物质代谢及其调节培训课件

物质代谢及其调节物质代谢及其调节2新陈代谢（新陈代谢（metabolism)：生物体内各种物质（如糖、脂类、氨基酸、核生物体内各种物质（如糖、脂类、氨基酸、核苷酸等）按一定规律不断地进行有苷酸等）按一定规律不断地进行有酶催化的化学反酶催化的化学反应应，以实现生物体与外环境的，以实现生物体与外环境的物质交换和转变，物质交换和转变，从从而维持生物体的而维持生物体的自我更新自我更新以及以及机体内环境的相对稳机体内环境的相对稳定，定，并伴随着多种形式的并伴随着多种形式的能量变化。能量变化。包括合成代谢包括合成代谢(anabolism)和分解代谢和分解代谢(catabolism)两个方面，两个方面，并处于动态平衡并处于动态平衡(dynamic equilibrium)之中。之中。物质代谢及其调节物质代谢及其调节3学习学习“物质代谢物质代谢”的关键点的关键点基本反应途径基本反应途径关键步骤、关键酶关键步骤、关键酶反应部位（组织、细胞定位）反应部位（组织、细胞定位）代谢调节（关键酶的调节）代谢调节（关键酶的调节）能量的变化能量的变化重要生理功能和意义重要生理功能和意义各类物质代谢途径的相互联系和调节各类物质代谢途径的相互联系和调节代谢异常与疾病的关系代谢异常与疾病的关系物质代谢及其调节物质代谢及其调节4第四章第四章Metabolism of carbohydrate物质代谢及其调节物质代谢及其调节5本章主要内容本章主要内容1.糖代谢概述糖代谢概述 Introduction2.糖的无氧氧化糖的无氧氧化 Anaerobic Oxidation3.糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation4.磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径 Pentose Phosphate Pathway5.糖原的合成与分解糖原的合成与分解 Glycogenesis and Glycogenolysis6.糖异生糖异生 Gluconeogenesis7.血糖血糖调节及代谢障碍调节及代谢障碍 Regulation of Blood Sugar and Abnormal Carbohydrate Metabolism物质代谢及其调节物质代谢及其调节6糖糖(carbohydrates)，又又称称碳碳水水化化合合物物，其其化化学学本本质质为为多多羟羟醛醛或或多多羟羟酮酮类类化化合物及其衍生物或多聚物。合物及其衍生物或多聚物。糖的化学糖的化学（一）糖的概念（一）糖的概念物质代谢及其调节物质代谢及其调节7（二）糖的分类及其结构（二）糖的分类及其结构根据能否水解和水解后产物的情况，糖根据能否水解和水解后产物的情况，糖根据能否水解和水解后产物的情况，糖根据能否水解和水解后产物的情况，糖主要可分为以下四大类。主要可分为以下四大类。主要可分为以下四大类。主要可分为以下四大类。单糖单糖单糖单糖 (monosacchride):(monosacchride):葡萄糖（葡萄糖（葡萄糖（葡萄糖（glucoseglucose）、）、）、）、果糖、果糖、果糖、果糖、半乳糖、甘露糖、核糖半乳糖、甘露糖、核糖半乳糖、甘露糖、核糖半乳糖、甘露糖、核糖寡糖寡糖寡糖寡糖 (oligosacchride):(oligosacchride):麦芽糖、蔗糖、乳糖（二糖）麦芽糖、蔗糖、乳糖（二糖）麦芽糖、蔗糖、乳糖（二糖）麦芽糖、蔗糖、乳糖（二糖）多糖多糖多糖多糖 (polysacchride):(polysacchride):淀粉、糖原、纤维素淀粉、糖原、纤维素淀粉、糖原、纤维素淀粉、糖原、纤维素结合糖结合糖结合糖结合糖 (glycoconjugate):(glycoconjugate):糖蛋白糖蛋白糖蛋白糖蛋白、蛋白聚糖、蛋白聚糖、蛋白聚糖、蛋白聚糖、糖脂糖脂糖脂糖脂物质代谢及其调节物质代谢及其调节81.单糖单糖:不能再水解的糖。不能再水解的糖。根据官能团分类：醛糖和酮糖根据官能团分类：醛糖和酮糖根据碳原子数目分类：丙、丁、戊、己、庚糖根据碳原子数目分类：丙、丁、戊、己、庚糖基本结构特征：在基本结构特征：在同一分子中含有羟基和羰基同一分子中含有羟基和羰基，是糖的理化，是糖的理化性质的结构基础性质的结构基础绝大多数具有绝大多数具有一个或一个以上的手性中心一个或一个以上的手性中心，因此具有，因此具有多种立多种立体异构体体异构体(2n个个)和旋光活性和旋光活性，这是糖生命功能的重要结构基，这是糖生命功能的重要结构基础础物质代谢及其调节物质代谢及其调节9L-(-)-葡萄糖葡萄糖L-(+)-树胶糖胶糖 L-(-)-甘油甘油醛 D-(+)-葡萄糖葡萄糖D-(-)-果糖果糖 D-(+)-甘油醛甘油醛 自然界中存在的糖都是自然界中存在的糖都是D型，型，L L型多为人工合成的。型多为人工合成的。物质代谢及其调节物质代谢及其调节10-D-(+)-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 -D-(+)-吡喃葡萄糖吡喃葡萄糖 异头物异头物物质代谢及其调节物质代谢及其调节11半乳糖半乳糖(galactose)核糖核糖(ribose)脱氧核糖脱氧核糖果糖果糖(fructose)物质代谢及其调节物质代谢及其调节122.寡糖寡糖能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水能水解生成几分子单糖的糖，各单糖之间借脱水缩合的糖苷键相连。缩合的糖苷键相连。(1)(1)还原性双糖还原性双糖 一分子单糖以半缩醛羟基和另一分子单糖以半缩醛羟基和另一分子单糖的其他羟基缩合。一分子单糖的其他羟基缩合。有半缩醛羟基，具有还原性、变旋现象等。有半缩醛羟基，具有还原性、变旋现象等。(2)(2)非非还原性双糖还原性双糖 两个半缩醛羟基相互结合生成两个半缩醛羟基相互结合生成缩醛。缩醛。没有半缩醛羟基，不具有还原性、变旋现象等。没有半缩醛羟基，不具有还原性、变旋现象等。物质代谢及其调节物质代谢及其调节13半缩醛羟基半缩醛羟基（还原端）（还原端）非还原端非还原端物质代谢及其调节物质代谢及其调节14-1,4-糖苷键糖苷键麦芽糖麦芽糖(maltose)D-葡萄糖葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖物质代谢及其调节物质代谢及其调节15纤维二糖纤维二糖(Cellobiose)-1,4-糖苷键糖苷键D-葡萄糖葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖物质代谢及其调节物质代谢及其调节16乳糖乳糖(Lactose)-1,4-糖苷键糖苷键D-葡萄糖葡萄糖 D-半乳糖半乳糖物质代谢及其调节物质代谢及其调节17D-果糖果糖 D-葡萄糖葡萄糖-1,2-糖糖苷键苷键-2,1-糖糖苷键苷键蔗糖蔗糖(sucrose)物质代谢及其调节物质代谢及其调节183.多糖多糖(polysaccharides):能水解生成多分子单糖的糖。能水解生成多分子单糖的糖。名称名称结构特点结构特点来源来源生物功能生物功能淀粉淀粉(starch)直链直链 葡萄糖，葡萄糖，-1,4-糖苷键，链状糖苷键，链状植物种子及植物种子及块茎块茎作为食物为人及作为食物为人及动物提供能量动物提供能量支链支链葡萄糖，葡萄糖，-1,4-和和-1,6-糖苷糖苷键，带有分支键，带有分支纤维素纤维素(cellulose)葡萄糖，葡萄糖，-1,4-糖苷键，链状糖苷键，链状植物骨干及植物骨干及棉花、木材棉花、木材等等植物细胞壁主要植物细胞壁主要成分、植物支撑成分、植物支撑组织组织糖原糖原(glycogen)葡萄糖，葡萄糖，-1,4-和和-1,6-糖苷糖苷键，带有更多分支键，带有更多分支动物肝脏、动物肝脏、肌肉肌肉动物体内储能物动物体内储能物质，为机体供能质，为机体供能物质代谢及其调节物质代谢及其调节19淀粉颗粒淀粉颗粒玉米玉米小麦小麦籼米籼米马铃薯马铃薯蚕豆蚕豆淀粉粒淀粉粒 淀粉淀粉 是植物中养分的储存形式是植物中养分的储存形式物质代谢及其调节物质代谢及其调节20 糖原糖原 是动物体内葡萄糖的储存形式是动物体内葡萄糖的储存形式v糖糖原原是是动动物物体体内内的的储储备备糖糖，又又称称为为动动物物淀淀粉粉。以以肝肝脏脏和和肌肌肉肉中中含量最大，因而也叫肝糖。含量最大，因而也叫肝糖。物质代谢及其调节物质代谢及其调节21 纤维素纤维素:是植物细胞壁的主要组分，是植物细胞壁的主要组分，起骨架作用起骨架作用-1,4-糖苷键糖苷键物质代谢及其调节物质代谢及其调节224.结合糖结合糖(glycoconjugate):糖与非糖物质的结合物。糖与非糖物质的结合物。An Example of Amino Sugar糖脂糖脂(glycolipid)：是糖与脂类的结合物。：是糖与脂类的结合物。糖蛋白糖蛋白(glycoprotein)：是糖与蛋白质的结合物。：是糖与蛋白质的结合物。蛋白聚糖蛋白聚糖(proteoglycan)物质代谢及其调节物质代谢及其调节23一、糖的生理功能一、糖的生理功能 氧化供能（最主要功能）氧化供能（最主要功能）重要碳源重要碳源 机体组织和细胞结构的重要组成成分机体组织和细胞结构的重要组成成分 调节细胞间相互作用的介质调节细胞间相互作用的介质 具有特殊生理功能的糖蛋白具有特殊生理功能的糖蛋白 糖的磷酸衍生物可形成许多重要的生物活性物糖的磷酸衍生物可形成许多重要的生物活性物质质：如：如NAD+、FAD、DNA、RNA、ATP等。等。糖是人体最重要的能源物质（糖是人体最重要的能源物质（60%）第一节第一节 概述概述 物质代谢及其调节物质代谢及其调节24（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,双双糖糖（麦麦芽芽糖糖、蔗蔗糖糖、乳乳糖糖）和和单单糖糖（葡葡萄萄糖糖，果果糖糖，半半乳乳糖糖）等等，其其中中以以淀淀粉粉为主。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，少量在口腔二、糖的消化与吸收二、糖的消化与吸收物质代谢及其调节物质代谢及其调节25淀粉淀粉 麦芽糖麦芽糖+麦芽三糖麦芽三糖（40%）（25%）-临界糊精临界糊精+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 -临界糊精酶临界糊精酶 消化过程消化过程 小肠粘小肠粘膜上皮细膜上皮细胞刷状缘胞刷状缘 胃胃 口腔口腔 肠腔肠腔 胰液中的胰液中的-淀粉酶淀粉酶 麦芽糖酶麦芽糖酶异麦芽糖酶异麦芽糖酶 物质代谢及其调节物质代谢及其调节26葡葡萄萄糖糖的的多多聚聚体体，以以 -1 1，4 4糖糖苷苷键键相相连连，因因人人体体内内无无-糖糖苷苷酶酶，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，也是维持健康所必需。也是维持健康所必需。乳糖不耐受：缺乏乳糖酶乳糖不耐受：缺乏乳糖酶牛奶中乳糖牛奶中乳糖乳糖酶乳糖酶半乳糖半乳糖小肠吸收小肠吸收乳糖酶乳糖酶乳糖发酵，产生水和气体乳糖发酵，产生水和气体腹胀，腹泻腹胀，腹泻中国儿童中国儿童8383，在，在6 68 8岁出现乳糖酶岁出现乳糖酶缺乏缺乏汉族成人汉族成人75759595乳乳糖酶缺乏，北欧人糖酶缺乏，北欧人2 21515纤维素：纤维素：物质代谢及其调节物质代谢及其调节27ADP+Pi ATP Glu Na+K+Na+泵泵小肠粘膜细胞小肠粘膜细胞 肠肠腔腔 门静脉门静脉 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 （1）部位：）部位：小肠上段小肠上段（2）形式：形式：单单 糖糖 （二）糖的吸收（二）糖的吸收物质代谢及其调节物质代谢及其调节28小肠肠腔小肠肠腔 肠粘膜上皮细胞肠粘膜上皮细胞 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)，已发现有，已发现有5种。种。物质代谢及其调节物质代谢及其调节29三、糖代谢的概况三、糖代谢的概况无氧分解无氧分解有氧氧化有氧氧化磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径糖原合成糖原合成糖原分解糖原分解糖异生糖异生葡葡萄萄糖糖代谢代谢糖的主要代谢途径、关键步骤、糖的主要代谢途径、关键步骤、关键酶、生理意义、调节机制关键酶、生理意义、调节机制物质代谢及其调节物质代谢及其调节30 糖的无氧氧化糖的无氧氧化 anaerobic oxidation 在机体缺氧条件下，葡萄糖或糖原经一系列酶促反应在机体缺氧条件下，葡萄糖或糖原经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸并释放能量的过程，称生成丙酮酸进而还原生成乳酸并释放能量的过程，称为糖酵解（为糖酵解（glycolysis），亦称糖的无氧氧化），亦称糖的无氧氧化（anaerobic oxidation）。）。第二节第二节 糖的无氧氧化糖的无氧氧化 物质代谢及其调节物质代谢及其调节31第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段*糖酵解分为两个阶段糖酵解分为两个阶段反应部位：细胞质反应部位：细胞质由葡萄糖分解成由葡萄糖分解成2分子丙酮酸分子丙酮酸由丙酮酸还原生成乳酸。由丙酮酸还原生成乳酸。一、糖酵解的反应过程一、糖酵解的反应过程 (11(11步步)葡萄糖葡萄糖 丙酮酸（糖酵解途径）丙酮酸（糖酵解途径）丙酮酸丙酮酸 乳酸乳酸物质代谢及其调节物质代谢及其调节32（一）葡萄糖经糖酵解途径分解为（一）葡萄糖经糖酵解途径分解为2 2分子丙酮酸分子丙酮酸1.葡萄糖磷酸化为葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖己糖激酶己糖激酶 *反应不可逆反应不可逆在肝脏由葡萄糖激酶催化此步反应在肝脏由葡萄糖激酶催化此步反应物质代谢及其调节物质代谢及其调节332.6-磷酸葡萄糖转变为磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖磷酸果糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖磷酸己糖磷酸己糖异构酶异构酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节343.6-磷酸果糖转变为磷酸果糖转变为1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖反应不可逆反应不可逆6-磷酸果糖磷酸果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1*物质代谢及其调节物质代谢及其调节354.磷酸己糖裂解为磷酸己糖裂解为2分子磷酸丙糖分子磷酸丙糖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-磷酸甘油醛磷酸甘油醛醛缩酶醛缩酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节365.磷酸丙糖的同分异构化磷酸丙糖的同分异构化前前5步为耗能阶段步为耗能阶段磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛同分异构体同分异构体磷酸丙糖异构酶磷酸丙糖异构酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节376.3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛氧化氧化为为1，3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛 脱氢酶脱氢酶1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸物质代谢及其调节物质代谢及其调节387.1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸糖酵解过程中第一个产生糖酵解过程中第一个产生ATP的反应的反应磷酸甘油酸磷酸甘油酸激酶激酶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底物水平磷酸化底物水平磷酸化物质代谢及其调节物质代谢及其调节39l 氧化磷酸化氧化磷酸化（主要）（主要）Oxidative Phosphorylation 代谢物氧化脱氢，代谢物氧化脱氢，经呼吸链经呼吸链传递给氧生成水，同时传递给氧生成水，同时 释放能量，使释放能量，使ADP磷酸化生成磷酸化生成ATP,氧化与磷酸化偶联。氧化与磷酸化偶联。l 底物水平磷酸化底物水平磷酸化Substrate-level Phosphorylation分解代谢过程中分解代谢过程中,因脱氢、脱水等作用而使底物分子内部因脱氢、脱水等作用而使底物分子内部能量重新分布能量重新分布,形成高能磷酸键形成高能磷酸键,然后将高能磷酸基团转移然后将高能磷酸基团转移到到ADPADP形成形成ATPATP的过程。的过程。物质代谢及其调节物质代谢及其调节40COO C H O CH2 OHPCOO C H OHCH2 O P8.3-磷酸甘油酸转变为磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶磷酸甘油酸变位酶Mg 2+物质代谢及其调节物质代谢及其调节41COO C H O CH2 OHP9.2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸烯醇化酶烯醇化酶COO C O CH2P2-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+H2O物质代谢及其调节物质代谢及其调节4210.磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸COO C O CH2PCOO C=O CH3磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸ADPATP丙酮酸激酶丙酮酸激酶*K+,Mg2+第二次底物水平磷酸化第二次底物水平磷酸化反应不可逆反应不可逆物质代谢及其调节物质代谢及其调节43+NAD+（二）丙酮酸被还原为乳酸（二）丙酮酸被还原为乳酸CH3C=O COOH丙酮酸丙酮酸+NADH +H+CH3CHOH COOH乳酸乳酸乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶LDHNADH+H+来源于反应来源于反应 6物质代谢及其调节物质代谢及其调节44糖酵解小结糖酵解小结准备或耗能阶段准备或耗能阶段放能阶段放能阶段葡萄糖葡萄糖+2 ADP+2 Pi葡萄糖葡萄糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATPADP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2PEP2丙酮酸丙酮酸2乳酸乳酸ATPADPATPADPATPADPNADHNAD+2 乳酸乳酸+2 H2O+2 ATP三步不可逆反应，三个关键酶三步不可逆反应，三个关键酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节45糖酵解特点糖酵解特点 反应部位：细胞质反应部位：细胞质 关键酶：关键酶：己糖激酶、己糖激酶、6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1、丙酮酸激酶、丙酮酸激酶 能量净生成：能量净生成：2ATP消耗消耗ATP的步骤的步骤:GATP6-磷酸磷酸G6-磷酸果糖磷酸果糖ATP1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖生成生成ATP的步骤：的步骤：1,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸ATP3-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ATP 丙酮酸丙酮酸24 ATP物质代谢及其调节物质代谢及其调节46二、糖酵解的调节二、糖酵解的调节关键酶关键酶 己糖激酶己糖激酶 6-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 变构调节变构调节 激素调节：共价修饰激素调节：共价修饰 物质代谢及其调节物质代谢及其调节47 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-16-磷酸果糖磷酸果糖 1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 ADP ATP(高浓度高浓度)AMP 柠檬酸柠檬酸 2，6-二磷酸果糖二磷酸果糖 +-+（最强变构激活剂）（最强变构激活剂）（变构激活剂）（变构激活剂）（变构抑制剂）（变构抑制剂）（正反馈）（正反馈）n 6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1（最重要）（最重要）变构调节变构调节比较少见，比较少见，利于糖的分解利于糖的分解物质代谢及其调节物质代谢及其调节48486-6-磷酸果糖磷酸果糖2 2，6-6-二磷酸果糖二磷酸果糖6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-2-2果糖二磷酸酶果糖二磷酸酶-2-2 2 2，6-6-二磷酸果糖的合成与分解二磷酸果糖的合成与分解2，6-二磷酸果糖二磷酸果糖(F-2,6-BP)的合成与分解的合成与分解物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节4949F-6-P 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 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 PFK-2/FBP-2的激素调节：共价修饰的激素调节：共价修饰物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节5050F-6-P F-1,6-2P 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-2,6-2P +/+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 物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节物质代谢及其调节5151磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸激酶丙酮酸激酶丙氨酸丙氨酸ATP丙酮酸丙酮酸1.6-二磷酸果糖二磷酸果糖+n 丙酮酸激酶丙酮酸激酶（第二个重要调节点）（第二个重要调节点）丙酮酸激酶丙酮酸激酶 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 （无活性）（无活性）（有活性）（有活性）PATPADP Pi变构调节变构调节化学修饰调节化学修饰调节胰高血糖素胰高血糖素 PKA,CaM物质代谢及其调节物质代谢及其调节52n 己糖激酶己糖激酶葡萄糖葡萄糖己糖激酶己糖激酶6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖长链酯酰长链酯酰CoA哺乳类动物体内已发现有哺乳类动物体内已发现有4种己糖激酶种己糖激酶(型型)。肝细胞的己糖激酶是肝细胞的己糖激酶是型，称葡萄糖激酶型，称葡萄糖激酶(glucokinase):对葡萄糖的亲和力很低，特异性强对葡萄糖的亲和力很低，特异性强受激素调控：由胰岛素诱导合成受激素调控：由胰岛素诱导合成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。物质代谢及其调节物质代谢及其调节53最主要的生理意义是在机体缺氧时迅速提供能量。最主要的生理意义是在机体缺氧时迅速提供能量。a.a.紧急供能：机体缺氧或剧烈运动时。紧急供能：机体缺氧或剧烈运动时。b.b.生理供能生理供能:红细胞红细胞(唯一供能途径唯一供能途径)神经细胞、白细胞、骨髓等（部分供能途径）神经细胞、白细胞、骨髓等（部分供能途径）c.c.病理供能：严重贫血、呼吸功能障碍和循环功能障碍病理供能：严重贫血、呼吸功能障碍和循环功能障碍代谢性酸中毒。代谢性酸中毒。三、糖酵解的生理意义：三、糖酵解的生理意义：物质代谢及其调节物质代谢及其调节54第三节第三节 糖的有氧氧化糖的有氧氧化葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化成H2O和和CO2，同时释放出能量的过程，这是糖氧化供能的主要方式。同时释放出能量的过程，这是糖氧化供能的主要方式。概念概念O2O2G6-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA三羧酸三羧酸循环循环H+eO2H2OCO2细胞质细胞质丙酮酸丙酮酸 线粒体线粒体aerobic oxidation物质代谢及其调节物质代谢及其调节55第一阶段：糖酵解途径第一阶段：糖酵解途径 第二阶段：丙酮酸氧化脱羧第二阶段：丙酮酸氧化脱羧 第三阶段：三羧酸循环第三阶段：三羧酸循环 G（Gn）第四阶段：氧化磷酸化第四阶段：氧化磷酸化 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA CO2 NADH+H+FADH2H2O O ATP ADP TCA循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 一、糖的有氧氧化反应过程一、糖的有氧氧化反应过程物质代谢及其调节物质代谢及其调节561.糖酵解途径糖酵解途径(细胞质细胞质)葡萄糖葡萄糖1,6-二磷酸果糖二磷酸果糖ATPADP6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸果糖磷酸果糖3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮21,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸23-磷酸甘油酸磷酸甘油酸22-磷酸甘油酸磷酸甘油酸2PEP2丙酮酸丙酮酸ATPADPATPADPATPADPNADHNAD+物质代谢及其调节物质代谢及其调节572.丙酮酸氧化脱羧丙酮酸氧化脱羧 （线粒体）（线粒体）丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体有氧氧化的限速步骤之一有氧氧化的限速步骤之一丙酮酸丙酮酸CoASH+NADCoASH+NAD+乙酰乙酰CoACoANADHNADHH HCOCO2 2物质代谢及其调节物质代谢及其调节58 丙酮酸脱氢酶（丙酮酸脱氢酶（E1）二氢硫辛酰胺转乙酰酶（二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）二氢硫辛酰胺脱氢酶（二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）辅酶辅酶 焦磷酸硫胺素焦磷酸硫胺素 （TPP，含维生素，含维生素B1）硫辛酸硫辛酸 辅酶辅酶A（遍多酸）（遍多酸）黄素腺嘌呤二核苷酸（黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD，含维生素，含维生素B2）辅酶辅酶 I(NAD+,含维生素含维生素PP）丙酮酸脱氢酶复合体（多酶体系）丙酮酸脱氢酶复合体（多酶体系）物质代谢及其调节物质代谢及其调节刘新文，糖代谢59CO2 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 物质代谢及其调节物质代谢及其调节60三羧酸循环三羧酸循环(Tricarboxylic Acid Cycle,TCA cycle)*反应部位：所有的反应均在线粒体中进行。反应部位：所有的反应均在线粒体中进行。指指乙乙酰酰CoA(主主要要来来自自于于三三大大营营养养物物质质的的分分解解代代谢谢)和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含3个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，再再经经过过4次次脱脱氢氢、2次次脱脱羧羧，生生成成4分分子子还还原原当当量量和和2分分子子CO2，又又重重新新生生成成草草酰酰乙乙酸酸的的这这一一循循环环反反应应过过程程。因因为为循循环环反反应应中中的的第第一一个个中中间间产产物物是是柠柠檬檬酸酸，也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环。由由于于Krebs正正式式提提出出了了三三羧羧酸酸循循环环的学说，故此循环又称为的学说，故此循环又称为Krebs循环。循环。3.三羧酸循环（柠檬酸循环，三羧酸循环（柠檬酸循环，Krebs循环）循环）物质代谢及其调节物质代谢及其调节61柠檬酸合酶柠檬酸合酶反应不可逆反应不可逆草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰CoA柠檬酸柠檬酸三羧酸循环反应过程三羧酸循环反应过程（1）乙酰）乙酰CoA与草酰乙酸缩合成柠檬酸与草酰乙酸缩合成柠檬酸（6C）（4C）（2C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节62（2）异柠檬酸的形成）异柠檬酸的形成顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸异柠檬酸柠檬酸柠檬酸酶酶-顺乌头酸顺乌头酸复合物复合物物质代谢及其调节物质代谢及其调节63异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶 反应不可逆反应不可逆异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸Mg2+(Mn2+)（3）异柠檬酸氧化脱羧转变为）异柠檬酸氧化脱羧转变为-酮戊二酸酮戊二酸第一次氧化脱羧第一次氧化脱羧（6C）（5C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节64第二次氧化脱羧第二次氧化脱羧 酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶系脱氢酶系（限速酶（限速酶3）酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA（4C）（5C）（4）-酮戊二酸氧化脱羧，生成琥珀酰酮戊二酸氧化脱羧，生成琥珀酰CoACoA物质代谢及其调节物质代谢及其调节65（5）琥珀酰）琥珀酰CoA转变为琥珀酸（底物水平磷酸化）转变为琥珀酸（底物水平磷酸化）三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应三羧酸循环中唯一直接生成高能磷酸键的反应琥珀酰琥珀酰CoA 合成酶合成酶琥珀酰琥珀酰CoA琥珀酸琥珀酸 （4C）（4C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节66（6）琥珀酸脱氢生成延胡索酸）琥珀酸脱氢生成延胡索酸琥珀酸琥珀酸脱氢酶脱氢酶琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸 （4C）（4C）琥珀酸脱氢酶是琥珀酸脱氢酶是TCATCA循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。循环中唯一嵌入线粒体内膜的酶。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂，可阻断三羧酸循环。物质代谢及其调节物质代谢及其调节67（7）延胡索酸加水生成苹果酸）延胡索酸加水生成苹果酸延胡索酸酶延胡索酸酶延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 （4C）（4C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节68（8）苹果酸脱氢生成草酰乙酸）苹果酸脱氢生成草酰乙酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶苹果酸苹果酸草酰乙酸草酰乙酸（4C）（4C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节6969（4C）（6C）（5C）（4C）物质代谢及其调节物质代谢及其调节70三羧酸循环特点：三羧酸循环特点：（1）反应部位：）反应部位：线粒体线粒体 （2）关键酶：）关键酶：异柠檬酸脱氢酶，柠檬酸合成酶，异柠檬酸脱氢酶，柠檬酸合成酶，-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 （3）三羧酸循环：）三羧酸循环：4次脱氢次脱氢（其中（其中3次以次以NAD+为受氢体为受氢体,1次以次以FAD为受氢体）为受氢体）2次脱羧次脱羧 每循环一周产生每循环一周产生10个个ATP （4）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗，）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗，但可以参加其它代谢而被消耗。但可以参加其它代谢而被消耗。物质代谢及其调节物质代谢及其调节71TCA中中的的某某些些中中间间代代谢谢物物能能够够转转变变合合成成其其他他物物质质，借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。借以沟通糖和其他物质代谢之间的联系。例如：例如：草酰乙酸草酰乙酸 天冬氨酸天冬氨酸 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 柠檬酸柠檬酸 脂肪酸脂肪酸 琥珀酰琥珀酰CoA 卟啉卟啉 机机体体供供能能不不足足时时，苹苹果果酸酸、草草酰酰乙乙酸酸可可脱脱羧羧生生成成丙丙酮酸，再进一步生成乙酰酮酸，再进一步生成乙酰CoA进入进入TCA氧化分解。氧化分解。苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+草酰乙酸草酰乙酸 草酰乙酸脱羧酶草酰乙酸脱羧酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 物质代谢及其调节物质代谢及其调节72保持三羧酸循环顺利进行，要有充足的草酰乙酸、苹果酸、琥珀酸等C4有机物。草酰乙酸必须不断被更新补充（添补反应）：草草酰酰乙乙酸酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸 柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶柠檬酸裂解酶 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸 丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶 CO2 +ATP+H2O苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸 苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶 NADH+H+NAD+天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸 谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶谷草转氨酶 -酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 ADP+Pi物质代谢及其调节物质代谢及其调节73 1.TCA循环是糖、脂肪和蛋白质三大营养物质的最终代谢通循环是糖、脂肪和蛋白质三大营养物质的最终代谢通路（乙酰路（乙酰CoA）。）。2.TCA循环是糖、脂肪和某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽。循环是糖、脂肪和某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽。糖糖乙酰乙酰CoA甘油、脂肪酸甘油、脂肪酸氨基酸氨基酸3.提供一些物质生物合成的前体。提供一些物质生物合成的前体。三羧酸循环的代谢调节 主要受底物的供应量(乙酰CoA、草酰乙酸)；产物(NADH,ATP)堆积的抑制作用；以及对三个关键酶活性的调节。三羧酸循环的生理意义 物质代谢及其调节物质代谢及其调节7474葡萄糖或糖原 甘油三酯磷酸丙糖 a-磷酸甘油 脂肪酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸 乳酸 乙酰CoA 乙酰乙酰CoA 酮体草酰乙酸 柠檬酸 延胡索酸 -酮戊二酸 谷氨酸 琥珀酸单酰CoA 糖糖脂肪脂肪丙氨酸丙氨酸半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸 色氨酸色氨酸亮氨酸异亮氨酸色氨酸天冬氨酸天冬酰胺苯丙氨酸酪氨酸异亮氨酸甲硫氨酸丝氨酸苏氨酸缬氨酸精氨酸谷氨酰胺组氨酸脯氨酸亮氨酸赖氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸氨基酸、糖及脂肪代谢的联系TCA物质代谢及其调节物质代谢及其调节75二、糖的有氧氧化的生理意义二、糖的有氧氧化的生理意义 1.糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。糖有氧氧化的基本生理功能是氧化供能。NADH2.5 ATP生物氧化生物氧化FADH21.5 ATP生物氧化生物氧化有氧氧化：每分子葡萄糖产生有氧氧化：每分子葡萄糖产生 30或或32分子分子ATP无氧酵解：每分子葡萄糖产生无氧酵解：每分子葡萄糖产生 2 分子分子ATP物质代谢及其调节物质代谢及其调节76葡萄糖有氧氧化时葡萄糖有氧氧化时ATP的生成的生成阶段阶段反反 应应辅辅 酶酶ATP葡萄糖葡萄糖6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸磷酸果糖果糖1，6-二磷酸果糖二磷酸果糖2（3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸）二磷酸甘油酸）2（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（磷酸烯醇式丙酮酸（磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸）丙酮酸）I2（丙酮酸丙酮酸乙酰乙酰CoA）II2（异柠檬酸异柠檬酸-酮戊二酸酮戊二酸）2（-酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰琥珀酰CoA）2（琥珀酰琥珀酰CoA 琥珀酸）琥珀酸）2（琥珀酸琥珀酸延胡索酸）延胡索酸）2（延胡索酸延胡索酸 草酰乙酸）草酰乙酸）IIINAD+-1-12(2.5)/2(1.5)2(1)2(1)NAD+2(2.5)NAD+2(2.5)NAD+2(2.5)2(1)FADNAD+2(1.5)2(2.5)净生成净生成30/32ATP3:苹果酸穿梭；苹果酸穿梭；2：磷酸甘油穿梭：磷酸甘油穿梭物质代谢及其调节物质代谢及其调节77糖有氧氧化生成的糖有氧氧化生成的ATP葡萄糖葡萄糖2丙酮酸丙酮酸2乙酰乙酰CoA呼吸链呼吸链2 NADH+H+TCA循环循环2 NADH+H+2*3 NADH+H+2*1 FADH22*1 GTP2 ATP2 NADH+H+30或或32个个ATP2 CO22*2 CO2H2OO22丙酮酸丙酮酸物质代谢及其调节物质代谢及其调节78三、糖有氧氧化的调节三、糖有氧氧化的调节酵解途径：酵解途径：磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶1*丙酮酸激酶丙酮酸激酶 己糖激酶己糖激酶丙酮酸脱氢酶系：丙酮酸脱氢酶系：变构调节、化学修饰变构调节、化学修饰三羧酸循环：三羧酸循环：异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶*-酮戊二酸脱氢酶系酮戊二酸脱氢酶系 柠檬酸合成酶柠檬酸合成酶ATP/ADP或或ATP/AMP调节各关键酶的活性调节各关键酶的活性物质代谢及其调节物质代谢及其调节79 丙酮酸脱氢酶系的变构调节丙酮酸脱氢酶系的变构调节磷酸化失磷酸化失活；去磷活；去磷酸化激活酸化激活激活剂：激活剂：AMP、ADP、NAD+、CoA-SH、Ca2+抑制剂：抑制剂：ATP、NADH、乙酰、乙酰CoA、脂肪酸、脂肪酸 丙酮酸脱丙酮酸脱氢酶系的氢酶系的共价调节共价调节乙酰乙酰CoA/CoA比例升高比例升高NADH/NAD比例升高比例升高:见于饥饿、脂肪动员时见于饥饿、脂肪动员时抑制有氧氧化抑制有氧氧化物质代谢及其调节物质代谢及其调节80乙酰乙酰CoA 柠檬酸柠檬酸 草酰乙酸草酰乙酸 琥珀酰琥珀酰CoA -酮戊二酸酮戊二酸 异柠檬酸异柠檬酸 苹果酸苹果酸 NADH FADH2 GTP ATP 异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶脱氢酶柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -酮戊二酸酮戊二酸脱氢酶复合体脱氢酶复合体 ATP +ADP ADP +ATP 柠檬酸柠檬酸 琥珀酰琥珀酰CoA NADH 琥珀酰琥珀酰CoA NADH +Ca2+Ca2+ATP/ADP,NADH/NAD+比例高，引起抑制比例高，引起抑制 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶NADHTCA循环的调节 琥珀酰琥珀酰CoA,柠檬酸柠檬酸ATP 氧化磷酸化受阻，抑制氧化磷酸化受阻，抑制TCA循环循环物质代谢及其调节物质代谢及其调节81有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量有氧氧化的调节是为了适应机体或器官对能量的需要。的需要。ATP/ADP ATP/ADP或或ATP/AMPATP/AMP比值全程调节。该比值升比值全程调节。该比值升高，所有关键酶均被抑制。高，所有关键酶均被抑制。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。前者速率降低，则后者速率也减慢。率降低，则后者速率也减慢。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环需要多少乙酰循环需要多少乙酰CoACoA，则酵解途径相应产生，则酵解途径相应产生多少丙酮酸以生成乙酰多少丙酮酸以生成乙酰CoACoA。物质代谢及其调节物质代谢及其调节82巴斯德效应巴斯德效应：指糖指糖有氧氧化抑制糖酵解的现象。有氧氧化抑制糖酵解的现象。有氧时有氧时，NADH+H+进入线粒体内氧化，丙酮酸就进入线粒体内氧化，丙酮酸就进入线粒体进行有氧氧化而不生成乳酸进入线粒体进行有氧氧化而不生成乳酸;缺氧时缺氧时，氧化磷酸化受阻，氧化磷酸化受阻，NADH+H+不能被氧化，不能被氧化，其其在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸，在胞浆浓度升高，丙酮酸作为氢接受体生成乳酸，同时同时ADP/ATP比例升高，激活比例升高，激活PFK-1和和PK,酵解途径酵解途径加强。加强。反巴斯德效应：反巴斯德效应：有些正常组织细胞如视网膜有些正常组织细胞如视网膜,小肠粘小肠粘膜膜,粒细胞及多种癌细胞，在葡萄糖供给充分时，不论粒细胞及多种癌细胞，在葡萄糖供给充分时，不论有氧与否，都进行很强的酵解反应有氧与否，都进行很强的酵解反应,而有氧氧化反而相而有氧氧化反而相应降低。应降低。四、巴斯德效应四、巴斯德效应(Pastuer effect)丙酮酸丙酮酸的代谢去向，由的代谢去向，由NADH+H+的去路决定：的去路决定：物质代谢及其调节物质代谢及其调节83第四节第四节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径一、磷酸戊糖途径（一、磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway）磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成磷酸戊糖磷酸戊糖及及NADPH+H+，前者再进一步转变成，前者再进一步转变成3-磷酸磷酸甘油醛和甘油醛和6-磷酸果糖的反应过程。磷酸果糖的反应过程。总反应式：总反应式：36-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖+6 NADP+26-磷酸果糖磷酸果糖+3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛+6NADPH+H+3CO2 物质代谢及其调节物质代谢及其调节84*细胞定位：细胞定位：胞液胞液 第一阶段：氧化反应第一阶段：氧化反应 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2*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：非氧化反应第二阶段：非氧化反应 包括一系列基团转移反包括一系列基团转移反应。应。（一）磷酸戊糖途径的反应过程（一）磷酸戊糖途径的反应过程物质代谢及其调节物质代谢及其调节856-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 NADPH+H+NADP+H2O 6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 H HCOCOH H6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸内酯磷酸葡萄糖酸内酯 1.磷酸戊糖生成磷酸戊糖生成 G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 内酯酶内酯酶物质代谢及其调节物质代谢及其调节86催化第一步脱氢反应的催化第一步脱氢反应的6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶是此代谢途径的是此代谢途径的关键酶。关键酶。NADPH能强烈抑制此酶的活性。能强烈抑制此酶的活性。两次脱氢均由两次脱氢均由NADP+接受氢生成接受氢生成NADPH+H+。供代谢合成供代谢合成和生物转化所需还原当量；和生物转化所需还原当量；六碳糖酸直接脱羧六碳糖酸直接脱羧反应生成的反应生成的磷酸核糖磷酸核糖是核苷酸合成的原料。是核苷酸合成的原料。不是生物体葡萄糖氧化供能的重要途径。不是生物体葡萄糖氧化供能的重要途径。5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADP+CO2 NADPH+H+6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 CH2OH C O 5-磷酸核糖磷酸核糖 物质代谢及其调节物质代谢及其调节87通过一系列基团转移反应，将多余的核糖转通过一系列基团转移反应，将多余的核糖转变成变成3-磷酸甘油醛磷酸甘油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖，从而进入糖，从而进入糖酵解途径。酵解途径。因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊因此，磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路糖旁路(pentose phosphate shunt)。2.基团转移反应基团转移反应 反应可概括为：反应可概括为：3分子磷酸戊糖分子磷酸戊糖转变成转变成2分子磷酸己糖分子磷酸己糖和和1分子分子磷酸丙糖磷酸丙糖。物质代谢及其调节物质代谢及其调节88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+葡萄糖葡萄糖6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 3NADP+3NADP+3H+葡萄糖酸葡萄糖酸6-磷酸脱氢酶磷酸脱氢酶 CO2物质代谢及其调节物质代谢及其调节89（二）、磷酸戊糖途径的调节：（二）、磷酸戊糖途径的调节：6-磷酸葡萄磷酸葡萄糖脱氢酶糖脱氢酶NADPH6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸物质代谢及其调节物质代谢及其调节90（三）、磷酸戊糖途径的生理意义（三）、磷酸戊糖途径的生理意义1.为核酸的生物合成提供核糖。为核酸的生物合成提供核糖。是体内利用葡萄糖生成是体内利用葡萄糖生成5-5-磷酸核糖磷酸核糖的唯一途径。的唯一途径。2.提供提供NADPH作为供氢体，参与多种代谢反应作为供氢体，参与多种代谢反应 1、体内许多合成代谢的供氢体（脂肪酸、胆固醇）；、体内许多合成代谢的供氢体（脂肪酸、胆固醇）；2、参与体内羟化反应（如胆固醇合成、生物转化）、参与体内羟化反应（如胆固醇合成、生物转化）；3、维持谷胱甘肽的还原状态（抗氧化剂）。、维持谷胱甘肽的还原状态（抗氧化剂）。物质代谢及其调节物质代谢及其调节91蚕豆病蚕豆病是由于是由于6-磷酸葡萄糖脱氢酶（磷酸葡萄糖脱氢酶（G-6-PD）缺乏所导致的疾）缺乏所导致的疾病，表现为在遗传性病，表现为在遗传性G-6-PD缺陷的情况下，食用新鲜蚕缺陷的情况下，食用新鲜蚕豆后突然发生的急性血管内溶血。豆后突然发生的急性血管内溶血。因因G-6-PD的缺陷，导致的缺陷，导致NADPH生成不足，还原型生成不足，还原型谷胱甘肽（谷胱甘肽（GSH）减少，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，）减少，新鲜蚕豆是很强的氧化剂，当当G-6-PD缺乏时则红细胞膜被氧化而导致溶血，表缺乏时则红细胞膜被氧化而导致溶血，表现为黄疸或贫血。现为黄疸或贫血。物质代谢及其调节物质代谢及其调节92二、糖醛酸途径（二、糖醛酸途径（Glucuronate Pathway）（了解）（了解）三、多元醇途径（三、多元醇途径（Polyol Pathway）（了解）（了解）物质代谢及其调节物质代谢及其调节93第五节第五节 糖原的合成与分解糖原的合成与分解 糖的贮存糖的贮存甘油三酯：能量储备甘油三酯：能量储备糖原：迅速动用糖原：迅速动用肝糖原肝糖原肌糖原肌糖原血糖血糖肌肉收缩肌肉收缩Glycogenesis and Glycogenolysis糖原的结构糖原的结构物质代谢及其调节物质代谢及其调节94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。肌肉：肌糖原，主要供肌肉收缩所需肌肉：肌糖原，主要供肌肉收缩所需 肝脏：肝糖原，维持血糖水平恒定肝脏：肝糖原，维持血糖水平恒定糖糖 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 键连接。键连接。2.约约1010个葡萄糖单元处形成个葡萄糖单元处形成分枝，分枝处葡萄糖以分枝，分枝处葡萄糖以-1,6-1,6-糖苷键连接。糖苷键连接。3.终止于终止于1 1个非还原端个非还原端.物质代谢及其调节物质代谢及其调节951、主要部位：肝脏，肌肉、主要部位：肝脏，肌肉2、过程：、过程：葡萄糖葡萄糖+ATP己糖激酶己糖激酶葡萄糖激酶（肝）葡萄糖激酶（肝）6-磷酸磷酸G+ADP 6-磷酸磷酸G 变位酶变位酶1-磷酸磷酸G1-磷酸磷酸G+UTPUDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶UDPG+PPi（焦磷酸）（焦磷酸）UDPG+糖元（糖元（Gn）糖原合酶糖原合酶UDP+糖原（糖原（Gn+1）一、糖原的合成代谢一、糖原的合成代谢glycogenesis物质代谢及其调节物质代谢及其调节961-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 磷酸葡萄糖变位酶磷酸葡萄糖变位酶 6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖转变成磷酸葡萄糖转变成1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 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的糖糖原分子末端葡萄糖的游离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。物质代谢及其调节物质代谢及其调节97*UDPG是是“活性葡萄糖活性葡萄糖”，用作糖原合成的直接供体用作糖原合成的直接供体。+UTP 尿苷尿苷 PPPPPi UDPG焦磷酸化酶焦磷酸化酶 1-磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖转变成尿苷二磷酸葡萄糖 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)物质代谢及其调节物质代谢及其调节98糖原糖原n+UDPG 糖原糖原n+1+UDP 糖原合酶糖原合酶(glycogen synthase)-1,4-糖苷键生成糖苷键生成 *糖原糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原为原有的细胞内的较小糖原分子，称为糖原引物引物(primer)，作为作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。上葡萄糖基的接受体。近近来来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。这这个个结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。结合上去的葡萄糖分子即成为糖原合成时的引物。物质代谢及其调节物质代谢及其调节99糖原素糖原素glycogenin糖原素糖原素glycogeninG糖原素糖原素glycogeninG糖原合酶糖原合酶糖原素糖原素glycogenin糖原合酶糖原合酶UDP-UDPG糖原合酶糖原合酶UDP-GUDP物质代谢及其调节物质代谢及其调节100糖原分枝的形成糖原分枝的形成 分分 支支 酶酶 (branching enzyme)-1,6-1,6-糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 -1,4-1,4-糖苷键糖苷键糖苷键糖苷键 当链长度达到当链长度达到12181218个葡萄糖残基时，由分枝酶催化，将个葡萄糖残基时，由分枝酶催化，将链长约链长约7 7个葡萄糖残基的糖链移至邻近的糖链上，以个葡萄糖残基的糖链移至邻近的糖链上，以-1,6-1,6-糖苷键进行连接，形成糖原分子的分枝。糖苷键进行连接，形成糖原分子的分枝。物质代谢及其调节物质代谢及其调节1013、糖原合成特点：糖原合成特点：（1）耗能过程）耗能过程 2个个ATP（2）关键酶：）关键酶：糖原合酶糖原合酶（3）UDPG是葡萄糖的活性形式。是葡萄糖的活性形式。（4）需要糖原引物需要糖原引物物质代谢及其调节物质代谢及其调节102*亚细胞定位：亚细胞定位：胞浆胞浆（细胞液）（细胞液）糖原糖原n n+1 +1 糖原糖原n+1-n+1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖 糖原