生物化学课件糖代谢

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,*,第八章 糖代谢,本章简介,本章习题,要点回顾,掌握内容讲授,第八章 糖代谢,本章主要介绍生物体内糖的新陈代谢分解代谢和合成代谢，伴随物质代谢进行能量代谢。,重点掌握糖的主要分解代谢途径糖酵解、三羧酸循环、葡糖异生作用；,重点掌握糖原的降解与生物合成；重点掌握糖代谢中的调节酶。了解戊糖磷酸途径、乙醛酸循环。,第八章 糖代谢,一、糖代谢总论,二、糖的分解代谢,（1）,糖酵解作用,（2）,丙酮酸去路,（3）,柠檬酸循环,（4）戊糖磷酸途径,（5）,葡糖异生作用,（6）乙醛酸途径,三、葡聚糖（糖原、淀粉）的代谢,（1）,糖原的降解,（2）,糖原的生物合成,（3）,淀粉的水解,（4）淀粉的生,物合成,新陈代谢的概念:,生物体与外界环境进行,物质交换,和,能量交换,的全过程.,新陈代谢,合成代谢,（同化作用）,分解代谢,（异化作用）,生物小分子合成为,生物大分子,需要能量,释放能量,生物大分子分解为,生物小分子,能量代谢,物质代谢,一、糖代谢总论,糖代谢包括,分解代谢,和,合成代谢,。,动物和大多数微生物所需的能量，主要是由糖的分解代谢提供的。另方面，糖分解的中间产物，又为生物体合成其它类型的生物分子，如氨基酸、核苷酸和脂肪酸等，提供碳源或碳链骨架,植物和某些藻类能够利用太阳能，将二氧化碳和水合成糖类化合物，即,光合作用,。光合作用将太阳能转变成化学能（主要是糖类化合物），是自然界规模最大的一种能量转换过程,糖酵解作用无氧降解,.糖酵解概念与反应过程,.糖酵解作用的调控,.糖酵解作用的能量计算,二、糖的分解代谢,糖代谢为生物体提供重要的,碳源,和,能源，,糖的分解代谢是生物体的,取能方式,，实质上是糖的,氧化作用,.糖酵解,作用,(glycolysis)（Embden,Meyerhof Parnas,EMP,）,概念与反应过程,（一）概念：在,无氧,的条件下，葡萄糖或糖原分解成,丙酮酸,，并释放少量能量的过程称为糖的无氧分解。这一过程与酵母菌使糖发酵的过程相似，又称为糖酵解，简称EMP途径。,（二）反应部位：,细胞液（胞浆）,（三）EMP途径的生化历程,2个阶段,EMP途径的2个阶段,丙酮酸,葡萄糖,耗能阶段,产能阶段,己糖激酶,葡萄糖G 葡萄糖-6-磷酸G-6-P,ATP,ATP,ATP,ADP,ADP,P,P,1.1 葡萄糖磷酸化,1. 己糖磷酸酯的生成（G F-1,6-2P ）,2. 磷酸丙糖的生成（F-1,6-2P 2GAP）,耗能阶段,1. 己糖磷酸酯的生成（G F-1,6-2P ）,己糖/葡萄糖激酶,是EMP途径中,第一个调节酶,，催化,第一个ATP磷酸化,反应基本上是,不可逆,的；这就保证了进入细胞内的G可立即被转化为磷酸化形式；不但为G随后的裂解活化了G分子，还保证了G分子一旦进入细胞就有效地被捕获，不会再透出胞外。,1.2 己糖磷酸异构化,G-6-P F-6-P,己糖磷酸异构酶（磷酸葡萄糖异构酶）有绝对的底物专一性和立体专一性。,P,1.3 1,6-二磷酸果糖的生成,ATP,ATP,ADP,P,果糖磷酸激酶,是EMP中,第二个关键酶,并且是,最关键,的,限速酶,，催化此途径中的,第二个ATP磷酸化反应,；,反应不可逆,；此步反应是酵解中的关键步骤；糖酵解,速度,决定于,此酶的活性,磷酸果糖激酶,己糖激酶,磷酸己糖异 构 酶,葡萄糖,果糖6 磷酸,葡萄糖,6磷酸,果糖,1,6二磷酸,ATP,ADP,ATP,磷酸化酶,糖 原,葡萄糖-1-磷酸,磷酸果糖,变 位 酶,ADP,己糖激酶,果糖磷酸激酶,ATP,ATP,C,HO,CH,2,O,P,C,CH,CH,2,O,COH,O,P,HO,H,H,果糖-1,6-二磷酸,磷酸二羟丙酮,3-磷酸甘油醛,. 磷酸丙糖的生成。（F-1,6-2P 2GAP）,DHAP,GAP,2.1 果糖-1,6-二磷酸的裂解,2.2 丙糖磷酸的同分异构化,相当于果糖-1,6-二磷酸裂解为两分子的甘油醛,-,3-磷酸。,在,丙糖磷酸异构酶,的催化作用下,2个三碳化合物之间有同分异构的互变;在正常进行的酶解系统里,易向生成,GAPGAP,才能,进入糖酵解途径,。,丙糖磷酸异构酶的催化反应是极其迅速的，,只要酶与底物分子一旦相互碰撞，反应就即刻完成,，因此任何加速丙糖磷酸异构酶催化效率的措施都不能再提高它的反应速度；又由于DHAP和GAP,互变异构极其迅速,，因此这两种物质总是,维持在反应的平衡状态,。,GAP的氧化,是EMP中,唯一一次,遇到的,氧化作用,，生物体通过此反应可以获得能量，GAP的醛基氧化为羧基时，同时进行,脱氢,和,磷酸化,作用，并引起分子内部能量重新分配，生成高能磷酸化合物,1,3-BPG,，,脱下的氢为,NAD,+,接受。,甘油醛-3-磷酸脱氢酶,的作用是负协同效应,3.1 3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸,CHOH,CH,2,O,CHO,P,CHOH,CH,2,O,COO,P,P,+,NAD,+,+,Pi,+,NADH,+,H,+,H,H,3-磷酸甘油醛,1，3-二磷酸甘油酸,产能阶段,1,3-BPG,GAP,. 丙酮酸的生成。（2GAP 2,Pyr,）,3.2 高能磷酸基团的转移,+ ADP,+ ATP,ATP,高能磷酸化合物,1，3-BPG,在,磷酸甘油酸激酶,作用下，通过,底物水平磷酸化,转变为,ATP,；因为每,1mol己糖,代谢后生成,2mol丙糖,，所以在这个反应及随后的放能反应中有,2倍ATP,产生,1,3-BPG,3-PG,3.3 3-磷酸甘油酸异构为2-磷酸甘油酸,3-PG,2-PG,3.4 磷酸烯醇式丙酮酸的生成,PEP,2-PG,烯醇化酶,催化,2-PG,在第二和第三碳原子上,脱下一分子水,；在脱水的化学反应中，2-PG分子内部的,能量重新分配，,产生了,高能磷酸化合物烯醇丙酮酸磷酸（PEP）,3.5 丙酮酸的生成,ADP,ATP,ATP,在,丙酮酸激酶,催化下，将PEP的C,2,上的磷酰基团转移到ADP上形成ATP,底物水平磷酸化,；且此反应是,不可逆反应,，是调节糖酵解过程的另一重要步骤；所以，,丙酮酸激酶,是EMP途径中的另一个,调节限速酶,。,自发反应,烯醇丙酮酸极不稳定,很容易,自动,变为比较稳定的丙酮酸,且,不需酶催化,.,Pyr,2ATP,2ATP,3-磷酸甘油醛,1,3-二磷酸甘油酸,3-磷酸甘油酸,2-磷酸甘油酸,磷酸烯醇式丙酮酸,丙,酮,酸,烯醇式丙酮酸,丙酮酸激酶,丙酮酸激酶,2ADP,烯醇化酶,磷酸甘油,酸变位酶,磷酸甘油,酸 激 酶,磷酸甘油,酸脱氢 酶,NAD,+,+,Pi,NADH,+,H,+,2ATP,2ADP,2ATP,.糖酵解（EMP）的调控,EMP途径中反应速度主要受过程中催化,不可逆反应的3种酶活性,的调控,果糖磷酸激酶,是最关键的限速酶：,果糖-6-磷酸 果糖-1，6-二磷酸,己糖/葡糖激酶,活性的调控：,葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸,丙酮酸激酶,活性的调控：,烯醇丙酮酸磷酸 丙酮酸,. 糖酵解的能量计算,总反应式,:,G+2NAD+2ADP+2Pi,2丙酮酸+,2NADH,+2H +2A,TP,+2H,2,O,整个过程无氧参加；三个调速酶；一次脱氢，辅酶为NAD,，生成NADHH,从葡萄糖开始净生成2分子ATP,从糖原开始净生成3分子ATP,EMP途径中能量计算：见p80表22-1,1mol,葡萄糖/糖原,经,无氧酵解,成2mol丙酮酸，产生,？,molATP,1mol,葡萄糖 /糖原,经,有氧酵解,成2mol丙酮酸，产生,？,molATP,丙酮酸的去路,葡萄糖,葡萄糖,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,三羧酸循环,（有氧或无氧）,丙酮酸,乳酸,乙醇,乙酰 CoA,糖酵解途径,柠檬酸/三羧酸循环,（有氧或无氧）,（有氧）,（无氧）,胞液,线粒体,COOH,C=O,CH,3,生成乳酸,+,NAD,H,+,H,+,乳酸脱氢酶,COOH,C,H,O,H,CH,3,+,NAD,+,Pyr,Lac,在前面反应的,甘油醛-3-磷酸脱氢时,NAD,+,被还原成NADH+H,+,；在此反应中，,NADH+H,+,重新被氧化,，以保证辅酶的周转；即在,无氧,条件下，,NAD,+,的再生,是由,LDH催化丙酮酸转变成乳酸的反应,来完成的；,乳酸,是,EMP途径,的,最终产物,。,糖的无氧降解及厌氧发酵总图,生成乙醇,COO,H,C=O,CH,3,丙酮酸脱羧酶,CHO,CH,3,+,CO,2,C,H,2,O,H,CH,3,+,NAD,H,+,H,+,乙醇脱氢酶,CHO,CH,3,+,NAD,+,丙酮酸的氧化脱羧乙酰,CoA,的生成,糖酵解生成的Pyr可穿过线粒体膜进入线粒体基质，在丙酮酸脱氢酶系的催化下，生成乙酰辅酶A。,细胞呼吸最早释放的CO2,丙酮酸脱氢酶复合体:位于线粒体内膜上，原核细胞则在胞液中,丙酮酸脱氢酶复合体包括,3,种酶和,6,种辅因子,丙酮酸脱氢酶系/复合体：,分子量：4.5106，直径45nm，比核糖体稍大。,酶 辅酶 每个复合物亚基数,丙酮酸脱氢酶（E1） TPP 24,二氢硫辛酸乙酰转移酶（E2） 硫辛酸、CoA 24,二氢硫辛酸脱氢酶（E3） FAD、NAD,+,12,此外，还需要CoA、Mg2+作为辅因子,丙酮酸脱氢酶,二氢硫辛酸乙酰转移酶,二氢硫辛酸脱氢酶,糖的无氧氧化与有氧氧化的关系,葡萄糖,（或糖原、淀粉）,丙酮酸,乳酸,乙酰辅酶A,三羧酸循环,CO,2,+H,2,O,线粒体内膜,线粒体基质,细胞液,柠檬酸循环有氧氧化,.TCA概念与反应过程,.TCA作用特点、意义与调控,.TCA作用的能量计算,柠檬酸/三羧酸循环:反应从,乙酰辅酶A,与草酰乙酸缩合成含有,三个羧基,的,柠檬酸,开始，所以,称为柠檬酸循环，又称为TCA循环或Krebs循环,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,NADH,+,CO,2,FADH,2,H,2,O,NADH,+,CO,2,NADH,GTP,草酰乙酸,再生阶段,柠檬酸的生成阶段,氧化脱,羧阶段,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,NAD,+,NAD,+,FAD,NAD,+,柠檬酸/,三羧酸循环TCA,TCA第一阶段：柠檬酸生成,H,2,O,草酰乙酸,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,H,2,O,柠檬酸合成酶,乌头酸酶,CH,3,CSCoA,+,O,O,CCOOH,CH,2,COOH,柠檬酸合成酶,HO,CCOOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,HSCoA,H,2,O,柠檬酸合酶,乙酰CoA,草酰乙酸,柠檬酸,HSCoA,（1）缩 合 反 应,H,2,O,柠檬酸合酶,是TCA关键的,第一个限速酶,。其活性受ATP、NADH、琥珀酰CoA的抑制；草酰乙酸和乙酰CoA的浓度较高时，可激活该酶的活性。,氟乙酸氟乙酰CoA草酰乙酸氟柠檬酸杀虫剂,乙酰CoA,和,草酰乙酸,缩合,然后再,水解,成一分子,柠檬酸,（2）柠檬酸异构化为异柠檬酸,HO,CCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,H,CCOOH,CHCOOH,CHCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,HO,H,2,O,H,2,O,乌头酸酶,乌头酸酶,HO,H,H,2,O,HO,H,H,2,O,柠檬酸,顺乌头酸,异柠檬酸,TCA第二阶段：氧化脱羧,CO,2,GDPPi,GTP,NAD+,NADH+H,+,NAD+,NADH+H,+,CoASH,异柠檬酸脱氢酶,CO,2,酮戊二酸脱氢酶,琥珀酸硫激酶,HO,H,（3）异柠檬酸氧化生成-酮戊二酸,CHCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,CCOOH,CHCOOH,CH,2,COOH,H,O,异柠檬酸,H,O,CH,2,CHCOOH,CH,2,COOH,O,H,COO,NAD,+,NADH+H,+,异柠檬酸脱氢酶,CO,2,CO,2,草酰琥珀酸,-酮戊二酸,异柠檬酸脱氢酶,是,第二个限速酶,这是三羧酸循环的,第一次氧化脱羧,反应，产生,NADH和CO,2,。,此次反应是TCA的一,分界点,，在此之前都是三羧酸的转化，在此之后则是二羧酸的转化。,异柠檬酸脱氢酶,异柠檬酸脱氢酶,H,H,（4）-酮戊二酸氧化脱羧反应,CH,2,CCOOH,CH,2,COOH,O,-酮戊二酸,CH,2,CH,2,COOH,+,HSCoA,CO,SCoA,琥珀酰CoA,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,-酮戊二酸脱氢酶复合体,-酮戊二酸脱氢酶复合体,COO,CO,2,H,H,H,H,-酮戊二酸脱氢酶（复合体）系,是TCA途径中的,第三个限速酶,，需TPP、硫辛酸、FAD、Mg,2+,参加，与丙酮酸脱氢酶系相似；,此反应,不可逆,，氧化释放的能量既可驱使NAD+还原，又可产生,高能化合物琥珀酰辅酶A,，是TCA途径中的,第二次氧化脱羧,，又产生,NADH和CO,2,；,-酮戊二酸,的,前后,各脱下一分子,CO,2,。,（5）琥珀酸的生成,CH,2,CH,2,COOH,CO,SCoA,琥珀酰CoA,GDP+Pi,+,GTP,CoASH,CH,2,COOH,CH,2,COOH,琥珀酸,琥珀酰CoA合成酶,GTP,+,ADP,ATP,GTP,琥珀酰CoA在琥珀酸硫激酶/琥珀酰CoA合成酶催化下，转移其,硫酯键,至,GDP,生成,GTP,，同时生成琥珀酸，需Mg,2+,；所以此反应是TCA途径中,唯一直接产生ATP,的反应,底物水平磷酸化,。,TCA第三阶段：草酰乙酸再生,FAD,FADH,2,H,2,O,NAD+,NADH+H,+,草酰乙酸,琥珀酸脱氢酶,延胡索酸酶,苹果酸脱氢酶,H,H,（6）延胡索酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,琥珀酸,+,FAD,CHCOOH,CHCOOH,H,H,H,H,+,FADH,2,H,2,延胡索酸,琥珀酸脱氢酶,是TCA途径中的,第三次氧化,，产生,FADH,2,。,丙二酸是琥珀酸脱氢酶的强抑制剂。,HO,H,H,2,O,（7）苹果酸的生成,CHCOOH,CHCOOH,延胡索酸,H,2,O,CHCOOH,CHCOOH,HO,H,延胡索酸酶,苹果酸,+,这是一个加水反应，该酶具有严格的立体专一性，只产生L苹果酸,（8）草酰乙酸的再生,CHCOOH,CCOOH,苹果酸,O,CCOOH,CH,2,COOH,草酰乙酸,NAD,+,NADH+H,+,H,HO,H,苹果酸脱氢酶,H,O,H,H,H,此反应是TCA途径中的,第四次氧化,，产生,NADH,和,H,+,至此，又重新生成,了,草酰乙酸,；因此，TCA循环完成一周。,柠檬 酸,草酰乙酸,乙酰CoA,CoA,H,2,O,柠檬酸合成酶,琥珀酰CoA,异柠檬酸,异柠檬酸脱氢酶,NAD,+,NADH+H,+,CO,2,-酮戊二酸脱氢酶复合体,柠檬酸合成酶,异柠檬酸脱氢酶,-酮戊二酸脱氢酶复合体,延胡索酸,苹果酸,FAD,FADH,2,H,2,O,CO,2,NAD,+,NADH+H,+,三羧酸循环,琥珀酸,GDP,GTP,ATP,NADH+H,+,NAD,+,-,酮戊二 酸,CO,2,CO,2,H,H,H,H,H,2,H,H,ATP,TCA的总反应式：,CH,3,COSCoA + 2H,2,O + 3NAD,+,+ FAD + ADP + Pi,2CO,2,+ 3NADH + 3H,+,+ FADH,2,+ CoASH + ATP,TCA的特点：,TCA一周，,消耗一分子乙酰CoA（2C化合物）,；其中的三羧酸，二羧酸并不因参加循环而有所增减；因此，在理论上，这些羧酸只要微量，就可不息地循环，促使乙酰CoA氧化；,：,TCA的多个反应是可逆的，但由于,柠檬酸的合成,及,-酮戊二酸的氧化脱羧,是,不可逆,的，故此循环是,单方向进行,的，在细胞的,线粒体内,进行；,丙酮酸,所含的3个C被,氧化,成,3CO,2,：,第一个CO,2,是在,形成乙酰CoA,时产生的；,第2个CO,2,是在,生成,-酮戊二酸,时产生的；,第3个CO,2,是在生成,琥珀酰CoA,时产生的；,丙酮酸氧化脱羧反应,及,TCA中的第3、4、6、8步反应,各脱下一对氢原子，其中,丙酮酸氧化脱羧反应及TCA中的第3、4、8步反应,交给NAD,+,产生,4次NADH和H,+,；,TCA中的,第6步反应,交给FAD产生,1次FADH,2,；,它们分别经,呼吸链,交给,氧,而生成,水,同时,产生ATP,；,TCA中的,第6步反应,是,底物磷酸化,产生,ATP,。,TCA的特点,TCA的,双重作用,（分解代谢和合成代谢）p110。,TCA的生物学意义：,1. 是生物利用糖或其他物质,氧化而获得能量,的,最有效方式,。,2. 是三大有机物质（糖类、脂类、蛋白质）转化的,枢纽,。,3. 提供多种化合物的,碳骨架,。,TCA的代谢调节：,受,柠檬酸合酶,、,异柠檬酸脱氢酶,和,-酮戊二酸脱氢酶系,3种酶活性的调控。,具体见p109图23-13,-酮戊二酸,草酰乙酸,延胡索酸,柠檬酸,琥珀酰CoA,Tyr,Gln,His,Pro,Glu,Ile,Met,Ser,Thr,Val,Phe,Tyr,葡萄糖,磷酸烯醇型丙酮酸,丙酮酸,乙酰CoA,Asn,Asu,脂肪酸,酮体,三羧酸循环,糖类、蛋白质、脂类通过TCA的联系示意图,柠檬酸,异柠檬酸,(顺乌头酸),-酮戊二酸,琥珀酰CoA,延胡索酸,苹果酸,草酰乙酸,乙酰CoA,H,2,O,SHCoA,H,2,O,H,2,O,NADH,+ H,+,CO,2,GDP + Pi,GTP,琥珀酸,NADH,+ H,+,CO,2,SHCoA,SHCoA,FADH,2,H,2,O,NADH,+ H,+,三羧酸循环,能量“现金” : 1 GTP,能量“支票”: 3 NADH,1 FADH,2,兑换率 1：,9,ATP,兑换率 1：,2,ATP,1,ATP,10,ATP,三羧酸循环的能量计量,葡萄糖的有氧氧化包括,四个,阶段：,糖酵解产生丙酮酸,（2丙酮酸、 2ATP、2NADH）,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA、NADH,三羧酸循环,（2CO,2,、H,2,O、GTP、3NADH、FADH,2,）,呼吸链氧化磷酸化,（NADH、FADH,2,-ATP）,原核生物：阶段在胞质中,真核生物：在胞质中，,在线粒体中,葡萄糖彻底氧化生成ATP的数目-p142表24-5,糖有氧分解的能量变化：,C,6,H,12,O,6,+ 6H,2,O + 10NAD,+,+ 2FAD + 4ADP + 4Pi,6CO,2,+ 10NADH + 10H,+,+ 2FADH,2,+ 4ATP,1molG, CO,2,+ H,2,O 产生,？,molATP,32/30mol,1molG, CO,2,+ H,2,O 产生,？,mol,ATP,33/31mol,戊糖磷酸途径,糖代谢的第2条重要途径,.戊糖磷酸途径的概念,.戊糖磷酸途径的反应过程,.,戊糖磷酸途径特点与生物学意义,戊糖磷酸途径（PPP）/己糖单磷酸途径（HMP）,概念：从,葡萄糖-6-磷酸,开始，不经糖酵解和柠檬酸循环，直接将其脱氢脱羧分解为,磷酸戊糖,，磷酸戊糖分子再经重排最终又生成,6磷酸葡萄糖,的过程(简称,HMP,途径)。由于此途径是以葡糖-6-磷酸,（G-6-P）,开始的，故又称为,己糖磷酸途径,；作用部位在,细胞质,。,可分为两个阶段 第一阶段,氧化阶段,： 由,葡萄糖-6-磷酸,直接,脱氢脱羧,生成,磷酸戊糖,;第二阶段,非氧化阶段,：,磷酸戊糖,分子再经重排最终 又生成,葡萄糖-6-磷酸,。,戊糖磷酸途径反应过程,葡糖-6-磷酸,葡糖-6-磷酸脱氢酶,葡糖-6-磷酸内酯,内酯酶,葡糖酸-6-磷酸,葡糖-6-磷酸脱氢酶,（脱羧氧化）,核酮糖-5-磷酸,氧,化,阶,段,核糖-5-磷酸,木酮糖-5-磷酸,限速反应，调速酶,戊糖磷酸途径的调节,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶,是,HMP,的,限速酶,，其活性决定葡萄糖-6-磷酸进入此途径的流量，此酶活性主要受,NADP,+,/NADPH,比例,的调节，,NADP,+,浓度稍高于NADPH,即激活,此途径，此酶尤其受,NADPH,强烈抑制,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,核酮糖,木酮糖,核糖,木酮糖,木酮糖,木酮糖,核糖,C,3,P,C,7,P,C,2,C,4,P,C,3,C,6,P,C,2,C,3,P,C,6,P,C,3,P,C,6,P,C,7,P,C,4,P,C,6,P,C,2,C,3,P,C,6,P,C,2,C,3,非氧化阶段：,戊糖磷酸分子重排产生葡萄糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸,戊糖磷酸途径的主要特点：,1、是葡萄糖-6-磷酸,直接脱氢脱羧,不必经 过EMP,也不必经过TCA；2、在整个反应中,脱氢酶的辅酶为,NADP,+,而不是NAD,+,；3、反应过程中进行了一系列酮基和醛基转 移反应，经过了3、4、5、6、7碳糖的演变过程，重新生成己糖-6-磷酸。,HMP的生物学意义：,HMP途径的酶类已在许多动植物材料中发现，说明此途径也是,普遍存在,的糖代谢方式，在不同的组织或器官中它所占的比重不同；,：最重要的是HMP途径进行糖分解生成,还原辅酶,（NADPH），,可以供给组织中,合成代谢,的需要，如,脂肪酸长链,的生物合成，固醇类化合物的生物合成；,：,HMP途径产生的,核糖-5-磷酸,，是,核酸生物合成,的必需原料，并且核酸中核糖的分解代谢也可通过此途径进行；,：,HMP途径产生的,甘油醛-3-磷酸,是糖分解的三种途径,（EMP、TCA、HMP）的枢纽点,；从甘油醛-3-磷酸可进入不同的糖分解途径，这种多样性可以认为是从物质代谢上表现生物对环境的适应性。,（一）定义：由,非糖物质,转变为,葡萄糖或糖原,的过程,称为(葡)糖异生作用。,（二）(葡)糖异生的部位：主要在,肝脏,，其次是肾脏,主要在肝、肾细胞的胞浆及线粒体,（三）葡糖异生的历程：,大部分/非全部,是,糖酵解,的逆过程。,(,葡,),糖 异 生 作 用,糖原（或淀粉）,葡萄糖,-,1-磷酸,果糖-6-磷酸,果糖-1，6-二磷酸,甘油醛,-,3,-磷酸二羟丙酮磷酸,2,磷酸烯醇式丙酮酸,2,丙酮酸,葡萄糖,己糖激酶,果糖磷酸激酶,果糖-1,6-二磷酸(磷酸酯)酶,丙酮酸激酶,丙酮酸羧化酶,葡萄糖-6-磷酸(磷酸酯)酶,葡萄糖-6-磷酸,2,草酰乙酸,PEP羧激酶,糖酵解与糖异生的关系图,糖异生途径关键反应之一,PEP羧激酶,（胞液）,ATP,+H,2,O,ADP+Pi,丙酮酸羧化酶,（辅酶生物素）,（线粒体基质）,P,磷酸烯醇式丙酮酸（,PEP）,GTP,GDP,丙酮酸,草酰乙酸,CO,2,CO,2,糖异生途径关键反应之二,果糖-1,6-二磷酸酶,+,H,2,O,+,Pi,果糖-1,6-二磷酸,P,P,O,H,2,CO,H,2,CO,HO,OH,H,OH,H,H,H,H,2,CO,OH,果糖-6-磷酸,P,O,H,2,CO,HO,OH,H,H,H,糖异生途径关键反应之三,+,H,2,O,+,Pi,葡萄糖6-磷酸酶,P,葡萄糖-6-磷酸,H,葡萄糖,脑和肌肉中不存在葡萄糖-6-磷酸酶，因此脑和肌肉细胞不能利用葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖。,糖异生的生理意义,肝、肠和肾细胞由葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖进入血液，对保证在饥饿状态下大脑血糖浓度的相对恒定具有重要意义,是补充或恢复肝糖原储备的重要途径,糖异生的调节,糖异生和糖酵解这两个途径的,调节酶，,如,胰高血糖素,和,胰岛素，胰高血糖素,/,胰岛素比例高可诱导促进糖异生,代谢物,对糖异生的调节：,糖异生主要原料,（,甘油、乳酸、氨基酸,）,浓度增加促进糖异生；,乙酰CoA,决定Pyr的代谢方向，其浓度增加可加速Pyr进行糖异生,乙醛酸途径/循环（GAC）,TCA的支路,.乙醛酸途径的概念,.乙醛酸途径的反应过程,.,乙醛酸途径特点与生物学意义,许多,微生物,与,植物,能够利用,乙酸（乙酰CoA）,作为唯一的碳源，并能利用它建造自己的机体；此途径以,乙醛酸,为中间代谢物，故称乙醛酸循环，并能和TCA循环相联系,。,乙醛酸途径/循环的概念,CoASH,柠檬酸合酶,乌头酸酶,NAD,+,NADH,苹果酸脱氢酶,草酰乙酸,O,CH,3,-CSCoA,CoASH,O,CH,3,-CSCoA,COO,-,CH2,CH2,COO,-,琥珀酸,异柠檬酸裂解酶,苹果酸合酶,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,NAD,+,草酰乙酸,乙醛酸循环反应历程,乙醛酸循环中的两个特殊的酶：,异柠檬酸裂解酶：,异柠檬酸,琥珀酸+,乙醛酸,苹果酸合酶：,乙醛酸+乙酰CoA+H,2,O,苹果酸+,HS-CoA,O,CH,3,-C-SCoA,CoASH,乙 醛 酸 循 环 和 三 羧 酸 循 环 反 应 历 程 的 比 较,柠檬酸,异柠檬酸,顺乌头酸,酮戊二酸,琥珀酸,琥珀酰CoA,草酰乙酸,苹果酸,O,O,H-C-C OH,乙醛酸,O,CH,3,-C-SCoA,TCA循环,乙醛酸循环,乙醛酸循环的的特点,只存在于植物（种子）和微生物中；,其实质是使,乙酰CoA,转变为,草酰乙酸,，,从而进入TCA,或,异生成葡萄糖,；,关键酶是,异柠檬酸裂解酶,和,苹果酸合酶。,乙醛酸循环的生物学意义,植物种子萌发时将贮存的,三酰甘油/脂肪,通过,乙酰CoA,转变为,葡萄糖,而供能！,三、糖原的分解和生物合成,葡聚糖,(,淀粉和糖原,),的代谢,.糖原的降解,.糖原的生物合成,.淀粉的水解,.淀粉的生物合成,糖 原 的 降 解,定义：糖原分解主要是指,肝糖原,分解为,葡萄糖,的过程,反应部位：胞浆和内质网内腔面,糖原降解过程需要,3种酶,:,磷酸化酶 脱支酶 磷酸葡萄糖变位酶,糖原n,+1,糖原n +葡萄糖,-,1-磷酸,1.,糖原的磷酸解,:,只作用于-1,4糖苷,p178,糖原磷酸化酶,限速酶,脱支酶,(debranching enzyme),2.,脱支酶（,双重功能酶,）的作用,转移葡萄糖残基糖基转移酶,水解,-1,6-糖苷键糖原脱支酶,磷 酸 化 酶,转移酶活性,-1,6糖苷,酶活性,非还原端,+,G-1-P,极限糊精,糖基转移酶,-1,4-糖苷,+,G,H,2,O,脱支酶,+,G-1-P,磷酸化酶,磷酸化酶,Pi,葡萄糖-1-磷酸,葡萄糖-6-磷酸,磷酸葡萄糖变位酶,3.,磷酸葡萄糖,变位酶的作用,葡萄糖-6-磷酸酶,（细胞内质网内腔面）,葡萄糖,葡萄糖-1-,磷酸转变成,葡萄糖-6-,磷酸,（一）定义：,由,葡萄糖,合成,糖原,的过程称为,糖原生成作用,。,（二）合成部位：,组织：主要在肝脏、肌肉,细胞：胞液,（三）糖原生物合成过程,糖原的生物合成,葡萄糖,葡萄糖-6-磷酸,ATP,ADP,己糖激酶;,葡萄糖激酶（肝）,2. 葡萄糖-6-磷酸转变成葡萄糖-1-磷酸,葡萄糖-1-磷酸,磷酸葡萄糖变位酶,葡萄糖-6-磷酸,*,UDPG可看作“活性葡萄糖”，在体内充作葡萄糖供体。,+,UTP,尿苷,P,P,P,PPi,UDPG焦磷酸化酶,UDPG,2Pi+能量,1- 磷酸葡萄糖,尿苷二磷酸葡萄糖,( uridine diphosphate glucose , UDPG ),糖原,n +,UDPG,糖原n,+1,+,UDP,糖原合酶,限速酶,UDP,UTP,ADP,ATP,核苷二磷酸激酶,4.,-1,4-糖苷键式结 合,* 糖原n 为原有的细胞内的较小糖原分子，称为,糖原引物,(primer),，,作为UDPG 上葡萄糖基的接受体。,分 支 酶,(branching enzyme,),-1,6-糖苷键,-1,4-糖苷键,葡萄糖,ATP,ADP,葡糖-6-磷酸,磷酸葡糖变位酶,葡糖-1-磷酸,UTP,UDP,UDPG,UDPG焦磷酸化酶,葡萄糖激酶,R引物（,非还原端,）,R-,-1,4葡萄糖链,分支酶,糖原,糖原合酶,限速酶,糖原代谢的调节,糖原合成酶,是糖原合成的限速酶,糖原磷酸化酶,是糖原分解的限速酶,两者的活性受,磷酸化和脱磷酸化,的共价修饰及,变构效应,的调节,激素调节：,肾上腺素,和,胰高血糖素,可通过cAMP连锁酶促反应逐级放大，构成调节糖原合成与分解的控制系统,水解的键 作用位点 产物,-淀粉酶 -1,4糖苷键 任何位置 麦芽糖和葡萄,糖及小分子多糖,-淀粉酶 -1,4糖苷键 非还原性单位 麦芽糖连续单位,-1,6糖苷酶,-1,6糖苷键,分支处 糊精/麦芽糖,淀粉的降解酶促水解,淀粉的生物合成,G,ATP,ADP,G-6-P,G-1-P,(A)UTP,PPi,(A)UDPG焦磷酸化酶,n(A)UDPG,引物(G),m,m2,(A)UDPG转糖苷酶,n(A)UDP,（-1,4-G）,n+m,直链淀粉,Q酶,(-1,6糖苷键),G激酶,葡糖磷酸变位酶,支链淀粉,要 点 回 顾,糖分解代谢：,糖酵解途径,、,三羧酸循环,、,戊糖磷酸途径,、,葡糖异生作用,、乙醛酸途径,糖原的降解（,糖原磷酸化酶、脱支酶,）,糖原的生物合成（,糖原合酶、分支酶,）,本 章 习 题,1mol G,彻底氧化成,CO,2,、H,2,O,将净生成多少,ATP,？写出反应的过程并注明其中的调节酶、CO,2,、消耗和生成ATP的反应。,当鱼藤酮存在时，,1mol G,彻底氧化成,CO,2,、H,2,O,将净生成多少,ATP,？,写出丙酮酸生成葡萄糖的反应过程。,简要画出糖原降解和合成的过程示意图。,（糖原 葡萄糖）,