糖的分解代谢

nullnull主讲：赵国芬副教授（ 之二 ）糖分解代谢主要途径:糖分解代谢主要途径: 糖的无氧分解 糖的有氧氧化 磷酸戊糖途径 其它已糖的代谢§3 糖的分解代谢一、糖的无氧分解一、糖的无氧分解葡萄糖或糖原Glycolysis(一)概念：无氧或缺氧sugar(sweet)返回dissolution §3 糖的分解代谢乳酸 或乙醇+ATP体内组织无氧氧化不同于糖酵解乳酸与 ATP 的结构:乳酸与 ATP 的结构:乳 酸 （lactate）返回～～糖的酵解途径，亦称为EMP途径:糖的酵解途径，亦称为EMP途径:E： Embden；M: Meyerhof；P:Parnas糖的无氧氧化的过程及产物:丙酮酸葡萄糖乙醇：返回EMP途径乳酸：无氧有氧CO2+H2O葡萄糖丙酮酸酵母菌植物乳酸菌动物肌肉（二）糖酵解过程—胞液中（二）糖酵解过程—胞液中10步反应，分三个阶段第一阶段： C6阶段(活化）三个阶段第二阶段： C6-C3 (裂解)第三阶段： C3糖变为丙酮酸并 释放能量(氧化、转能) 返回 1. 糖 酵 解 过 程 反应:ATPADP已糖激酶 1. 糖 酵 解 过 程 反应:glucose-6phosphate (G-6-P）glucose (G）葡萄糖6-磷酸葡萄糖（1）（2）（2）fructose-6-phosphate (F-6-P）glucose-6phosphate (G-6-P）返回6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖null磷酸果糖激酶-1 （PK- 1 ）ATPADPMg2+(fructose-1,6-diphosphate)BPF或F-1,6-2P1,6-二磷酸果糖(F-6-P）6-磷酸果糖（3）（4）（4）磷酸二羟丙酮醛 缩 酶返回3-磷酸甘油醛(dihydroxyacetone phosphate)(glyceraldehyde 3-phosphate)磷酸丙糖异构酶（5）null3-磷酸甘油醛脱氢酶糖酵解 中唯一的 脱氢反应1,3-二磷酸甘油酸 1,3-diphospho- -glycerae (1,3-DPG)返回NAD＋＋H3PO4NADH+H+（6）这是糖酵解 中第一次底物水平 磷酸化反应第一步 null3-磷酸甘油酸激酶 3-磷酸甘油酸 (3-phosphoglycerate)这是糖酵解 中第一次底物水平 磷酸化反应第二步 ADPATP1,3-二磷酸甘油酸 (1,3-DPG)返回（7）（8）（8）3-磷酸甘油 (3-phosphoglycerate)磷酸甘油酸变位酶 2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate)返回（9）（9） 磷酸烯醇式丙酮酸， PEP， (phosphoenolpyruvate)2-磷酸甘油酸 (2-phosphoglycerate)返回H2O第二次底物水平磷酸化 第一个反应（10）丙酮酸激酶 PK磷酸烯醇式丙酮酸 (phosphoenolpyruvate) 烯醇式丙酮酸 (enolpyruvate)Mg2+或 Mn2+（10）返回ATPADPnull葡萄糖2× 2-磷酸甘油酸2、EMP的特点2、EMP的特点1）、三步不可逆反应2）、唯一的一步氧化还原反应3）、两步底物水平磷酸化作用3、EMP的调控4）、1个G酵解净产生2个ATP三步不可逆反应催化的酶－调控点5）、1个G酵解净产生2个NADH底物水平磷酸化作用底物水平磷酸化作用底物经脱氢或脱水、电子重排，产生高能化合物， 然后高能化合物分解释放能量供ATP或GTP的生成。糖酵解过程的限速/调节酶：糖酵解过程的限速/调节酶：酶 的 名 称 已糖激酶 *磷酸果糖激酶-1 丙酮酸激酶变构激活剂 Mg2+, Mn2+ Mg2+, AMP, ADP, F-1,6-2P Mg2+, K+, F-1,6-2P 变构抑制剂 G-6-P ATP，柠檬酸， 长链脂肪酸 ATP 返回（1） 丙酮酸还原为乳酸（1） 丙酮酸还原为乳酸丙酮酸(pyruvate)NADH+H+乳酸 (lactate)乳酸脱氢酶NAD +返回（三）丙酮酸无氧氧化null（2） 丙酮酸无氧氧化为酒精CO2NAD+NAHD+H+丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶null葡萄糖葡萄糖转变为乳酸null葡萄糖葡萄糖转变为乙醇丙酮酸脱羧酶2× 2-磷酸甘油酸null糖 原 转 变 为 乳 酸糖原(Gn) null糖原分解生成6-磷酸葡萄糖（四）、无氧氧化的生理意义：⑴、肌肉内ATP含量很低； 1、缺氧时为机体迅速提供能量⑶、即使氧不缺乏，葡萄糖进行有氧氧化的过程比糖 酵解长得多,来不及满足需要;a、背景：剧烈运动时：⑷、肌肉局部血流不足，处于相对缺氧状态。返回（四）、无氧氧化的生理意义：null人初到高原，高原大气 压低，易缺氧机体加强无氧氧化以适应高原缺氧环境b、背景：结论：2、某些成熟的细胞供能2、某些成熟的细胞供能 代谢极为活跃成熟红细胞视网膜、白细胞、骨 髓、肿瘤细胞等 无线粒体3、某些病理状态供能：3、某些病理状态供能：返回4、为其它生物合成提供中间物5、是其它代谢途径联系的重要途径null 概念 过程 意义 糖酵解和有氧氧化的调节返回（一）糖有氧氧化的概念（一）糖有氧氧化的概念 有氧氧化是糖氧化的主要方式。返回氧null葡萄糖→→丙酮酸线粒体内胞浆糖有氧氧化概况EMP丙酮酸→乙酰CoA→1、丙酮酸的生成（胞浆）：2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A（线粒体）:NAD+丙酮酸乙酰CoA+ CoA-SH辅酶A+ C O2丙酮酸 脱氢酶系NADH+H+1、丙酮酸的生成（胞浆）：（二）糖有氧氧化的过程：null丙酮酸脱氢酶系（或氧化脱羧酶系）:丙酮酸脱羧酶(TPP、Mg2+) 二氢硫辛酸转乙酰酶(硫辛酸、辅酶A) 二氢硫辛酸脱氢酶(FAD、NAD+)3种酶：6种辅助因子：TPP、 Mg2+、硫辛酸、辅酶A、FAD、NAD+ （含B1、泛酸、B2 、PP硫辛酸五种维生素） 丙酮酸氧化脱羧反应: 丙酮酸氧化脱羧反应:丙酮酸脱羧酶 Mg2+硫辛酸乙酰 转移酶二氢硫辛酸 脱氢酶3、乙酰辅酶A进入三羧酸循环:3、乙酰辅酶A进入三羧酸循环: 三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle TCA循环)又称柠檬酸循环(citric acid cycle) 或Krebs循环(Krebs cycle)。 乙酰辅酶A被彻底氧化成CO2和H2O的过程。TCA概念：null(1)反应过程 (2)反应特点返回⑴TCA循环⑴柠檬酸合酶关键酶(1) 反应过程⑵⑵TCA循环柠檬酸 (citrate)⑶⑶TCA循环异柠檬酸异柠檬酸脱氢酶调节酶⑷⑷TCA循环 α-酮戊二酸脱氢酶系琥珀酰CoA (succinyl CoA)α-酮戊二酸(α- ketoglutarate)调节酶 α-酮戊二酸氧化脱羧酶 α-酮戊二酸氧化脱羧酶α-酮戊二酸脱羧酶、 二 氢硫辛转琥珀酰基酶、 二氢硫辛酸还原酶辅酶A、FAD、NAD+、 镁离子、硫辛酸、TPP三个酶:六个辅助因子：返回⑸TCA循环⑸琥珀酰CoA合成酶或琥珀酸硫激酶琥珀酰CoA (succinyl CoA)琥珀酸 (succinate)HSCoAADPATP植物、微生物动物⑹TCA循环⑹琥珀酸 (succinate)琥珀酸脱氢酶延胡索酸 (fumarate)FADH2⑺TCA循环⑺延胡索酸 (fumarate)延胡索酸酶苹果酸 (malate)H2O⑻TCA循环⑻ 苹果酸脱氢酶 草酰乙酸 (oxaloacetate,OAA)苹果酸 (malate)NAD+NADH+H+三羧酸循环总图:三羧酸循环总图:CH2CO～SoA (乙酰辅酶A)2H2H返回12345678三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):三羧酸循环中草酰乙酸的来源(1):返回2、磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下形成草酰乙酸。在大脑和心脏中存在这个反应。2、磷酸烯醇式丙酮酸在磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的催化下形成草酰乙酸。在大脑和心脏中存在这个反应。三羧酸循环中草酰乙酸的来源(2):三羧酸循环中OAA的来源(3):GOT AspGlu草酰乙酸α-酮戊二酸三羧酸循环中OAA的来源(3):(2)三羧酸循环特点:(2)三羧酸循环特点: 一次底物水平磷酸化 二次脱羧 三个不可逆反应 四次脱氢 1 个FADH2;3 个 NADH＋H＋ 返回（三）糖有氧氧化的生理意义（三）糖有氧氧化的生理意义 氧化供能。是体内三大营养物质代谢的总枢纽。与体内其它代谢途径有着密切的联系。返回(四）三羧酸循环的调节酶及其调节:(四）三羧酸循环的调节酶及其调节:酶 的 名 称 柠檬酸合酶 异柠檬酸脱氢酶 α-酮戊二酸脱氢酶系变构激活剂 ADP 变构抑制剂 ATP NADH ATP、NADH、 琥珀酰CoA 丙酮酸氧化和 三羧酸循环 的调节P丙酮酸氧化和 三羧酸循环 的调节琥珀酰CoA草酰乙酸苹果酸琥珀酸α-酮戊二酸异柠檬酸柠檬酸延胡索酸乙酰辅酶A丙酮酸返回（五）糖酵解和有氧氧化的调节（五）糖酵解和有氧氧化的调节1、细胞内代谢物的调节2、 激素的调节作用底物供应的调节 G 2) 腺苷酸的调节 AMP 、ADP、 ATP 3) 脂肪酸氧化对糖分解代谢的影响 ：-1) 胰岛素 2) 糖皮质激素 3) 胰高血糖素返回Pasteur效应－巴斯德效应：Pasteur效应－巴斯德效应：糖的有氧氧化对糖酵解的抑制作用。 机理： 有氧时，NADH + H+ 可进入线粒体内氧化，于是丙酮酸就不需要无氧氧化生成乳酸来氧化NADH + H+了。 缺氧时，氧化磷酸化受阻，ADP与Pi不能合成ATP，致使ADP/ATP比值升高，而激活糖酵解途径的限速酶，故糖酵解消耗的葡萄糖量增加。发酵Crabtree效应（反Pasteur作用）： 实验现象： 在癌细胞、成熟红细胞等 解释： 糖酵解酶系＞氧化酶系Crabtree效应（反Pasteur作用）： 一些组织细胞给予葡萄糖时，无论供氧充足与否，均呈现很强的酵解反应，而糖的有氧氧化受抑制。三、磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pathway）三、磷酸戊糖途径 （pentose phosphate pathway） 过 程 特点 生理意义 返回null第一阶段（氧化阶段） ：C6---C5, NADPH和CO2第二阶段（异构阶段）： C5--- C6 ＋C3。 磷酸戊糖途径(phosphopentose pathway， PPP)又称磷酸已糖旁路(hexose monophosphate shunt,HMS)或Warburg-Dikens途径。（一）过程（1）（1）6-磷酸葡萄糖脱氢酶 glucose 6-phosphate dehydrogenase(G6PD)限速酶，对NADP+有高度特异性（2）H2O内酯酶 lactonase（2）（3）（3）（4）（4）(5) 二分子五碳糖的基团转移反应(5) 二分子五碳糖的基团转移反应转酮醇酶(TPP)（5）（6）转醛醇酶Mg2+或Mn2+（6）（7）转酮醇酶(TPP)返回（7）磷酸戊糖途径：磷酸戊糖途径：糖酵解途径葡萄糖 HMS示意图： HMS示意图：2C62C52C62C62CO22CO22CO22C52C52C32C62C72C32C42C65C6回到下一循环（二）磷酸戊糖途径特点 ：（二）磷酸戊糖途径特点 ：部位： 胞浆 底物： 6-磷酸葡萄糖 重要产物： NADPH、5-磷酸核糖 限速酶： 6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G-6-PD) （三）磷酸戊糖途径的意义（三）磷酸戊糖途径的意义1、为其它生物合成提供中间物。2、产生NADPH返回3、实现三、四、五、六、七碳糖的转变5-磷酸核糖4－磷酸赤藓糖null（ 之二 ）