糖代谢 糖的分解代谢

会计学1糖代谢糖代谢 糖的分解代谢糖的分解代谢一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解 Derived from the Greek words：glycosglycos-lysisysis-Glycolysis(一)概念：糖的无氧分解是指：体内组织在无氧或缺氧情况下，葡萄糖或糖原在胞浆中分解产生乳酸和少量ATP的过程，也称糖酵解途径。sugar(sweet)返回dissolution第2页/共125页乳酸与乳酸与乳酸与乳酸与 ATP ATP 的结构的结构的结构的结构:乳乳 酸酸（lactatelactate）A T PA T P(三磷酸腺苷三磷酸腺苷)返回第3页/共125页糖的无氧分解途径，亦称为糖的无氧分解途径，亦称为糖的无氧分解途径，亦称为糖的无氧分解途径，亦称为EMPEMP途径途径途径途径:E：Embden；M:Meyerhof；P:Parnas糖的无氧氧化的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇：酵母菌、植物返回EMP途径乳酸：动物肌肉、乳酸菌无氧有氧CO2+H2O第4页/共125页（二）糖酵解过程（二）糖酵解过程（二）糖酵解过程（二）糖酵解过程11个酶催化的12步反应第一阶段：磷酸已糖的生成(活化)四个阶段第二阶段：磷酸丙糖的生成(裂解)第三阶段：3-磷酸甘油醛转变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能)第四阶段：丙酮酸还原为乳酸(还原)返回第5页/共125页 糖糖 酵酵 解解 过过 程程:（1）葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖ATPglucose(G)glucose-6-phosphate (G-6-P）已糖激酶Mg2+返回这是酵解过程中的第一个调节酶ADP第6页/共125页已糖激酶已糖激酶已糖激酶已糖激酶 (hexokinase)(hexokinase)：已糖激酶有4种同功酶，即型已糖激酶的分型 型 型 中文名称 已糖激酶(HK)葡萄糖激酶(GK)英 文 hexokinase glucokinase存在范围 在组织细胞中 仅在肝脏和胰腺 广泛存在 细胞存在与葡萄糖亲和力 高 低 Km:0.01mmol/L Km:10100mmol/L 产物反馈抑制 有 无 激素调控 受激素调控 第7页/共125页ATPATP与与与与MgMg2+2+的相互作用：的相互作用：的相互作用：的相互作用：A T P(三磷酸腺苷)Mg2+Mg2+第8页/共125页HKHK与与与与GG结合的结合的结合的结合的诱导契合作用：诱导契合作用：诱导契合作用：诱导契合作用：The conformation of hexokinase changes markedly on binding glucose(shown in red).The two lobes of the enzyme come together and surround the substrate.第9页/共125页葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成葡萄糖磷酸化生成6-6-磷酸葡萄糖的意义：磷酸葡萄糖的意义：磷酸葡萄糖的意义：磷酸葡萄糖的意义：1.葡萄糖磷酸化后容易参与反应2.磷酸化后的葡萄糖带负电荷，不能透过 细胞质膜，因此是细胞的一种保糖机制返回第10页/共125页 糖 酵 解 过 程:（2）6-磷酸葡萄糖异构化转变为6-磷酸果糖fructose-6-phosphate(F-6-P）磷酸已糖异构酶glucose-6phosphate(G-6-P）返回第11页/共125页（3 3 3 3）6-6-6-6-磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成磷酸果糖再磷酸化生成1 1 1 1,6-6-6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖(fructose-1,6-diphosphate)ATP 磷酸果糖激酶-1 （PK-1）Mg2+(F-6-P）糖酵解过程的第二个调节酶也是酵解中的限速酶 糖 酵 解 过 程:返回ADP第12页/共125页限速酶限速酶限速酶限速酶 /关键酶关键酶关键酶关键酶(rate-limiting enzyme/key enzyme)(rate-limiting enzyme/key enzyme)1.催化非可逆反应特点2.催化效率低3.受激素或代谢物的调节4.常是在整条途径中催化初始反应的酶5.活性的改变可影响整个反应体系的速度和方向EMP途径的限速酶：磷酸果糖激酶第13页/共125页磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 1(phosphofructokinase-1phosphofructokinase-1)磷酸果糖激酶-1是糖酵解三个调节酶中催化效率最低的酶,因此是糖酵解作用限速酶。变构激活剂：2,6-二磷酸果糖（BPF）变构抑制剂：ATP、柠檬酸、长链脂肪酸AMP、ADP第14页/共125页 糖 酵 解 过 程:（4 4 4 4）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成）磷酸丙糖的生成3-磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮fructose-1,6-diphosphate(F-1,6-2P）醛缩酶返回第15页/共125页醛缩酶的作用机理第16页/共125页 糖 酵 解 过 程:（5 5 5 5）磷酸丙糖的）磷酸丙糖的）磷酸丙糖的）磷酸丙糖的互换互换互换互换磷酸二羟丙酮(dihydroxyacetone phosphate)3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶1,6-二磷酸果糖 2 3-磷酸甘油醛返回第17页/共125页 糖 酵 解 过 程:（6 6 6 6）3-3-3-3-磷磷磷磷酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为酸甘油醛氧化为1,3-1,3-1,3-1,3-二磷二磷二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油醛脱氢酶3-磷酸甘油醛(glyceraldehyde 3-phosphate)糖酵解中唯一的脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸1,3-diphospho-glycerae (1,3-DPG)P返回NADH3PO4NADH+H+第18页/共125页3-3-3-3-磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：磷酸甘油醛脱氢酶作用机理：NAD+酶 SH NAD+酶 S-NADH+H+酶 S NAD+酶 SNADH+H+Pi+此酶含巯基，碘乙酸可强烈抑制其活性NAD+第19页/共125页 糖 酵 解 过 程:（7 7 7 7）1,3-1,3-1,3-1,3-二磷二磷二磷二磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸转变转变转变转变为为为为3-3-3-3-磷磷磷磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate)这是糖酵解中第一次底物水平磷酸化反应ADPATP1,3-二磷酸甘油酸(1,3-diphosphoglycerate)(1,3-DPG)P返回第20页/共125页 糖 酵 解 过 程:（8 8 8 8）3-3-3-3-磷磷磷磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸转变转变转变转变为为为为2-2-2-2-磷磷磷磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸3-磷酸甘油(3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶 2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)返回第21页/共125页 糖 酵 解 过 程:（9 9 9 9）2-2-2-2-磷磷磷磷酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸酸甘油酸转变转变转变转变为为为为磷磷磷磷酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)2-磷酸甘油酸(2-phosphoglycerate)烯醇化酶Mg2+或Mn2+氟化物能与Mg2+络合而抑制此酶活性P返回H2O第22页/共125页 糖 酵 解 过 程:ADPATP丙酮酸激酶PK磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)糖酵解过程的第三个调节酶，也是第二次底物水平磷酸化反应Mg2+或Mn2+P（10）磷酸烯醇式丙酮酸转变为烯醇式丙酮酸返回第23页/共125页 糖 酵 解 过 程:（11111111）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变）烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸为丙酮酸为丙酮酸为丙酮酸ATP磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸ADP丙酮酸激酶烯醇式丙酮酸(enolpyruvate)丙酮酸(pyruvate)自发进行返回第24页/共125页 糖 酵 解 过 程:（12121212）丙酮酸还原丙酮酸还原丙酮酸还原丙酮酸还原为乳酸为乳酸为乳酸为乳酸丙酮酸(pyruvate)NADH+H+乳酸(lactate)乳酸脱氢酶NAD+返回第25页/共125页 糖酵解小结：糖酵解小结：糖酵解小结：糖酵解小结：1、糖酵解过程的11个酶已糖激酶已糖激酶/葡萄糖激酶葡萄糖激酶磷酸已糖异构酶磷酸已糖异构酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1醛缩酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶3-3-磷酸甘油醛脱氢酶磷酸甘油醛脱氢酶3-3-磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶烯醇化酶烯醇化酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶磷酸化酶磷酸化酶*磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶*注:磷酸化酶、磷酸葡萄糖变位酶在糖原分解中存在。返回第26页/共125页2 2 2 2、糖酵解过程的、糖酵解过程的、糖酵解过程的、糖酵解过程的12121212步反应：步反应：步反应：步反应：葡萄糖葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 6-6-磷酸果糖磷酸果糖 1 1,6-,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 1,6-1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮+3-+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 3-3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸第27页/共125页 3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 糖原糖原 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖2、糖酵解过程的12步反应：第28页/共125页 3 3 3 3、糖酵解过程的反应类型、糖酵解过程的反应类型、糖酵解过程的反应类型、糖酵解过程的反应类型:1.磷酸基转移反应2.磷酸基移位3.异构化作用4.脱水或脱氢反应5.缩合反应R-OH+ATP R-O-+ADPPR-C-CH2-O-OHHPR-C-CH2-O-HO-HPC=OCH2OHRH-C-OHCHORH-C-OHHH-C-H-CHC-+H2O6C的酮糖 3C的醛糖 +3C的酮糖返回第29页/共125页葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2 2-磷酸甘油酸2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸葡萄糖转变为乳酸第30页/共125页葡萄糖6-磷酸果糖 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2丙酮酸6-磷酸葡萄糖ADPATP1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP葡萄糖转变为乙醇2乙醛丙酮酸脱羧酶2乙醇2CO22 2-磷酸甘油酸第31页/共125页糖酵解过程小结糖酵解过程小结糖酵解过程小结糖酵解过程小结：葡萄糖转变为乳酸：反应的条件：葡萄糖 2 乳酸+2 ATP无氧或缺氧无氧或缺氧反应的部位：细胞的胞浆反应的底物：葡萄糖/糖原反应的产物：反应的特点：乳酸、ATP一次脱氢、二次底物磷酸化反应中间物：在葡萄糖与丙酮酸之间均为磷 酸化合物返回第32页/共125页糖原转变为乳酸2丙酮酸2烯醇式丙酮酸2ADP2ATP2乳酸6-磷酸果糖1,6-二磷酸果糖ADPATP21,3-二磷酸甘油酸 磷酸二羟丙酮 3-磷酸甘油醛2Pi2NADH+2H+2NAD+2 3-磷酸甘油酸2ADP2ATP2 2-磷酸甘油酸2磷酸烯醇式丙酮酸2H2O糖原(Gn)6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖PiGn-1第33页/共125页糖 原 (Gn)H3PO4磷酸化酶 糖 原(Gn-1)1-磷酸葡萄糖(glucose-1-phosphate)磷酸葡萄糖变位酶6-磷酸葡萄糖(glucose-6-phosphate)糖原分解生成6-磷酸葡萄糖第34页/共125页糖酵解过程中糖酵解过程中糖酵解过程中糖酵解过程中ATPATP的生成：的生成：的生成：的生成：2葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 1,6-二磷酸果糖1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙 酮 酸 -11 反 应 ATP -121 1 mol 葡萄糖 2 mol 乳酸+？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖2mol 乳酸+？mol ATP2 mol ATP3 mol ATP返回第35页/共125页糖酵解中糖酵解中糖酵解中糖酵解中能量利用的效率：能量利用的效率：能量利用的效率：能量利用的效率：从葡萄糖开始：2 30.5/196=61/196 =31(%)从糖原开始：2 51.6/196=103.2/196=52.6(%)1mol葡萄糖 2mol 乳酸+能量 G0=-196kJ ATP储存能量:G0=-30.5 kJ/mol(体外标准状态下)G0=-51.6 kJ/mol(体内生理状态下)糖酵解中能量的利用率：返回第36页/共125页乙醇发酵中能量利用的效率：2 30.5/217.6 =28(%)1mol葡萄糖 2mol 乙醇+能量 G0=-217.6 kJ ATP储存能量:G0=-30.5 kJ/mol乙醇发酵中能量的利用率：第37页/共125页糖酵解过程的限速糖酵解过程的限速糖酵解过程的限速糖酵解过程的限速/调节酶：调节酶：调节酶：调节酶：酶 的 名 称已糖激酶葡萄糖激酶(肝)*磷酸果糖激酶-1丙酮酸激酶变构激活剂Mg2+,Mn2+Mg2+,Mn2+Mg2+,AMP,ADP,F-1,6-2P,F-2,6-2P Mg2+,K+,F-1,6-2P变构抑制剂G-6-P-ATP，柠檬酸，长链脂肪酸ATP返回第38页/共125页C6H12O6 2CH3COCOOH 葡萄糖 丙酮酸2NAD+2(NADH+H+)2(NADH+H+)2NAD+2CH3CH(OH)COOH(乳酸)2NAD+2(NADH+H+)人、动物、乳酸菌 2CH3CH2OH(乙醇)2CO22CH3CHO(乙醛)植物与酵母糖酵解与发酵的比较返回第39页/共125页糖酵解意义：糖酵解意义：糖酵解意义：糖酵解意义：1.在无氧条件下迅速提供能量,供机体需要。如:剧烈运动、人到高原2.是某些细胞在不缺氧条件下的能量来源。3.是某些病理情况下机体获得能量的方式。4.是糖的有氧氧化的前过程，亦是糖异生作用 大部分逆过程。6.若糖酵解过度，可因乳酸生成过多而导致乳酸 酸中毒。5.糖酵解也是糖、脂肪和氨基酸代谢相联系的途径。返回第40页/共125页肌肉收缩与肌肉收缩与肌肉收缩与肌肉收缩与糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：、肌肉内ATP含量很低；结论：糖酵解为肌肉收缩迅速提供能量、肌肉中磷酸肌酸储存的能量可 供肌肉收缩所急需的化学能;、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖 酵解长得多,来不及满足需要;背景：剧烈运动时：、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。返回第41页/共125页初到高原与初到高原与初到高原与初到高原与糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：人初到高原，高原大气压低，易缺氧机体加强糖酵解以适应高原缺氧环境海拔 5000 米背景：结论：第42页/共125页某些组织细胞与某些组织细胞与某些组织细胞与某些组织细胞与糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：代谢极为活跃，即使不缺氧,也常由糖酵解提供部分能量。成熟红细胞：视网膜、神经、白细胞、骨髓、肿瘤细胞等:无线粒体，无法通过氧化磷酸化获得能量，只能通过糖酵解获得能量。第43页/共125页某些病理状态某些病理状态某些病理状态某些病理状态 与与与与糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：糖酵解供能：某些病理情况下机体主要通过糖酵解获得能量.严重贫血大量失血呼吸障碍肺及心血管等疾病返回第44页/共125页二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化二、糖的有氧氧化 (aerobic aerobic oxidation)oxidation)?概念?过程?意义?糖酵解和有氧氧化的调节返回第45页/共125页（一）糖有氧氧化的概念（一）糖有氧氧化的概念（一）糖有氧氧化的概念（一）糖有氧氧化的概念糖的有氧氧化：是指体内组织在有氧条件下，葡萄糖彻底氧化分解生成CO2和 H2O的过程。有氧氧化是糖氧化的主要方式，绝大多数组织细胞都通过有氧氧化获得能量。C6H12O6+6O2 6 CO2+6 H2O +30/32 ATP返回第46页/共125页葡萄糖丙酮酸丙酮酸乙酰CoACO2+H2O+ATP三羧酸循环糖的有氧氧化乳酸糖酵解线粒体内胞浆糖有氧氧化概况第47页/共125页糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖的有氧氧化与糖酵解：糖酵解：糖酵解：糖酵解：细胞胞浆线粒体葡萄糖丙酮酸乳酸（糖酵解)CO2+H2O+ATP(糖的有氧氧化）丙酮酸第48页/共125页（二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：（二）糖有氧氧化的过程：第一阶段：丙酮酸的生成（胞浆）第二阶段：丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA （线粒体）第三阶段：乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化 （线粒体）三个 阶段返回第49页/共125页丙酮酸的生成（胞浆）：丙酮酸的生成（胞浆）：丙酮酸的生成（胞浆）：丙酮酸的生成（胞浆）：葡萄糖+NAD+2ADP+2Pi 2（丙酮酸+ATP+NADH+H+）2丙酮酸进入线粒体进一步氧化2(NADH+H+)2H2O+3/5 ATP线粒体内膜上特异载体穿梭系统氧化呼吸链第50页/共125页丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A:NAD+NADH+H+丙酮酸乙酰CoA+CoA-SH辅酶A+C O2丙酮酸脱氢酶系丙酮酸+辅酶A+NAD+乙酰COA+CO2+NADH+H+第51页/共125页丙酮酸脱氢酶系（或氧化脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+)二氢硫辛酸乙酰基转移酶(硫辛酸、辅酶A)二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+（含B1、泛酸、B2、PP硫辛酸五种维生素）第52页/共125页 丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧反应丙酮酸氧化脱羧反应:FADFADH2TPPTPPCO2HSCoACH3COSCoANAD+NADH+H+丙酮酸脱羧酶Mg2+硫辛酸乙酰转移酶二氢硫辛酸脱氢酶丙酮酸+CoA-SH+NAD+乙酰CoA+C O2+NADH+H+第53页/共125页乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶乙酰辅酶A A A A进入三羧酸循环进入三羧酸循环进入三羧酸循环进入三羧酸循环:三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环)又称柠檬酸循环(citric acid cycle)或Krebs循环(Krebs cycle)。乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成六碳三羧酸即柠檬酸，经过一系列代谢反应，乙酰基被彻底氧化，草酰乙酸得以再生的过程称为三羧酸循环。第54页/共125页 三羧酸循环三羧酸循环:反应过程反应特点返回第55页/共125页TCA循环 乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸柠檬酸合酶草酰乙酸CH3COSCoA乙酰辅酶A(acetyl CoA)柠檬酸(citrate)HSCoA乙酰CoA+草酰乙酸 柠檬酸+CoA-SH关键酶HH第56页/共125页 柠檬酸异构化生成异柠檬酸:TCA循环异柠檬酸(isocitrate)H2O柠檬酸(citrate)顺乌头酸乌头酸酶柠檬酸 异柠檬酸第57页/共125页 异柠檬酸氧化脱羧生成-酮戊二酸TCA循环CO2NAD+异柠檬酸-酮戊二酸草酰琥珀酸NADH+H+异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸+NAD+-酮戊二酸+CO2+NADH+H+调节酶第58页/共125页-酮戊二酸氧化脱羧生成琥珀酰辅酶ATCA循环CO2-酮戊二酸脱氢酶系HSCoANAD+NADH+H+琥珀酰CoA(succinyl CoA)-酮戊二酸(-ketoglutarate)-酮戊二酸+CoA-SH+NAD+琥珀酰CoA+C O2+NADH+H+调节酶第59页/共125页 -酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮酮戊二酸氧化脱羧酶反应机制与丙酮 酸氧化脱羧相同，组成类似：酸氧化脱羧相同，组成类似：酸氧化脱羧相同，组成类似：酸氧化脱羧相同，组成类似：含三个酶及六个辅助因子-酮戊二酸脱羧酶、二 氢硫辛转琥珀酰基酶、二氢硫辛酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+、镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：返回第60页/共125页TCA循环 琥珀酰琥珀酰琥珀酰琥珀酰CoACoA转变为琥珀酸转变为琥珀酸转变为琥珀酸转变为琥珀酸琥珀酰CoA合成酶琥珀酰CoA(succinyl CoA)GDP+PiGTP琥珀酸(succinate)HSCoA琥珀酰CoA+GDP +Pi 琥珀酸+GTP+CoA-SHADPATP第61页/共125页TCA循环 琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸琥珀酸氧化脱氢生成延胡索酸FAD琥珀酸(succinate)琥珀酸脱氢酶延胡索酸(fumarate)FADH2琥珀酸+FAD 延胡索酸+FADH2第62页/共125页TCA循环 延胡索延胡索延胡索延胡索酸酸酸酸水合水合水合水合生成生成生成生成苹果苹果苹果苹果酸酸酸酸延胡索酸(fumarate)延胡索酸酶苹果酸(malate)H2O延胡索酸+H2O 苹果酸第63页/共125页TCA循环 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢生成草酰乙脱氢生成草酰乙脱氢生成草酰乙脱氢生成草酰乙酸酸酸酸 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸(oxaloacetate)苹果酸(malate)NAD+NADH+H+苹果酸+NAD+草酰乙酸+NADH+H+第64页/共125页三羧酸循环总图三羧酸循环总图三羧酸循环总图三羧酸循环总图:草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoA-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH返回第65页/共125页三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):(1):(1):(1):丙酮酸+CO2 +ATP 草酰乙酸+ADP+Pi+CO2+ATP+ADP+Pi丙酮酸羧化酶生物素、Mg 2+返回第66页/共125页生物素的作用机理生物素的作用机理生物素的作用机理生物素的作用机理:第67页/共125页三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2):(2):(2):(2):+CO2NADPH+H+NADP+NAD+NADH+H+丙酮酸草酰乙酸苹果酸第68页/共125页三羧酸循环小结:TCA循环运转一周的净结果是氧化1分子乙酰CoA，草酰 乙酸仅起载体作用，反应前后无改变。乙酰辅酶A+3NAD+FAD+Pi+2 H2O+GDP 2 CO2+3(NADH+H+)+FADH2+HSCoA+GTP 14C标记乙酰CoA进行研究结果，第一周循环中并无14C 出现CO2，即CO2的碳原子来自草酰乙酸而不是来自乙酰 CoA，第二周循环时，才有14 CO2 出现。TCA循环中的一些反应在生理条件下是不可逆的，所以 整个三羧酸循环是一个不可逆的系统。TCA循环的中间产物可转化为其它物质，故需不断补充。返回第69页/共125页三羧酸循环总图三羧酸循环总图三羧酸循环总图三羧酸循环总图:草酰乙酸CH2COSoA(乙酰辅酶A)苹果酸琥珀酸琥珀酰CoA-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸CO22HCO22HGTP延胡索酸2H2HH返回第70页/共125页三羧酸三羧酸三羧酸三羧酸循环特点循环特点循环特点循环特点:v 一次底物水平磷酸化v 二次脱羧v 三个不可逆反应v 四次脱氢v 1 mol乙酰CoA经三羧酸循环彻 底氧化净生成10 molATP。返回第71页/共125页（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义p 糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。p 糖有氧氧化是体内三大营养物质代谢 的总枢纽。p 糖有氧氧化途径与体内其它代谢途径有着 密切的联系。返回第72页/共125页糖有氧氧化过程中ATP的生成:第一阶段：葡萄糖2丙酮酸第二阶段：2丙酮酸2乙酰CoA第三阶段：2乙酰CoA2CO2+4H2O 2ATP 糖的有氧氧化 底物磷酸化 氧化磷酸化22.5ATP29ATP葡萄糖 6 CO2+6H2O+？mol ATP糖原中的1mol葡萄糖 6 CO2+6H2O+？mol ATP 32/30ATP33/31 ATP21.5或2.5ATP2ATP第73页/共125页糖与氨基酸、脂肪代谢的联系返回第74页/共125页三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节三羧酸循环的调节酶及其调节:酶 的 名 称柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂ADP变构抑制剂ATPNADH ATP、NADH、琥珀酰CoA第75页/共125页P丙酮酸氧化和三羧酸循环的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸乙酰CoA、NADH、ATPATPNADH琥珀酰CoA、NADH、ATP返回第76页/共125页（四）糖酵解和有氧氧化的调节（四）糖酵解和有氧氧化的调节（四）糖酵解和有氧氧化的调节（四）糖酵解和有氧氧化的调节1、细胞内代谢物的调节2、激素的调节作用1)底物供应的调节2)腺苷酸的调节3)脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响1)胰岛素2)糖皮质激素3)胰高血糖素返回第77页/共125页糖酵解和有氧氧化的调节：糖酵解和有氧氧化的调节：糖酵解和有氧氧化的调节：糖酵解和有氧氧化的调节：1、细胞内代谢物的调节 葡萄糖进入肌肉细胞和脂肪细胞是通过膜上载体转运的，这是葡萄糖利用的限速过程，受胰岛素的促进。1）底物供应的调节 肝细胞及大脑等神经组织中葡萄糖的进入不受胰岛素的控制。第78页/共125页2)腺苷酸的调节 AMP和ADP是多种酶的别构激活剂。ADP和AMP是FPK-1的别构激活剂，能强烈促进糖酵解的进行；AMP还能激活丙酮酸脱氢酶、柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶，促进有氧氧化和三羧酸循环，加强ATP的生成。ATP是FPK-1、丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶的别构抑制剂，细胞内ATP大量积聚时能有效地抑制糖酵解和有氧氧化。第79页/共125页P Pasteurasteur效应：效应：&Pasteur效应：糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用称为Pasteur效应。&实验现象：P206&机理：有氧时，NADH+H+可进入线粒体内氧化，于是丙酮酸就进行有氧氧化而不生成乳酸-有氧氧化可抑制糖酵解。缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。第80页/共125页 实验现象：在癌细胞中有Crabtree现象，后发现某些正常组织细胞(如视网膜、睾丸、小肠粘膜、颗粒性白细胞、肾髓质、成熟红细胞等)亦有此现象。解释：此类细胞糖酵解酶系较强，而线粒体中某些氧化酶系如细胞色素氧化酶活性较低，争夺氧化磷酸化底物处劣势。返回Crabtree效应：Crabtree效应（亦称反Pasteur作用）：一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制，这种作用称为Crabtree效应。第81页/共125页三、乙醛酸循环三、乙醛酸循环返回第82页/共125页乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义乙醛酸循环的意义第83页/共125页乙醛酸循环的意义返回第84页/共125页乙醛酸循环的意义返回第85页/共125页四、磷酸戊糖途径四、磷酸戊糖途径四、磷酸戊糖途径四、磷酸戊糖途径（pentose phosphate pathwaypentose phosphate pathway）概 念过 程小 结调 节生理意义相关疾病返回第86页/共125页（一）磷酸戊糖途径的概念（一）磷酸戊糖途径的概念（一）磷酸戊糖途径的概念（一）磷酸戊糖途径的概念 以6-葡萄糖开始，在6-磷酸葡萄糖脱氢酶催化下形成6-磷酸葡萄糖酸，进而代谢生成磷酸戊糖为中间代谢物的过程，称为磷酸戊糖途径。66-磷酸葡萄糖+12 NADP+56-磷酸果糖+12(NADPH+H+)磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway)又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径。第87页/共125页（二）磷酸戊糖途径的过程（二）磷酸戊糖途径的过程第一阶段（氧化阶段）：6分子的6磷酸葡萄 糖经脱氢、水合、氧化脱羧生成6分 子5磷酸核酮糖、6NADPH和6CO2第二阶段（异构阶段）：6分子5磷酸核酮糖 经一系列基团转移反应异构成5分 子6磷酸葡萄糖回到下一个循环。第88页/共125页（1 1）6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变为转变为转变为转变为6-6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯NADP+NADPH+H+6-磷酸葡萄糖glucose 6-phosphate6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-磷酸葡萄糖脱氢酶glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性第89页/共125页(2)6-(2)6-磷酸葡萄糖酸内酯转变为磷酸葡萄糖酸内酯转变为磷酸葡萄糖酸内酯转变为磷酸葡萄糖酸内酯转变为6-6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸6-磷酸葡萄糖酸内酯6-phosphoglucono-lactone6-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateH2O内酯酶lactonase第90页/共125页(3)6-(3)6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸转变为转变为转变为转变为5-5-磷酸核酮磷酸核酮磷酸核酮磷酸核酮糖糖糖糖CO26-磷酸葡萄糖酸6-phosphogluconateNADP+NADPH+H+5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶6-phosphogluconate dehydrogenase第91页/共125页(4)(4)三种五碳糖的互换：三种五碳糖的互换：三种五碳糖的互换：三种五碳糖的互换：5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate5-磷酸核糖ribose 5-phosphate异构酶5-磷酸木酮糖xylulose 5-phosphate差向酶第92页/共125页(5)(5)(5)(5)二分二分二分二分子五碳糖子五碳糖子五碳糖子五碳糖的基团转的基团转的基团转的基团转移反应移反应移反应移反应5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate5-磷酸核糖ribose 5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate转酮醇酶(TPP)第93页/共125页(6)七碳糖与三碳糖的基团转移反应7-磷酸景天糖sedoheptulose 7-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate转醛醇酶4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate6-磷酸果糖fructose 6-phosphateMg2+或Mn2+第94页/共125页(7)四碳糖与五碳糖的基团转移反应4-磷酸赤藓糖erythrose 4-phosphate5-磷酸核酮糖ribulose 5-phosphate3-磷酸甘油醛glyceraldehyde 3-phosphate6-磷酸果糖Fructose 6-phosphate转酮醇酶(TPP)返回第95页/共125页 磷酸戊糖途径的小结：转酮醇酶与转醛缩酶比较反 应 式总反应图特 点第96页/共125页 磷酸戊糖途径二个阶段的反应式：66-磷酸葡萄糖+12 NADP+6 5-磷酸核糖+12(NADPH+H+)+6CO2 65-磷酸核糖 56-磷酸果糖 66-磷酸葡萄糖+12 NADP+5 6-磷酸果糖+12（NADPH+H+)+6CO2 第97页/共125页磷酸戊糖途径：糖酵解途径66-磷酸葡萄糖2 5-磷酸木酮糖25-磷酸核糖25-磷酸木酮糖27-磷酸景天糖23-磷酸甘油醛24-磷酸赤藓糖2 6-磷酸果糖2 3-磷酸甘油醛 2 6-磷酸果糖66-磷酸葡萄糖酸内酯6NADPH66-磷酸葡萄糖酸6H2O35-磷酸核酮糖6NADPH6CO2葡萄糖第98页/共125页 HMS示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循环第99页/共125页转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶与转醛缩酶：转酮醇酶(transketolase)就是催化含有一个酮基、一个醇基的二碳基团转移的酶。其接受体是醛，辅酶是TPP。转醛基酶(transaldolase)是催化含有一个酮基、二个醇基的三碳基团转移的酶。其接受体是亦是醛，但不需要TPP。第100页/共125页磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点磷酸戊糖途径特点 ：反应部位：胞浆反应底物：6-磷酸葡萄糖重要反应产物：NADPH、5-磷酸核糖限速酶：6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD)第101页/共125页（三）磷酸戊糖途径（三）磷酸戊糖途径的意义的意义1、产生5-磷酸核糖2、产生NADPH返回第102页/共125页 5-磷酸核糖作用：DNA、RNA合成原料(1)NAD(P)+(2)FAD(3)HSCoA各种核苷酸辅酶(1)NTP(2)dNTP 核苷酸(3)cAMP/cGMP第二信使合成原料第103页/共125页 NADPHNADPH的主要功的主要功能：能：1、作为供氢体 -参与体内多种生物合成反应2、是谷胱甘肽还原酶的辅酶 -对维持细胞中还原型谷胱甘肽的正常 含量起重要作用3、作为加单氧酶的辅酶 -参与肝脏对激素、药物和毒物的生物 转化作用4、清除自由基的作用 第104页/共125页NADPHNADPH作为体内多种物质生物合成的供氢体作为体内多种物质生物合成的供氢体作为体内多种物质生物合成的供氢体作为体内多种物质生物合成的供氢体 脂肪酸、胆固醇和类固醇化合物的生物合成，均需要大量的NADPH。NADPH+H+R-C=C-R R-CH2-CH2-RHHR-CH2-C-R R-CH2-CH-R0=OHNADP+第105页/共125页 谷胱甘肽的功能：(1)解毒功能(2)保护巯基酶/蛋白质(3)可消除自由基(4)协肋氨基酸的吸收谷胱甘肽的抗氧化作用第106页/共125页NADPH作为羟化酶的辅酶：羟化反应：(1)与某些生物合成(胆固醇、胆汁酸、类固醇激素等)有关；(2)与肝脏的生物转化(激素、药物、毒物的生物转化)有关。RH+NADPH+H+ROH+NADP+H2O 羟化酶第107页/共125页磷酸戊糖途径与疾病磷酸戊糖途径与疾病磷酸戊糖途径与疾病磷酸戊糖途径与疾病:_ 神经精神病 (neuropsychiatric disorder)_ 药物诱导的溶血性贫血 (a drug-induced hemolytic amemia)返回第108页/共125页磷酸戊糖途径与神经精神病磷酸戊糖途径与神经精神病磷酸戊糖途径与神经精神病磷酸戊糖途径与神经精神病:与VitB1缺乏有关VitB1缺乏TPP转酮醇酶功能障碍木酮糖、核糖、赤藓糖合成障碍神经髓鞘糖脂合成障碍神经精神病脚气病进一步发展第109页/共125页蚕豆病蚕豆病:蚕豆病的症状是：吃蚕豆几小时或12天后，突然感到精神疲倦、头晕、恶心、畏寒发热、全身酸痛、萎靡不振，并伴有黄疸、肝脾肿大、呼吸困难、肾功能衰竭，甚至死亡。蚕豆病，俗称蚕豆黄。机理:蚕豆中有3种物质：裂解素、锁未尔和多巴胺。前两种使谷胱甘肽氧化，后一种能激发红细胞的自身破坏，遗传性D6PD缺乏者，使红细胞大量溶解而发生蚕豆病。血像检查:红细胞明显减少，黄疸指数明显升高。第110页/共125页磷酸戊糖途径与溶血性贫血磷酸戊糖途径与溶血性贫血磷酸戊糖途径与溶血性贫血磷酸戊糖途径与溶血性贫血 :一些具有氧化作用的外源性物质如蚕豆、抗疟药、磺胺药等NADPH+H+NADP+2GSHGSSH磷酸戊糖途径G6PDG6PD缺乏GSSH溶血第111页/共125页(四四四四)磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节2 NADPH、NADP+竞争与G-6-PD结合2 ATP、6-磷酸葡萄糖竞争与G-6-PD结合 4 餐后的兔肝胞浆中，NADP+/NADPH的比值为0.0144 某些条件下，NADP+/NADPH的比值为700最重要的调节因素是：NADP+的水平返回第112页/共125页五、其它已糖的五、其它已糖的代谢代谢果糖代谢半乳糖代谢甘露糖代谢返回第113页/共125页果糖果糖(fructose)(fructose)代谢代谢果糖代谢概况果糖的结构果糖的代谢第114页/共125页 果糖代谢概况：果糖代谢概况：果糖代谢概况：果糖代谢概况：来 源：食物中的蔗糖代谢部位：肝脏、肌肉和脂肪组织代谢概况：转换成糖酵解的中间产物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料第115页/共125页果糖蔗糖第116页/共125页果糖的代谢果糖的代谢果糖的代谢果糖的代谢果 糖3-磷酸甘油醛6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖1，6-二磷酸果糖甘油醛磷酸二羟丙酮1-磷酸葡萄糖糖 原糖的分解代谢果糖激酶(肝)已糖激酶(肌肉/脂肪)1-磷酸果糖果糖醛缩酶第117页/共125页 半乳糖半乳糖(galactose)(galactose)代谢代谢半乳糖代谢概况半乳糖的结构半乳糖的代谢第118页/共125页半乳糖代谢概半乳糖代谢概况：况：来 源：牛乳中的半乳糖代谢部位：肝脏代谢概况:转换成糖酵解的中间产物 （1）氧化供能 （2）糖原合成的原料第119页/共125页半乳糖乳糖第120页/共125页半乳糖6-磷酸葡萄糖半乳糖激酶(肝)1-磷酸半乳糖ATPADP1-磷酸葡萄糖UDPGUDPGal1-磷酸半乳糖尿苷转移酶UDPGal差向异构酶糖的分解代谢糖 原蛋白聚糖糖蛋白 半乳糖的代谢第121页/共125页半乳糖代谢与临床半乳糖血症：先天性缺乏半乳糖激酶或1-磷酸半乳糖尿苷酰转移酶患者，体内半乳糖堆积而发生半乳糖血症。肝功能衰竭和精神障碍。因半乳糖在晶体内可被还原成半乳糖醇而堆积，导致白内障。症状：返回第122页/共125页甘露糖的代甘露糖的代谢：谢：甘露糖1-磷酸甘露糖糖蛋白ATPADP6-磷酸甘露糖6-磷酸果糖PPiGTPGDP-甘露糖己糖激酶甘露糖异构酶糖酵解甘露糖异构酶返回第123页/共125页糖分解代谢主要途径 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 乙醛酸循环 磷酸戊糖途径 其它已糖的代谢第124页/共125页感谢您的观看！第125页/共125页