第四章 糖類代謝89

第四章糖類代謝YOURLOGO化學實驗、公開課、教師說課、教學培訓PPT模板知識目標了解糖在生物體的主要生理功能及多糖的酶解過程掌握血糖的正常值、來源、去路和生理意義掌握糖酵解途徑，糖有氧氧化途徑的過程、部位、特點及其生理意義了解磷酸戊糖途徑的過程，掌握其生理意義掌握糖異生的過程、部位、關鍵酶及意義第一節(jié)糖類代謝概述一.糖類的生理功能糖類的化學本質是多羥基醛或多羥基因同類及其衍生物或多聚物。糖類在動物體內的生理功能十分重要它是動物生命活動中重要的能源物質、結構物質和功能物質。一.糖類的生理功能1.氧化供能糖類是動物飼料的主要成分，也是動物機體正常情況下的主要供能物質。動物體內能量的70%來自糖類的分解代謝。在糖類代謝中，1g葡萄糖完全氧化分解可釋放能量約15.7kJ其中約40%轉化成ATP，以供動物體生理活動所需。氧化分解供能是糖類的主要功能。一.糖類的生理功能2.糖類是動物體內重要的結構物質如糖蛋白、糖脂是生物膜、神經組織等的組成成分，脫氧核糖、核糖是構成DNA和RNA的組成部分。一.糖類的生理功能3.作為合成其他物質的原料糖類分解代謝過程中的中間成分，在一定條件下可轉變?yōu)槿８视王ィ部赊D變?yōu)槟承┓潜匦璋被?。?糖類的生理功能4.糖類是動物體內重要的信息物質糖類與脂類、蛋白質組成的復合物，如糖脂、糖蛋白等是細胞膜、神經組織、結締組織的主要成分，其糖鏈部分還參與細胞間識別及信息傳遞等過程。一.糖類的生理功能此外，某些酶、激素、免疫球蛋白、大部分凝血因子等的化學本質均屬于糖蛋白。二、糖類代謝概況（一）糖類的種類糖類化合物可分為單糖、寡糖和多糖三種類型。二、糖類代謝概況1.單糖（monosaccharide）是不能再水解成更小分子的多羥基酸因同的最簡單糖類。含醛基的稱為自主糖，含酮基的稱為酮糖。根據分子中碳原子數目可將單糖分為丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖等。單糖中以戊糖和己糖最為重要。二、糖類代謝概況2.寡糖寡糖（oligosaccharide）是由2~10個相同或不同的單糖縮合而成的低聚糖，水解時得到相應數目和種類的單糖，自然界以游離狀態(tài)存在的二糖有麥芽糖、康糖、乳糖等二、糖類代謝概況3.多糖多糖（polysaccharide）是由許多單糖分子以糖音鍵相連而形成的高分子聚合物，一般由20個以上的單糖或單糖衍生物聚合而成，是自然界中糖類化合物存在的主要形式。二、糖類代謝概況3.多糖(1）淀粉：淀粉存在于植物的根莖或種子中。在自然界中淀粉可看成是葡萄糖的一種貯藏方式。天然淀粉由直鏈淀粉與支鏈淀粉組成，直鏈與支鏈之比一般為(15%~25%）:(85%～75%），視植物種類與品種不同而異。二、糖類代謝概況3.多糖(2）糖原：糖原是動物細胞中能源的一種貯存形式有“動物淀粉”之稱。主要貯存于動物的肝臟和肌肉組織中分別稱為肝糖原和肌糖原。二、糖類代謝概況3.多糖(3）纖維素：纖維素是世界上最豐富的有機化合物，它是植物中的結構多糖，但也在某些被囊類動物中發(fā)現(xiàn)。二、糖類代謝概況（二）多糖的酶促降解生物體中的多糖是在相應酶的催化下被水解的。1.淀粉的酶促降解及消化吸收能夠催化α一14－糖苷鍵和α－16一糖苷鍵水解的酶叫淀粉酶，主要包括α一淀粉酶、β－淀粉酶。二、糖類代謝概況（二）多糖的酶促降解生物體中的多糖是在相應酶的催化下被水解的。2.纖維素的水解纖維素是由β－D－葡萄糖通過β－1,4一糖苷鍵連接而成的長鏈大分子。纖維素酶能特異性地水解β－1,4一糖苷鍵，最終將纖維素水解成葡萄糖。三、血糖及其調節(jié)（一）血糖概述血液中的葡萄糖稱為血糖，血糖是葡萄糖在體內的轉運形式，在血液中分布于紅細胞和血漿中，全身各組織都需要從血液中獲得葡萄糖而供給生理活動需要。三、血糖及其調節(jié)（一）血糖概述某些動物血糖~三、血糖及其調節(jié)（二〉血糖的來源和去路血糖濃度相對恒定是其來源和去路相互平衡的結果即進入血中的葡萄糖量與從血中移去的葡萄糖量基本相等。1.血糖的來源三、血糖及其調節(jié)（二〉血糖的來源和去路血糖濃度相對恒定是其來源和去路相互平衡的結果即進入血中的葡萄糖量與從血中移去的葡萄糖量基本相等。2.血糖的去路三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)正常情況下，血糖的來源與去路保持動態(tài)平衡，使血糖相對恒定（圖4.1）。三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)1.器官調節(jié)肝臟是體內調節(jié)血糖的主要器官。肝臟可以通過肝糖原分解、糖異生作用升高血糖，也可以通過肝糖原合成降低血糖.三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)高等動物體內的激素分泌是受神經控制的調節(jié)血糖的激素有兩大類，一類是降低血糖的激素，即胰島素；另一類是升高血糖的激素，有腎上腺素、膜高血糖素、糖皮質激素和生長激素等。三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)(1)胰島素：胰島素是胰島β細胞分泌的一種蛋白質激素，通過增加血糖去路、減少血糖來源，使血糖的濃度降低。三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)（2）腎上腺素和胰高血糖素三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)（3）糖皮質激素三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)（4）甲狀腺激素三、血糖及其調節(jié)（三）血糖濃度的調節(jié)2.激素調節(jié)（5）生長激素第二節(jié)糖的分解代謝糖的分解代謝磷酸戊糖代謝有氧分解無氧分解糖的分解一、糖的無氧分解（一）糖無氧分解的概念在無氧或缺氧條件下，葡萄糖（glycose,G）分解為乳酸的過程稱為糖的無氧分解。這一過程與酵母菌生醇發(fā)酵的過程相似，故稱之為糖酵解，全部過程在胞漿中進行。一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(1）葡萄糖磷酸化反應：一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(2）磷酸己糖異構反應：一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(3）果糖－6－磷酸的磷酸化反應：一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(4）裂解反應：一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(5）磷酸丙糖異構反應：一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(6）甘油醛－3－磷酸氧化一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(7）高能磷酸基團轉移一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(8）甘油酸－3一磷酸的變位反應一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。(9）烯醇化反應一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第一階段：糖酵解途徑是由葡萄糖或糖原分解至丙酣酸的過程，共10步反應。（10）丙酣酸的生成一、糖的無氧分解（二）糖無氧分解的過程第二階段：丙酮酸還原為乳酸。一、糖的無氧分解（三）糖無氧分解的特點第二階段：丙酮酸還原為乳酸。(1）整個過程無氧參加(2）糖在此途徑中只能發(fā)生不完全的分解，釋放能量較少.(3）整個過程，只有己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酬酸激酶是本途徑的限速酶。一、糖的無氧分解（四）糖無氧分解的生理意義(1）為機體缺氧時提供急需的能量：一、糖的無氧分解（四）糖無氧分解的生理意義(2）糖酵解是紅細胞供能的主要方式：一、糖的無氧分解（四）糖無氧分解的生理意義(3）某些組織細胞如視網膜、辜丸、白細胞、腫瘤細胞等，即使在有氧條件下仍以糖無氧酵解為其主要供能方式二、糖的有氧分解（一）糖有氧分解的概念葡萄糖在有氧條件下徹底氧化生成CO2、H2O和大量ATP的代謝過程，稱為糖的有氧分解。有氧分解是糖分解代謝的主要方式，大多數組織通過此過程獲得能量。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第一階段：葡萄糖氧化成丙酣酸此階段與糖酵解途徑相同，在細胞液中進行。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第二階段：丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA，在線粒體中進行。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第二階段：丙酮酸脫氫酶復合體是一個多酶復合體，由3種酶飛5種輔助因子組成。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。三羧酸循環(huán)（tricarboxylicacidcycle,TCA）是物質代謝和能量代謝中很重要的一條途徑。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程1.乙酰CoA與草酰乙酸縮合生成擰橡酸二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程b.檸檬酸轉變?yōu)楫悪幟仕岫?、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通常可分為三個階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程c.異檸檬酸氧化脫羧生成α－酮戊二酸二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通常可分為三個階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程d.α－酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA：二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程e.底物水平磷酸化反應：二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程f.底物水平磷酸化反應：二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通?？煞譃槿齻€階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程g.延胡索酸加水生成蘋果酸：二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程糖的有氧氧化過程通常可分為三個階段：第三階段：乙酰CoA進入三羧酸循環(huán)徹底氧化。1.三羧酸循環(huán)反應過程h.延胡索酸加水生成蘋果酸：二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程2.三羧酸循環(huán)的特點(1）循環(huán)中消耗2分子的水，1分子用于檸檬酸合成，1分子用于蘋果酸合成。(2）三羧酸循環(huán)在有氧條件下進行，是產生ATP的主要途徑。(3)三羧酸循環(huán)是不可逆的。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程2.三羧酸循環(huán)的特點(4）三羧酸循環(huán)中間產物要不斷補充。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程3.三羧酸循環(huán)的生理意義(1）三羧酸循環(huán)是生物體內能源物質氧化分解的共同途徑。(2）三羧酸循環(huán)是三大物質相互轉化的基礎。(3）三羧酸循環(huán)是生物體內釋放能量最多的氧化分階段。二、糖的有氧分解（二）糖有氧分解的過程4.三羧酸循環(huán)的代謝調節(jié)(1）第一個調節(jié)點是檸檬酸合成酶(2）第二個調節(jié)點是異檸檬酸脫氫酶(3）第三個調節(jié)點是α－酮戊二酸脫氫酶復合體，二、糖的有氧分解（三）糖有氧分解的能量葡萄糖在分解代謝過程中產生的能量有兩種形式：底物水平磷酸化和氧化磷酸化。二、糖的有氧分解（三）糖有氧分解的能量糖有氧分解時ATP的生成如表4.2所示。二、糖的有氧分解（四）糖有氧分解的生理意義1.糖有氧分解是糖在體內分解供能的主要途徑2.糖有氧分解是糖類、脂肪、蛋白質氧化供能的共同途徑3.糖有氧分解是糖類、脂肪、蛋白質相互轉變的樞紐三、磷酸戊糖途徑EMP-TCA循環(huán)是各種生物體普遍存在的一條葡萄糖氧化分解途徑，是主要的產能途徑。1.磷酸戊糖途徑的反應過程第一階段：氧化階段，G-6－磷酸直接脫氫脫羧生成磷酸戊糖（1）G-6一磷酸在葡萄糖－6－磷酸脫氫酶（輔酶為NADP＋）催化下脫氫生成葡萄糖酸內酯－6一磷酸和NADPH+W。(2）葡萄糖酸－6－磷酸在葡萄糖酸－6一磷酸脫氫酶（輔酶為NADP＋）催化下脫氫、脫竣，生成核酮糖－5－磷酸、CO2和NADPH+W。三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(3）核酮糖－5－磷酸在異構酶催化下發(fā)生同分異構反應，生成核糖－5－磷酸。三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(4）核酮糖－5一磷酸在磷酸戊糖差向異構酶催化下發(fā)生差向異構，生成木酮糖－5-磷酸。三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(5）由轉酮醇酶催化，木酮糖－5－磷酸上的二碳單位轉移到醛糖的第一碳原子上，生成甘油醛－3－磷酸和景天糖－7－磷酸。三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(6）由轉醛酶催化，景天糖一7－磷酸的二涇丙酣基轉移到甘油醒－3一磷酸的醛基上生成赤蘚糖－4－磷酸和果糖－6－磷酸。三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(7）由轉酮醇酶催化，赤蘚糖－4一磷酸和木酣糖－5－磷酸發(fā)生轉酮反應，生成果糖－6－磷酸和甘油醛－3－磷酸三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。(7）由轉酮醇酶催化，赤蘚糖－4一磷酸和木酣糖－5－磷酸發(fā)生轉酮反應，生成果糖－6－磷酸和甘油醛－3－磷酸。在這一途徑中，如果是6分子葡萄糖－6－磷酸同時經HMP途徑降解，則總反應式為三、磷酸戊糖途徑1.磷酸戊糖途徑的反應過程第二階段：非氧化階段（磷酸戊糖分子重排階段）。磷酸戊糖途徑總反應見圖4.50三、磷酸戊糖途徑2.磷酸戊糖途徑的特點(1）葡萄糖－6－磷酸直接脫氫和脫竣，生成磷酸戊糖，這是葡萄糖在體內生成磷酸戊糖的唯一途徑，故命名為磷酸戊糖途徑。(2）脫氫酶的輔酶為NADP＋。(3）磷酸戊糖經復雜的轉化重新生成磷酸己糖。三、磷酸戊糖途徑3.磷酸戊糖途徑的生理意義(1）生成的核糖－5一磷酸（R-5-P）是合成核酸及核苷酸輔酶的必要原料(2）該途徑產生的NADPH+W作為供氫體，參與體內許多重要的還原性代謝反應第三節(jié)糖異生作用一、糖異生作用的概念由非糖物質轉變?yōu)槠咸烟腔蛱窃倪^程稱為糖異生作用（gluconeogenesis）。二、糖異生作用的途徑1.丙酮酸逆轉成磷酸烯醇式丙酮酸它分兩步反應，第一步反應是丙酮酸在丙酮酸羧化酶的催化下轉變成草酰乙酸，反應需要ATP、Mg2＋和生物素；第二步反應