1 / 99

糖 代 谢

第 八 章. 糖 代 谢. Metabolism of Carbohydrates. 复习:糖的生理功能. 1. 氧化供能. 这是糖的主要功能。. 2. 提供合成体内 其他物质的原料. 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。. 3. 作为机体组织细胞的组成成分. 如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。. 糖的分布 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 分解代谢 动物和大多数微生物所需的能量,主要是由糖的分解代谢提供的。另方面,糖分解的中间产物,又为生物体合成其它类型的生物分子,如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等,提供碳源或碳链骨架。

Download Presentation

糖 代 谢

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 第 八 章 糖 代 谢 Metabolism of Carbohydrates

  2. 复习:糖的生理功能 1.氧化供能 这是糖的主要功能。 2.提供合成体内其他物质的原料 如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、核苷等物质的原料。 3. 作为机体组织细胞的组成成分 如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。

  3. 糖的分布 糖代谢包括分解代谢和合成代谢。 分解代谢 动物和大多数微生物所需的能量,主要是由糖的分解代谢提供的。另方面,糖分解的中间产物,又为生物体合成其它类型的生物分子,如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等,提供碳源或碳链骨架。 合成代谢 植物和某些藻类能够利用太阳能,将二氧化碳和水合成糖类化合物,即光合作用。光合作用将太阳能转变成化学能(主要是糖类化合物),是自然界规模最大的一种能量转换过程。人或动物利用葡萄糖合成糖原也属于合成代谢。 概述

  4. 第 一 节糖的消化、吸收、转运及储存

  5. 一、糖的消化 人类食物中的糖主要有植物淀粉、动物糖原以及麦芽糖、蔗糖、乳糖、葡萄糖等,其中以淀粉为主。 消化部位:主要在小肠,少量在口腔

  6. 消化过程 淀粉 口腔 唾液中的α-淀粉酶 胃 肠腔 胰液中的α-淀粉酶 α-临界糊精+异麦芽糖 (30%) (5%) 麦芽糖+麦芽三糖 (40%) (25%) 肠粘膜上皮细胞刷状缘 α-葡萄糖苷酶 α-临界糊精酶 葡萄糖

  7. 食物中含有的大量纤维素,因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用,但却具有刺激肠蠕动等作用,也是维持健康所必需。但有些微生物和反刍动物的瘤胃能产生纤维素酶,分解纤维素。食物中含有的大量纤维素,因人体内无-糖苷酶而不能对其分解利用,但却具有刺激肠蠕动等作用,也是维持健康所必需。但有些微生物和反刍动物的瘤胃能产生纤维素酶,分解纤维素。

  8. 二、 糖的吸收 1. 吸收部位 小肠上段 2. 吸收形式 单 糖 (戊糖、己糖)

  9. Na+泵 3. 吸收机制 刷状缘 细胞内膜 小肠粘膜细胞 门静脉 肠腔 K+ ATP ADP+Pi Na+ G Na+依赖型葡萄糖转运体 (Na+-dependent glucose transporter, SGLT)

  10. 4. 转运 SGLT 小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞 门静脉 GLUT:葡萄糖转运体(glucose transporter),已发现有5种葡萄糖转运体(GLUT 1~5)。 肝脏 GLUT 体循环 各种组织细胞

  11. 糖原 脂肪 5. 储存

  12. ATP 肝糖原分解 糖原合成 有氧 酵解途径 磷酸戊糖途径 无氧 消化与吸收 糖异生途径 三、糖代谢的概况 糖原 H2O及CO2 核糖 + NADPH+H+ 葡萄糖 丙酮酸 乳酸、乙醇 淀粉 乳酸、氨基酸、甘油

  13. 第 二 节糖的分解代谢Catabolism of Carbohydrates

  14. 本质是糖的氧化作用,在不同条件下可进行: 无氧酵解 有氧氧化 磷酸戊糖途径 生醇发酵和乙醛酸循环 分解代谢

  15. 一、糖的无氧酵解 糖酵解(glycolysis)的定义 在缺氧情况下,葡萄糖生成乳酸(lactate)的过程称之为糖酵解。 糖酵解的反应部位:胞浆 糖酵解分为两个阶段 第一阶段 由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate),称之为糖酵解途径(glycolytic pathway)。 也称EMP (Embdem Meyerhof Parnas )途径,己糖二磷酸途径 。 第二阶段 由丙酮酸转变成乳酸。

  16. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P ATP ADP 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 Mg2+ 己糖激酶 (hexokinase) NAD+ NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP 6-磷酸葡萄糖 (glucose-6-phosphate, G-6-P) ATP 葡萄糖 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 (一)无氧酵解的反应过程 (Ⅰ)葡萄糖分解成丙酮酸 ⑴ 葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖

  17. 哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶,分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型,称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是:哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶同工酶,分别称为Ⅰ至Ⅳ型。肝细胞中存在的是Ⅳ型,称为葡萄糖激酶(glucokinase)。它的特点是: ①对葡萄糖的亲和力很低 ②受激素调控

  18. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 己糖异构酶 NAD+ NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP 6-磷酸果糖 (fructose-6-phosphate, F-6-P) ATP 6-磷酸葡萄糖 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑵ 6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖

  19. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 ATPADP Mg2+ NAD+ 6-磷酸果糖激酶-1 NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP 6-磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖(1, 6-fructose-biphosphate, F-1,6-2P) ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑶ 6-磷酸果糖转变为1,6-双磷酸果糖 限速酶 6-磷酸果糖激酶-1(6-phosphfructokinase-1)

  20. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP 磷酸二羟丙酮 F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 + 醛缩酶 (aldolase) NAD+ NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 3-磷酸甘油醛 1,6-双磷酸果糖 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑷ 磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖 该反应逆反应占主要,但由于磷酸丙糖被不断移走,所以朝正反应方向进行。

  21. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 磷酸丙糖异构酶 NAD+ NADH+H+ 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑸ 磷酸丙糖的同分异构化 磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase)

  22. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P Pi、NAD+ NADH+H+ 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 3-磷酸甘油醛脱氢酶 NAD+ NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸甘油醛 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑹ 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油醛脱氢酶 (glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)

  23. Glu ※在以上反应中,底物分子内部能量重新分布,生成高能键,使ADP磷酸化生成ATP的过程,称为底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 。 ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P ADP ATP 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 磷酸甘油酸激酶 NAD+ 1,3-二磷酸 甘油酸 3-磷酸甘油酸 NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)

  24. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 磷酸甘油酸 变位酶 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 NAD+ 3-磷酸甘油酸 NADH+H+ 2-磷酸甘油酸 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑻ 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase)

  25. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 +H2O NAD+ 烯醇化酶 (enolase) NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate, PEP) 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑼ 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸

  26. Glu ATP ADP G-6-P F-6-P ATP ADP F-1,6-2P ADP 磷酸二 羟丙酮 3-磷酸 甘油醛 ATP K+ Mg2+ NAD+ 丙酮酸激酶 (pyruvate kinase) NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 ADP ATP 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP ATP 丙酮酸 ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸, 并通过底物水平磷酸化生成ATP

  27. (Ⅱ) 丙酮酸转变成乳酸 NADH + H+ NAD+ 乳酸脱氢酶(LDH) 丙酮酸 乳酸 反应中的NADH+H+来自于上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛脱氢反应。

  28. Glu G-6-P F-6-P F-1, 6-2P ATP ADP ATP ADP 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛 E1:己糖激酶 NAD+ E2: 6-磷酸果糖激酶-1 NADH+H+ 1,3-二磷酸甘油酸 E3: 丙酮酸激酶 ADP ATP 3-磷酸甘油酸 乳 酸 NAD+ 2-磷酸甘油酸 NADH+H+ ATP ADP 丙 酮 酸 磷酸烯醇式丙酮酸 E1 E2 糖酵解的代谢途径 E3

  29. ⑴ 反应部位:胞浆 ⑵ 糖酵解是一个不需氧的产能过程 ⑶ 反应全过程中有三步不可逆的反应 ATP ATP ADP ADP ADP ATP G G-6-P 己糖激酶 F-6-P F-1,6-2P 磷酸果糖激酶-1 PEP 丙酮酸 丙酮酸激酶 糖酵解小结

  30. ⑷产能的方式和数量 方式:底物水平磷酸化 净生成ATP数量:从G开始 2×2-2= 2ATP 从Gn开始 2×2-1= 3ATP ⑸ 终产物乳酸的去路 释放入血,进入肝脏再进一步代谢。 分解利用 乳酸循环(糖异生)

  31. 半乳糖 半乳糖激酶 1-磷酸半乳糖 Glu 甘露糖 ATP ADP 己糖激酶 G-6-P 1-磷酸葡萄糖 变位酶 6-磷酸甘露糖 变位酶 F-6-P ATP 己糖激酶 果糖 ADP F-1,6-2P 丙酮酸 除葡萄糖外,其它己糖也可转变成磷酸己糖而进入酵解途径。

  32. (二)糖酵解的调节 ①己糖激酶 ②6-磷酸果糖激酶-1 ③丙酮酸激酶 ① 别构调节 ② 共价修饰调节 关键酶 调节方式

  33. (1) 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1) F-1,6-2P 正反馈调节该酶 • 此酶有二个结合ATP的部位: • ① 活性中心底物结合部位(低浓度时) • ② 活性中心外别构调节部位(高浓度时) 别构调节 别构激活剂:AMP; ADP; F-1,6-2P; F-2,6-2P 别构抑制剂: 柠檬酸; ATP(高浓度)

  34. AMP 柠檬酸 胰高血糖素 – + ATP cAMP 6-磷酸果糖激酶-2 PFK-2 (有活性) FBP-2 (无活性) ATP 活化 F-2,6-2P 果糖双磷酸酶-2 Pi P P ADP PFK-2 (无活性) FBP-2 (有活性) –/+ Pi + + – + + AMP 柠檬酸 F-6-P PKA 磷蛋白磷酸酶 ATP PFK-1 ADP F-1,6-2P

  35. (2)丙酮酸激酶 1.别构调节 别构激活剂:1,6-双磷酸果糖 别构抑制剂:ATP, 丙氨酸

  36. P PKA, CaM激酶 胰高血糖素 2.共价修饰调节 磷蛋白磷酸酶 Pi 丙酮酸激酶 丙酮酸激酶 (有活性) (无活性) ATP ADP PKA:蛋白激酶A (protein kinase A) CaM:钙调蛋白

  37. (3) 己糖激酶或葡萄糖激酶 * 6-磷酸葡萄糖可反馈抑制己糖激酶,但肝葡萄糖激酶不受其抑制。 * 长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。

  38. (三)糖酵解的生理意义 1. 是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。 2.是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。 ① 无线粒体的细胞,如:红细胞 ② 代谢活跃的细胞,如:白细胞、骨髓细胞

  39. 二、糖的有氧氧化Aerobic Oxidation ofCarbohydrate

  40. * 概念 糖的有氧氧化(aerobic oxidation)指在机体氧供充足时,葡萄糖彻底氧化成H2O和CO2,并释放出能量的过程。是机体主要供能方式。 * 部位:胞液及线粒体

  41. 有氧氧化的反应过程 CO2 NADH+H+ FADH2 G(Gn) 胞液 第一阶段:酵解途径 丙酮酸 第二阶段:丙酮酸的氧化脱羧 乙酰CoA 第三阶段:三羧酸循环 线粒体 第四阶段:氧化磷酸化 TCA循环 [O] H2O ATP ADP

  42. (一)丙酮酸的氧化脱羧 NAD+ , HSCoA CO2 , NADH + H+ 丙酮酸 乙酰CoA 丙酮酸脱氢酶复合体 丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧为乙酰CoA (acetyl CoA)。 总反应式:

  43. HSCoA S NAD+ L S 辅 酶 TPP 硫辛酸( ) HSCoA FAD, NAD+ 丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶 E1:丙酮酸脱氢酶 E2:二氢硫辛酰胺转乙酰酶 E3:二氢硫辛酰胺脱氢酶

  44. 丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程 1. 丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。 2. 由二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化形成乙酰硫辛酰胺-E2。 3. 二氢硫辛酰胺转乙酰酶(E2)催化生成乙酰CoA, 同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。 4. 二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)使还原的二氢硫辛酰胺脱氢,同时将氢传递给FAD。 5. 在二氢硫辛酰胺脱氢酶(E3)催化下,将FADH2上的H转移给NAD+,形成NADH+H+。

  45. 1. -羟乙基-TPP的生成 CO2 2.乙酰硫辛酰胺的生成 NADH+H+ 5.NADH+H+的生成 NAD+ CoASH 3.乙酰CoA的生成 4. 硫辛酰胺的生成

  46. 三羧酸循环(Tricarboxylic acid Cycle, TCA)也称为柠檬酸循环,这是因为循环反应中的第一个中间产物是一个含三个羧基的柠檬酸。由于Krebs于1937年发现了三羧酸循环的过程,故此循环又称为Krebs循环,它由一连串反应组成。 (二)三羧酸循环 * 概述 * 反应部位 所有的反应均在线粒体中进行。

  47. H2O GTP GDP H2O 核苷二磷酸激酶 H2O CoASH ATP ADP H2O CO2 CO2 CoASH CoASH ② ① NADH+H+ ② NAD+ ①柠檬酸合酶 ⑧ ②顺乌头酸酶 ③异柠檬酸脱氢酶 ④α-酮戊二酸脱氢酶复合体 NAD+ ⑤琥珀酰CoA合成酶 ⑥琥珀酸脱氢酶 NADH+H+ ⑦ ⑦延胡索酸酶 ③ ⑧苹果酸脱氢酶 FADH2 NAD+ ⑥ FAD GDP+Pi ④ NADH+H+ GTP ⑤

  48. 三羧酸循环的概念:指乙酰CoA和草酰乙酸缩合生成含三个羧基的柠檬酸,反复的进行脱氢脱羧,又生成草酰乙酸,再重复循环反应的过程。 ② TCA过程的反应部位是线粒体。 小 结

  49. ③ 三羧酸循环的要点 经过一次三羧酸循环, 消耗一分子乙酰CoA, 经四次脱氢,二次脱羧,一次底物水平磷酸化。 生成1分子FADH2,3分子NADH+H+,2分子CO2, 1分子GTP。 关键酶有:柠檬酸合酶 α-酮戊二酸脱氢酶复合体 异柠檬酸脱氢酶 ④ 整个循环反应为不可逆反应

  50. ⑤ 三羧酸循环的中间产物 三羧酸循环中间产物起催化剂的作用,本身无量的变化,不可能通过三羧酸循环直接从乙酰CoA合成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物,同样中间产物也不能直接在三羧酸循环中被氧化为CO2及H2O。

More Related