第五章 糖酵解

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第五章 糖酵解,第一节 概 述,（一）糖的生理功能,1、氧化功能（最主要，）,能量供应顺序：糖类 脂肪 蛋白质,2、构成机体组织细胞,3、参与构成生物活性物质,（二）、糖的消化吸收,淀粉,口腔,a- 淀粉酶,胃,小肠,胰,a- 淀粉酶,a- 糊精酶,糖淀粉酶,麦芽糖酶,葡萄糖,主动吸收,或易化扩散,血液,（少量）,（主要）,（三）糖代谢的概况,核糖,+,NADPH+H,+,葡萄糖,酵解途径,丙酮酸,有氧,无氧,H,2,O,及,CO,2,乳酸,糖异生途径,乳酸、氨基酸、甘油,糖原,肝糖原分解,糖原合成,磷酸戊糖途径,淀粉,消化与吸收,ATP,第二节 糖的分解代谢,一、糖酵解,1 、概念：葡萄糖或糖原在无氧条件下分解成 乳酸的过程，成为,糖的无氧氧化,。此过程与酵母菌的生醇发酵过程相似，又称为,糖酵解,。,2、过程：,、葡萄糖分解成丙酮酸并伴随着ATP的生成（,糖酵解途径,-EMP）（十步反应）,、丙酮酸转变成乳酸(乳酸发酵),葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖,己糖激酶,(hexokinase),6-磷酸葡萄糖,(glucose-6-phosphate, G-6-P),ATP ADP,Mg,2+,葡萄糖,（一）、糖酵解的途径,己糖激酶能催化一切己糖(如,D-,果糖、,D-,甘露糖等，但对葡萄糖亲和力较大)，存在于细菌、酵母及多种动植物中；,葡萄糖激酶只能催化葡萄糖转变为,6-,磷酸,-,葡萄糖，只存在于肝脏，肌肉中没有。肝脏中的葡萄糖激酶量比己糖激酶量高。,己糖激酶与葡萄糖激酶的区别：,6-磷酸葡萄糖转变为 6-磷酸果糖,磷酸己糖异构酶,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,(fructose-6-phosphate, F-6-P),6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖,磷酸果糖激酶-1,磷酸果糖激酶-,1,(phosphfructokinase-1，PFK-1),ATP,ADP,Mg,2+,6-磷酸果糖,1,6-二磷酸果糖,F-1,6-2P,),1）需要二价金属离子Mg,2+,或Mn,2+,作为辅助因子；,2）别构酶：ATP是其别构抑制剂，柠檬酸、脂肪酸可增强其抑制作用，ADP、AMP、无机磷是其别构激活剂；,3）限速酶：糖酵解中最重要的限速酶。,磷酸果糖激酶,-1,（,PFK-1,）特性：,1,6-二磷酸果糖,磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖,醛缩酶,(aldolase),磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,+,磷酸丙糖异构酶,磷酸丙糖异构酶 (phosphotriose isomerase),3-磷酸甘油醛,磷酸二羟丙酮, 磷酸丙糖的同分异构化, 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油醛脱氢酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase),Pi、NAD,+,NADH+H,+,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸,甘油酸, 1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶,ADP ATP,1,3-二磷酸,甘油酸,3-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinase),化学反应过程中，底物分子内部能量重新分布，生成高能键，使ADP磷酸化生成ATP的过程.,底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation),高能化合物类型,烯醇式磷酸化合物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,胍基磷酸化合物,硫酯键化合物,甲硫键化合物,1,3-二磷酸,甘油酸, 3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸,磷酸甘油酸,变位酶,磷酸甘油酸变位酶 (phosphoglycerate mutase),3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸, 2-磷酸甘油酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸,烯醇化酶,(enolase),2-磷酸甘油酸,+,H,2,O,磷酸烯醇式丙酮酸,(phosphoenolpyruvate, PEP),高能化合物类型,烯醇式磷酸化合物,酰基磷酸化合物,焦磷酸化合物,胍基磷酸化合物,硫酯键化合物,甲硫键化合物,丙酮酸激酶,(pyruvate kinase), 磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸， 并通过底物水平磷酸化生成ATP,ADP,ATP,K,+,Mg,2+,磷酸烯醇式丙酮酸,丙酮酸,b,-,-,-,-,磷酸己糖异构酶,己糖激酶,磷酸果糖激酶,磷酸丙糖异构酶,3-磷酸甘油醛脱氢酶,磷酸甘油醛激酶,变位酶,烯醇化酶,丙酮酸激酶,糖酵解小结, 反应部位：胞浆, 糖酵解是一个不需氧的产能过程, 反应全过程中有三步不可逆的反应,G,G-6-P,ATP,ADP,己糖激酶,ATP,ADP,F-6-P,F-1,6-2P,磷酸果糖激酶-1,ADP,ATP,PEP,丙酮酸,丙酮酸激酶,1mol 葡萄糖酵解过程中所产生的ATP mol数,反应,ATP mol数,葡萄糖葡萄糖-6-磷酸,-1,果糖-6-磷酸果糖-1，6-二磷酸,-1,甘油酸-1，3-二磷酸甘油酸-3-磷酸,+12,烯醇式丙酮酸磷酸丙酮酸,+12,净产生ATP mol数,+2,（二）、糖酵解的调节,关键酶,己糖激酶,6-磷酸果糖激酶-1,丙酮酸激酶,调节方式, 别构调节, 共价修饰调节,(,一,),己糖激酶或葡萄糖激酶,6-磷酸葡萄糖,可反馈抑制己糖激酶，但肝葡萄糖激酶不受其抑制。,长链脂肪酰CoA,可别构抑制肝葡萄糖激酶。,（二） 6-磷酸果糖激酶-1(PFK-1),* 别构调节,别构激活剂：,AMP; ADP; F-1,6-2P,;,F-2,6-2P,别构抑制剂： 柠檬酸;,ATP,（高浓度）,（,三）丙酮酸激酶,1.,别构调节,别构抑制剂：ATP, 丙氨酸,别构激活剂：1,6-二磷酸果糖,2. 共价修饰调节,（三）、糖酵解的生理意义,1.,是机体在缺氧情况下获取能量的有效方式。,2.,是某些细胞在氧供应正常情况下的重要供能途径。, 无线粒体的细胞，如：红细胞, 代谢活跃的细胞，如：白细胞、骨髓细胞,O,2,O,2,G,6-磷酸葡萄糖 丙酮酸,丙酮酸 乙酰CoA,三羧酸循环,H,+,+ e,O,2,H,2,O,CO,2,胞液 线粒体,葡萄糖有氧氧化概况,二、葡萄糖的有氧氧化,糖在有氧的条件下，彻底分解成H,2,O和CO,2,，同时释放出能量的过程。,(1),(2),(3),有氧氧化反应过程,（一）葡萄糖分解成丙酮酸,（二）丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A,（三）乙酰辅酶A进入三羧酸循环,丙酮酸的有氧氧化,（一）丙酮酸的氧化脱羧,（二）三羧酸循环的化学途径,（三）葡萄糖氧化分解所产生的能量,（四）三羧酸循环的生物学意义,CH,3,COCOOH + HS-CoA,丙酮酸脱氢酶系,CH,3,CO,SCoA,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,（一）丙酮酸的氧化脱羧,丙酮酸脱氢酶系-丙酮酸氧化脱羧酶系,丙酮酸硫辛酸氧化还原酶（,E1）,二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）,二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）,辅助因子,焦磷酸硫胺素(TPP),硫辛酸,FAD,NAD,+,CoA,Mg,2+,丙酮酸氧化脱羧作用,丙酮酸脱氢酶（E1）,二氢硫辛酰胺转乙酰酶（E2）,二氢硫辛酰胺脱氢酶（E3）,丙酮酸氧化脱羧的总反应式：,（二）三羧酸循环化学途径,Citrate synthase柠檬酸合酶,单向不可逆,柠檬酸合酶是一个调控酶，是柠檬酸循环中的,限速酶,+,柠檬酸,乙酰辅酶A,草先乙酸,异构化,生成异柠檬酸（顺乌头酸酶催化）,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,-酮戊二酸,TCA中,第一次氧化,作用、脱羧过程,三羧酸到二羧酸的转变,异柠檬酸脱氢酶为第二个关键酶,异柠檬酸脱氢酶,Isocitrate,dehydyogenase,HO- CH,COOH,CH-COOH,COOH,CH,2,CO,COOH,CH-COOH,COOH,CH,2,CO,COOH,CH2,COOH,CH,2,NAD,+,NADH,+H,+,H,+,CO2,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,Mg,2+,异柠檬酸,4.,-酮戊二酸氧化脱羧成为琥珀酰辅酶A,-酮戊二酸脱氢酶系,TCA,中,第二次氧化,作用、脱羧过程,琥珀酰辅酶,A,为高能磷酸化合物,-,酮戊二酸脱氢酶复合体与丙酮酸脱氢酶复合体相似,-,酮戊二酸脱氢酶,-E1 TPP,、硫辛酸、,NAD+,、,Mg2+,琥珀酰转移酶,-E2 COA,、,FAD,二氢硫辛酸脱氢酶,-E3,NAD,+,NADH,+H,+,HSCoA,CO,2,琥珀酰辅酶A,O,A转化成琥珀酸，并生成GTP,TCA,中唯一,底物水平磷酸化,直接产生高能磷酸化 合物的步骤,GTP+ADP GDP+ATP,琥珀酰COA合成酶,琥珀酰硫激酶,CO,S,COA,CH2,COOH,CH,2,COOH,CH2,COOH,CH,2,GDP+Pi,GTP,+HSCOA,琥珀酰辅酶A,琥珀酸,+,FAD,+,FADH,2,琥珀酸脱氢酶,TCA,中,第三次氧化,的步骤,丙二酸为该酶的竞争性抑制剂,开始四碳酸之间的转变,嵌入线粒体内膜,COOH,CH2,COOH,CH,2,COOH,CH,COOH,CH,琥珀酸,延胡索酸,2H,延胡索酸酶,L苹果酸脱氢酶,TCA,中,第四次氧化,的步骤,-,2H,异柠檬酸脱氢酶,柠檬酸合成酶,-酮戊二酸脱氢酶系,TCA循环特点：,（1）进行部位：主要是线粒体,（2）关键酶：柠檬酸合酶，异柠檬酸脱氢酶，,-酮戊二酸脱氢酶系,（3）三羧酸循环：,4次脱氢（其中三次以NAD,+,为受氢体,一次以FAD为受氢体）,2次脱羧,3个关键酶,1次底物水平磷酸化,每循环一周产生12个ATP,（4）三羧酸循环的中间产物不会因参与循环而被消耗，,但可以参加其他代谢而被消耗, 草酰乙酸,天冬氨酸,-酮戊二酸,谷氨酸, 草酰乙酸,丙酮酸,丙氨酸,CH,3,C,=,O + CO,2,COOH,COOH,COOH,CH,2,C,O,生物素,丙酮酸羧化酶,丙酮酸,草酰乙酸,（三）葡萄糖氧化分解所产生的能量,1、糖酵解：,1分子葡萄糖,2分子丙酮酸，共消耗了2个ATP，产生了4 个ATP，,实际上净生成了2个ATP，同时产生2个NADH相当于6ATP,2、丙酮酸氧化脱羧：,丙酮酸,乙酰CoA，生成1个NADH，生成3ATP x 2,3、三羧酸循环：,乙酰CoA,CO,2,和H,2,O，产生一个GTP（相当于ATP）,3个NADH和1个FADH,2,，共生成12ATP x 2,葡萄糖有氧分解共产生38个ATP,1、三羧酸循环是糖、脂、蛋白质三大物质最终氧化的共同途径,2、三羧酸循环是糖、脂、某些氨基酸代谢联系和互变的枢纽,3、三羧酸循环是体内产生CO,2,和能量的主要机制之一,一分子葡萄糖经EMP和TCA彻底氧化成H,2,O、CO,2,，可生成38个ATP,4、中间产物可以为其他物质的合成提供C骨架,（四）三羧酸循环的生物学意义,三、磷酸戊糖途径,磷酸戊糖途径是糖酵解途径的一条旁路，所以又称磷酸戊糖旁路。,在,胞浆,中进行。,磷酸戊糖途径反应的主要特点是：6-磷酸葡萄糖直接氧化脱氢和脱羧，脱氢酶的辅酶不是NAD,+,而是NADP,+,，产生的NADPH+H,+,主要作为生物合成的氢供体，而不是将氢传递给O,2,进行氧化；反应过程中无ATP的产生与消耗。,磷酸戊糖途径概况,磷酸戊糖途径的生理意义,1为核酸的生物合成提供核糖。,2提供NADPH+H作为供氢体参与多种代谢反应。,NADPH+H是体内许多合成代谢的供氢体；,如脂肪酸及胆固醇等物质的合成,NADPH+H参与体内羟化反应；药物，毒素等的生物转化。,NADPH+H用于维持谷胱甘肽的还原状态。,NADPH作为谷胱甘肽还原酶的辅酶，可以维持细胞中还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量，从而对维持细胞特别是红细胞膜的完整性有重要作用。,第三节,糖原的合成与分解,糖原,(glycogen) 是糖的贮存形式。（肝糖原与肌糖原）,性状：树枝状,糖原分子只有一个还原端（1位的羟基是自由的）。糖原的合成分解都是在,非还原端,（4位的羟基是自由的）,上进行的。,-1,4-,糖苷键,还原端,-1,6-,糖苷键,非还原端,1、主要部位：肝脏，肌肉,2、过程：,葡萄糖 + ATP,己糖激酶,葡萄糖激酶（肝）,6-磷酸G + ADP,6-磷酸G,变位酶,1-磷酸G,1-磷酸G + UTP,UDPG焦磷酸化酶,UDPG + PPi（焦磷酸）,UDPG + 糖元（G,n,）,糖原合酶,UDP + 糖原（G,n+1,）,一、糖原的合成,当链长度达到12-18个葡萄糖残基时，分枝酶就将链长约为7个葡萄糖残基的糖链移至邻近的糖链上，并以1,6-糖苷键进行连接，从而形成糖原分子的分枝。,3、特点：,（1）耗能过程，糖原合成中，每增加一个G单位，消耗2个,P。,（2）关键酶：,糖原合酶,。,（3）UDPG是葡萄糖的活性形式，是葡萄糖基的供体。,二、糖原的分解代谢,糖原分解习惯上指肝糖原分解成,G。,磷酸化酶是糖原分解的关键酶,。,肌肉中无葡萄糖,-6-磷酸酶,。,非还原端,-1,6-糖苷键,糖原磷酸化酶,Glucose,脱支酶的,转移酶活性,脱支酶的作用,脱支酶的,-1,6-糖苷,酶活性,脱支酶含有葡聚糖转移酶和,-1，6-葡萄糖苷酶两种活性。,在磷酸化酶和脱支酶共同作用下，糖原分解的终产物是,G-1-P和葡萄糖,。,糖原n+1,第四节,糖异生,概念,：由,非糖物质,转变为,葡萄糖或糖原,的过程称为糖异生。,原料,：乳酸、甘油、丙酮酸和生糖氨基酸等。,部位,：主要在肝脏，其次是肾脏。,一、糖异生途径,从丙酮酸生成,G的具体反应过程称为糖异生途径。基本上是糖酵解的逆过程，但是糖酵解途径的三个关键酶催化的反应是放能的不可逆反应，又叫能障。需要另外的酶催化绕过这三个能障。,葡萄糖,6-P葡萄糖,6-P果糖,1，6-二P果糖,3-磷酸甘油醛,P-二羟丙酮,1，3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,丙酮酸,PEP,大多数氨基酸,TCA的中间产物,草酰乙酸,反刍动物体内乙酸、丙酸,丁酸,琥珀酰C0A,糖异生途径及其前体,CH,3,C,=,O,COOH,COOH,COOH,CH,2,C,O,丙酮酸,羧化酶,磷酸烯醇式,丙酮酸羧激酶,CH,2,C,OPO,3,2-,COOH,丙酮酸,草酰乙酸,磷酸烯醇式丙酮酸,（1）,一、糖异生途径,ATP ADP+Pi,CO2,GTP GDP+CO2,（2）,CH,2,OPO,3,2-,|,C,=,O,HOCH,HCOH,HCOH,CH,2,OPO,3,2-,+ H,2,O,果糖二磷酸酶,CH,2,OH,C,=,O,HOCH,HCOH,HCOH,CH,2,OPO,3,2-,+ Pi,2-,1,6-二磷酸果糖,6-磷酸果糖,(3),OH,o,OH,OH,OH,CH,2,OP,3,2-,+ H,2,O,葡萄糖6磷酸酶,OH,o,OH,OH,OH,CH,2,OH,6-磷酸葡萄糖,葡萄糖,特点：,关键酶：丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶，,果糖二磷酸酶，葡萄糖磷酸酶,二、糖异生的生理意义,（一）维持血糖浓度的相对恒定,（二）有利于乳酸的利用（乳酸循环）,（三）调节酸碱平衡,乳酸循环,当肌肉在缺氧或剧烈运动时，肌糖原经酵解产生大量乳酸，通过血液循环运到肝脏，在肝内异生为葡萄糖，葡萄糖可再经血液返回肌肉利用，这个循环称为乳酸循环，也叫,Cori循环,。,意义：防止酸中毒；利于乳酸再利用。,乳酸循环,去路,来源,食物中糖,肝糖原,非糖物质,血糖,3.89-6.11mmol/L,消化吸收,分解,糖异生,尿糖, 8.89 mmol/L,CO,2,H,2,O,能量,氧化分解,肝糖原，肌糖原,合成,其它糖及糖衍生物,非糖物质,转变,第五节 血糖及其调节,一、血糖的来源与去路,二、血糖水平的调节,（一）器官的调节,调节血糖浓度的主要器官是肝。,（二）激素调节,主要是降低血糖一旦缺乏或不能正常发挥作用，就会产生糖尿病,促进肌细胞、脂肪细胞摄取葡萄糖,促进糖原合成，抑制糖原分解,加快糖有氧氧化,抑制糖异生作用,减缓脂肪的动员，从而减少脂肪酸对糖氧化的抑制,2. 胰高血糖素生物学作用与胰岛素相反，是一种促进分解代谢的激素,促进肝脏糖原分解、抑制糖原的合成，促进肝糖原分解,抑制糖酵解、促进糖异生,促进脂肪的动员,3、肾上腺素-,升高血糖,促进糖原分解,促进糖异生,4,、糖皮质激素,升高血糖,促进糖异生,抑制肝外组织摄取和利用葡萄糖,协助促进脂肪的动员,高血糖和低血糖,（一）高血糖与糖尿,几个名词：,高血糖：空腹血糖高于,尿糖：血糖浓度高于,肾糖域：尿中不出现葡萄糖的最高血糖浓度,低血糖：,空腹时血糖浓度低于,糖耐量与糖耐量曲线,糖耐现象,糖耐现象失常,糖耐量曲线,习 题,1、肌糖原不能分解补充血糖，是因为缺乏（ ）,A 丙酮酸激酶 B 磷酸烯醇式丙酮酸,C 糖原磷酸化酶 D 葡萄糖-6-磷酸酶 E 脱枝酶,2、下列哪个酶在糖酵解和糖异生中都起作用（ ）,A 丙酮酸激酶 B 3-磷酸甘油醛脱氢酶,C 果糖二磷酸酶 D 己糖激酶 E 葡萄糖-6-磷酸酶,3、下列哪个激素可使血糖浓度下降（ ）,A 肾上腺素 B 胰高血糖素 C 生长素,D 糖皮质激素 E 胰岛素,4、成熟红细胞主要以糖酵解供能的原因是（ ）,A 缺氧,B 缺少TPP,C 缺少辅酶A,D 缺少线粒体,E 缺少微粒体,5、主要在线粒体中进行的糖代谢途径是（ ）,A 糖酵解,B 糖异生,C 糖原合成,D 三羧酸循环,E 磷酸戊糖途径,谢谢！,