基础生化-2011第四章糖代谢

代谢导论,一、代谢的基本概念 二、物质代谢和能量代谢 三、代谢的基本特征,四、代谢的研究方法,一、代谢的基本概念,（二）代谢途径 物质在细胞中的转变，通常由一系列酶促反应构成，各反应按照一定次序进行。,（一）代谢物 反应物、中间产物、产物统称代谢物。,P289,环状代谢途径,分支状代谢途径核苷酸的从头合成概况,5-磷酸核糖,PRPP,UMP,IMP,（三）3种代谢物质途径,1.分解代谢 2.合成代谢 3.不定向代谢（两用途径）,奇数脂肪酸 Val Ile Met,G,脂肪酸,不定向代谢途径,返回,（四）酶的4种组织方式,1.分散存在 2.多酶复合体 3.与膜结合的多酶复合物 4.多功能酶,返回,（一）物质代谢 1.分解代谢,二、物质代谢和能量代谢,（1）大分子转变为结构元件 （2）结构元件进一步降解为共同代谢中间物 （3）共同代谢中间物经共同代谢途径彻底氧化分解,（二）能量代谢 ATP 和NADPH,返回,2.合成代谢,条件温和 高度调控 代谢途径不可逆 4. 都有限速步骤 5. 各种生物基本代谢途径高度保守 6. 代谢途径高度分室化,三、代谢的基本特征,返回,1. 放射性同位素示踪 2. 代谢抑制剂 3. 代谢遗传缺陷型突变体 4. 基因操作,四、代谢的研究方法,第四章 糖代谢,第一节 概述 第二节 糖酵解 第三节 三羧酸循环 第四节 磷酸戊糖途径 第五节 糖异生 第六节 糖原的合成和分解,第一节 概述,一、重要的单糖 二、糖的生理功能 三、糖代谢的概况,糖的概念,糖(carbohydrates)即碳水化合物，其化学本质为多羟醛或多羟酮类及其衍生物或多聚物。,一、重要的单糖,葡萄糖（glucose）结构,-D-葡萄糖,二、糖的生理功能,1. 提供能源（50-70%）,构成细胞的成分 （蛋白聚糖、糖蛋白参与结缔组织、软骨构成，糖蛋白、糖脂参与生物膜）,2. 提供碳源（aa、脂类、核苷酸）,构成某些生物活性物质 多种糖蛋白是激素、酶、受体、抗体、血浆蛋白,葡萄糖的主要代谢途径,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,磷酸戊糖途径,糖酵解,（有氧）,（无氧）,（有氧或无氧）,糖异生,三、糖代谢概况（以G为中心）,返回章,第二节 糖酵解,一、糖酵解定义二、糖酵解过程三、糖酵解要点四、NADH和丙酮酸的去路五、糖酵解的生物学意义六、糖酵解的调控,一、糖酵解定义,糖酵解是生物界最为原始的获取能量的一种方式，在生物进化过程中，虽进化为在有氧条件下获取能量，但仍保留了这种原始方式。,一、糖酵解定义,糖酵解是第一个明确的代谢途径。 指将葡萄糖降解为丙酮酸并伴随着ATP生成的一系列反应，是生物体内普遍存在的葡萄糖降解的途径。该途径也称作Embden-Meyethof途径，简称途径。,返回节,EMP的化学历程,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-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮,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,第一阶段,第二阶段,第三阶段,葡萄糖,葡萄糖的磷酸化,磷酸己糖的裂解,丙酮酸和ATP的生成,二、糖酵解过程,P316,糖酵解途径（1）Phophorylation of Glucose,不可逆,糖酵解途径（2）Conversion of Glucose 6-Phosphate to Fructose 6-Phosphate,糖酵解途径（3）Phosphorylation of Fructose 6-Phosphate to Fructose 1,6-Bisphosphate,不可逆反应 酶的催化效率很低,糖酵解途径（3） F-6-P形成果糖-1，6-二磷酸,One subunit of the tetrameric phosphofructokinase-1 (PFK-1),Regulatory ATP,糖酵解途径（4） （5）,羟醛裂解反应,糖酵解途径（6）Oxidation of Glyceraldehyde 3-phosphate to 1,3-Bisphosphoglycerate,巯基酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶的抑制剂,Cys,Cys,+,CH3HgCl,+,Cys,S,+,HI,Cys,S,+,HCl,HgCH3,HgCH3,糖酵解途径（7）Phosphryl Transfer from 1,3-Bisphosphoglycerate to ADP,底物水平磷酸化,糖酵解途径（8）Conversion of 3-Phosphoglycerate to 2-Phosphoglycerate,糖酵解途径（9）Dehydration of 2-Phosphoglycerate to Phosphoenolpyruvate,糖酵解途径（10）Transfer of the Phosphoryl Group from Phophoenolpyruvate to ADP,底物水平磷酸化,不可逆反应,第一阶段：葡萄糖的磷酸化,葡萄糖激酶,磷酸果糖激酶,异构酶,葡萄糖磷酸化的意义： 极性增加,第二阶段： 磷酸己糖的裂解,醛缩酶,异构酶,第三阶段：磷酸烯醇式丙酮酸、丙酮酸和ATP的生成,Mg或Mn,丙酮酸,PEP,丙酮酸激酶,脱氢酶,激酶,变位酶,烯醇化酶,返回节,1. 还原力：1次产生2（NADH+H+）,三、糖酵解要点,2. ATP： 2次底物水平磷酸化生成ATP，2次消耗ATP，净合成2ATP。,3.三步不可逆反应,4. 总反应式,C6H12O6+2NAD+2ADP+2Pi 2C3H4O3 +2NADH +2H+2ATP+2H2O,返回节,（一）无氧条件下 1.乳酸发酵（动物、细菌等） 2.乙醇发酵（酵母等）,四、NADH和丙酮酸的去路,辅酶I的再生,P324,磷酸甘油穿梭系统 苹果酸穿梭系统,1. NADH去路： 经呼吸链氧化产生5ATP，即共产生7ATP。 在某些组织，如某些神经和肌肉细胞中，NADH经磷酸甘油穿梭系统得FAD，产生1.5ATP，总计产生5ATP。,？,（二）有氧条件下：,2. 丙酮酸去路,（EMP）,葡萄糖,丙酮酸脱氢酶系催化的反应,连接糖酵解和三羧酸循环的中心环节,P332,丙酮酸脱氢酶复合体催化4步反应,丙酮酸脱氢酶 由三种酶组成 二氢硫辛酸转乙酰酶 二氢硫辛酸脱氢酶 6（5）种辅助因子：TPP（VB1）、NAD+（Vpp）、硫辛酸、FAD（VB2）、HSCoA（泛酸）、（Mg2+） 定位于线粒体基质中,丙酮酸脱氢酶系,NAD+ +H+,丙酮酸脱氢酶,FAD,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD+,P333,焦磷酸硫胺素（TPP）在丙酮酸脱羧中的作用,噻吩环,丙酮酸脱氢酶系,NAD+ +H+,丙酮酸脱氢酶,FAD,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD+,P333,硫辛酸的氢载体作用和酰基载体作用,+2H,-2H,丙酮酸脱氢酶系,NAD+ +H+,丙酮酸脱氢酶,FAD,硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,CO2,乙酰硫辛酸,二氢硫辛酸,NADH+H+,TPP,硫辛酸,CoASH,NAD+,P333,返回节,1. 产生能量ATP 缺氧时合成ATP的主要途径或某些细胞唯一途径，如：剧烈运动的肌肉细胞；成熟红细胞；神经、白细胞、骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常有糖酵解提供部分能量 。 2. 中间物质作为其它物质合成的原料 如磷酸二羟丙酮、G-6-P等 3. 是有氧和无氧代谢的共同途径,五、糖酵解的生物学意义,返回节,限速反应/关键反应 在物质代谢整个反应链中，某一步反应速度决定整个反应链的速度，这一步反应称 催化该反应的酶称限速酶/关键酶 糖酵解途径调控酶： 己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶,六、糖酵解的调控,P325,（一）己糖激酶(HK)和葡糖激酶(GK) 己糖激酶 葡萄糖激酶 存在部位 肝外组织 肝 Km 值 0.1mmol/L 10mmol/L 底物 G, 果糖, 甘露糖 G 调节 G-6-P反馈抑制 胰岛素诱导,己糖激酶和葡萄糖激酶的比较,酶活力随血糖浓度的变化,（一）己糖激酶和葡糖激酶 1. 己糖激酶：产物G-6-P是变构抑制剂（反馈抑制） 2. 葡糖激酶：不受G-6-P的抑制；是诱导酶（肝内，胰岛素控制，合成肝糖原） 3. 乙酰CoA和脂肪酸对两酶有抑制作用,G-6-P参与很多代谢途径，因此HK不是糖酵解最关键酶,（二）磷酸果糖激酶(PFK)（最重要的变构调节酶）,F,-,6,-,P,F,-,1,6,-,B,P,PFK-1,P325,1. 别构抑制剂：ATP(能量)、柠檬酸（碳骨架）、质子 2. 别构激活剂：AMP、ADP 6-磷酸果糖、2，6-二磷酸果糖,高浓度ATP是别构抑制剂,降低PFK和 F-6-P的亲和力。,ATP的作用,ATP既是S，又是别构抑制剂，浓度低时和高时作用不同,ATP对PFK-1的别构抑制,One subunit of the tetrameric phosphofructokinase-1 (PFK-1),Regulatory ATP,ATP既是底物又是抑制剂，PFK-1上有两个ATP结合位点：别构位点和活性中心，且与活性中心的亲和力高。,巴斯德效应,2，6-FBP的别构激活 （PFK最强激活剂）,P326,2，6-FBP控制PFK的构象转换，提高PFK对S的亲和力并能降低ATP的抑制效应。,PFK2和F-2,6-BPase是多功能酶位于一条多肽链上，是同一蛋白的两种不同形式， PFK2为去磷酸化形式，F-2,6-BPase是Ser-OH磷酸化形式。,G过剩，胰岛素分泌，胰高血糖素分泌，则促进去磷酸化，,2，6-FBP的合成与分解,F-6-P 2，6-FBP 激活PFK 前馈刺激作用；抵消ATP的抑制。,F-6-P的别构激活,AMP和ADP的别构激活 去除ATP抑制作用,（三）丙酮酸激酶 1.别构调节 变构抑制剂：ATP、丙氨酸、 乙酰CoA、脂肪酸 变构激活剂：6-磷酸果糖、1，6-二磷酸果糖 2. 共价修饰 磷酸化后失活,P326,丙酮酸激酶催化活性控制关系图,磷酸化的丙酮酸激酶 （低活性）,去磷酸化的丙酮酸激酶 （高活性）,H2O,Pi,ATP,ADP,低血糖,Pi,P326,糖酵解小结,1. 糖酵解几乎是生物的公共途径，一分子葡萄糖氧化成两分子丙酮酸，并把能量以ATP和NADH形式贮存。,2. 糖酵解过程有10个酶，全部在胞质中。有10个中间产物，都是磷酸化的六碳或三碳化合物。,3. 糖酵解的准备阶段，用ATP把葡萄糖转化为1,6-二磷酸果糖，然后C3和C4间的键断裂生成二分子三糖磷酸。,4. 在回报阶段，来自葡萄糖的3-磷酸甘油醛在C1上发生氧化，反应能量以一分子NADH和二分子ATP形式贮存。,6. 糖酵解受到其他产能途径的调控，以保证ATP的不断供给。己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶都受到变构调控。控制通过这个途径的碳流量，维持代谢中间物的水平不变。,5. 总反应式： Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Pyr + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O,返回章,第三节 三羧酸循环,同位素示踪； 尿素循环,第三节 三羧酸循环,一、TCA概念二、TCA反应历程三、TCA要点四、TCA的生理意义五、TCA的回补反应六、糖酵解的调控七、乙醛酸循环,第三节 三羧酸循环,一、TCA的概念 三羧酸循环 (Tricarboxylic acid circle)，又称柠檬酸循环，Krebs循环，简写为TCA循环 有氧条件下，由乙酰CoA和草酰乙酸缩合成有三个羧基的柠檬酸，再经一系列氧化和脱羧，最终生成二氧化碳和还原型辅酶并产生能量的过程。,场所: 真核细胞的线粒体基质,反应过程的酶，除了琥珀酸脱氢酶是定位于真核生物线粒体内膜，其余均位于线粒体基质中。,返回节,二、三羧酸循环的反应历程（1）柠檬酸的合成,P336,高度放能反应。 柠檬酸有严格的立体专一性，生成S-柠檬酸,三羧酸循环的各步反应（2）柠檬酸的异构化,羟基加在来源于OAA的-碳上,前手性,三羧酸循环的各步反应（3）异柠檬酸的氧化,主要是辅酶I,哺乳动物中有以辅酶为辅因子的同工酶，不只存在于线粒体中，细胞溶胶中也存在。,三羧酸循环的各步反应（4）,类似于丙酮酸脱氢酶复合体,三羧酸循环的各步反应（5）,底物水平磷酸化,琥珀酰-CoA合成酶，琥珀酰硫激酶,植物、微生物直接生成ATP,合成酶与合酶,三羧酸循环的各步反应（6）,琥珀酸脱氢酶有严格的立体异构专一性，生成反式结构。 真核生物该酶定位于线粒体内膜上，也是电子传递链的组分之一。 丙二酸是该酶的竞争性抑制剂。,三羧酸循环的各步反应（7）,也有严格的立体异构专一性，只形成L-苹果酸。,三羧酸循环的各步反应（8）,自由能变表明，该反应在热力学上是不利反应。但由于OAA与乙酰CoA的缩合是高度放能反应，同时OAA大量消耗，因而得以进行。,TCA概貌,TCA概貌,TCA概貌,返回节,三、TCA要点,三、TCA要点,1. 1次底物水平磷酸化 生成1ATP 2. 两次氧化脱羧 （碳原子去向） 3. 三次NADH，一次FADH2（氢原子来源和去向） 4. 严格需氧 5. 消耗2分子水 6. 总反应式,Pyr + 2H2O + 4NAD+ + FAD + GDP + Pi,3CO2 + 4NADH + 4H+ + FADH2 + GTP,碳原子的去向,形成乙酰CoA时生成一个CO2释放 乙酰CoA 进入三羧酸循环释放两个CO2，分别在TCA第三步和第四步反应,但经同位素标记实验发现，TCA中释放的两个CO2中的碳原子并不是直接来自乙酰基，而是原先草酰乙酸中的两个碳原子。这是由于酶与底物以特殊方式结合，经酶催化进行了不对称反应。,氢原子的来源与去向,来源:,Pyr中的2对氢原子、消耗两个水分子中的2对氢原子、GDP+PiGTP+ H2O时产生的一个水分子中的1对氢原子。,G有氧氧化的过程及能量变化,三羧酸循环是葡萄糖完全氧化的前奏，经氧化磷酸化过程后葡萄糖完全氧化。,（1）糖酵解途径（胞浆）,葡萄糖2丙酮酸 Glc + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Pyr + 2H2O + 2NADH+ + 2H+ + 2ATP,（3）三羧酸循环：2乙酰CoA4CO2（线粒体基质） 2CH3COSCoA+4H2O+6NAD+2FAD+2GDP+2Pi 4CO2+2CoA-SH+6NADH+6H+2FADH2+2GTP,（2） 2丙酮酸2乙酰CoA（线粒体基质） 2Pyr + 2CoA-SH + 2NAD+ 2CH3COSCoA + 2CO2 + 2NADH + 2H+,（4）还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化系统被分子氧氧化成水 。,能量变化,有氧氧化能量变化：以每分子葡萄糖计 2ATP和2GTP(底物水平磷酸化反应形成) 胞浆中2(NADH + H+) 线粒体中8(NADH + H+)和2FADH2 还原型辅酶或辅基必须通过电子传递系统和氧化磷酸化系统被分子氧氧化成水,每分子葡萄糖氧化成CO2+H2O时合成的ATP,P342,返回节,四、TCA的生理意义,1. 是三大营养物质彻底氧化的共同途径 2. 是分解代谢和合成代谢途径的枢纽（两用性、双重作用） 3. 提供多种分子的合成前体 4. 脱羧产生的CO2，其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要,5. 是需氧生物获得能量的主要途径(进入呼吸链),TCA是三大营养物质氧化的共同途径。,TCA是三大物质分解和合成代谢的枢纽,奇数脂肪酸 Val Ile Met,G,脂肪酸,P344,双重作用,四、TCA的生理意义,1. 是三大营养物质彻底氧化的共同途径 2. 是分解代谢和合成代谢途径的枢纽（两用性） 3. 提供多种分子的合成前体 4. 脱羧产生的CO2，其中一部分排出体外，其余部分供机体生物合成需要,5. 是需氧生物获得能量的主要途径(进入呼吸链),返回节,P343,1、丙酮酸羧化（最重要的填补反应）,五、TCA的回补反应,及时补充TCA的中间物,P343,Pyr羧化酶,2、PEP羧化,PEP羧激酶,PEP + CO2 草酰乙酸,PEP羧化酶,（高等植物、细菌和酵母）,（心肌和骨骼肌）,PEP羧化酶,返回节,（一）丙酮酸脱氢酶复合体的调节 1、变构调节,六、TCA的调控,2、共价修饰调节（磷酸化失活）,P342,HO-CH2,HO-CH2,O-P CH2,CH2 O-P,TPP,TPP,2ATP - + 2ADP,2Pi + 2H2O,（无活性）,（活性）,蛋白激酶,磷酸酶,TPP,TPP,2、共价修饰调节,激酶和磷酸酶的活性受别构效应物控制,TPP,TPP,（二） 柠檬酸合酶(多见于原核生物),变构激活剂：ADP 变构抑制剂：NADH、琥珀酰CoA、柠檬酸、ATP,TCA中酶活性主要由酶的底物供应情况和产物浓度调节，底物乙酰CoA、OAA及产物NADH、终产物ATP是最关键的调节物。,（四） 酮戊二酸脱氢酶复合体,与丙酮酸脱氢酶复合体相似，没有共价修饰。 别构激活剂： Ca2+、AMP 别构抑制剂: 琥珀酰CoA、NADH,巴斯德效应（Pasteur effect),有氧氧化抑制糖酵解，关键在NADH。,（三） 异柠檬酸脱氢酶（最重要） 1.别构调节 变构激活剂：ADP、Ca2+（是肌肉收缩的信号） 变构抑制剂： NADH、 ATP 2.共价修饰 磷酸化失活,返回节,返回节,P343,七、乙醛酸循环三羧酸循环支路,（一） 是三羧酸循环支路 （二）两个酶 （三）生理意义,乙醛酸循环三羧酸循环支路,在异柠檬酸与苹果酸间搭了一条捷径,异柠檬酸,柠檬酸,琥珀酸,苹果酸,草酰乙酸,CoASH,TCA,乙酰CoA,走那条途径取决于异柠檬酸脱氢酶和裂合酶的活性,P345,植物和微生物兼具有这样的途径,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合酶,（三）乙醛酸循环的生理意义,柠檬酸,异柠檬酸,琥珀酸 ,乙醛酸,苹果酸,苹果酸,乙醛酸循环体,线粒体,琥珀酸,草酰乙酸,TCA,Asp,Asp,草酰乙酸,乙酰CoA,异生,Glu,-酮戊二酸,-酮戊二酸,Glu,P345,糖异生,油料植物 种子发芽,脂代谢,糖,乙醛酸循环,草酰乙酸,乙酰CoA,意义不在于产能,而是使乙酰CoA净转变为,原始细菌生存,乙酸菌 以乙酸为主要食物的细菌,生存,四碳、六碳化合物,转化,乙酸 + ATP +CoASH 乙酰CoA + H2O +AMP +PPi,乙酰CoA合成酶,第四节 磷酸戊糖途径重要的分解代谢支路,除糖酵解及糖的有氧氧化代谢途径外，在细胞内还存在糖的其它分解途径。我们将这些途径称为分解代谢支路或旁路 (Catabolism shunt) 磷酸己糖旁路 (Hexose monophosphate shunt, HMS, 也称磷酸戊糖途径, pentose phosphate pathway)是这些支路中较为重要的一种。在细胞溶胶内进行，广泛存在于动植物细胞中。动物体中有30%的葡萄糖通过此途径分解。,在组织匀浆中添加糖酵解的酶抑制剂（碘乙酸抑制3-P甘油醛脱氢酶），但仍有一定量的G被氧化成CO2和 H2O；用同位素14C分别标记C1 和C6，结果C1更容易氧化生成CO2（如果通过EMP则二者的生成速度是相同的）,第四节 磷酸戊糖途径,一、磷酸戊糖途径的反应历程二、磷酸戊糖途径的几个特点三、磷酸戊糖途径的调节四、磷酸戊糖途径的生理意义,一、磷酸戊糖途径的反应过程,在胞浆中进行。 TPP是转酮醇酶的辅酶。 是一个循环式反应体系,P376,脱氢酶,脱氢酶,磷酸戊糖途径氧化阶段,脱氢酶,内酯酶,P372,磷酸戊糖途径非氧化阶段,转酮酶,转醛酶,转酮酶,一、磷酸戊糖途径的反应历程,磷酸戊糖途径和糖酵解途径之间的沟通主要通过C的转换过程实现： C5+ C5 C7+ C3 C7+ C3 C4+ C6 C5+ C4 C3+ C6,返回节,P376,二、PPP的几个特点,1个G不能完成全部反应，至少要3个 2. 1个G进入PPP只有1个碳被氧化（1号） 3. 不是产生NADPH的唯一途径 4. 发生在胞液，不需氧气 5. 有4中不同模式存在（细胞的需求不同） P377,返回节,3分子五碳糖生成2分子六碳糖和1分子三碳糖，6NADPH,三、 磷酸戊糖途径的调节,6-磷酸葡萄糖脱氢酶为限速酶。 NADPH/NADP+ 抑制该酶； NADPH/NADP+ 激活该酶。,返回节,四、磷酸戊糖途径的生理意义,1产生的糖类为合成其他物质的前体。 为核酸的生物合成提供核糖。 为芳香族氨基酸和VB6的合成提供4-P-赤藓糖 2. 产生NADPH的主要途径。 NADPH是体内许多合成代谢的供氢体； 参与体内羟化反应； 用于维持谷胱甘肽的还原状态。 参与激素、药物和毒物的生物转化过程,G-6-PD缺陷导致蚕豆病,脂肪组织、干脏、肾上腺、乳腺,返回章,P377,第五节 糖异生,人脑、红细胞等依赖G供能，饥饿状态下或肝糖原耗尽如何供能？,第五节 糖异生,一、糖异生的概念二、糖异生的途径三、糖异生的前体物质四、乳酸循环五、糖异生途径的生理意义六、糖异生的调节,是指由非糖物质，如甘油、乳酸和各种生糖氨基酸等，经过系列反应转化生成葡萄糖或糖原的过程。,糖异生作用场所主要为肝（80%），部分在肾（20%）中进行。此外大脑、骨骼肌或心肌也进行极少量的糖异生作用。,一、糖异生概念 :,返回节,二、糖异生的途径,糖异生作用的中心途径是由Pyr转化为G的过程。 糖异生和糖酵解的关系：糖异生途径大部分是EMP的逆反应，但不是简单的糖酵解途径的逆转。因为糖酵解过程有3步不可逆反应（己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶），糖异生需要绕过这三步反应（另外的酶来催化）。,P381,丙酮酸羧化支路,1丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸：,耗能？,2. F-1, 6-BP F-6-P,3. G-6-P G,由葡萄糖-6-磷酸酶催化进行水解。该酶结合在光面内质网膜上，肝、肾、肠细胞内G-6-P转变为后进入血液，维持血糖浓度。 多数组织中不存在该酶，如脑、肌肉组织，故肌肉组织中G-6-P不能转变为，而主要用于释放能量。,糖异生途径总览,反应方程式 ： 2Pyr +4ATP+2GTP+2NADH+2H+6H2O G +2NAD+4ADP+2GDP+6Pi,P383,返回节,三、糖异生的前体物质,甘 油,乳 酸,氨基酸,丙酸代谢,三羧酸循环的中间产物,进入糖异生作用的途径,氧化成丙酮酸 转变为磷酸二羟丙酮 转化成草酰乙酸,通过TCA生成草酰乙酸进入糖异生途径,进入糖异生途径,返回节,四、乳酸循环（Cori循环）,肌肉,肝,G,丙酮酸,乳酸,糖酵解,NADH+H+,NAD+,丙酮酸,血液,P384,Cori循环,概念：肌收缩（尤其是氧供应不足时）通过糖酵解产生乳酸，因为肌肉内糖异生活性低，所以乳酸通过细胞膜弥散进入血液后，再入肝，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖入血后又可被肌肉摄取，这就构成了一个循环，成为乳酸循环，也叫Cori循环。,生理意义：避免损失乳酸；防止乳酸堆积造成酸中毒。 是耗能的过程，2分子乳酸异生为葡萄糖需消耗6 分子ATP。,返回节,五、糖异生的生理意义,1.在体内糖来源不足时，利用非糖物质转变成糖，以维持血糖浓度的相对恒定 2. 糖异生作用有利于乳酸的利用，减轻或消除酸中毒（乳酸循环） 3. 糖异生有利于体内氨基酸的分解和脂肪氧化分解供能,返回节,六、糖异生的调节（了解）,糖异生和糖酵解有密切的相互协调关系。 主要是别构调节，作为糖酵解别构激活剂的几乎都是异生的别构抑制剂。,P383,胰高血糖素促进糖异生，抑制糖分解。 胰岛素则作用相反。,ADP,返回章,第六节 糖原的合成和分解,一、糖原的结构和功能二、糖原的分解三、糖原的合成,1. 糖原的结构： 糖原只有一个还原端，合成分解都是在非还原端上进行的。,一、糖原的结构和功能,2. 糖原(glycogen)的功能,为什么机体选择糖原作为贮能物质？,是糖的贮存形式，是一种容易被动员的储备燃料，主要存在于肝、肾和肌肉。脊椎动物从膳食中摄入的G大约2/3转化为糖原。,可以快速动员 可在无氧条件下分解 动物很难将脂类物质转变为。,返回节,2. 糖原(glycogen)的功能,肝糖原的功能：大部分用于降解转化成葡萄糖以维持血糖水平(正常人为80120mg/100ml血)。人晚餐后至第二天早餐约提供100g。 肌糖原的功能：在于肌肉组织糖酵解时提供G-6-P，通过氧化供应能量，不能转变成游离的葡萄糖。,二、糖原的分解,糖原分解始于非还原端,磷酸化酶是糖原分解的关键酶。 肌肉中无葡萄糖-6-磷酸酶。 糖原的G单位酵解净产生3个ATP。,EMP,（一）糖原分解的酶,2.脱支酶（转寡糖链活性）,3.脱支酶（ 16糖苷酶活性）,1.糖原磷酸化酶,P392,4. 磷酸葡萄糖变位酶 G-1-P可转变为G-6-P，可进入代谢主流 5. G-6-P酶 将G-6-P水解为G，稳定血糖,1磷酸解反应在糖原的非还原端进行；分支多被动员的速度越快。（为什么是磷酸解？为什么多分支？） 2是一非耗能过程； 3. 关键酶是糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)，为一共价修饰酶（磷酸化为有活性的形式），其辅酶是磷酸吡哆醛。,（二）糖原分解的特点,返回节,三、糖原的合成,1. UDPG焦磷酸化酶合成葡萄糖的活化单位： UDPG 分解时产物为：G-1-P,糖原合成与糖原分解并不是可逆的（一）合成过程,P393,UDPG生成时焦磷酸水解推动反应进行,糖原合成中，每增加一个G单位消耗2个P，因此糖原合酶是关键酶。,自由能变约为0,PPi的水解推动了很多生物合成反应,2.糖原合成需要引物,非还原端,糖原素或糖原合酶,生糖原蛋白自动催化,3.分支酶作用下引入支链,非还原端,七糖单位,P396,糖基（46）转移酶,（二）糖原合成的特点：,1必须有引物； 2合成反应在糖原的非还原端进行； 3合成为一耗能过程，每增加一个葡萄糖残基，需消耗2个高能磷酸键； 4关键酶是糖原合酶(glycogen synthase)，为一共价修饰酶； 5需UTP参与（以UDP为载体）。,返回章,简答题 1.体内糖代谢有哪几个底物水平磷酸化反应，分别在哪个代谢反应中出现？ 2.请说明1分子G在有氧和无氧条件下如何被氧化，各产生多少ATP？糖原中1个G单位在有氧条件下释放多少ATP？ 3. 糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径的生理意义各是什么？ 4. 丙酮酸异生为葡萄糖如何绕过几个“能障”，需要什么酶的参与？,名词解释 糖酵解、糖异生、乳酸循环、回补反应,