糖代谢第二次课件

酵解途径酵解途径 乳酸乳酸 无氧无氧 有氧有氧 丙酮酸丙酮酸第第 三三 节节糖的有氧氧化糖的有氧氧化 Aerobic Oxidation of Carbohydrate糖糖的的有有氧氧氧氧化化(aerobic oxidation)指指在在机机体体氧氧供供充充足足时时，葡葡萄萄糖糖彻彻底底氧氧化化成成H2O和和CO2，并并释释放放出出能能量量的的过过程程。是是机机体体主主要要供供能方式。能方式。*部位部位：胞液及线粒体胞液及线粒体 *概念概念 一、有氧氧化的反应过程一、有氧氧化的反应过程 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 TAC循环循环 胞液胞液 线粒体线粒体 （一）葡萄糖循（一）葡萄糖循糖酵解途径糖酵解途径分解为丙酮酸分解为丙酮酸n总反应式总反应式:（二）丙酮酸进入（二）丙酮酸进入线粒体线粒体，氧化脱羧生成，氧化脱羧生成 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 乙酰乙酰CoA NAD+,HSCoA CO2,NADH+H+丙酮酸脱氢酶复合体丙酮酸脱氢酶复合体 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酶：二氢硫辛酰胺转乙酰酶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+SSLCO2 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.乙酰硫乙酰硫辛酰胺辛酰胺的生成的生成 3.乙酰乙酰CoA的的生成生成4.硫辛酰胺的生成硫辛酰胺的生成 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三三 羧羧 酸酸 循循 环环(Tricarboxylic acid cycle,TCA循循环环)也也称称为为柠柠檬檬酸酸循循环环，这这是是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一一个个含含三个羧基的柠檬酸。三个羧基的柠檬酸。又称为又称为Krebs循环循环线粒体线粒体*概述概述*反应部位反应部位 二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为二、三羧酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统起始物的循环反应系统CoASHNADH+H+NAD+COCO2 2NAD+NADH+H+COCO2 2GTPGTPGDP+PiGDP+PiFADFADH2NADH+H+NAD+H2OH2OH2OCoASHCoASHH2O柠檬酸合酶柠檬酸合酶顺乌头酸酶顺乌头酸酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱戊二酸脱氢酶酶复合体复合体琥珀酰琥珀酰CoA合成酶合成酶琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶延胡索酸酶延胡索酸酶苹果酸脱氢酶苹果酸脱氢酶GTPGDPATPADP核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶（一）（一）TCA循环由循环由8步代谢反应组成步代谢反应组成三羧酸循环的总反应式：三羧酸循环的总反应式：乙酰乙酰CoA+3NAD+FAD+GDP+Pi+2H2O 2CO2+3NADH+3H+FADH2+GTP+HSCoA 小小 结结缩合缩合 a 脱水脱水b水合水合 氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧氧化脱羧底物水平磷酸化底物水平磷酸化脱氢脱氢水合水合脱氢脱氢 三三羧羧酸酸循循环环的的概概念念：指指乙乙酰酰CoA和和草草酰酰乙乙酸酸缩缩合合生生成成含含三三个个羧羧基基的的柠柠檬檬酸酸，反反复复的的进进行行脱脱氢氢脱脱羧羧，又又生生成成草草酰酰乙乙酸酸，再再重重复复循循环环反反应的过程。应的过程。TAC过程的过程的反应部位反应部位是线粒体。是线粒体。三羧酸循环的三羧酸循环的要点：要点：经过一次三羧酸循环，经过一次三羧酸循环，消耗一分子乙酰消耗一分子乙酰CoA，经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。经四次脱氢，二次脱羧，一次底物水平磷酸化。生成生成1分子分子FADH2，3分子分子NADH+H+，2分子分子CO2，1分子分子GTP。关键酶有：关键酶有：柠檬酸合酶柠檬酸合酶 -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 整个循环反应为不可逆反应整个循环反应为不可逆反应 三羧酸循环的中间产物三羧酸循环的中间产物三三羧羧酸酸循循环环中中间间产产物物起起催催化化剂剂的的作作用用，本本身无量的变化身无量的变化不不能能通通过过三三羧羧酸酸循循环环直直接接从从乙乙酰酰CoA合合成成草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物草酰乙酸或三羧酸循环中其他产物中中间间产产物物不不能能直直接接在在三三羧羧酸酸循循环环中中被被氧氧化化为为CO2及及H2O。机机体体糖糖供供不不足足时时，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酮酸酸，再再进进一一步步生生成成乙乙酰酰CoA进进入入TCA循环氧化分解。循环氧化分解。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 苹果酸苹果酸 苹果酸酶苹果酸酶 丙酮酸丙酮酸 CO2 NAD+NADH+H+中间产物如何彻底氧化？中间产物如何彻底氧化？草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 柠檬酸柠檬酸柠檬酸柠檬酸裂解酶裂解酶裂解酶裂解酶 乙酰乙酰CoA 丙酮酸丙酮酸 丙酮酸丙酮酸丙酮酸丙酮酸羧化酶羧化酶羧化酶羧化酶 CO2 苹果酸苹果酸 苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸脱氢酶脱氢酶脱氢酶脱氢酶 NADH+H+NAD+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 其来源如下：其来源如下：三羧酸循环运转三羧酸循环运转,草酰乙酸必须更新补充草酰乙酸必须更新补充（二）（二）TCA循环在循环在3大营养物质代谢中具有大营养物质代谢中具有重要生理意义重要生理意义1.TCA循环是三大营养物质氧化分解的共同途径循环是三大营养物质氧化分解的共同途径 三大营养素的最终代谢通路三大营养素的最终代谢通路 通过通过4次脱氢，为氧化磷酸化反应生成次脱氢，为氧化磷酸化反应生成ATP 提供还原当量提供还原当量例如：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 2.TCA循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。循环是糖、脂肪、氨基酸代谢联系的枢纽。H+e 进入呼吸链彻底氧化生成进入呼吸链彻底氧化生成H2O 的同的同时时ADP偶联磷酸化生成偶联磷酸化生成ATP。NADH+H+H2O、2.5ATP O H2O、1.5ATP FADH2 O 三、有氧氧化生成的三、有氧氧化生成的ATP 葡萄糖有氧氧化生成的葡萄糖有氧氧化生成的ATP 有氧氧化的生理意义有氧氧化的生理意义 机体机体产能最主要的途径产能最主要的途径产能效率高产能效率高能量的利用率高能量的利用率高 由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分由于产生的能量逐步分次释放，相当一部分形成形成ATP简言之，即“供能”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：6-6-磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶-1-1 丙酮酸激酶丙酮酸激酶 柠檬酸合酶柠檬酸合酶异柠檬酸脱氢酶异柠檬酸脱氢酶-酮戊二酸脱氢酶复合体酮戊二酸脱氢酶复合体四、糖有氧氧化的调节：四、糖有氧氧化的调节：基于能量的需求基于能量的需求n丙酮酸脱氢酶复合体的调节丙酮酸脱氢酶复合体的调节别构调节别构调节l 别构抑制剂：乙酰别构抑制剂：乙酰CoA；NADH；ATPl 别构激活剂：别构激活剂：AMP；ADP；NAD+l 饥饿、大量脂酸被动员利用时，饥饿、大量脂酸被动员利用时，乙酰乙酰CoA/HSCoA 或或 NADH/NAD+时，其活性也受到抑制。时，其活性也受到抑制。共价修饰调节共价修饰调节 TCA循环的速率和流量主要受循环的速率和流量主要受3种因素的调控：种因素的调控：l底物的供应量底物的供应量l产物堆积的抑制作用产物堆积的抑制作用l催化循环最初几步反应酶的反馈别构抑制催化循环最初几步反应酶的反馈别构抑制nTCA循环受底物、产物和关键酶活性的调节循环受底物、产物和关键酶活性的调节乙酰乙酰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的影响的影响 产物堆积引起抑制产物堆积引起抑制 循循环环中中后后续续反反应应中中间间产产物物别别位位反反馈馈抑抑制前面反应中的酶制前面反应中的酶 其他，如其他，如Ca2+可可激活许多酶激活许多酶 TCA循环与上游和下游反应协调循环与上游和下游反应协调l在在正正常常情情况况下下，（糖糖）酵酵解解途途径径和和TCATCA循循环的速度是相协调的。环的速度是相协调的。通过高浓度的通过高浓度的ATP、NADH的抑制作用的抑制作用 通过柠檬酸对磷酸果糖激酶通过柠檬酸对磷酸果糖激酶-1的别构抑制作用的别构抑制作用 l氧氧化化磷磷酸酸化化的的速速率率对对TCATCA循循环环的的运运转转也也起起着非常重要的作用。着非常重要的作用。有氧氧化的调节特点有氧氧化的调节特点 有氧氧化的调节通过对其有氧氧化的调节通过对其关键酶关键酶的调节实现。的调节实现。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。氧化磷酸化速率影响三羧酸循环。三羧酸循环与酵解途径互相协调。三羧酸循环与酵解途径互相协调。有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内有氧氧化全过程中许多酶的活性都受细胞内 ATP/ADP或或ATP/AMP比率的影响。比率的影响。ATP/ADP或或ATP/AMP比值升高抑制有氧氧化，比值升高抑制有氧氧化，降低则促进有氧氧化。降低则促进有氧氧化。ATP/AMP效果更显著。效果更显著。体内体内ATP浓度是浓度是AMP的的50倍，倍，ATP/AMP变动比变动比ATP变动大，有信号放大作用，变动大，有信号放大作用，从而发挥有效的调节作用。从而发挥有效的调节作用。五、巴斯德效应五、巴斯德效应*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，丙酮酸进入线粒体进一步氧化而不生成乳酸酮酸进入线粒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糖酵解的现象。制糖酵解的现象。小小 结结第第 四四 节节 葡萄糖的其他代谢途径葡萄糖的其他代谢途径Other Metabolism Pathways of Glucose*概念概念磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径是指由葡萄糖生成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-磷酸甘磷酸甘油醛油醛和和6-磷酸果糖磷酸果糖的反应过程。的反应过程。一、磷酸戊糖途径生成一、磷酸戊糖途径生成NADPH和和磷酸戊糖磷酸戊糖*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 生成生成磷酸戊糖磷酸戊糖，NADPH+H+及及CO2(一一)磷酸戊糖途径的反应过程磷酸戊糖途径的反应过程*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。包括一系列基团转移。5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 NADPH+H+NADP+H2O NADP+CO2 NADPH+H+6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖酸脱氢酶 6-磷酸葡萄糖酸磷酸葡萄糖酸 H HCOCOH HCH2OH C O 6-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 5-磷酸核糖磷酸核糖 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中间反应生成的磷酸核糖是一个非常重要的中间产物。产物。G-6-P 5-磷酸核糖磷酸核糖 NADP+NADPH+H+NADP+NADPH+H+CO2 通过一系列基团转移反应，将核糖转变成通过一系列基团转移反应，将核糖转变成6-磷酸果糖和磷酸果糖和3-磷酸甘油醛。磷酸甘油醛。3-磷磷酸酸甘甘油油醛醛和和6-磷磷酸酸果果糖糖，可可进进入入酵酵解解途途径。径。磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖途径也称磷酸戊糖旁路。磷酸戊糖旁路。*第二阶段反应的意义第二阶段反应的意义*磷酸戊糖途径的特点磷酸戊糖途径的特点 脱氢反应以脱氢反应以NADP+为受氢体，生成为受氢体，生成NADPH+H+。反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，反应过程中进行了一系列酮基和醛基转移反应，经过了经过了3、4、5、6、7碳糖碳糖的演变过程。的演变过程。反应中生成了重要的中间代谢物反应中生成了重要的中间代谢物5-磷酸核糖磷酸核糖。一分子一分子G-6-P经过反应，只能发生经过反应，只能发生一次脱羧一次脱羧和和二次二次脱氢脱氢反应，生成一分子反应，生成一分子CO2和和2分子分子NADPH+H+。(二二)磷酸戊糖途径的调节磷酸戊糖途径的调节 *6-磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸葡萄糖脱氢酶 此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性此酶为磷酸戊糖途径的关键酶，其活性的高低决定的高低决定6-磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的磷酸葡萄糖进入磷酸戊糖途径的流量。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。因因此此，磷磷酸酸戊戊糖糖途途径径的的流流量量取取决决于于NADPHNADPH的需求。的需求。(三三)磷酸戊糖途径的生理意义磷酸戊糖途径的生理意义1、为核苷酸的生成提供、为核苷酸的生成提供核糖核糖 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）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参与体内的羟化反应，与参与体内的羟化反应，与生物生物 合成合成或或生物转化生物转化有关有关3.NADPH还用于维持谷胱甘肽还用于维持谷胱甘肽(glutathione，GSH)的还原状态的还原状态 2G-SH G-S-S-GNADP+NADPH+H+A AH2 还原型谷胱甘肽还原型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽氧化型谷胱甘肽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基基的的蛋蛋白白质质或或酶酶免免受受氧氧化化剂尤其是过氧化物的损害。剂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用。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。它可以保护红细胞膜蛋白的完整性。蚕豆病蚕豆病二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸二、糖醛酸途径可生成葡萄糖醛酸n反应过程：反应过程：6-6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖1-1-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖UDPGUDPGUDPGAUDPGA1-1-磷酸葡萄糖醛酸磷酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸葡萄糖醛酸L-L-古洛糖酸古洛糖酸L-L-木酮糖木酮糖木糖醇木糖醇D-D-木酮糖木酮糖5-5-磷酸木酮糖磷酸木酮糖磷酸戊糖途径磷酸戊糖途径对对人人类类而而言言，糖糖醛醛酸酸途途径径的的主主要要生生理理意意义义在在于于生成活化的葡萄糖醛酸，即生成活化的葡萄糖醛酸，即UDPGA。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸是是组组成成蛋蛋白白聚聚糖糖的的糖糖胺胺聚聚糖糖，如如透透明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。明质酸、硫酸软骨素、肝素等的组成成分。葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸在在生生物物转转化化过过程程中中参参与与很很多多结结合合反反应。应。n生理意义：生理意义：结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日