動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝

動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第1頁本章主要內(nèi)容：糖在動(dòng)物體內(nèi)普通概況糖原分解與合成代謝葡萄糖分解代謝糖異生磷酸戊糖路徑糖代謝各路徑之間關(guān)系動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第2頁※動(dòng)物機(jī)體主要能源和碳源

提供70%能量；神經(jīng)系統(tǒng)、胎兒和乳合成消耗更多葡萄糖；為氨基酸和脂肪合成提供C起源※組成組織細(xì)胞成份核酸中核糖，結(jié)締組織中蛋白多糖，細(xì)胞膜上糖脂和糖蛋白等※其它方面如信號傳導(dǎo)，免疫機(jī)能1.糖在動(dòng)物體內(nèi)普通概況1.1糖生理功效動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第3頁1.糖在動(dòng)物體內(nèi)普通概況1.2糖代謝概況動(dòng)物體內(nèi)糖起源非反芻動(dòng)物反芻動(dòng)物動(dòng)物體內(nèi)糖代謝動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第4頁消化吸收異生作用 糖原分解氧化供能

貯存轉(zhuǎn)變成其它物質(zhì)

葡萄糖血糖起源和去路1.糖在動(dòng)物體內(nèi)普通概況

1.3血糖 概念：血液中所含葡萄糖。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第5頁1.糖在動(dòng)物體內(nèi)普通概況1.3血糖意義反應(yīng)機(jī)體能量水平，糖分解和利用動(dòng)態(tài)平衡，對大腦、胎兒尤為主要糖尿血糖水平相對恒定，超出腎糖閾值，葡萄糖隨尿排出激素調(diào)整作用胰島素下調(diào)；胰高血糖素、腎上腺素、糖皮質(zhì)激素上調(diào)動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第6頁

糖原(glycogen)，又稱動(dòng)物淀粉，支鏈，分子量數(shù)百萬以上。主要由葡萄糖以α（1，4）糖苷鍵相連（93%），以少許α（1，6）糖苷鍵（7%）形成份支。有肝糖原和肌糖原。2.糖原分解與合成2.1糖原結(jié)構(gòu)動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第7頁1HOHHCH2OH OHOHHHOH41HHCH2OH OHOHHHOHO41HHCH2OH OHOHHHOHOO41HHOCH2OH OHOHHHOH

OOPO O1HOHHCH2OH OHOHHHOH41HHCH2OH OHOHHHOHO4HCH2OH OHOHHHOHOHO41HOHHCH2OH OHOHHHOH

OHOPO O2.糖原分解與合成

2.2糖原分解

斷鍵部位+1+糖原非還原末端

磷酸化酶細(xì)胞內(nèi)糖原在磷酸化酶催化下形成大量葡萄糖-1-磷酸動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第8頁糖原磷酸化酶轉(zhuǎn)移酶α-1，6糖苷酶Pi脫支酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第9頁OHOHOHHOHCH2OH OH HHOHHOPO32-HOHCH2OPO32-

OHH H

OHHOHHOHHOHCH2OH OH HHOH+Pi磷酸葡萄糖 變位酶葡萄糖-6-磷酸酶葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸葡萄糖

葡萄糖-1-磷酸在磷酸葡萄糖變位酶作用下轉(zhuǎn)變成葡萄糖-6-磷酸，最終又在葡萄糖-6-磷酸酶催化下水解成葡萄糖。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第10頁葡萄糖ATP2+葡萄糖-6-磷酸ADP2.糖原分解與合成

2.3糖原合成

每個(gè)葡萄糖分子都須磷酸化成為6-P-葡萄糖，再 異組成為1-P-葡萄糖，然后深入活化為UDPG。在

糖原引物非還原端逐一加上葡萄糖基，同時(shí)釋放 出UDP，糖原合成酶是這個(gè)反應(yīng)關(guān)鍵酶。由分支 酶催化糖鏈分支。己糖激酶

MgA：動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第11頁UDPG+糖原（Gn）UDP糖原（Gn+1）C：D：UDP-葡萄糖

焦磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸UTPUDP-葡萄糖PPi

無機(jī)焦磷酸酶

PPi2Pi

糖原合酶

HOHOHOHHCH2OHHOHHOPO32-HOHHOHOHOHHCH2OPO32-HOH磷酸葡萄糖 變位酶葡萄糖-1-磷酸葡萄糖-6-磷酸B：動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第12頁E：動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第13頁1897年，Buchner弟兄由蔗糖發(fā)酵成乙醇試驗(yàn)中發(fā)覺。酵解是在無氧或缺氧條件下，葡萄糖或糖原分解成乳酸并且有能量（ATP）釋放過程。G.Embden和O.Meyerhof揭示了其路徑。酵解途徑酶系存在于胞液中。3.糖分解代謝3.1糖酵解—糖無氧氧化動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第14頁注意，這個(gè)過程消耗了ATP，反應(yīng)不可逆。酵解反應(yīng)過程：第一階段葡萄糖生成丙酮酸動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第15頁注意，這個(gè)過程消耗了ATP，反應(yīng)不可逆。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第16頁第一個(gè)高能磷酸鍵形成當(dāng)?shù)孜锇l(fā)生脫氫或脫水時(shí)，使其分子內(nèi)部能量重新分布而形成高能磷酸鍵（或高能硫酯鍵），然后將高能鍵轉(zhuǎn)移給ADP（或GDP）生成ATP（或GTP）過程，稱為底物水平磷酸化。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第17頁↘第二次底物水平 磷酸化生成ATP動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第18頁第二階段丙酮酸還原成乳酸動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第19頁磷酸果糖激酶NADH+H+丙酮酸激酶葡萄糖磷酸二羥丙酮乙醇

3-磷酸甘油醛脫氫酶

1,3-二磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶

3-磷酸甘油酸

變位酶

2-磷酸甘油酸烯醇化酶

己糖激酶-ATP

6-磷酸葡萄糖磷酸己糖異構(gòu)酶

6-磷酸果糖

-ATP

1，6-二磷酸果糖

醛縮酶

磷酸烯醇式丙酮酸

+ATP

乳酸脫氫酶乙醛丙酮酸乳酸+ATP糖原1-P-G糖酵解途徑動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第20頁糖酵解特點(diǎn)A、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液B、限速酶：3個(gè)C、能量生成：凈生成2個(gè)ATP分子。若從糖原開始，可凈生成3分子ATP。D、不需氧。E、糖酵解可從葡萄糖開始，也可從糖原葡萄糖單位開始。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第21頁糖酵解生理意義①是動(dòng)物機(jī)體在無氧或供氧不充分情況下經(jīng)過分解葡萄糖或糖原取得個(gè)別能量主要方式。②運(yùn)動(dòng)和使役動(dòng)物肌肉，一些供氧不足組織，如視網(wǎng)膜、皮膚、睪丸以及腫瘤等組織經(jīng)過這個(gè)路徑獲得個(gè)別能量。③酵解路徑與糖有氧氧化路徑、磷酸戊糖路徑以及異生路徑都有親密聯(lián)絡(luò)。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第22頁3.糖分解代謝3.2有氧氧化（aerobicoxidation）概念：有氧條件下,葡萄糖徹底氧化生成CO2和H2O,并伴有能量釋放過程。四個(gè)階段葡萄糖降解為丙酮酸丙酮酸氧化三羧酸循環(huán)呼吸鏈氧化動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第23頁葡萄糖有氧氧化概況葡萄糖6-磷酸葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoA三羧酸循環(huán)H++eO2O2O2H2OCO2胞液線粒體動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第24頁同EMP途徑第一階段由葡萄糖

第二階段

丙酮酸丙酮酸氧化

丙酮酸（3C）轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴oA（2C），在線粒體中進(jìn)行，由丙酮酸脫氫酶系催化，為不可逆反應(yīng)，它包含有三個(gè)酶。總反應(yīng)以下：乙酰CoA

OH3CC~SCoA+CO2丙酮酸脫氫酶復(fù)合體NAD+NADH+H+

OH3CCCOOH+HSCoA丙酮酸動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第25頁丙酮酸脫氫酶復(fù)合體B、輔酶a）TPP（E1、維生素B1）b）FAD

（E3、維生素B2）c）NAD+（E3、維生素PP）d）CoA（泛酸）e）硫辛酸（E2）A、酶a）丙脫酸脫氫酶（E1）b）二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰酶（E2）c）二氫硫辛酸脫氫酶（E3）動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第26頁丙酮酸氧化脫羧特點(diǎn)：

A、脫2H（NAD+）B、脫羧（C3C2）C、限速酶，不可逆D、產(chǎn)生高能硫酯鍵動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第27頁第三階段三羧酸循

環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCA)▲概念：以乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸反應(yīng)為起始，對乙?；鶊F(tuán)進(jìn)行氧化脫羧再生成草酰乙酸單向循環(huán)反應(yīng)序列。

1937年Crebs提出，又稱檸檬酸循環(huán)或Krebs循環(huán)。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第28頁oxaloacetateacetylCoAcitrateHSCoA

三羧酸循環(huán)反應(yīng)過程A、檸檬酸形成

檸檬酸合成酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第29頁關(guān)鍵點(diǎn)：A、檸檬酸合成酶（citratesynthase），關(guān)鍵酶B、反應(yīng)不可逆。C、C2+C4→C6（實(shí)際進(jìn)入TAC是乙?；?dòng)物生物化學(xué)糖代謝第30頁順烏頭酸酶順烏頭酸酶（Aconitase），可逆。

順烏頭酸酶citrateisocitrateB、異檸檬酸形成動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第31頁isocitratea-ketoglutarateC、第一次氧化脫羧

異檸檬酸脫氫酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第32頁關(guān)鍵點(diǎn)：A、異檸檬酸脫氫酶是關(guān)鍵酶B、第一次脫氫（NAD+→NADH+H+）C、第一次脫羧（C6→C5+CO2）。D、不可逆，需Mn++、Mg++。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第33頁a-ketoglutaratesuccinyl-CoAD、第二次氧化脫羧

α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第34頁關(guān)鍵點(diǎn)：A、α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體關(guān)鍵酶，不可逆，類似丙酮酸脫氫酶復(fù)合體。B、第二次脫氫（NAD+→NADH+H+）C、第二次脫羧（C5→C4+CO2）。D、產(chǎn)生高能硫酯鍵，為下一步底物水平磷酸化做準(zhǔn)備。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第35頁succinyl-CoAsuccinateE、底物水平磷酸化

琥珀酰輔酶A合成酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第36頁關(guān)鍵點(diǎn)：A、琥珀酰輔酶A合成酶，反應(yīng)可逆。B、底物水平磷酸化，生成1分子ATP。是整個(gè)三羧酸循環(huán)過程中唯一一次底物水平磷酸化。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第37頁fumarate

succinate注意：A、第三次脫氫（FAD→FADH2）F、琥珀酸脫氫生成延胡索酸

琥珀酸脫氫酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第38頁fumaratemalateG、延胡索酸加水生成蘋果酸

延胡索酸酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第39頁注意：A、第四次脫氫（NAD+→NADH+H+）malateoxaloacetateH、蘋果酸脫氫生成草酰乙酸

蘋果酸脫氫酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第40頁異檸檬酸脫氫酶-酮戊二酸脫氫酶系檸檬酸合成酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第41頁三羧酸循環(huán)特點(diǎn)：A、細(xì)胞內(nèi)定位：線粒體B、限速酶：3個(gè)C、整個(gè)過程不可逆D、需氧參加，共消耗4個(gè)氧原子E、TAC一周：脫氫4次，其中3次脫氫由NAD+接收，1次由FAD接收F、1次底物水平磷酸化，生成1molATPG、消耗了2mol水動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第42頁NADH2和FADH2所攜帶H原子來自循環(huán)中代謝中間物脫氫。在有氧條件下，每2個(gè)H原子能夠經(jīng)過呼吸鏈（電子傳遞系統(tǒng)）傳遞給1/2O2，生成H2O，而且有能量釋放用以合成ATP。1分子NADH2經(jīng)呼吸鏈生成1分子H2O和2.5個(gè)ATP1分子FADH2經(jīng)呼吸鏈生成1分子H2O和1.5個(gè)ATP以1分子葡萄糖完全氧化為例進(jìn)行能量計(jì)算動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第43頁碳源乙酰CoA→2CO2能量1GTP→1ATP

共10ATP

3NADH→2.5ATP×3=7.5ATP1FADH2→1.5ATP×1=1.5ATP1分子乙酰CoA通過TCA循環(huán)脫下氫由NADH及FADH2經(jīng)呼吸鏈傳遞給O2，由此而形成10分子ATP動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第44頁第一階段（胞液）：生成2ATP

生成2NADH2

計(jì)7（5）ATP計(jì)5ATP第二階段（線粒體）：2NADH2第三階段（線粒體）：6NADH22CO24CO2

2FADH2

2GTP（或2ATP） 計(jì)20ATP共計(jì)32（30）ATP和6CO2動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第45頁有氧氧化生理意義①糖有氧氧化是動(dòng)物取得能量主要方式。②糖有氧氧化是糖、脂和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)分解代謝共同歸宿。③糖有氧氧化也是糖、脂和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)相互轉(zhuǎn)變和聯(lián)絡(luò)共同樞紐。④糖有氧氧化路徑為嘌呤、嘧啶、尿素合成提供二氧化碳，也是大自然碳循環(huán)主要組成個(gè)別。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第46頁

課堂提問1.以下哪一個(gè)不是丙酮酸脫氫酶復(fù)合體輔酶（）A.TPPB.FADC.NAD+D.硫辛酸E.生物素2.糖原1個(gè)葡萄糖殘基經(jīng)糖酵解可凈生成（）個(gè)ATP A.1B.2C.3D.43.1分子葡萄糖有氧氧化時(shí)共有（）次底物水平磷酸化

A.2B.3C.4D.5E.64.1分子葡萄糖在有氧條件下徹底氧化分解，該反應(yīng)路徑中有 （）次脫氫反應(yīng)

A.10B.12C.4D.16E.185.糖原分解所得到初產(chǎn)物是（）A.葡萄糖B.UDPGC.1-磷酸葡萄糖D.6-磷酸葡萄糖E.1-磷酸葡萄糖和葡萄糖動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第47頁3.糖異生作用3.1概念由非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變成葡萄糖或糖原過程。不過這種轉(zhuǎn)變不是糖分解代謝簡單逆轉(zhuǎn)，必須克服那些由關(guān)鍵酶所催化不可逆反應(yīng)造成“能障”。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第48頁糖異生路徑三個(gè)能障丙酮酸→磷酸烯醇式丙酮酸1,6-二磷酸果糖→6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖→葡萄糖動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第49頁CO2COOO

–C--O--P-- CH2O–COOH丙酮酸草酰乙酸磷酸烯醇式丙酮酸

A、丙酮酸ATPCOO–CO2C=OO–CH3ADP+PiCOO–GTPC=O CH2磷酸烯醇式丙酮酸

GDP動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第50頁注意：a、消耗2個(gè)ATP分子。b、丙酮酸羧化酶，輔基：生物素磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶均為限速酶。前者僅存在于線粒體，后者存在于線粒體和胞液。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第51頁B、1,6-二磷酸果糖6-磷酸果糖C、6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖激酶-1ATPADP果糖－1，6－二磷酸H3PO4己糖激酶葡萄糖激酶ATP

葡萄糖ADPH2OH3PO4葡萄糖6-磷酸酶

H2O酶果糖雙磷酸酶-1：為限速酶葡萄糖6-磷酸酶：為限速酶動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第52頁線粒體胞液動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第53頁糖異生特點(diǎn)A、組織定位：肝（90%）、腎（10%）B、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液、線粒體C、限速酶：丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶果糖－1，6－二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶D、原料：甘油、乳酸、生糖氨基酸（丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等）動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第54頁異生作用意義和乳酸利用

在糖起源不足時(shí)，如饑餓、禁食等情況下，異生作用是維持機(jī)體血糖水平主要伎倆，對神經(jīng)組織、大腦、胎兒尤其主要。

反芻動(dòng)物50%葡萄糖起源經(jīng)過丙酸異生作用。 肝臟在氧化來自肌糖原酵解生成乳酸同時(shí)，還可將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟腔蚋翁窃?，?shí)現(xiàn)對乳酸再利用。見Corris循環(huán)。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第55頁乳酸循環(huán)---Lacticacidcycle定義：

在肌肉中葡萄糖經(jīng)糖酵解生成乳酸，乳酸經(jīng)血液運(yùn)到肝臟，肝臟將乳酸異生成葡萄糖。葡萄糖釋入血液后又被肌肉攝取，這種代謝循環(huán)路徑稱為乳酸循環(huán)，又稱Cori循環(huán)動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第56頁乳酸循環(huán)（Cori循環(huán)）動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第57頁4.糖分解代謝-磷酸戊糖路徑磷酸戊糖路徑（pentosephosphatepathway）概念：指6-磷酸葡萄糖經(jīng)氧化反應(yīng)首先生成NADPH、CO2和5-磷酸核糖，再經(jīng)基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成6-磷酸果糖和3-磷酸甘油醛而進(jìn)入糖酵解路徑過程稱為磷酸戊糖路徑。其主要功效不是生成ATP，而是生成5-磷酸核糖和NADPH。又稱為“磷酸戊糖旁路”。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第58頁

不依賴于有氧或無氧葡萄糖分解路徑，約有30%葡萄糖經(jīng)過這條路徑代謝，在胞液中進(jìn)行，尤其在合成代謝旺盛組織中活躍。從6-P-葡萄糖開始，經(jīng)過兩個(gè)階段：1.氧化階段產(chǎn)生NADPH2、CO2和5-P-核酮糖；2.非氧化階段，經(jīng)過基團(tuán)交換和分子內(nèi)部重組，5-P-核酮糖又轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿峒禾?。?dòng)物生物化學(xué)糖代謝第59頁

6×葡萄糖-6-磷酸

NADPH6×6-磷酸-葡萄糖內(nèi)酯

6×6-磷酸-葡萄糖酸

NADPHCO2

6×5-磷酸-核桐糖

2×5-磷酸-核糖2×3-磷酸甘油醛

2×果糖-6-磷酸

2×果糖-6-磷酸4×5-磷酸-木酮糖

2×7-磷酸景天庚糖

2×4-磷酸赤蘚糖

2×3-磷酸甘油醛 果糖-1.6-二磷酸

H2O

Pi

果糖-6-磷酸動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第60頁磷酸戊糖路徑特點(diǎn)A、組織定位：肝、泌乳期乳腺、脂肪組織、腎上腺皮質(zhì)、紅細(xì)胞等。B、細(xì)胞內(nèi)定位：胞液。C、限速酶：6-磷酸葡萄糖脫氫酶D、基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)可逆，是5-磷酸核糖另一生成路徑。動(dòng)物生物化學(xué)糖代謝第61頁磷酸戊糖路徑生理意義①路徑生成NADPH是生物合成反應(yīng)供氫體。a、作為體內(nèi)合成代謝供氫體，如膽固醇、脂肪酸合成。b、參加體內(nèi)羥化反應(yīng)：如膽固醇、類固醇激素和膽汁酸合成，以及生物轉(zhuǎn)化中羥化反應(yīng)。c、維持谷胱甘肽還原狀態(tài)。②