第一階段 糖酵解途徑第二階段 丙酮酸氧化脫羧第三階段三羧酸循環(huán)目 錄404清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.1.1 第一階段：糖酵解途徑 葡萄糖分解生成丙酮酸是與無氧酵解共同經(jīng)歷的階段。 目 錄405清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.1.2 第二階段：丙酮酸脫羧生成乙酰輔酶A丙酮酸 + HSCoA 乙酰CoA + CO2NAD+ NADH + H+丙酮酸脫氫酶復(fù)合體目 錄406清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件丙酮酸脫氫

17、酶復(fù)合體的組成 酶E1：丙酮酸脫氫酶E2：二氫硫辛酰胺轉(zhuǎn)乙酰酶E3：二氫硫辛酰胺脫氫酶 輔 酶 TPP 硫辛酸（ ) HSCoA FAD、NAD+SSL目 錄407清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.1.3 第三階段：乙酰輔酶A進入三羧酸循環(huán)一次循環(huán)共消耗1分子乙酰CoA，產(chǎn)生2分子CO2，3分子NADHH+，1分子FADH2和1分子GTP。 目 錄408清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件三羧酸循環(huán)也稱為檸檬酸循環(huán)，這是因為循環(huán)反應(yīng)中的第一個中間產(chǎn)物是一個含三個羧基的檸檬酸。由于Krebs正式提出了三羧酸循環(huán)的學(xué)說，故此循環(huán)又稱為Krebs循環(huán)，它由一連串反應(yīng)組成。6.3.2 三

18、羧酸循環(huán)目 錄409清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 1953年 Hans Adolf Krebs 因發(fā)現(xiàn)檸檬酸循環(huán)而獲諾貝爾獎目 錄410清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 三羧酸循環(huán)概況C2C6C4C4C5NADH+H+CO2NADH+H+CO2GTPFADH2NADH+H+目 錄411清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.2.1 三羧酸循環(huán)的反應(yīng)過程 三羧酸循環(huán)由8步反應(yīng)組成，包括2次脫羧、4次脫氫和1次底物水平磷酸化。 目 錄412清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（1）乙酰CoA與草酰乙酸縮合生成檸檬酸 縮合反應(yīng)，檸檬酸合酶催化目 錄413清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)

19、與分子生物學(xué)課件 （2）檸檬酸異構(gòu)化為異檸檬酸 順烏頭酸酶目 錄414清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （3）異檸檬酸氧化脫羧生成-酮戊二酸 第一次脫氫脫羧反應(yīng)，由異檸檬酸脫氫酶催化目 錄415清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （4）-酮戊二酸脫羧生成琥珀酰CoA 第二次脫氫脫羧反應(yīng)，由-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化目 錄416清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （5）琥珀酰CoA轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?三羧酸循環(huán)中唯一的一次底物水平磷酸化，由琥珀酸脫氫酶催化 目 錄iii417清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （6）琥珀酸氧化脫氫生成延胡索酸 第三次脫氫反應(yīng)，由琥珀酸脫氫酶催化，琥珀

20、酸脫氫酶存在于線粒體內(nèi)膜上 目 錄418清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（7）延胡索酸加水生成蘋果酸 延胡索酸酶催化的可逆反應(yīng) 目 錄HO419清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （8）蘋果酸脫氫生成草酰乙酸 第四次脫氫再次生成草酰乙酸，由蘋果酸脫氫酶催化目 錄420清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件H2OH2O檸檬酸合酶順烏頭酸酶異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體琥珀酰CoA合成酶琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶檸檬酸順烏頭酸-酮戊二酸NADHCO2NADH+H+CO2HSCoA琥珀酰CoA琥珀酸HSCoAGTP延胡索酸蘋果酸FADH2NADHH2O異檸檬酸H2OHSCoA

21、草酰乙酸乙酰CoA421清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 TAC過程的反應(yīng)部位是線粒體。 有氧條件下進行。 消耗：乙酰CoA。 產(chǎn)物：42H（3NADH，1FADH2）； GTP; 2CO2。三羧酸循環(huán)小結(jié) 目 錄422清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件中間物質(zhì)的補充（回補反應(yīng)）。循環(huán)不可逆（3個關(guān)鍵酶）。-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶檸檬酸合酶目 錄423清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件機體內(nèi)各種物質(zhì)代謝之間是彼此聯(lián)系、相互配合的，三羧酸循環(huán)中的某些中間代謝物能夠轉(zhuǎn)變合成其他物質(zhì)，借以建立糖和其他物質(zhì)代謝之間的聯(lián)系。 例如： 天冬氨酸 -酮戊二酸 谷氨酸 檸檬酸 脂肪酸

22、 卟啉 目 錄草酰乙酸 琥珀酰CoA424清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 草酰乙酸的更新補充草酰乙酸 檸檬酸 檸檬酸裂解酶 乙酰CoA 丙酮酸 丙酮酸羧化酶 CO2 蘋果酸 蘋果酸脫氫酶 NADH+H+ NAD+ 天冬氨酸 谷草轉(zhuǎn)氨酶 -酮戊二酸 谷氨酸 目 錄425清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 三羧酸循環(huán)的四次脫氫： 3NADH FADH2 、一次底物磷酸化 32.5ATP + 1.5ATP + ATP = 10ATP一分子乙酰CoA經(jīng)過三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的能量目 錄426清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.2.2 三羧酸循環(huán)的生理意義是三大營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的共同途徑

23、；是三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝聯(lián)系的樞紐；為其他物質(zhì)代謝提供小分子前體。目 錄427清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.3 有氧氧化生成的ATP反 應(yīng)輔 酶最終獲得ATP第一階段（胞漿）葡萄糖 6-磷酸葡糖糖-1F6P 1,6-二磷酸果糖-1 23-磷酸甘油醛 21,3-二磷酸甘油酸2NADH3或5*21,3-二磷酸甘油酸 23-磷酸甘油酸22PEP 2丙酮酸2第二階段（線粒體基質(zhì)）2丙酮酸 2乙酰CoA2NADH5428清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件2異檸檬酸 2-酮戊二酸2-酮戊二酸 2琥珀酰CoA2琥珀酰CoA 2琥珀酸2琥珀酸 2延胡索酸2蘋果酸 2草酰乙酸2NADH2NADH

24、2FADH2 2NADH55235由一個葡糖糖總共獲得30或32第三階段（線粒體基質(zhì)）目 錄429清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.3.4 巴斯德效應(yīng) 1857年，法國科學(xué)家Louis Pasteur發(fā)現(xiàn)在無氧條件下酵母菌能利用糖發(fā)酵生醇。若將其移至有氧環(huán)境時，生醇發(fā)酵受到抑制，酵母菌以有氧氧化獲得能量。氧氣抑制生醇發(fā)酵（或糖酵解）的現(xiàn)象巴斯德效應(yīng)(Pasteur effect)。 目 錄430清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.4磷酸戊糖途徑目 錄431清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件磷酸戊糖途徑指由葡萄糖生成磷酸戊糖及NADPH+H+，前者再進一步轉(zhuǎn)變成3-磷酸甘油醛和

25、6-磷酸果糖的反應(yīng)過程。 磷酸戊糖途徑的概念 目 錄432清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 途徑概況 磷酸戊糖氧化脫羧階段NADPH+H+ NADP+ 糖 酵 解 途 徑G-6-P基團轉(zhuǎn)移反應(yīng)階段F-6-PG3P5-磷酸核糖特點：不生成ATP 脫氫反應(yīng)以NADP+為輔酶目 錄433清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.4.1 磷酸戊糖途徑的反應(yīng)過程 磷酸戊糖途徑的全過程在胞質(zhì)中進行，分為氧化反應(yīng)階段和非氧化反應(yīng)階段。目 錄434清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 在氧化反應(yīng)階段，6-磷酸葡萄糖經(jīng)氧化脫羧生成5-磷酸核糖和NADPH+H+；在非氧化反應(yīng)階段，通過一系列基團轉(zhuǎn)移將多余

26、的核糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。目 錄435清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.4.1.1 氧化反應(yīng)階段 在這個階段，6-磷酸葡萄糖經(jīng)歷四步反應(yīng)生成5-磷酸核糖（ribose-5-phosphate）、NADPH+H+和CO2。 目 錄436清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （1）6-磷酸葡萄糖氧化生成6-磷酸葡萄糖酸目 錄437清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （2）6-磷酸葡萄糖酸氧化脫羧目 錄438清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.4.1.2 非氧化反應(yīng)階段 每3分子6-磷酸葡萄糖同時參與反應(yīng)，在一系列反應(yīng)中，通過3C、4C、6C、7C等演變階段，最終

27、生成3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖。目 錄439清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件5-磷酸核酮糖(C5) 3 5-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-磷酸赤蘚糖 C46-磷酸果糖 C66-磷酸果糖 C63-磷酸甘油醛 C3目 錄440清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件基團轉(zhuǎn)移的總反應(yīng)式為 36-磷酸葡萄糖 + 6 NADP+ 26-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛 +6NADPH+H+3CO2 目 錄441清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件GA-6-P脫氫酶 NADPH+H+ G-6-P脫氫酶第一階段 G-6-P 6-磷酸葡萄糖酸

28、5-磷酸核酮糖R-5-P5-磷酸木酮糖 (C3) 2(C6)F-6-P3-磷酸甘油醛3(C5)酵解途徑第二階段NADP+ CO2 NADPH+H+ NADP+ 442清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5糖原合成與分解目 錄443清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件糖原（glycogen）是動物體內(nèi)糖的儲存形式之一，是機體能迅速動用的能量儲備。還原端目 錄444清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件肌肉：肌糖原，180 400g 主要供肌肉收縮所需 肝臟：肝糖原，70 100g 維持血糖水平 糖原儲存的主要器官及其生理意義 目 錄445清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件糖原的結(jié)構(gòu)特

29、點 葡萄糖單位以-1,4-糖苷鍵形成長鏈。約10個葡萄糖單元處形成分支，分支 處葡萄糖以-1,6-糖苷鍵連接，分支 增加，溶解度增加。每條鏈都終止于一個非還原端，非還 原端增多，以利于其被酶分解。目 錄446清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5.1 糖原的合成代謝 糖原的合成代謝在肝和肌組織的胞質(zhì)中進行，需消耗ATP和UTP。反應(yīng)過程包括葡萄糖的活化、糖鏈延長和糖原分支形成等環(huán)節(jié)。 目 錄447清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 6.5.1.1 葡萄糖的活化 葡萄糖的活性形式是尿苷二磷酸葡萄糖（uridine diphosphate glucose, UDPG），尿苷二磷酸葡萄糖的

30、合成需要三步反應(yīng)來完成。 目 錄448清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖 Mg2+ ATP ADP己糖激酶葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 目 錄449清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （2）6-P-葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變成1-P-葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶目 錄450清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 （3）尿苷二磷酸葡萄糖的生成 UDPG是葡萄糖的活性形式，在體內(nèi)充當(dāng)葡萄糖供體。目 錄451清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件糖原n糖原 n+1 UDP糖原合酶UDPG(葡萄糖供體

31、) UDPG焦磷酸化酶UTPPPi6.5.1.2 糖鏈的延長目 錄452清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5.1.3 分支的形成 當(dāng)糖原合酶合成糖鏈長度達(dá)到1218個葡萄糖基時，由分支酶（branching enzyme）將末端約67個葡萄糖基組成的一段糖鏈轉(zhuǎn)移至鄰近的糖鏈上，以-1,6-糖苷鍵相連形成分支。 目 錄453清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖原合成過程目 錄454清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5.2 糖原的分解代謝 糖原分解首先釋放6-磷酸葡萄糖，6-磷酸葡萄糖在葡萄糖6-磷酸酶的作用下水解成葡萄糖。 目 錄455清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件

32、6.5.2.1 糖原直鏈部分的水解 糖原直鏈部分以-1,4-糖苷鍵連接，在糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase）的作用下首先裂解成1-磷酸葡萄糖，然后再異構(gòu)成6-磷酸葡萄糖并進入糖酵解或糖異生途徑。 目 錄456清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（1） 糖原磷酸解生成1-磷酸葡萄糖 磷酸化酶1-磷酸葡萄糖 P目 錄457清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（2） 1-磷酸葡萄糖異構(gòu)化轉(zhuǎn)變成6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 OHHOOHHOHHOHHOHCH2OHHP1-磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖變位酶目 錄458清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（3） 6-磷酸葡萄糖

33、水解為葡萄糖 肝臟中含有葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase），可使6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖并釋放入血。但肌組織內(nèi)沒有葡萄糖6-磷酸酶，所以肌糖原不能補充血糖，只能進行糖酵解和有氧氧化。 目 錄459清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5.2.2 糖原分支的水解 糖原磷酸化酶只能水解-1,4-糖苷鍵，對-1,6-糖苷鍵無作用。 目 錄460清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件糖原的合成與分解 目 錄461清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.5.3 糖原累積癥 糖原累積癥（glycogen storage disease）是由于糖原代謝相關(guān)酶的遺傳缺陷而

34、導(dǎo)致的糖原大量沉積于某些組織器官的一類遺傳性疾病。 目 錄462清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6糖異生目 錄463清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖異生（gluconeogenesis）是由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖和糖原的過程。 糖異生的概念 目 錄464清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.1 糖異生途徑 從丙酮酸開始合成葡萄糖的反應(yīng)過程稱為糖異生途徑(gluconeogenic pathway)。 目 錄465清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖異生途徑中大部分反應(yīng)是糖酵解的逆過程，但是己糖激酶、磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶催化的反應(yīng)的逆過程由其他的酶和反應(yīng)代

35、替。 目 錄466清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.1.1 丙酮酸羧化支路 丙酮酸經(jīng)丙酮酸羧化支路轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸，需兩步反應(yīng)，消耗兩分子ATP。 目 錄467清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶GDP+CO2GTP丙酮酸羧化酶ADPATP+CO2丙酮酸激酶ATPADP目 錄468清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（1）丙酮酸羧化生成草酰乙酸 反應(yīng)時CO2先與生物素結(jié)合，消耗1分子ATP，然后活化的CO2再轉(zhuǎn)移給丙酮酸生成草酰乙酸。由于胞質(zhì)中不含丙酮酸羧化酶，丙酮酸必須進入線粒體內(nèi)才能羧化。 目 錄469清華版教材醫(yī)學(xué)

36、生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件（2）草酰乙酸脫羧生成磷酸烯醇式丙酮酸 由磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶催化，消耗1分子GTP。線粒體和胞質(zhì)中都含有磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，因此草酰乙酸轉(zhuǎn)變成磷酸烯醇式丙酮酸既可以在線粒體，也可以在胞質(zhì)中進行。 目 錄470清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件草酰乙酸的兩種穿梭方式 目 錄471清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.1.2 1,6-二磷酸果糖轉(zhuǎn)變成6-磷酸果糖 目 錄472清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.1.3 6-磷酸葡萄糖水解成葡萄糖 目 錄473清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.2 糖異生的生理意義 維持血糖濃度恒定。

37、補充肝糖原。 三碳途徑： 指進食后，大部分葡萄糖先在肝外細(xì)胞中分解為乳酸或丙酮酸等三碳化合物，再進入肝細(xì)胞異生為糖原的過程。調(diào)節(jié)酸堿平衡（乳酸異生為糖）。 目 錄474清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.6.3 乳酸循環(huán) 目 錄肝細(xì)胞肌細(xì)胞血液475清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 乳酸循環(huán)為捷克生化學(xué)家Cori夫婦所闡明，又稱Cori循環(huán) Cori夫婦目 錄476清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7糖代謝的調(diào)節(jié)目 錄477清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖代謝進行的方向和速率是由各條途徑中的限速酶（也稱關(guān)鍵酶）決定的，一條代謝途徑中通常具有多個限速酶，這些限速酶對

38、代謝過程的調(diào)控有主次之分。 限速調(diào)節(jié)酶 目 錄478清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 限速酶催化的反應(yīng)稱為限速反應(yīng)，限速反應(yīng)比較慢，方向不可逆，其進程可以影響整個代謝途徑的進程。 限速反應(yīng) 目 錄479清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.1 糖酵解的調(diào)節(jié) 己糖激酶（葡萄糖激酶）、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶是糖酵解途徑流量控制的調(diào)節(jié)點，分別受變構(gòu)效應(yīng)劑調(diào)節(jié)和激素調(diào)節(jié)。 目 錄480清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 ATP/AMP比例（反映細(xì)胞內(nèi)能量水平） ATP/AMP ：酵解 （能量充足） ATP/AMP ：酵解 （能量短缺）對三個限速酶的共同調(diào)節(jié)目 錄481清華版

39、教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.1.1 6-磷酸果糖激酶-1 是主要調(diào)控點 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： 檸檬酸; ATP（高濃度）。目 錄482清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 6-磷酸果糖激酶-1有兩個ATP結(jié)合位點，催化部位和調(diào)節(jié)部位，ATP與調(diào)節(jié)部位的親和力較低，細(xì)胞中ATP濃度較高的情況下會與之相結(jié)合并抑制酶的活性。 目 錄483清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6-PFK-16-PFK-1AMPATP催化部位調(diào)節(jié)部位抑制激活6-磷酸果糖激酶-1的ATP結(jié)合位點目 錄484清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課

40、件磷酸果糖激酶的活性調(diào)節(jié) 目 錄485清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.1.2 丙酮酸激酶是第二個重要調(diào)節(jié)點 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)激活劑：1,6-二磷酸果糖。變構(gòu)抑制劑：ATP。目 錄486清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件共價修飾調(diào)節(jié)丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶（無活性） （有活性） 胰高血糖素 P 蛋白激酶A (protein kinase A)+目 錄487清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.2 有氧氧化的調(diào)節(jié) 限速酶 酵解途徑：己糖激酶 丙酮酸的氧化脫羧： 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體 三羧酸循環(huán)：檸檬酸合酶丙酮酸激酶 6-磷酸果糖激酶-1-酮戊二

41、酸脫氫酶復(fù)合體異檸檬酸脫氫酶目 錄488清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.2.1 丙酮酸脫氫酶復(fù)合體的調(diào)節(jié) 變構(gòu)調(diào)節(jié)變構(gòu)抑制劑：乙酰CoA、NADH、ATP。 變構(gòu)激活劑：AMP、ADP、NAD+ 。目 錄489清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件共價修飾調(diào)節(jié)目 錄490清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.2.2 三羧酸循環(huán)的調(diào)節(jié) 三羧酸循環(huán)中有三個限速酶，分別由檸檬酸合酶、異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶。異檸檬酸脫氫酶和-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體是三羧酸循環(huán)的主要調(diào)控點。目 錄491清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件乙酰CoA 檸檬酸 草酰乙酸 琥珀酰CoA -酮戊

42、二酸 異檸檬酸 蘋果酸 異檸檬酸 脫氫酶檸檬酸合酶 -酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體 ATP +ADP ADP +檸檬酸 NADH 琥珀酰CoA NADH ATP、ADP的影響。 產(chǎn)物堆積引起抑制。 其他，如Ca2+可激活許多酶。+Ca2+ Ca2+ ATP492清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.3 磷酸戊糖途徑的調(diào)節(jié) 6-磷酸葡萄糖脫氫酶： 限速酶。 此酶為磷酸戊糖途徑的關(guān)鍵酶，其活性的高低決定6-磷酸葡萄糖進入磷酸戊糖途徑的流量。 此酶活性主要受NADPH/NADP+比值的影響，比值升高則被抑制，降低則被激活。另外NADPH對該酶有強烈抑制作用。目 錄493清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生

43、物學(xué)課件6.7.4 糖原合成與分解的調(diào)節(jié) 糖原合成途徑的限速酶是糖原合酶，分解途徑的限速酶是糖原磷酸化酶。機體內(nèi)糖原合成與分解的代謝平衡受這兩種酶的控制。 目 錄494清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 肝糖原合成與分解的調(diào)節(jié)主要依靠胰島素和胰高血糖素；肌糖原合成與分解的調(diào)節(jié)主要依賴胰島素和腎上腺素。 目 錄495清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件概念：通過一系列酶促反應(yīng)將激素信號放 大的連鎖反應(yīng)稱為級聯(lián)放大系統(tǒng)。意義：一是放大效應(yīng)； 二是級聯(lián)中各級反應(yīng)都存在可被 調(diào)節(jié)的方式。胰高血糖素的調(diào)節(jié)涉及到信號的級聯(lián)放大目 錄496清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件胰高血糖素和腎上腺素的調(diào)

44、節(jié)目 錄497清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.5 糖異生的調(diào)節(jié) 糖異生的調(diào)節(jié)是對三個底物循環(huán)的調(diào)節(jié)。作用物的互變反應(yīng)分別由不同的酶催化其單向反應(yīng)，這種互變循環(huán)稱之為底物循環(huán)。 目 錄498清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 糖異生和糖酵解: 是兩條相反的代謝途徑，對糖酵解限速酶的抑制就應(yīng)促進糖異生限速酶的活力。起動糖異生作用就要關(guān)閉糖酵解。否則，循環(huán)是無效的。目 錄499清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖 ATP ADP 6-磷酸果糖激酶-1 Pi 果糖二磷 酸酶-1 2,6-二磷酸果糖 AMP 6.7.5.1 6-磷酸果糖與1,6-二磷酸

45、果糖之間 目 錄500清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.7.5.2 磷酸烯醇式丙酮酸與丙酮酸之間的雙向調(diào)節(jié)PEP 丙 酮 酸 ATP ADP 丙酮酸激酶 1,6-二磷酸果糖 丙氨酸 乙 酰 CoA 草酰乙酸 丙酮酸羧化酶 目 錄501清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.8血糖及其調(diào)節(jié)目 錄502清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件 血糖（blood sugar）指血液中的葡萄糖。血糖水平較為恒定，維持在3.896.11mmol/L之間。 血糖的概念及正常范圍 目 錄503清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件血糖水平恒定的生理意義 保證重要組織器官的能量供應(yīng)，特別是某些依賴葡萄糖供能的組織器官。 紅細(xì)胞腦組織骨髓及神經(jīng)組織目 錄504清華版教材醫(yī)學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)課件6.8.1 血糖的來源和去路 血糖食物糖消化吸收肝糖原分解非糖物質(zhì)糖異生肝（?。┨窃窃铣晌焯峭緩降绕渌茄趸纸釩O2+H2O合成其