糖類代謝專題知識培訓(xùn)

糖類代謝專題知識培訓(xùn)糖類代謝專題知識培訓(xùn)第1頁目錄第一節(jié)糖類化學(xué)概述第二節(jié)單糖代謝第三節(jié)糖原分解和生物合成糖類代謝專題知識培訓(xùn)第2頁

第一節(jié)糖類化學(xué)概述

1、糖類生物學(xué)作用2、糖分類3、主要單糖、雙糖和多糖糖類代謝專題知識培訓(xùn)第3頁

糖類生物學(xué)作用

糖類是細(xì)胞中非常主要一類有機(jī)化合物，主要生物學(xué)作用以下：作為生物體結(jié)組成份作為生物體內(nèi)主要能源物質(zhì)作為其它生物分子如氨基酸、核苷酸、脂等合成前體作為細(xì)胞識別信息分子糖類代謝專題知識培訓(xùn)第4頁糖分類依據(jù)其水解產(chǎn)物情況，糖主要可分為以下三大類。單糖(monosacchride)二糖(oligosacchride)多糖(polysacchride)糖類代謝專題知識培訓(xùn)第5頁葡萄糖(glucose)——已醛糖果糖(fructose)——已酮糖1.

單糖不能再水解糖糖類代謝專題知識培訓(xùn)第6頁半乳糖(galactose)——已醛糖

核糖(ribose)——戊醛糖

糖類代謝專題知識培訓(xùn)第7頁2.

二糖常見幾個二糖有麥芽糖(maltose)

葡萄糖—葡萄糖蔗糖(sucrose)

葡萄糖—果糖乳糖(lactose)

葡萄糖—半乳糖能水解生成二分子單糖糖，各單糖之間借脫水縮合糖苷鍵相連。糖類代謝專題知識培訓(xùn)第8頁

主要二糖蔗糖麥芽糖乳糖糖類代謝專題知識培訓(xùn)第9頁3.多糖

能水解生成多個分子單糖糖。常見多糖有淀粉(starch)糖元(glycogen)纖維素(cellulose)糖類代謝專題知識培訓(xùn)第10頁①淀粉是植物中養(yǎng)分儲存形式淀粉顆粒糖類代謝專題知識培訓(xùn)第11頁②糖原是動物體內(nèi)葡萄糖儲存形式糖類代謝專題知識培訓(xùn)第12頁③纖維素作為植物骨架β-1,4-糖苷鍵糖類代謝專題知識培訓(xùn)第13頁第二節(jié)單糖代謝一、葡萄糖主要代謝路徑及細(xì)胞定位二、糖無氧分解（糖酵解）三、糖有氧氧化四、三羧酸循環(huán)（TCA）五、磷酸戊糖路徑（PPP）六、糖異生糖類代謝專題知識培訓(xùn)第14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)磷酸戊糖路徑糖酵解糖異生糖類代謝專題知識培訓(xùn)第15頁一、葡萄糖主要代謝路徑

葡萄糖丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA6-磷酸葡萄糖磷酸戊糖路徑糖酵解路徑（有氧）（無氧）三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）糖異生糖類代謝專題知識培訓(xùn)第16頁

二、糖無氧分解（糖酵解）第一階段

第二階段*糖酵解(glycolysis)定義*糖酵解分為兩個階段*糖酵解反應(yīng)部位：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)在缺氧情況下，葡萄糖生成乳酸(lactate)過程稱之為糖酵解。由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，稱之為糖酵解路徑(glycolyticpathway)。由丙酮酸轉(zhuǎn)變成乳酸。糖類代謝專題知識培訓(xùn)第17頁糖酵解路徑（glycolysis）1、化學(xué)歷程和催化酶類2、化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義3、糖酵解調(diào)控

糖酵解路徑是將葡萄糖降解為丙酮酸并伴伴隨ATP生成一系列反應(yīng)，是生物體內(nèi)普遍存在葡萄糖降解路徑。該路徑也稱作Embden-Meyethof-Parnas路徑，簡稱ＥＭＰ路徑。糖類代謝專題知識培訓(xùn)第18頁EMP化學(xué)歷程

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖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磷酸化磷酸己糖裂解丙酮酸和ATP生成糖類代謝專題知識培訓(xùn)第19頁第一階段：葡萄糖磷酸化

ATPADPATPADP葡萄糖激酶磷酸果糖激酶異構(gòu)酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第20頁第二階段：磷酸己糖裂解醛縮酶異構(gòu)酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第21頁第三階段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP生成

NAD+

NADH+H+

PiADP

ATPH2OMg或MnATPADP丙酮酸PEP丙酮酸激酶脫氫酶激酶變位酶烯醇化酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第22頁ＥＭＰ路徑化學(xué)計(jì)量和生物學(xué)意義總反應(yīng)式:

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2C3H4O3+2NADH+2H++2ATP+2H2O生物學(xué)意義

★是葡萄糖在生物體內(nèi)進(jìn)行有氧或無氧分解共同路徑,經(jīng)過糖酵解，生物體取得生命活動所需要能量；

★形成各種主要中間產(chǎn)物，為氨基酸、脂類合成提供碳骨架；

★為糖異生提供基礎(chǔ)路徑。能量計(jì)算：氧化一分子葡萄糖凈生成

2ATP2NADH6ATP糖類代謝專題知識培訓(xùn)第23頁糖酵解調(diào)控位點(diǎn)及對應(yīng)調(diào)整物

糖原（或淀粉）1-磷酸葡萄糖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丙酮酸葡萄糖

機(jī)理：主要經(jīng)過調(diào)整反應(yīng)路徑中幾個酶活性來控制整個路徑速度，被調(diào)整酶為催化反應(yīng)歷程中不可逆反應(yīng)三種酶，經(jīng)過酶別構(gòu)效應(yīng)或共價修飾實(shí)現(xiàn)活性調(diào)整，調(diào)整物多為本途中間物中間物或與本路徑相關(guān)代謝產(chǎn)物。磷酸果糖激酶丙酮酸激酶己糖激酶AMPG-6-PATP

+-F-2,6-BPAMP+-檸檬酸NADHATP

ATPAlaF-1,6-BP-+糖類代謝專題知識培訓(xùn)第24頁酶別構(gòu)（變構(gòu)）效應(yīng)示意圖效應(yīng)劑別構(gòu)中心活性中心別構(gòu)酶反饋調(diào)控機(jī)理A

（產(chǎn)物或中間產(chǎn)物）EDCB關(guān)鍵酶

—糖類代謝專題知識培訓(xùn)第25頁酶共價修飾

一些酶能夠經(jīng)過其它酶對其多肽鏈上一些基團(tuán)進(jìn)行可逆共價修飾，使其處于活性與非活性互變狀態(tài)，從而調(diào)整酶活性。這類酶稱為共價修飾酶。當(dāng)前發(fā)覺有數(shù)百種酶被翻譯后都要進(jìn)行共價修飾，其中一個別處于分支代謝路徑，成為對代謝流量起調(diào)整作用關(guān)鍵酶或限速酶。

因?yàn)檫@種調(diào)整生理意義廣泛，反應(yīng)靈敏，節(jié)約能量，機(jī)制多樣，在體內(nèi)顯得十分靈活，加之它們常受激素甚至神經(jīng)指令，造成級聯(lián)放大反應(yīng)，所以日益引人注目。AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g關(guān)鍵酶（限速酶）P2糖類代謝專題知識培訓(xùn)第26頁蛋白質(zhì)磷酸化和脫磷酸化

蛋白激酶ATPADP蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Pn蛋白磷酸酶nPiH2O第一類：Ser/Thr型第二類：Tyr型

第一類：Ser/Thr型第二類：Tyr型第三類：雙重底物型糖類代謝專題知識培訓(xùn)第27頁丙酮酸激酶催化活性控制關(guān)系圖磷酸化丙酮酸激酶（低活性）去磷酸化丙酮酸激酶（高活性）H2OPiATPADP果糖-1，6-二磷酸ATP丙氨酸——+低血糖Pi+—糖類代謝專題知識培訓(xùn)第28頁三、丙酮酸去路（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)（有氧或無氧）丙酮酸乳酸乙醇乙酰CoA糖酵解路徑三羧酸循環(huán)（有氧或無氧）糖類代謝專題知識培訓(xùn)第29頁葡萄糖無氧分解（糖酵解）

葡萄糖EMP

NADH+H+

NAD+CH2OHCH3乙醇

NADH+H+

NAD+CO2

乳酸COOHCH(OH)CH3乙醛CHOCH3COOHC==OCH3丙酮酸

葡萄糖無氧分解糖類代謝專題知識培訓(xùn)第30頁E1:己糖激酶

E2:6-磷酸果糖激酶E3:丙酮酸激酶

NAD+

乳酸

糖酵解代謝路徑葡萄糖1，6-二磷酸果糖ATP

ADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸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+

ADPATPATP

磷酸烯醇式丙酮酸E2E1ADPE3NADH+H+

6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖兩次底物水平磷酸化

E4:磷酸甘油酸激酶E3:丙酮酸激酶不可逆反應(yīng)：能量改變：產(chǎn)生4分子ATP，消耗2分子ATP,凈產(chǎn)生2分子ATPE4糖類代謝專題知識培訓(xùn)第31頁其它糖進(jìn)入單糖分解路徑

半乳糖半乳糖-1-PUDP-半乳糖UDP-葡萄糖葡萄糖-1-磷酸糖原或淀粉葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖葡萄糖果糖-6-磷酸果糖-1、6-磷酸磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油甘油3-磷酸甘油醛進(jìn)入糖酵解甘露糖甘露糖-6-磷酸ATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPATPADPNADH+H+NAD+PiUTPPPi糖類代謝專題知識培訓(xùn)第32頁丙酮酸有氧氧化及葡萄糖有氧氧化（EPM）葡萄糖COOHC==OCH3丙酮酸CH3-C-SCoAO乙酰CoA三羧酸循環(huán)

NAD+

NADH+H+CO2CoASH

葡萄糖有氧分解

丙酮酸脫氫酶系糖類代謝專題知識培訓(xùn)第33頁丙酮酸脫氫酶系(三種酶五種輔酶)NAD++H+丙酮酸脫羧酶FAD硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶二氫硫辛酸脫氫酶CO2乙酰硫辛酸二氫硫辛酸NADH+H+TPP硫辛酸CoASHNAD+CH3-C-SCoAO糖類代謝專題知識培訓(xùn)第34頁焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脫羧中作用C-H+C-CH3-C-COOHOHCO2丙酮酸糖類代謝專題知識培訓(xùn)第35頁硫辛酸氫載體作用和酰基載體作用

氧化型硫辛酸SSCCC(CH2)4COO-SHSCCC(CH2)4COO-乙酰二氫硫辛酸+2H-2H二氫硫辛酸HSHSCCC(CH2)4COO-糖類代謝專題知識培訓(xùn)第36頁泛酸和輔酶A

（CoASH）

SH?；Y(jié)合位點(diǎn)糖類代謝專題知識培訓(xùn)第37頁維生素pp和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+

）

RNAD+:

R=HNADP+:R=PO3H2

遞氫體作用：NAD++2HNADH+H+糖類代謝專題知識培訓(xùn)第38頁維生素B2和黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）遞氫體作用：FAD+2HFADH2糖類代謝專題知識培訓(xùn)第39頁四、三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCA

循環(huán)）

1、三羧酸循環(huán)化學(xué)歷程2、三羧循環(huán)及葡萄糖有氧氧化化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量3、三羧循環(huán)生物學(xué)意義4、三羧酸循環(huán)調(diào)控5、草酰乙酸回補(bǔ)反應(yīng)（自學(xué)）糖類代謝專題知識培訓(xùn)第40頁

OCH3-C-SCoACoASHNADH+CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP三羧酸循環(huán)

（TCA）

草酰乙酸再生階段檸檬酸生成階段氧化脫羧階段檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸蘋果酸草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+糖類代謝專題知識培訓(xùn)第41頁TCA第一階段：檸檬酸生成

H2O草酰乙酸

OCH3-C-SCoACoASHH2O檸檬酸合成酶順烏頭酸酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第42頁TCA第二階段：氧化脫羧CO2GDP＋PiGTPNAD+NADH+H+NAD+NADH+H+CoASH異檸檬酸脫氫酶CO2－酮戊二酸脫氫酶琥珀酸硫激酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第43頁TCA第三階段：草酰乙酸再生

FADFADH2H2ONAD+NADH+H+草酰乙酸琥珀酸脫氫酶延胡索酸酶蘋果酸脫氫酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第44頁三羧循環(huán)化學(xué)計(jì)量和能量計(jì)量a、總反應(yīng)式:

CH3COSCoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O2CO2+CoASH+3NADH+3H++FADH2+GTP能量“現(xiàn)金”:1GTP

能量“支票”:3NADH

1FADH2兌換率1：39ATP兌換率1：22ATP1ATP12ATPb、三羧酸循環(huán)能量計(jì)量糖類代謝專題知識培訓(xùn)第45頁葡萄糖完全氧化產(chǎn)生ATP酵解階段：2ATP

2

1NADH兌換率1：32ATP2(3ATP)三羧酸循環(huán)：21GTP

2

3NADH

21FADH221ATP29ATP24ATP兌換率1：3兌換率1：3丙酮酸氧化：2

1NADH兌換率1：323ATP總計(jì)：38ATP糖類代謝專題知識培訓(xùn)第46頁

OCH3-C-SCoACoASH三羧酸循環(huán)調(diào)整檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸－酮戊二酸琥珀酸琥珀酰CoA延胡索酸

調(diào)整位點(diǎn)檸檬酸合成酶（限速酶）

異檸檬酸脫氫酶－酮戊二酸脫氫酶ADP+NADHATP-琥珀酰CoANADH-琥珀酰CoANADHATP-蘋果酸草酰乙酸糖類代謝專題知識培訓(xùn)第47頁三羧循環(huán)生物學(xué)意義是有機(jī)體取得生命活動所需能量主要路徑（為呼吸鏈提供H++e）。是糖、脂、蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)化中心樞紐形成各種主要中間產(chǎn)物

是發(fā)酵產(chǎn)物重新氧化路徑糖類代謝專題知識培訓(xùn)第48頁

有氧氧化反應(yīng)過程第一階段：糖酵解路徑

第二階段：丙酮酸氧化脫羧第三階段：三羧酸循環(huán)G（Gn）第四階段：氧化磷酸化丙酮酸

乙酰CoACO2

NADH+H+FADH2H2O

[O]ATP

ADPTAC循環(huán)

細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)

線粒體

糖類代謝專題知識培訓(xùn)第49頁五、

磷酸戊糖路徑

（pentosephosphatepathway,ppp）

1、化學(xué)反應(yīng)歷程及催化酶類特點(diǎn)：氧化脫羧階段和非氧化分子重排階段2、總反應(yīng)式和生理意義糖類代謝專題知識培訓(xùn)第50頁磷酸戊糖路徑兩個階段

2、非氧化分子重排階段

6

核酮糖-5-P

5

果糖-6-P5

葡萄糖-6-P1、氧化脫羧階段

6G-6-P6

葡萄糖酸-6-P6

核酮糖-５-P

6NADP+6NADPH+6H+6NADP+6NADPH+6H+6CO26H2O糖類代謝專題知識培訓(xùn)第51頁磷酸戊糖路徑氧化脫羧階段

NADP+

NADPH+H+

H2O

NADPH+H+NADP+5-磷酸核酮糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸內(nèi)酯6-磷酸葡萄糖酸CO26-磷酸葡萄糖脫氫酶內(nèi)酯酶6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第52頁磷酸戊糖路徑非氧化分子重排階段

H2OPi65-磷酸核酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖2

3-磷酸甘油醛27-磷酸景天庚酮糖2

4-磷酸赤蘚丁糖26-磷酸果糖25-磷酸木酮糖23-磷酸甘油醛26-磷酸果糖1，6-二磷酸果糖16-磷酸果糖轉(zhuǎn)醛酶異構(gòu)酶轉(zhuǎn)酮酶轉(zhuǎn)酮酶醛縮酶階段之一階段之二階段之三糖類代謝專題知識培訓(xùn)第53頁磷酸戊糖路徑總反應(yīng)式6G-6-P+12NADP++7H2O5

G-6-P+6CO2

+12NADPH+12H+

磷酸戊糖路徑生理意義產(chǎn)生大量NADPH,主要用于還原（加氫）反應(yīng)，為細(xì)胞提供還原力產(chǎn)生大量磷酸核糖和其它主要中間產(chǎn)物與光合作用聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)一些單糖間轉(zhuǎn)變糖類代謝專題知識培訓(xùn)第54頁六、糖異生1、糖異生作用主要路徑和關(guān)鍵反應(yīng)2、葡萄糖代謝與糖異生作用關(guān)系糖類代謝專題知識培訓(xùn)第55頁糖異生主要路徑和關(guān)鍵反應(yīng)

非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖代謝中間產(chǎn)物后，在對應(yīng)酶催化下,繞過糖酵解路徑三個不可逆反應(yīng),利用糖酵解路徑其它酶生成葡萄糖路徑稱為糖異生。

糖原（或淀粉）1-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2磷酸烯醇丙酮酸2丙酮酸葡萄糖己糖激酶果糖激酶二磷酸果糖磷酸酯酶丙酮酸激酶丙酮酸羧化酶6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶6-磷酸葡萄糖2草酰乙酸PEP羧激酶糖類代謝專題知識培訓(xùn)第56頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之一+H2O+Pi6-磷酸葡萄糖磷酸酯酶P6-磷酸葡萄糖H葡萄糖糖類代謝專題知識培訓(xùn)第57頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之二

二磷酸果糖磷酸酯酶+

H2O+Pi1,6-二磷酸果糖PPOH2COH2COHOOHHOHHHHH2COOH6-磷酸果糖POH2COHOOHHHH糖類代謝專題知識培訓(xùn)第58頁糖異生路徑關(guān)鍵反應(yīng)之三

PEP羧激酶ATP+H2OADP+Pi丙酮酸羧化酶P磷酸烯醇丙酮酸（PEP）GTPGDP丙酮酸草酰乙酸CO2CO2糖類代謝專題知識培訓(xùn)第59頁糖酵解和葡萄糖異生關(guān)系A(chǔ)BC1C2AG-6-P磷酸酶BF-1.6-P磷酸酶C1丙酮酸羧化酶C2PEP羧激酶（胞液）（線粒體）葡萄糖丙酮酸草酰乙酸天冬氨酸磷酸二羥丙酮3-P-甘油醛-酮戊二酸乳酸谷氨酸丙氨酸乙酰CoAPEPG-6-PF-6-PF-1.6-P丙酮酸草酰乙酸谷氨酸-酮戊二酸天冬氨酸3-P-甘油甘油糖類代謝專題知識培訓(xùn)第60頁第三節(jié)糖原分解和生物合成一、糖原分解二、糖原合成三、糖原代謝調(diào)控糖類代謝專題知識培訓(xùn)第61頁一、糖原分解*定義*亞細(xì)胞定位：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)糖原n+1

糖原n+1-磷酸葡萄糖

磷酸化酶

糖原分解(glycogenolysis)習(xí)慣上指肝糖原分解成為葡萄糖過程。磷酸葡萄糖變位酶6-磷酸葡萄糖葡萄糖-6-磷酸酶（肝、腎）葡萄糖肌肉組織中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，所以生成6-磷酸葡萄糖不能轉(zhuǎn)變成葡萄糖釋放入血，提供血糖，而只能進(jìn)入酵解路徑深入代謝。糖類代謝專題知識培訓(xùn)第62頁二、糖原合成

1、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶（UDP-glucosepytophosphorylase）

——催化單糖基活化形成糖核苷二磷酸（UDPG)，為各種聚糖形成時，提供糖基和能量。動物細(xì)胞中糖元合成時需UDPG；植物細(xì)胞中蔗糖合成時需UDPG，淀粉合成時需ADPG，纖維素合成時需GDPG和UDPG。2、糖原合成酶（glycogensynthase）

糖類代謝專題知識培訓(xùn)第63頁UDPG結(jié)構(gòu)GUDP糖類代謝專題知識培訓(xùn)第64頁糖核苷酸生成++PPi1-磷酸葡萄糖UTPUDPG