第六章糖代谢

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硫辛酸, CoASH, Mg 2+
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(二)三羧酸循环
(tricarboxylic acid cycle, TCA 环)
(柠檬酸循环、Krebs环) Kerbs, 1953年诺贝尔化学奖
部位:线粒体基质
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3-P-甘油醛 磷酸二羟丙酮
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(一)糖酵解途径
贮能阶段: 后5步
(2)3- 磷酸甘油醛 (2)丙酮酸
☆生成 2 NADH(H) + 4ATP
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(一)糖酵解途径
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3-P-甘油醛脱氢酶
3-P-甘油醛
磷酸化酶
糖原脱支酶催化支链上的3个葡萄糖残基转移到糖原 分子的一个游离的4′端上,形成一个新的-1,4糖苷 G-1-P 键,而脱支酶催化转移后剩下的通过-1,6糖苷键连 接的葡萄糖残基的水解,释放出一分子的葡萄糖。
转移酶
葡萄糖-1-磷酸在磷酸葡萄糖变位酶的作用下可以转 去分支酶 换为葡萄糖-6-磷酸。
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(二)三羧酸循环
3 异柠檬酸氧化生成-酮戊二酸
蔗糖
磷酸化酶
1-磷酸葡萄糖+果糖
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第二节 糖的分解代谢
糖分解的主要途径:
☆ ☆
在无氧条件下进行的无氧分解 在有氧条件下进行的有氧氧化
一、糖的无氧分解
• 在无氧情况下葡萄糖进行分解,生成2分子丙酮酸
并提供能量,这个过程为糖酵解作用(glycolysis)。
一步脱氢反应产生2×NADH; 二次底物水平磷酸化共产生4ATP,另消耗2ATP, 净得2ATP;
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(三)酵解途径的调节
G
己糖激酶
G-6-P
F-6-P ATP
磷酸果糖 激酶*
F-1,6-2P
- 柠檬酸 - H+
+
丙酮酸
F-2,6-2P
丙酮酸 激酶
PEP
(五)丙酮酸的去路
乳酸发酵
乳酸脱氢酶
乳酸
酵解:G + 2ADP + 2Pi 2乳酸 + 2ATP + 2H2O
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(五)丙酮酸的去路
乙醇发酵
丙酮酸脱羧 酶
乙醇脱氢 酶 乙醇
生醇发酵: G + 2ADP + 2Pi 2乙醇 + 2CO2 +2ATP + 2H2O
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(一)糖酵解途径
2 可逆反应
磷酸葡萄糖异构酶
G - 6- P
F-6-P
磷酸葡萄糖异构酶 phosphoglucose isomerase 催化醛糖-酮糖同分异构化反应,反应是可逆的。
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(一)糖酵解途径
Hexokinase (also glucokinase in liver)
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(一)糖酵解途径
• 己糖激酶 (葡萄糖激酶) • 己糖激酶对葡萄糖Km 为
催化葡萄糖的磷酸化。 0.1 mM; 细胞葡萄糖水平
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 mM。 • 己糖激酶通常活力较高! • 葡萄糖激酶(Km glucose = 10 mM) 在细胞葡萄糖 水平较高时才有活性。
+
F-1,6-2P
- ATP Ala
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(四)糖酵解的意义
酵解是生命体普遍存在的供能途径,可使机 体在缺氧和无氧条件下进行生命活动。
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(五)丙酮酸的去路
生醇发酵
酵解
TCA环
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3 不可逆反应
磷酸果糖激酶
磷酸果糖激酶 Phosphofructokinase-1
F–6-P
F - 1,6 - 2P
PFK-I催化ATP中的磷酸基团转移到果糖-6-磷酸的C-1的羟 基上,生成果糖-1,6-二磷酸。PFK-I是一个变构酶, 是糖酵解途径中的关键酶,受体内高浓度ATP的抑制。 该酶由4个亚基组成,催化反应需要Mg2+ ,此反应是不可逆反应
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二、糖的有氧分解 有氧分解:
有氧条件下,丙酮酸被氧化,分解成
CO2、H2O并合成大量ATP的过程。
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二、糖的有氧分解
线粒体内膜 TCA环 呼吸链
G
丙酮酸
乳酸
乙酰coA
CO2+H2O
+ATP
无氧酵解
解方式。
优点:减少耗能,G极性化不易从胞内逸出。
* 糖原的降解需要糖原磷酸化酶、糖原脱支酶和
磷酸葡萄糖变位酶,经3步酶促反应。
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二、糖原(glycogen)的酶促降解
糖 原 的 降 解
糖原磷酸化酶可以从糖原的非还原端连续地进行磷 酸解,至距-1,6糖苷键的分支点还剩下4个葡萄糖 单位的部位停止,剩下的底物称为极限糊精。
1,3 - 2P -甘油酸
甘油醛-3-磷酸脱氢酶 Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase 这是酵解中唯一的一步氧化反应。
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(一)糖酵解途径
7 第一次底物水平磷酸化
磷酸甘油酸激酶
1,3 - 2P -甘油酸
3 - P -甘油酸
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三、纤维素的降解
纤维素
纤维素酶
纤维二糖
β-葡萄糖
纤维二糖酶
纤维素酶是诱导酶,酶对外界条件很敏感, 易失活。微生物发酵生产纤维素酶。
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四、双糖的水解
麦芽糖(还原糖)
麦芽糖酶
葡萄糖
蔗糖
蔗糖酶
葡萄糖+果糖
(一)糖酵解途径

丙糖磷酸异构酶 Triose phosphate isomerase
催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羟丙酮的相互转换, 磷酸二羟丙酮需要在此酶的催化下转化为甘油 醛-3-磷酸。 反应进行到这一步实际上等于一分子的F-1,6-P 裂解生成了两分子的甘油醛-3-磷酸。
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• 糖酵解过程的全部反应在胞浆中进行。
O2
葡萄糖
丙酮酸 + NADH
厌氧
三羧酸循环 乳酸 酵解 酒精
发酵
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(一)糖酵解途径
• 准备阶段: 前5步 (2) 3-磷酸甘油醛
葡萄糖(G)
☆消耗2个ATP
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准备阶段
丙酮酸脱氢酶系(E1 +E2 +E3)
乙酰CoA
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(一)丙酮酸的氧化脱羧 (不可逆反应)
• 丙酮酸脱氢酶系:
3个酶: 丙酮酸脱氢酶( E1 ) 二氢硫辛酰乙酰基转移酶( E2 )
二氢硫辛酸脱氢酶( E3 ) 6个辅因子: TPP, FAD, NAD+,

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葡萄糖淀粉酶:从微生物中提取的(霉菌中),从非 环型一端开始,逐步地水解成G。
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二、糖原(glycogen)的酶促降解
* 糖苷键断裂有水解(hydrolysis)和磷酸解
(phosphorolysis)二种方式:水解方式产生的是
葡萄糖,磷酸解产生主要是G-1-P,体内采取磷酸
磷酸甘油酸激酶
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The phosphoglycerate kinase
底物水平磷酸化不需要氧,是酵解中形成ATP的机制。
这步反应是酵解中第一次产生ATP的反应,反应可逆。
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(一)糖酵解途径
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磷酸甘油酸变位酶
3 - P -甘油酸
2 - P -甘油酸
(一)糖酵解途径
10 第二次底物水平磷酸化, 不可逆反应
丙酮酸激酶
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
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(一)糖酵解途径
丙酮酸激酶 The pyruvate kinase
在丙酮酸激酶催化下, 发生了酵解中第二个底物水 平磷酸化反应,反应是不可逆的。与酶结合的烯 醇式丙酮酸异构化形成更稳定的丙酮酸,丙酮酸 是酵解中第一个不再被磷酸化的化合物。 该酶的催化活性需2价阳离子。它是酵解途径中的 一个重要变构调节酶。
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底 物 水 平 磷 酸 化
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(二)酵解途径的能量变化
•总反应式: G + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi
2丙酮酸 + 2NADH(H+) + 2ATP + 2H2O
•能量计算:净生成 2ATP和 2NADH(H+)
(二)三羧酸循环
1 柠檬酸的合成
柠檬酸合酶 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸
柠檬酸合酶为限速酶。缩合形成六碳的中间产物柠 檬酸。 这是柠檬酸循环的第一个反应。
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(二)三羧酸循环
2 异柠檬酸的形成
顺乌头酸酶
柠檬酸
顺乌头酸
异柠檬酸
柠檬酸不能被氧化为酮酸,顺乌头酸酶把柠檬酸转 化为可氧化的异柠檬酸。
磷酸甘油酸变位酶 Phosphoglycerate mutase
变位酶是一种催化一个基团从底物分子的一个部分转移 到同分子的另一部分的异构酶。
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(一)糖酵解途径
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烯醇化酶
2 - P -甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)
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(一)糖酵解途径
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醛缩酶
F - 1,6 - 2P
磷酸二羟丙酮
3-P-甘油醛
醛缩酶 aldolase
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(一)糖酵解途径
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磷酸丙糖异构酶
磷酸二羟丙酮
3-P-甘油醛
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(一)糖酵解途径
1 不可逆反应
己糖激酶
G
G - 6- P
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(一)糖酵解途径

己糖激酶hexokinase 激酶是能够在ATP和任何一种底物之间起催化作用转 移磷酸基团的一类酶。 己糖激酶和葡萄糖激酶都可催化此步反应,但前者专
一性不强。除了葡萄糖可作为己糖激酶的底物外, 它也可催化甘露糖、果糖等己糖的磷酸化。
有氧分解
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二、糖的有氧分解
嵌在内膜中的丙酮酸转运酶可以特异地将丙酮
酸从膜间质转运到线粒体的基质中,进入基质
的丙酮酸脱羧生成乙酰CoA,这一步为准备阶 段,后经柠檬酸循环进一步被氧化。
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(一)丙酮酸的氧化脱羧 (不可逆反应)
单糖
(G, F, Gal等)
吸收
血液循环

单糖转化作用
血液循环 身体各部分 利用
80%
G
20%
肝糖元
贮存
肌肉:肌糖元
脂肪细胞
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酵解 三羧酸循环 分解代谢 磷酸戊糖途径 乙醛酸途径 糖代谢 糖醛酸途径
合成代谢
糖原异生作用 淀粉、糖原的合成
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第一节 多糖和低聚糖的降解
一、 淀粉的降解
淀粉
唾液-淀粉酶 麦芽糖酶 -糊精酶
葡萄糖
• 水解淀粉的酶

• •
α-淀粉酶:从淀粉分子的内部水解α-1,4糖苷键,不能水 解α-1,6糖苷键。
β-淀粉酶:存在于高等植物和微生物中,从淀粉分子 链的非还原端依次水解麦芽糖单位。 异淀粉酶:又叫α-1,6糖苷键酶,专一水解支链淀粉的 α-1,6糖苷键。
糖的消化、吸收、运输和贮存
•糖类的消化
1.淀粉在口腔和小肠内转变为葡萄糖 2.双糖的水解-----膜消化 3.纤维素的水解
•糖类的吸收
1.主动转运 2.被动转运
•糖类的运输和血糖
1.运输 2. 血糖的来源与去路
•糖类的贮存
1.糖原
3
2.脂肪
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动物体内糖的消化、吸收、转运和贮存
第六章 糖代谢
(The metabolism of carbohydrates)
学习要求
• 掌握糖酵解途径和三羧酸循环,注意各反
应过程中能量的产生和消耗,并学会计算 能量变化;
• 掌握糖代谢过程中所遇到的关键酶; • 了解磷酸戊糖途径、糖醛酸途径一般过
程及其生理意义。
• 掌握糖异生途径。
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