资源描述
目目 录录第第 九九 章章糖 代 谢Carbohydrate Metabolism目目 录录第第 一一 节节糖代谢概况糖代谢概况Introdution目目 录录 一、糖的主要生理功能是氧化供能一、糖的主要生理功能是氧化供能1.氧化供能氧化供能如糖可提供合成某些氨基酸、脂肪、胆固醇、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。核苷等物质的原料。3.作为机体组织细胞的组成成分作为机体组织细胞的组成成分这是糖的主要功能。这是糖的主要功能。2.提供合成体内提供合成体内其他物质的原料其他物质的原料如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。如糖是糖蛋白、蛋白聚糖、糖脂等的组成成分。目目 录录二、糖的消化吸收是在小肠进行的二、糖的消化吸收是在小肠进行的（一）糖的消化（一）糖的消化人人类类食食物物中中的的糖糖主主要要有有植植物物淀淀粉粉、动动物物糖糖原原以以及及麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖、葡葡萄萄糖糖等，其中以等，其中以淀粉淀粉为主。为主。消化部位：消化部位：主要在小肠，少量在口腔。主要在小肠，少量在口腔。目目 录录淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-极限糊精极限糊精+异麦芽糖异麦芽糖 （30%）（5%）葡萄糖葡萄糖 唾液中的唾液中的-淀粉酶淀粉酶 -葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 -极限糊精酶极限糊精酶 消化过程消化过程 肠黏膜肠黏膜上皮细胞上皮细胞刷状缘刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 目目 录录食食物物中中含含有有的的大大量量纤纤维维素素，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶而而不不能能对对其其分分解解利利用用，但但却却具具有有刺刺激激肠肠蠕蠕动动等等作作用用，也也是是维维持持健健康康所必需。所必需。目目 录录（二）糖的吸收（二）糖的吸收1.吸收部位吸收部位 小肠上段小肠上段 2.吸收形式吸收形式 单单 糖糖 目目 录录ADP+Pi ATP G Na+K+Na+泵泵小肠黏膜细胞小肠黏膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 3.吸收机制吸收机制Na+依赖型葡萄糖转运体依赖型葡萄糖转运体(Na+-dependent glucose transporter,SGLT)刷状缘刷状缘 细胞内膜细胞内膜 目目 录录4.吸收途径吸收途径 小肠肠腔小肠肠腔 肠黏膜上皮细胞肠黏膜上皮细胞 门静脉门静脉 肝脏肝脏 体循环体循环SGLT 各种组织细胞各种组织细胞 GLUT GLUT：葡萄糖转运体葡萄糖转运体(glucose transporter)目目 录录三、糖代谢是指葡萄糖在体内的复杂化学反应三、糖代谢是指葡萄糖在体内的复杂化学反应 葡葡萄萄糖糖吸吸收收入入血血后后，依依赖赖一一类类葡葡萄萄糖糖转转运运体体（glucose transporter,GLUT）而而进进入入细胞内代谢细胞内代谢。目目 录录 葡萄糖葡萄糖 酵解途径酵解途径 丙酮酸丙酮酸 有氧有氧 无氧无氧 H2O+CO2 乳酸乳酸 糖异生途径糖异生途径 乳酸、氨基酸、甘油乳酸、氨基酸、甘油 糖原糖原 肝糖原分解肝糖原分解 糖原合成糖原合成 磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 核糖核糖 +NADPH+H+淀粉淀粉 消化与吸收消化与吸收 ATP 葡萄糖代谢概况葡萄糖代谢概况目目 录录第第 二二 节节葡萄糖的无氧氧化葡萄糖的无氧氧化Anaerobic Oxidation of Glucose*糖酵解糖酵解(glycolysis)：*乳酸发酵乳酸发酵(lactic acid fermentation)：在在缺缺氧氧条条件件下下，葡葡萄萄糖糖经经酵酵解解生生成成的的丙丙酮酮酸酸还原为乳酸还原为乳酸(lactate)。一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。一分子葡萄糖裂解为两分子丙酮酸的过程。*乙醇发酵乙醇发酵(ethanol fermentation)：在在某某些些植植物物、脊脊椎椎动动物物组组织织和和微微生生物物，酵酵解解产生的丙酮酸转变为乙醇和产生的丙酮酸转变为乙醇和CO2，即乙醇发酵。，即乙醇发酵。*有氧氧化有氧氧化(aerobic oxidation)：在在有有条条件件下下，需需氧氧生生物物和和哺哺乳乳动动物物组组织织内内的的丙丙酮酮酸酸彻彻底底氧氧化化分分解解为为CO2和和H2O，即即糖糖的的有有氧氧氧化氧化。目目 录录一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生一、糖无氧氧化反应过程分为糖酵解和乳酸生成两个阶段成两个阶段*糖无氧氧化的反应部位：糖无氧氧化的反应部位：胞浆胞浆第一阶段是第一阶段是(糖糖)酵解酵解 第二阶段为乳酸生成第二阶段为乳酸生成*分为两个阶段分为两个阶段由葡萄糖分解成丙酮酸由葡萄糖分解成丙酮酸(pyruvate)，称为，称为酵解途径酵解途径(glycolytic pathway)由丙酮酸转变成乳酸由丙酮酸转变成乳酸目目 录录1.葡萄糖葡萄糖磷酸化成为磷酸化成为葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP ADPMg2+己糖激酶己糖激酶(hexokinase)Glu G-6-P F-6-P F-1,6-2PATP ADP ATP ADP 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸(glucose-6-phosphate,G-6-P)（一）葡萄糖经酵解途径分解为两（一）葡萄糖经酵解途径分解为两分子丙酮酸分子丙酮酸目目 录录哺哺乳乳类类动动物物体体内内已已发发现现有有4种种己己糖糖激激酶酶同同工酶，分别称为工酶，分别称为至至型。型。肝肝细细胞胞中中存存在在的的是是型型，称称为为葡葡糖糖激激酶酶(glucokinase)。它的特点是：。它的特点是：对葡萄糖的亲和力很低对葡萄糖的亲和力很低受激素调控受激素调控 目目 录录2.葡糖葡糖-6-磷酸磷酸转变为转变为果糖果糖-6-磷酸磷酸己糖异构酶己糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸(fructose-6-phosphate,F-6-P)目目 录录3.果糖果糖-6-磷酸磷酸转变为转变为果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸 ATP ADP Mg2+磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1(phosphfructokinase-1，PFK-1)果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸(1,6-fructose-biphosphate,F-1,6-BP)目目 录录果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸4.磷酸己糖磷酸己糖裂解成裂解成2分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖 醛缩酶醛缩酶(aldolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸+目目 录录5.磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮转变为转变为甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙糖磷酸异构酶丙糖磷酸异构酶 (triose phosphate isomerase)甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 目目 录录上上述述部部反反应应为为酵酵解解途途径径的的耗耗能能阶阶段段，1分分子子葡葡萄萄糖糖的的代代谢谢消消耗耗了了2分分子子ATP，产产生生了了2分分子子甘甘油油醛醛-3-磷酸。磷酸。目目 录录6.磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化为氧化为1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸Pi、NAD+NADH+H+甘油醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甘油醛甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸1,3-二磷酸二磷酸甘油酸甘油酸 目目 录录7.7.1,3-1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸转变成转变成转变成转变成甘油酸甘油酸甘油酸甘油酸-3-3-磷酸磷酸磷酸磷酸ADP ATP 磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶 GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸1,3-二磷酸二磷酸 甘油酸甘油酸甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase)目目 录录这这是是酵酵解解过过程程中中第第一一次次产产生生ATP的的反反应应，将将底底物物的的高高能能磷磷酸酸键键直直接接转转移移给给ADP生生成成ATP，这这种种ADP或或其其他他核核苷苷二二磷磷酸酸的的磷磷酸酸化化作作用用与与底底物物的的脱脱氢氢作作用用直直接接相相偶偶联联的的反反应应称称为为底底物物水水平平磷磷酸酸化化(substrate-level phosphorylation)。目目 录录8.甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸转变为转变为甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶变位酶GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase)甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸目目 录录9.甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸转变为转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 烯醇化酶烯醇化酶(enolase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸甘油酸甘油酸-2-磷酸磷酸+H2O磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 (phospho-enolpyruvate,PEP)目目 录录ADP ATP K+Mg2+丙酮酸激酶丙酮酸激酶(pyruvate kinase)GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸10.磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移将高能磷酸基转移给给ADP形成形成ATP和和丙酮酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 这是酵解途径中的第二次底物水平这是酵解途径中的第二次底物水平磷酸化。磷酸化。目目 录录(二二)丙酮酸被还原为乳酸丙酮酸被还原为乳酸丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸 反应中的反应中的NADH+H+来自于上述第来自于上述第6步反步反应中的甘油醛应中的甘油醛-3-磷酸脱氢反应。磷酸脱氢反应。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(LDH)NADH+H+NAD+目目 录录E1:己糖激酶己糖激酶 E2:磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 E3:丙酮酸激酶丙酮酸激酶 NAD+乳乳 酸酸 糖糖酵酵解解的的代代谢谢途途径径GluG-6-PF-6-PF-1,6-BPATP ADP ATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸 丙丙 酮酮 酸酸 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸NAD+NADH+H+ADP ATP ADP ATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 E2E1E3NADH+H+目目 录录二、糖酵解的调控是对三个关键酶活二、糖酵解的调控是对三个关键酶活性的调节性的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 调节方式调节方式 别构调节别构调节 共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录（一）（一）磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1对调节酵解途径的流量对调节酵解途径的流量最重要最重要别构调节别构调节别构激活剂：别构激活剂：AMP、ADP、F-1,6-BP、F-2,6-2P别构抑制剂：别构抑制剂：柠檬酸、柠檬酸、ATP（高浓度）（高浓度）此酶有二个结合此酶有二个结合ATP的部位：的部位：活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心底物结合部位（低浓度时）活性中心外别构调节部位（高浓度时活性中心外别构调节部位（高浓度时）F-1,6-BP 正反馈调节该酶正反馈调节该酶 目目 录录F-2,6-2P 是磷酸果糖激酶是磷酸果糖激酶-1最强的别构激活剂。最强的别构激活剂。果糖果糖-6-磷酸磷酸F-2,6-BP磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2F-2,6-2P的作用是与的作用是与AMP一起取消一起取消ATP、柠檬酸对、柠檬酸对磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用。的别构抑制作用。F-6-P F-1,6-BP ATP ADP PFK-1磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 Pi PKA ATP ADP Pi 胰高血糖素胰高血糖素 ATP cAMP 活化活化 F-2,6-BP +/+AMP +柠檬酸柠檬酸 AMP+柠檬酸柠檬酸 PFK-2（有活性）（有活性）FBP-2（无活性）（无活性）6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2 PFK-2（无活性）（无活性）FBP-2（有活性）（有活性）PP果糖双磷酸酶果糖双磷酸酶-2 目目 录录目目 录录（二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的二）丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点调节点别构调节别构调节别构抑制剂：别构抑制剂：ATP、丙氨酸丙氨酸别构激活剂：果糖别构激活剂：果糖-1,6-二磷酸二磷酸目目 录录共价修饰调节共价修饰调节丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 ATP ADP Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶（无活性）（无活性）（有活性）（有活性）胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM激酶激酶PPKA：蛋白激酶蛋白激酶A(protein kinase A)CaM：钙调蛋白钙调蛋白目目 录录 (三三)己糖激酶受到反馈抑制调节己糖激酶受到反馈抑制调节*葡葡糖糖-6-磷磷酸酸可可反反馈馈抑抑制制己己糖糖激激酶酶，但但肝肝葡萄糖激酶不受其抑制。葡萄糖激酶不受其抑制。*长链脂肪酰长链脂肪酰CoA可别构抑制肝葡萄糖激酶。可别构抑制肝葡萄糖激酶。目目 录录三、糖无氧氧化的主要生理意义是在机体三、糖无氧氧化的主要生理意义是在机体缺氧状况下迅速供能缺氧状况下迅速供能糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供糖无氧氧化最主要的生理意义在于迅速提供能量，这对肌肉收缩更为重要。能量，这对肌肉收缩更为重要。当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，当机体缺氧或剧烈运动肌肉局部血流不足时，能量主要通过糖无氧氧化获得。能量主要通过糖无氧氧化获得。红细胞没有线粒体，完全依赖糖无氧氧化供红细胞没有线粒体，完全依赖糖无氧氧化供应能量。应能量。神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使神经、白细胞和骨髓等代谢极为活跃，即使不缺氧也常由糖无氧氧化提供部分能量。不缺氧也常由糖无氧氧化提供部分能量。目目 录录糖无氧氧化时，糖无氧氧化时，1mol葡萄糖可经底物水平磷酸化葡萄糖可经底物水平磷酸化生成生成4molATP，在葡萄糖和果糖，在葡萄糖和果糖-6-磷酸磷酸化时磷酸磷酸化时消耗消耗2molATP，故净生成，故净生成2molATP。目目 录录第第 三三 节节葡萄糖的有氧氧化葡萄糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Glucose目目 录录葡葡萄萄糖糖在在有有氧氧条条件件下下彻彻底底氧氧化化成成水水和和CO2的反应过程称为有氧氧化的反应过程称为有氧氧化(aerobic oxidation)。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 *概念概念 目目 录录一、糖的有氧氧化反应分为一、糖的有氧氧化反应分为3个阶段个阶段 第一阶段：酵解途径第一阶段：酵解途径 第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧第二阶段：丙酮酸的氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环和第三阶段：三羧酸循环和氧化磷酸化氧化磷酸化 G丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环胞胞液液 线线粒粒体体 目目 录录（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（一）葡萄糖循糖酵解途径分解为丙酮酸（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰（二）丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰CoA总反应式总反应式:丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HS-CoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 (Acetyl CoA)目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体的组成丙酮酸脱氢酶复合体的组成 酶酶E1：丙酮酸脱氢酶：丙酮酸脱氢酶E2：二氢硫辛酰胺转乙酰基酶：二氢硫辛酰胺转乙酰基酶E3：二氢硫辛酰胺脱氢酶：二氢硫辛酰胺脱氢酶HSCoANAD+辅辅 酶酶 TPP 硫辛酸（硫辛酸（)HSCoA FAD、NAD+SSL目目 录录丙酮酸脱氢酶复合体催化的反应过程：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丙酮酸脱羧形成羟乙基-TPP。2.由由二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰基基酶酶(E2)催催化化形形成成乙乙酰酰硫硫辛酰胺辛酰胺-E2。3.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺转转乙乙酰酰基基酶酶(E2)催催化化生生成成乙乙酰酰CoA,同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为同时使硫辛酰胺上的二硫键还原为2个巯基。个巯基。4.二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)使使还还原原的的二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱氢，同时将氢传递给脱氢，同时将氢传递给FAD。5.在在二二氢氢硫硫辛辛酰酰胺胺脱脱氢氢酶酶(E3)催催化化下下，将将FADH2上上的的H转移给转移给NAD+，形成，形成NADH+H+。CO2 CoASHNAD+NADH+H+5.NADH+H+的生成的生成1.-羟乙基羟乙基-TPP的生成的生成 2.乙酰硫辛酰乙酰硫辛酰胺的生成胺的生成3.乙酰乙酰CoA的生成的生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 目目 录录45目目 录录（三）乙酰（三）乙酰CoA进入三羧酸循环以及氧化磷酸进入三羧酸循环以及氧化磷酸化生成化生成ATP三三羧羧酸酸循循环环的的第第一一步步是是乙乙酰酰CoA与与草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合成成6个个碳碳原原子子的的柠柠檬檬酸酸，然然后后柠柠檬檬酸酸经经过过一一系系列列反反应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。应重新生成草酰乙酸，完成一轮循环。经经过过一一轮轮循循环环，乙乙酰酰CoA的的2个个碳碳原原子子被被氧氧化化成成CO2；在在循循环环中中有有1次次底底物物水水平平磷磷酸酸化化，可可生生成成1分分子子ATP；更更为为重重要要的的是是有有4次次脱脱氢氢反反应应，氢氢的的接接受受体体分分别别为为NAD+或或FAD，生生成成3分分子子NADH+H+和和1分子分子FADH2。目目 录录在在H+/电电子子沿沿电电子子传传递递链链传传递递过过程程中中能能量量逐逐步步释释放放，同同时时伴伴有有ADP磷磷酸酸化化成成ATP，吸吸收收这这些些能能量量储储存存于于ATP中中，即即氧氧化化与与磷磷酸酸化化反反应应是是偶偶联联在在一一起起的的，称为氧化磷酸化。称为氧化磷酸化。三三羧羧酸酸循循环环中中脱脱下下的的氢氢进进入入呼呼吸吸链链氧氧化化磷磷酸酸化化，生成水和生成水和ATP。目目 录录NADH+H+H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 二、糖有氧氧化是机体获得二、糖有氧氧化是机体获得ATP的的主要方式主要方式 三羧酸循环一次最终共生成三羧酸循环一次最终共生成10个个ATP。1mol葡萄糖彻底氧化生成葡萄糖彻底氧化生成CO2和和H2O，可净生，可净生成成30或或32molATP。*获得获得ATP的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制的数量取决于还原当量进入线粒体的穿梭机制葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 反反应应辅辅 酶酶ATP 第第一一阶阶段段葡萄糖葡萄糖-1 6-磷酸果糖磷酸果糖 1,6-双磷酸果糖双磷酸果糖-1 2 3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 2-1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸NAD+3或或5*2 1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 2-2 1 2 磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸 2 丙酮酸丙酮酸2 1 第二阶段第二阶段2 丙酮酸丙酮酸 2 乙酰乙酰CoA2 2.5 第第三三阶阶段段2 异柠檬酸异柠檬酸 2 -酮戊二酸酮戊二酸2 2.5 2-酮戊二酸酮戊二酸 2 琥珀酰琥珀酰CoA2 2.5 2 琥珀酰琥珀酰CoA 2 琥珀酸琥珀酸2 1 2 琥珀酸琥珀酸 2 延胡索酸延胡索酸FAD 2 1.5 2 苹果酸苹果酸 2 草酰乙酸草酰乙酸NAD+2 2.5 净生成净生成30或或32NAD+NAD+NAD+甘油酸甘油酸-3-磷酸磷酸目目 录录目目 录录有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 糖的有氧氧化是机体糖的有氧氧化是机体产能最主要的途径产能最主要的途径。它不。它不仅仅产能效率高产能效率高，而且由于产生的能量逐步分次，而且由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成释放，相当一部分形成ATP，所以，所以能量的利用能量的利用率也高率也高。简言之，即“供能”目目 录录三、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求三、糖有氧氧化的调节是基于能量的需求关关键键酶酶 酵解途径酵解途径:己糖激酶己糖激酶 丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸的氧化脱羧：丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 三羧酸循环：三羧酸循环：柠檬酸合酶柠檬酸合酶丙酮酸激酶丙酮酸激酶磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体的调节此处主要叙述丙酮酸脱氢酶复合体的调节目目 录录别构调节别构调节别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA、NADH、ATP 别构激活剂：别构激活剂：AMP、ADP、NAD+*乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，其时，其活性也受到抑制活性也受到抑制共价修饰调节共价修饰调节 目目 录录目目 录录ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。化，降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。效果更显著。有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要，有氧氧化全过程中许多酶的活性都受量的需要，有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内细胞内ATP/ADP或或ATP/AMP比例的影响。比例的影响。目目 录录四、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化四、糖有氧氧化可抑制糖无氧氧化*概念概念*机制机制 有氧时，有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙进入线粒体内氧化，丙酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸。酮酸进入线立体进一步氧化而不生成乳酸。缺氧时，酵解途径加强，缺氧时，酵解途径加强，NADH+H+在胞浆在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸。巴斯德效应巴斯德效应(Pastuer effect)指有氧氧化抑指有氧氧化抑制生醇发酵（或糖酵解）的现象。制生醇发酵（或糖酵解）的现象。目目 录录第第 四四 节节戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径Pentose Phosphate Pathway目目 录录戊戊糖糖磷磷酸酸途途径径是是指指由由葡葡萄萄糖糖生生成成磷磷酸酸戊戊糖糖及及NADPH+H+，前前者者再再进进一一步步转转变变成成甘甘油油醛醛-3-磷磷酸酸和和果糖果糖-6-磷酸磷酸的反应过程。的反应过程。目目 录录*细胞定位：细胞定位：胞胞 液液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成磷酸戊糖、生成磷酸戊糖、NADPH+H+及及CO2一、戊糖磷酸途径的反应过程可分为两一、戊糖磷酸途径的反应过程可分为两个阶段个阶段*反应过程可分为二个阶段反应过程可分为二个阶段 第二阶段则：非氧化反应第二阶段则：非氧化反应 包括一系列基团转移包括一系列基团转移 目目 录录6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶H HCOCOH HCH2OH C O 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 （一）葡糖（一）葡糖-6-磷酸在氧化阶段生成磷酸戊糖和磷酸在氧化阶段生成磷酸戊糖和NADPH 5-磷酸核糖磷酸核糖 目目 录录催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的葡糖葡糖-6-磷酸脱氢磷酸脱氢酶酶是此代谢途径的关键酶。是此代谢途径的关键酶。两次脱氢脱下的氢均由两次脱氢脱下的氢均由NADP+接受生成接受生成NADPH+H+。反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。中间产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 目目 录录每每3分子葡糖分子葡糖-6-磷酸同时参与反应，在一系列反磷酸同时参与反应，在一系列反应中，通过应中，通过3C、4C、6C、7C等演变阶段，最终等演变阶段，最终生成生成甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸和和果糖果糖-6-磷酸磷酸。（二）经过基团转移反应进入糖酵解途径（二）经过基团转移反应进入糖酵解途径 目目 录录这些基团转移反应可分为两类：这些基团转移反应可分为两类：一类是一类是转酮醇酶（转酮醇酶（transketolase）反应）反应，转，转移含移含1个酮基、个酮基、1个醇基的个醇基的2碳基团；接受体都碳基团；接受体都是醛糖。是醛糖。另一类是另一类是转醛醇酶（转醛醇酶（transaldolase）反应）反应，转移转移3碳单位；接受体也是醛糖。碳单位；接受体也是醛糖。目目 录录5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C7甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C4果糖果糖-6-磷酸磷酸 C6果糖果糖-6-磷酸磷酸 C6甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸 C3目目 录录第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移第二阶段反应的意义就在于通过一系列基团转移反应，将核糖转变成果糖反应，将核糖转变成果糖-6-磷酸和甘油醛磷酸和甘油醛-3-磷酸磷酸而进入酵解途径。因此戊糖磷酸途径也称而进入酵解途径。因此戊糖磷酸途径也称戊糖磷戊糖磷酸旁路（酸旁路（pentose phosphate shunt）。目目 录录磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径第一阶段第一阶段 第第二二阶阶段段 5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C55-磷酸木酮糖磷酸木酮糖 C57-磷酸景天糖磷酸景天糖 C73-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 C34-磷酸赤藓糖磷酸赤藓糖 C46-磷酸果糖磷酸果糖 C66-磷酸果糖磷酸果糖 C63-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 C36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯(C6)3 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸(C6)3 5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖(C5)3 5-磷酸核糖磷酸核糖 C53NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 3NADP+3NADP+3H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CO2目目 录录戊糖磷酸途径的总反应式：戊糖磷酸途径的总反应式：3葡糖葡糖-6-磷酸磷酸+6 NADP+2果糖果糖-6-磷酸磷酸+甘油醛甘油醛-3-磷酸磷酸+6NADPH+H+3CO2 目目 录录二、戊糖磷酸途径主要受二、戊糖磷酸途径主要受NADPH/NADP+比比值的调节值的调节 *葡糖葡糖-6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 此酶为戊糖磷酸途径的关键酶，其活性此酶为戊糖磷酸途径的关键酶，其活性的高低决定葡糖的高低决定葡糖-6-磷酸进入戊糖磷酸途径的磷酸进入戊糖磷酸途径的流量。流量。此此酶酶活活性性主主要要受受NADPH/NADP+比比值值的的影影响响，比比值值升升高高则则被被抑抑制制，降降低低则则被被激激活活。另外另外NADPH对该酶有强烈抑制作用。对该酶有强烈抑制作用。目目 录录三、戊糖磷酸途径的生理意义在于生成三、戊糖磷酸途径的生理意义在于生成NADPH和和5-磷酸核糖磷酸核糖（一）（一）戊糖磷酸途径戊糖磷酸途径为核酸生物合成提供核糖为核酸生物合成提供核糖 （二）提供（二）提供NADPH作为供氢参与多种代谢反应作为供氢参与多种代谢反应 1.NADPH是体内许多合成代谢的供氢体；是体内许多合成代谢的供氢体；2.NADPH参与体内羟化反应；参与体内羟化反应；3.NADPH还用于维持谷胱甘肽的还原状态。还用于维持谷胱甘肽的还原状态。目目 录录2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽是是体体内内重重要要的的抗抗氧氧化化剂剂，可可以以保保护护一一些些含含-SH-SH基基的的蛋蛋白白质质或或酶酶免免受受氧氧化化剂剂，尤其是过氧化物的损害。尤其是过氧化物的损害。在在红红细细胞胞中中还还原原型型谷谷胱胱甘甘肽肽更更具具有有重重要要作作用，可以保护红细胞膜蛋白的完整性。用，可以保护红细胞膜蛋白的完整性。目目 录录第第 五五 节节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解Glycogenesis and Glycogenolysis目目 录录是动物体内糖的储存形式之一，是机体能是动物体内糖的储存形式之一，是机体能迅速动用的能量储备。迅速动用的能量储备。骨骼肌：肌糖原，骨骼肌：肌糖原，180 300g，主要供肌肉收缩所需主要供肌肉收缩所需 肝：肝糖原，肝：肝糖原，70 100g，血糖的重要来源血糖的重要来源糖糖 原原(glycogen)糖原储存的主要器官及其生理意义糖原储存的主要器官及其生理意义 1.葡萄糖单元以葡萄糖单元以-1,4-1,4-糖苷糖苷 键键形成长链。形成长链。2.约约1010个葡萄糖单元处形成分个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键糖苷键连接，连接，分支增加，分支增加，溶解度增加。溶解度增加。3.每条链都终止于一个非还原每条链都终止于一个非还原端端.非还原端增多，以利于非还原端增多，以利于其被酶分解。其被酶分解。糖原的结构特点糖原的结构特点目目 录录目目 录录一、糖原合成的代谢反应主要发生在一、糖原合成的代谢反应主要发生在肝和骨骼肌肝和骨骼肌 糖原合成糖原合成(glycogenesis)指由葡萄糖合成糖原的过程指由葡萄糖合成糖原的过程组织定位：主要在肝、骨骼肌组织定位：主要在肝、骨骼肌细胞定位：胞浆细胞定位：胞浆目目 录录1.葡萄糖磷酸化生成葡萄糖葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP ADP 己糖激酶己糖激酶;葡糖激酶（肝）葡糖激酶（肝）糖原合成途径糖原合成途径:目目 录录葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 葡糖葡糖-6-6-磷酸磷酸2.葡糖葡糖-6-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-1-磷酸磷酸这这步步反反应应中中磷磷酸酸基基团团转转移移的的意意义义在在于于：由由于于延延长长形形成成-1,4-糖糖苷苷键键，所所以以葡葡萄萄糖糖分分子子C1上上的的半半缩缩醛醛羟羟基基必必须须活活化化，才才利利于于与与原原来来的糖原分子末端葡萄糖的游离的糖原分子末端葡萄糖的游离C4羟基缩合。羟基缩合。半缩醛羟基与磷酸基之间形成的半缩醛羟基与磷酸基之间形成的O-P键具键具有较高的能量。有较高的能量。目目 录录*UDPG可看作可看作“活性葡萄糖活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。，在体内充作葡萄糖供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 3.葡糖葡糖-1-磷酸转变成尿苷二磷酸葡糖磷酸转变成尿苷二磷酸葡糖2Pi+能量能量 1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 尿苷二磷酸葡萄糖尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphosphate glucose,UDPG)目目 录录糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)UDP UTP ADP ATP 核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶4.-1,4-糖苷键式结合糖苷键式结合 目目 录录*糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物糖原引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基的上葡萄糖基的接受体。接受体。糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)糖原分支的形成糖原分支的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,6-糖苷键糖苷键 -1,4-糖苷键糖苷键 目目 录录目目 录录分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的分支的形成不仅可增加糖原的水溶性，更重要的是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分是可增加非还原端数目，以便磷酸化酶能迅速分解糖原。解糖原。从葡萄糖合成糖原是耗能的过程。从葡萄糖合成糖原是耗能的过程。葡萄糖葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸ATP葡糖葡糖-1-磷酸磷酸UDPGUTPPPi目目 录录近近来来人人们们在在糖糖原原分分子子的的核核心心发发现现了了一一种种名名为为蛋蛋白白-酪酪氨氨酸酸-葡葡糖糖基基转转移移酶酶（glycogenin）的的蛋蛋白白质质。Glycogenin可可对对其其自自身身进进行行共共价价修修饰饰，将将UDP-葡葡萄萄糖糖分分子子的的C1结结合合到到其其酶酶分分子子的的酪酪氨氨酸酸残残基基上上，从从而而使使它它糖糖基基化化。这这个个结结合合上上去去的的葡葡萄萄糖糖分分子子即即成成为为糖原合成时的引物。糖原合成时的引物。糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？糖原合成过程中作为引物的第一个糖原分子从何而来？目目 录录目目 录录 二、糖原分解不是糖原合成的逆反应二、糖原分解不是糖原合成的逆反应 亚细胞定位：胞亚细胞定位：胞 浆浆 肝糖原的分解过程肝糖原的分解过程:糖原糖原n n+1+1 糖原糖原n n+葡糖葡糖-1-1-磷酸磷酸 磷酸化酶磷酸化酶 1.1.糖原的磷酸解糖原的磷酸解糖原分解糖原分解(glycogenolysis)习惯上指肝糖原习惯上指肝糖原分解成为葡萄糖的过程。分解成为葡萄糖的过程。脱支酶脱支酶 (debranching enzyme)2.脱支酶的作用脱支酶的作用 转移葡萄糖残基转移葡萄糖残基水解水解-1,6-糖苷键糖苷键 磷磷 酸酸 化化 酶酶 转移酶活性转移酶活性 -1,6糖苷糖苷酶活性酶活性 目目 录录目目 录录葡糖葡糖-1-磷酸磷酸葡糖葡糖-6-磷酸磷酸磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 3.葡糖葡糖-1-磷酸转变成葡糖磷酸转变成葡糖-6-磷酸磷酸4.葡糖葡糖-6-磷酸水解生成葡萄糖磷酸水解生成葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶 （肝，肾）（肝，肾）葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸目目 录录*肌糖原的分解肌糖原的分解肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相肌糖原分解的前三步反应与肝糖原分解过程相同，但是生成葡糖同，但是生成葡糖-6-磷酸之后，由于肌肉组织磷酸之后，由于肌肉组织中中不存在葡糖不存在葡糖-6-磷酸酶磷酸酶，所以生成的葡糖，所以生成的葡糖-6-磷磷酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而酸不能转变成葡萄糖释放入血，提供血糖，而只能进入酵解途径进一步代谢。只能进入酵解途径进一步代谢。肌糖原的分解与合成与肌糖原的分解与合成与乳酸循环乳酸循环有关。有关。目目 录录 G-6-P的代谢去路的代谢去路G（补充血糖）（补充血糖）G-6-P F-6-P（进入酵解途径）（进入酵解途径）G-1-PGn（合成糖原）（合成糖原）UDPG 6-磷酸葡萄糖内酯磷酸葡萄糖内酯（进入磷酸戊糖途径）（进入磷酸戊糖途径）葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸（进入葡萄糖醛酸途径）（进入葡萄糖醛酸途径）小小 结结 反应部位：胞浆反应部位：胞浆 (3)糖原的合成与分解总图糖原的合成与分解总图UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 G-1-P UTP UDPG PPi 糖原糖原n+1 UDP G-6-P G 糖原合酶糖原合酶 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 己糖己糖(葡糖葡糖)激酶激酶 糖原糖原n Pi 磷酸化酶磷酸化酶 葡糖葡糖-6-磷酸酶（肝）磷酸酶（肝）糖原糖原n 目目 录录目目 录录三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节三、糖原合成与分解受到彼此相反的调节 关键酶关键酶 糖原合成：糖原合成：糖原合酶糖原合酶 糖原分解：糖原分解：糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 这两种关键酶的重要特点：这两种关键酶的重要特点：快速调节有快速调节有共价修饰共价修饰和和 别构调节别构调节二种方式。二种方式。都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式都以活性、无（低）活性二种形式存在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。之间可通过磷酸化和去磷酸化而相互转变。目目 录录（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶（一）糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶磷酸化酶磷酸化酶b 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1磷酸化酶磷酸化酶a P磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 P磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1依赖依赖cAMP的的蛋白激酶蛋白激酶目目 录录依赖依赖cAMP的蛋白激酶（的蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase,简称蛋白激酶简称蛋白激酶A），其活性受），其活性受cAMP调节。调节。这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反这种通过一系列酶促反应将激素信号放大的连锁反应称为级联放大系统（应称为级联放大系统（cascade system），与酶含），与酶含量调节相比（一般以几小时或天计），反应快，效量调节相比（一般以几小时或天计），反应快，效率高。其意义有二：一是放大效应；二是级联中各率高。其意义有二：一是放大效应；二是级联中各级反应都存在有可以被调节的方式。级反应都存在有可以被调节的方式。目目 录录糖原磷酸化酶还受变构调节，葡萄糖是其变糖原磷酸化酶还受变构调节，葡萄糖是其变构调节剂。构调节剂。磷磷酸酸化化酶酶二二种种构构象象紧紧密密型型(T)和和疏疏松松型型(R)，其其中中T型型的的14位位Ser暴暴露露，便便于于接接受受前前述的共价修饰调节。述的共价修饰调节。磷酸化酶磷酸化酶 a(R)疏松型疏松型磷酸化酶磷酸化酶 a (T)紧密型紧密型葡萄糖葡萄糖 目目 录录（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶（二）糖原合酶是糖原合成的关键酶糖原合酶糖原合酶a 糖原合酶糖原合酶b P磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1依赖依赖cAMP的的蛋白激酶蛋白激酶糖原合酶糖原合酶a a有活性，磷酸化成糖原合酶有活性，磷酸化成糖原合酶b b后即失去活性。后即失去活性。目目 录录腺苷环化酶腺苷环化酶 （无活性）（无活性）腺苷环化酶（有活性）腺苷环化酶（有活性）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）激素（胰高血糖素、肾上腺素等）+受体受体 ATP cAMP PKA(无活性无活性)磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶 糖原合酶糖原合酶 糖原合酶糖原合酶-P PKA(有活性有活性)磷酸化酶磷酸化酶b 磷酸化酶磷酸化酶a-P 磷酸化酶磷酸化酶b激酶激酶-P Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 Pi Pi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶-1 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂-P 磷蛋白磷酸酶抑制剂磷蛋白磷酸酶抑制剂 PKA（有活性）（有活性）目目 录录糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰糖原合成与分解的生理性调节主要靠胰岛素和胰高血糖素。高血糖素。胰岛素抑制糖原分解，促进糖原合成，但其机制胰岛素抑制糖原分解，促进糖原合成，但其机制还未肯定。还未肯定。胰高血糖素可诱导生成胰高血糖素可诱导生成cAMP，促进糖原分解。，促进糖原分解。肾上腺素也可通过肾上腺素也可通过cAMP促进糖原分解，但可能促进糖原分解，但可能仅在应激状态发挥作用。仅在应激状态发挥作用。目目 录录骨骼肌内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同骨骼肌内糖原代谢的二个关键酶的调节与肝糖原不同:在在糖原分解代谢时肝主要受糖原分解代谢时肝主要受胰高血糖素胰高血糖素的调的调节，而骨骼肌主要受节，而骨骼肌主要受肾上腺素肾上腺素调节。调节。肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主肌肉内糖原合酶及磷酸化酶的变构效应物主要为要为AMP、ATP及葡糖及葡糖-6-磷酸。磷酸。糖原合酶糖原合酶磷酸化酶磷酸化酶a-P磷酸化酶磷酸化酶bAMPATP及葡糖及葡糖-6-磷酸磷酸Ca2+的升高可引起肌糖原分解增加。的升高可引起肌糖原分解增加。目目 录录调节小结调节小结 双向调控双向调控：对合成酶系与分解酶系分别进行：对合成酶系与分解酶系分别进行调节，如加强合成则减弱分解，或反之。调节，如加强合成则减弱分解，或反之。双重调节双重调节：别构调节和共价修饰调节。：别构调节和共价修饰调节。肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：肝糖原和肌糖原代谢调节各有特点：如：分解肝糖原的激素主要为如：分解肝糖原的激素主要为胰高血糖素胰高血糖素，分解肌糖原的激素主要为分解肌糖原的激素主要为肾上腺素肾上腺素。关键酶调节上存在关键酶调节上存在级联效应级联效应。关键酶都以关键酶都以活性、无（低）活性二种形式活性、无（低）活性二种形式存存在，二种形式之间可通过在，二种形式之间可通过磷酸化和去磷酸化磷酸化和去磷酸化而相互转变。而相互转变。目目 录录第第 六六 节节糖糖 异异 生生Gluconeogenesis目目 录录糖异生糖异生(gluconeogenesis)是指从非糖是指从非糖化合物转变为葡萄糖或糖原的过程化合物转变为葡萄糖或糖原的过程*部位部位*原料原料*概念概念 主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体 主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸主要有乳酸、甘油、生糖氨基酸目目 录录一、糖异生途径不完全是糖酵解一、糖异生途径不完全是糖酵解的逆行反应的逆行反应*过程过程 酵酵解解途途径径中中有有3个个由由关关键键酶酶催催化化的的不不可可逆逆反反应应。在在糖糖异异生生时时，须须由由另另外外的反应和酶代替。的反应和酶代替。糖异生途径与酵解途径大多数反应糖异生途径与酵解途径大多数反应是共有的、可逆的。是共有的、可逆的。GluG-6-PF-6-PF-1,6-2PATPADPATPADP1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸丙酮酸丙酮酸磷酸二磷酸二羟丙酮羟丙酮3-磷酸磷酸甘油醛甘油醛 NAD+NADH+H+ADPATPADPATP磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸糖异生途径糖异生途径(gluconeogenic pathway)指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。指从丙酮酸生成葡萄糖的具体反应过程。目目 录录（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸（一）丙酮酸经丙酮酸羧化支路转变成磷酸烯醇式丙酮酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP ATP ADP+Pi CO2 GTP GDPCO2 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase)，辅酶为生，辅酶为生物素（反应在线粒体）物素（反应在线粒体）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（反应在线粒体、胞液）目目 录录目目 录录草酰乙酸转运出线粒体草酰乙酸转运出线粒体 出线粒体出线粒体 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 出线粒体出线粒体 天冬氨酸天冬氨酸 草酰乙酸草酰乙酸 目目 录录丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸 草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 ATP+CO2ADP+Pi 苹果酸苹果酸 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 天冬氨酸天冬氨酸 苹果酸苹果酸 草酰乙酸草酰乙酸 PEP 磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶 GTP GDP+CO2 线线粒粒体体胞胞液液目目 录录糖异生途径所需糖异生途径所需NADH+H+的来源的来源 糖异生途径中，糖异生途径中，1,3-二磷酸甘油酸生成二磷酸甘油酸生成3-磷磷酸甘油醛时，需要酸甘油醛时，需要NADH+H+。由乳酸为原料异生糖时，由乳酸为原料异生糖时，NADH+H+由下述由下述 反应提供。反应提供。乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH NAD+NADH+H+目目 录录 由由氨氨基基酸酸为为原原料料进进行行糖糖异异生生时时，NADH+H+则则由由线线粒粒体体内内NADH+H+提提供供，它它们们来来自自于于脂脂酸酸的的-氧氧化化或或三三羧羧酸酸循循环环，NADH+H+转转运运则则通通过过草草酰酰乙酸与苹果酸相互转变而转运。乙酸与苹果酸相互转变而转运。苹果酸苹果酸 线粒体线粒体 苹果酸苹果酸 草酰草酰乙酸乙酸草酰草酰乙酸乙酸NAD+NADH+H+NAD+NADH+H+胞浆胞浆 目目 录录（二）果糖（二）果糖-1,6-1,6-二磷酸转变为果糖二磷酸转变为果糖-6-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-6-磷酸磷酸Pi 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 （三）葡糖（三）葡糖-6-6-磷酸水解为葡萄糖磷酸水解为葡萄糖葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 Pi 葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶 目目 录录非糖物质进入糖异生的途径非糖物质进入糖异生的途径 糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物糖异生的原料转变成糖代谢的中间产物 生糖氨基酸生糖氨基酸 -酮酸酮酸 -NH2 甘油甘油 -磷酸甘油磷酸甘油 磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 2H 上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，上述糖代谢中间代谢产物进入糖异生途径，异生为葡萄糖或糖原异生为葡萄糖或糖原 目目 录录目目 录录在前面的三个在前面的三个反应过程中，作用反应过程中，作用物的互变分别由不物的互变分别由不同酶催化其单向反同酶催化其单向反应，这种互变循环应，这种互变循环称之为称之为底物循环底物循环(substrate cycle)。果糖果糖-6-磷酸磷酸果糖果糖-1,6-二磷酸二磷酸果糖果糖-6-磷酸激酶磷酸激酶-1 果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-1 ADP ATP Pi 葡糖葡糖-6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖 葡糖葡糖-6-磷酸酶磷酸酶 己糖激酶己糖激酶 ATP ADP Pi PEP 丙酮酸丙酮酸草酰乙酸草酰乙酸 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸羧化
展开阅读全文